Produção e processamento de aço inoxidável

Da siderúrgica à fábrica, como é feito o inox de qualidade

Fabricamos aço há mil anos, mas o aço inoxidável é relativamente recente. Foi inventado em 1913 por Harry Brearley, um metalúrgico britânico. Químicos, engenheiros e cientistas de materiais vêm experimentando desde então. Como uma liga resistente à ferrugem, pode oferecer as mesmas propriedades materiais que o aço com a resistência à ferrugem de ligas como o alumínio, mas a um custo menor. No início, o aço inoxidável era usado principalmente em pequenas aplicações, como peças para hidrômetros ou bombas, além de ser excelente talheres. Atualmente, também está sendo usado como material de construção estrutural, em quantidades muito maiores.

Há duas maneiras de fazer um objeto de aço inoxidável:Um produto pode ser feito de peças de aço bruto que são marteladas, enroladas e unidas. Ou pode ser feito de aço fundido derramado em um molde com a forma do produto final. Qual é o método de produção de aço inoxidável mais eficiente depende de qual é o produto e para que pode ser usado.

O processo de produção de aço inoxidável

A produção de aço inoxidável é um processo de várias etapas:a sucata de aço é derretida, fundida em uma forma sólida, tratada termicamente, limpa e polida.

• Fusão e fundição
• Formação
• Tratamento térmico
• Descalcificação
• Encruamento
• Corte ou usinagem
• Acabamento

Fusão e fundição

O aço e os metais de liga são carregados em um forno elétrico a arco. Uma vez no forno, o metal é aquecido a uma temperatura específica acima de seu ponto de fusão, geralmente superior a 2800°F. Devido às temperaturas extremas, precisão e grandes volumes necessários, a estágio de fusão geralmente requer de 8 a 12 horas. Ao longo desta etapa, os técnicos de aço verificam regularmente a temperatura do banho e a composição química.

Após a liga de aço estar completamente derretida, a mistura é refinada. O gás argônio e o oxigênio são bombeados para o forno, onde convertem impurezas em gás e fazem com que outras formem escória para fácil remoção. Para a maioria das aplicações, o aço refinado é fundido em formas, incluindo blocos, tarugos, placas, vergalhões e tubos redondos. Estes serão utilizados como matéria-prima para produtos forjados. As fundições podem moldar o aço inoxidável em sua forma final, criando um molde para esse projeto. Esta forma pode sofrer alguma usinagem como uma etapa de acabamento em vez de uma etapa de fabricação.

Formação

A maioria dos aços fundidos é formada por laminação a quente - a laje, bloco ou tarugo é aquecido e passado por grandes rolos, esticando o aço em uma forma mais longa e fina. A laminação a quente ocorre acima da temperatura de recristalização do aço. Cada laje é formada em uma folha, chapa ou tira, enquanto os blocos e tarugos são formados em fios e barras.

A laminação a frio é usada quando são necessárias dimensões mais precisas ou um brilho superficial superior. Ocorre abaixo da temperatura de recristalização do aço. A laminação a frio usa rodas de pequeno diâmetro com uma série de rodas de suporte para criar chapas lisas e largas de aço inoxidável para tolerâncias estreitas.

Tratamento térmico

O tratamento térmico fortalece o aço inoxidável laminado recristalizando a microestrutura deformada. A maioria dos aços inoxidáveis ​​é tratada termicamente por recozimento. O aço inoxidável é aquecido a uma temperatura exata acima de sua temperatura de cristalização e resfriado lentamente sob condições controladas. Este processo alivia as tensões internas e suaviza o aço inoxidável. A temperatura de recozimento, o tempo e a taxa de resfriamento afetam as propriedades do aço completo.

Descalcificação

Uma peça de aço inoxidável laminada adquire uma camada de “escama de laminação” oxidada, que precisa ser lavada para restaurar o acabamento brilhante da superfície. A carepa de laminação é geralmente removida por meios químicos, como eletro-limpeza e decapagem. Na decapagem, o aço inoxidável é submerso em um banho de ácido nítrico-hidrofluorídrico. A eletrolimpeza utiliza um cátodo e ácido fosfórico para passar uma corrente na superfície do aço inoxidável. O metal descalcificado é finalizado com uma lavagem com água de alta pressão, deixando um acabamento brilhante e brilhante.

