Productieproces
Het productieproces van malstaal is vrij complex en elke fase moet strikt worden gecontroleerd om de kwaliteit van het eindproduct te garanderen. Hieronder volgt een meer gedetailleerde beschrijving van het productieproces van malstaal:
1.Smelten
Smelten is de eerste stap in de productie van malstaal, waarbij grondstoffen worden gesmolten en legeringselementen worden toegevoegd om de samenstelling en prestaties van het staal aan te passen. Veelvoorkomende smeltapparatuur omvat:
Elektrische vlamboogoven (EAF): Wordt voornamelijk gebruikt voor het smelten van schrootstaal. Het schroot wordt gesmolten door de hoge temperatuur van de elektrische boog en er worden indien nodig verschillende legeringselementen toegevoegd.
Vacuüm-inductiesmelten (VIM): Staal wordt gesmolten in een vacuümomgeving, waardoor gassen en onzuiverheden effectief uit het gesmolten staal worden verwijderd, de zuiverheid ervan wordt verbeterd en een gelijkmatige verdeling van legeringselementen wordt gegarandeerd. Deze methode wordt gebruikt om hoogwaardig malstaal te produceren.
Elektroslak-omsmelten (ESR):Bij dit proces wordt gesmolten staal opnieuw gesmolten door middel van elektrische stroom in een slakbad. Hierdoor worden onzuiverheden verwijderd en wordt de korrelstructuur verfijnd. Het resultaat is een uniformer en kwalitatief beter product.
Tijdens het smelten worden verschillende legeringselementen (zoals chroom, molybdeen, wolfraam, vanadium, nikkel, kobalt, etc.) toegevoegd volgens het vereiste staaltype en de prestatiekenmerken. Deze legeringselementen beïnvloeden eigenschappen zoals hardheid, slijtvastheid, taaiheid en thermische stabiliteit.
2.Gieten
Na het smelten wordt het gesmolten staal in staven of knuppels gegoten, doorgaans met behulp van de volgende methoden:
Gieten van staafjes: Het gesmolten staal wordt in mallen gegoten om af te koelen en ingot-vormig of blokvormig malstaal te vormen. Ingot-gieten wordt doorgaans gebruikt voor grotere formaten, die later gesmeed zullen worden.
Continue Gieten: Het gesmolten staal wordt continu in blokken gegoten, wat zorgt voor een betere uniformiteit en minder defecten. Deze methode is geschikt voor grootschalige productie en nauwkeurige controle van de eigenschappen van het staal.
Tijdens het gietproces moet de koelsnelheid strikt worden gecontroleerd. Te snelle of te langzame koeling kan leiden tot defecten zoals porositeit of scheuren. Een goede koelingscontrole heeft direct invloed op de microstructuur en fysieke eigenschappen van het staal.
3.Smeden
Smeden is het proces waarbij het gegoten staal tot hoge temperaturen wordt verhit en er mechanische druk op wordt uitgeoefend om het plastisch te vervormen, waardoor de interne structuur en mechanische eigenschappen verder worden verbeterd.
Verwarming:De stalen staaf wordt eerst verhit tot een smeedtemperatuur (meestal 1000-1200°C), waardoor het materiaal plastisch genoeg is om te vormen.
Smeden:De staaf wordt onderworpen aan druk van een smeedmachine, die de staaf samendrukt en uitrekt tot de gewenste vorm, bijvoorbeeld ronde staven, vierkante staven, enz. Tijdens het smeden wordt de korrelstructuur van het staal verfijnd, wat leidt tot een grotere sterkte en taaiheid.
Interne defecten elimineren:Door smeden worden ook interne defecten verwijderd die tijdens het gieten zijn ontstaan, zoals gasbellen of insluitsels, waardoor de dichtheid en uniformiteit van het staal worden verbeterd.
Na het smeden ondergaat het malstaal aanzienlijke verbeteringen in zowel de macro- als de microstructuur, met een gelijkmatigere korrelgrootte en een hogere treksterkte.
4.Warmtebehandeling
Warmtebehandeling is een cruciale stap in de productie van malstaal. Het doel is om de microstructuur van het staal aan te passen om de hardheid, slijtvastheid en taaiheid te verbeteren. Veelvoorkomende warmtebehandelingsprocessen omvatten:
GloeienGloeien houdt in dat het staal tot een bepaalde temperatuur wordt verhit en vervolgens langzaam wordt afgekoeld. Zo worden de interne spanningen die tijdens het smeden ontstaan, geëlimineerd. Hierdoor wordt de structuur van het materiaal gelijkmatiger en wordt de hardheid verlaagd, wat de bewerkbaarheid verbetert.
Normaliseren: Vergelijkbaar met gloeien, maar met snellere afkoeling, meestal met behulp van lucht. Normaliseren verbetert de mechanische eigenschappen van het staal, met name de treksterkte en hardheid.