Encruamento

Encruamento é o processo de fortalecimento do material através da deformação. Os aços inoxidáveis ​​endurecem rapidamente em geral, com a taxa exata determinada pelo grau específico. Os aços austeníticos endurecem mais rapidamente do que outros tipos.

Corte ou usinagem

O aço inoxidável é cortado em uma forma e tamanho especificados. O aço inoxidável pode ser cortado com facas circulares, serrado com lâminas de alta velocidade ou serrado com punções. Métodos alternativos, como corte por chama, plasma e jato de água, às vezes são usados.

Para que os objetos fundidos em uma fundição já estejam próximos da forma final, esta etapa de corte/usinagem pode ser apenas para limpar linhas de junção, trazer medidas para tolerâncias precisas ou criar um acabamento superficial.

Finalizando

Os aços inoxidáveis ​​podem ser feitos com uma ampla variedade de acabamentos de superfície. O acabamento superficial escolhido não é puramente estético. Certos acabamentos tornam o aço inoxidável mais resistente à corrosão, mais fácil de limpar ou mais facilmente usado na fabricação. O tipo de acabamento é determinado pela aplicação pretendida.

Os acabamentos de superfície são o resultado combinado de processos de fabricação e métodos de acabamento. Laminação a quente, recozimento e descalcificação produzem um acabamento fosco. Laminação a quente seguida de laminação a frio em rolos de polimento produzindo um acabamento brilhante. Uma combinação de laminação a frio, recozimento e polimento com uma superfície fina cria uma superfície refletiva. Uma variedade de equipamentos de moagem, polimento, polimento e jateamento de areia é usada no acabamento de superfícies de aço inoxidável.

Controle de qualidade e inspeção

Embora existam controles em processo ao longo da fabricação e fabricação de aços inoxidáveis, eles normalmente não são suficientes para atender aos padrões internacionais de qualidade. Antes de ser enviado, cada lote de aço inoxidável deve passar por testes químicos e mecânicos para garantir que atende às especificações desejadas.

Testes mecânicos

O teste mecânico mede a capacidade física de um aço inoxidável para suportar cargas, tensões e impactos. Os testes mecânicos incluem os testes de tração, Brinell e tenacidade descritos acima em propriedades mecânicas.

Testes químicos

Testes químicos verificam a química exata de uma amostra antes de certificar o grau de aço inoxidável. Os testes químicos são geralmente realizados por análise espectroquímica não destrutiva. A resistência à corrosão é de particular importância para os aços inoxidáveis. As siderúrgicas testam e medem a resistência à corrosão com testes de névoa salina – quanto mais tempo o aço permanecer intacto pela corrosão após a exposição à névoa salina, maior será a resistência à corrosão.

Produção mundial de aço inoxidável

Depois que o aço inoxidável foi inventado, engenheiros e inventores rapidamente encontraram aplicações para ele. Os talheres estavam em produção cinco anos depois que Brearley percebeu que seu aço cromo era resistente à ferrugem. Em 1926, quando o aço inoxidável tinha treze anos, começou a ser usado em implantes cirúrgicos. 1935 viu o primeiro avião revestido de aço inoxidável. Os esforços de guerra ajudaram a aumentar a capacidade de fabricação de aço inoxidável.

Entre 2005 e 2018, a produção de aço inoxidável dobrou, para uma produção mundial de 50,7 milhões de toneladas. A China é o maior produtor mundial do metal.

Como relativamente novato em materiais de construção, o aço inoxidável é um material com ainda mais possibilidades. Inovações como o aço inoxidável duplex ainda estão ocorrendo. À medida que novas químicas são exploradas, é possível que novos tipos de aço inoxidável continuem a ser descobertos, para aplicações que ainda não imaginamos.