Blussen:Het staal wordt verhit tot de austenitiseringstemperatuur en vervolgens snel afgekoeld (meestal in water of olie) om martensiet te vormen. Afschrikken verhoogt de hardheid van het staal aanzienlijk, maar kan het ook bros maken. Om de taaiheid te verbeteren, is meestal een volgend ontlaatproces nodig.
Temperen: Na het blussen is het staal extreem hard maar ook broos. Temperen wordt uitgevoerd door het staal opnieuw te verhitten tot een lagere temperatuur om de hardheid te verminderen en tegelijkertijd de taaiheid en slijtvastheid te verbeteren. De specifieke tempertemperatuur en -tijd zijn cruciaal voor het bepalen van de uiteindelijke prestatie.
5.Bewerking
Na warmtebehandeling wordt malstaal verder bewerkt door middel van machinale bewerking om ervoor te zorgen dat de vorm, grootte en oppervlaktekwaliteit voldoen aan de vereiste specificaties. Veelvoorkomende bewerkingsprocessen omvatten:
Snijden:Staal wordt op de gewenste maat gesneden met behulp van technieken als zagen, lasersnijden of plasmasnijden.
Draaien, Frezen, Slijpen: Deze processen worden gebruikt om de vorm van het malstaal te verfijnen, wat nauwkeurige afmetingen garandeert. Slijpen wordt met name gebruikt om de oppervlaktekwaliteit te verbeteren, met name voor staalsoorten met een hoge hardheid.
Boren en Tappen:Bij sommige soorten malstaal kan boren of tappen nodig zijn om koelkanalen of gaten voor de montage te maken.
6.Oppervlaktebehandeling
Om de slijtvastheid, corrosiebestendigheid of vermoeiingsbestendigheid van malstaal te verbeteren, kunnen aanvullende oppervlaktebehandelingen worden toegepast. Veelvoorkomende oppervlaktebehandelingen zijn:
Carbureren: Het staal wordt verhit en behandeld in een koolstofrijke omgeving, waardoor het oppervlak koolstof kan absorberen en een geharde laag kan vormen. Carbureren verbetert de slijtvastheid aanzienlijk en wordt vaak gebruikt voor toepassingen met een hoge slijtage.
Nitreren: Staal wordt verhit in een stikstof- of ammoniakgasomgeving om een geharde nitridelaag op het oppervlak te vormen. Deze laag biedt uitstekende hardheid en corrosiebestendigheid, waardoor het ideaal is voor malstaalsoorten die een hoge slijtvastheid en langere levensduur nodig hebben.
Galvaniseren of coaten:Een metaal- of legeringslaag (zoals chroom of nikkel) wordt op het oppervlak van het staal aangebracht door middel van galvanisatie- of coatingprocessen om de corrosiebestendigheid en slijtvastheid te verbeteren.
7.Kwaliteitsinspectie
Gedurende het productieproces ondergaat malstaal strenge kwaliteitscontroles en testen. Veelvoorkomende kwaliteitstests omvatten:
Chemische samenstellingsanalyse:Spectrometrische of chemische methoden worden gebruikt om de inhoud van verschillende legeringselementen te analyseren, zodat we kunnen garanderen dat het staal aan de vereiste specificaties voldoet.
Hardheidstesten: Hardheidstesten zijn essentieel voor het evalueren van de slijtvastheid en vervormingsweerstand van het staal. Veelvoorkomende hardheidstesten zijn Brinell-, Rockwell- en Vickers-hardheidstesten.
Mechanische eigenschappen testen: Omvat trekproeven, slagproeven en vermoeiingsproeven om de sterkte, taaiheid en duurzaamheid van het staal onder werkomstandigheden te garanderen.
Niet-destructief onderzoek (NDO)Methoden zoals ultrasoon onderzoek, magnetische deeltjesinspectie en röntgenonderzoek worden gebruikt om interne scheuren, porositeit of insluitsels op te sporen die de integriteit van het staal kunnen aantasten.
8.Verpakking en levering
Nadat alle bewerkings- en inspectieprocessen zijn voltooid, wordt het malstaal verpakt voor levering. Verpakking gebeurt doorgaans met behulp van houten kratten, pallets of andere materialen om het staal te beschermen tegen schade tijdens transport. Afhankelijk van de vereisten van de klant kan het staal worden gesneden in verschillende lengtes, vormen of oppervlaktebehandelingen voordat het wordt verzonden.
Door de bovenstaande complexe productiefasen worden de prestaties van malstaal geleidelijk geoptimaliseerd om te voldoen aan verschillende vereisten, zoals hoge hardheid, slijtvastheid, corrosiebestendigheid en taaiheid. Elke stap van het proces, van smelten tot verpakken, wordt zorgvuldig gecontroleerd om ervoor te zorgen dat het eindproduct van hoge kwaliteit is en voldoet aan de behoeften van de klant.
