Metal üretim sürecinin ayrıntılı açıklaması
Metal malzemelerinin üretimi, cevher çıkarılmasından nihai ürüne kadar birçok aşamayı içerir.,Aşağıda tipik metallerin endüstriyel üretim süreci gösterilmektedir:
1Madencilik ve cevher örme
(1) Cevher madenciliği
- Demir cevheri (hematit Fe2O3, manyetit Fe3O4)
- Bauksit (Al2O3)
- Bakır cevheri (kalkopirit CuFeS2)
Yöntem: Açık madencilik veya yeraltı madenleri.
(2) Cevher damıtma
- Ezme ve öğütme: cevherin ince parçacıklara parçalanması.
- Flotasyon/manyetik ayrım: metal minerallerini kirliliklerden ayırmak (örneğin demir konsantratını çıkarmak için manyetik bir ayırıcı kullanmak gibi).
- Konsantre: yüksek saflıkta mineraller elde etmek (örneğin %60'tan fazla demir içeren demir konsantratı).
2Erime (metal çıkarma)
(1) Pirometallürji (yüksek sıcaklıkta redüksiyon)
Uygulanabilir metaller: demir, bakır, kurşun, çinko vb.
- Yüksek fırın demir üretimi:
- Hammaddeler: demir cevheri + koks (düşükleyici madde) + kireçtaşı (akış).
- Reaksiyon: Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 (1500°C sıcaklıkta).
- Ürün: ham demir (% 2-4 karbon içerir, daha fazla çelik üretimi gerektirir).
- Değiştirici/elektrik yay fırını çelik üretimi:
- Karbürlenme: ham demirde karbon içeriğini azaltmak için oksijen üflenmesi (örneğin 15-20 dakika dönüştürücü çelik üretimi gibi).
- Alaşım: paslanmaz çelik üretmek için krom, nikel vb. eklemek.
(2) Hidrometallürji (kimyasal çözünürlük)
Uygulanabilir metaller: alüminyum, altın, uranyum vb.
-Alüminyum için Bayer süreci:
1Bauksit + NaOH → Al2O3 çözünür.
2Temiz alüminyum elde etmek için alüminyum oksit (Al2O3) elektrolize (Hall-Héroult işlemi).
(3) Elektrolitik rafine
Uygulanabilir metaller: bakır (saflığı 99,99%), çinko, nikel.
- Bakır cevheri anod olarak kullanılır, saf bakır levha katod olarak kullanılır ve bakır sülfat çözeltisi elektrolize edilir.
3. dökme ve kalıplama
(1) Casting
- Kum dökme: düşük maliyetli, karmaşık şekiller için uygundur (örneğin motor silindirleri).
- Sürekli dökme: çelik çubuk ve alüminyum levhaların doğrudan üretimi (daha iyi bir verimlilik).
(2) Sıcak çalıştırma
- Sıcak valsifleme: yeniden kristalleşme sıcaklığını aşan ısıtma ve valsifleme (örneğin çelik levhalar ve bakır borular).
- Kırma: basınçlı kalıplama (örneğin, çemberler ve havacılık parçaları).
(3) Soğuk çalışma
- Soğuk valsifleme: Sıcaklığı artırmak için oda sıcaklığında işlenme (örneğin paslanmaz çelik levhaları, bakır tel).
- Damgalama/kesme: Son parçaların üretimi (örneğin otomobil kabuğu gibi).
4Sıcak işlem
Teknoloji
Hedef
Bir örnek verin.
Annealed
Metali yumuşatın ve stresi azaltın.
Daktiliteyi artırmak için kızartılmış bakır tel
Söndürme + ısıtma
Sertliği ve dayanıklılığı artırır
Alet çelik alet
Çözüm tedavisi
Tekdüze alaşım elemanları (örneğin paslanmaz çelik)
304 paslanmaz çelik 1100°C ısıtıldı
5Yüzey işlemi
- Pas önleme: elektrogalvanize (galvanize çelik), anodizasyon (alüminyum).
- Estetik: cilalama ( ayna paslanmaz çelik), püskürtme (renkli alüminyum plaka).
- Fonksiyonel kaplama: PVD kaplama (yaşama dayanıklı aletler).
6Kalite denetimi
- Kompozisyon analizi: Element içeriğini tespit etmek için spektrometre.
- Mekanik test: germe testi, sertlik testi.
- Yok edici olmayan testler: X-ışını incelemesi, ultrasonik çatlak tespiti.
Alaşım üretim sürecinin ayrıntılı açıklaması
Alaşımlar, füzyon, sinterleme veya diğer işlemler yoluyla iki veya daha fazla metelden (veya metallerden ve metallerden) yapılan ve daha yüksek dayanıklılık gibi saf metallerden daha iyi özelliklere sahip malzemelerdir.korozyon direnci veya özel fonksiyonlarAşağıda tipik bir alaşım üretim süreci verilmiştir:
1Çiğ maddenin hazırlanması
- Ana metal substratları: demir (Fe), alüminyum (Al), bakır (Cu), nikel (Ni), vb.
- Alaşımlı elementler:
- Gelişmiş performans: krom (Cr), molibden (Mo), manganez (Mn), silikon (Si), vb.
- Geliştirilmiş işlenebilirlik: karbon (C), kükürt (S), fosfor (P) (içerik sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir).
- Yardımcı malzemeler: akış (bazı kireçtaşı CaO), deoksidan (alüminyum Al gibi), koruyucu gaz (argon Ar gibi).
2Erime süreci
(1) İçeriklerin hesaplanması
Hedef alaşım bileşimine göre (örneğin 304 paslanmaz çelik 18%Cr + 8%Ni gerektirir) hammaddeleri doğru bir şekilde tartın.
(2) Erim yöntemleri
Erime modu
Uygulama senaryosu
Özellik
Elektrikli Yay Fırını (EAF)
Paslanmaz çelik, özel alaşım
Yüksek sıcaklık (1600°C+), kesin kompozisyon kontrolü
Indüksiyon fırını
Küçük parti yüksek saflıklı alaşımlar (nikel bazlı alaşımlar gibi)
Kirlilik yok, aynı bileşim
Dönüştürücü (AOD/VOD)
Paslanmaz çelik dekarbonizasyon rafineri
Daha düşük karbon içeriği ve krom kaybını azaltmak
Anahtarlar:
- Erime: Metali sıvı duruma kadar ısıtmak (örneğin demir bazlı alaşımlar için yaklaşık 1500-1600 °C).
- Alaşım: Aynı şekilde karıştırılmasını sağlamak için alaşım elemanları (örneğin krom, nikel) eklenir ve karıştırılır.
- Rafinasyon:
- Deoksidasyon: Oksijen kirliliklerini çıkarmak için alüminyum/silikon eklenir.
- Sülfürlenme/fosfor: Akış (örneğin CaO) reaksiyonu yoluyla zararlı elementlerin çıkarılması.
3Dökme veya sürekli dökme
- Kalıp dökme: Sıvı alaşım bir kalıp içine dökülür ve şekillendirilmek için soğutulur (karışık parçaların küçük partileri için uygundur).
- Sürekli dökme: Doğrudan levhalara, kare billetlere veya yuvarlak billetlere dökme (paslanmaz çelik bobinleri gibi büyük ölçekli üretim için uygundur).
4Sıcak çalışıyorum.
- Sıcak valsifleme: Rekristallleşme sıcaklığını aşan (örneğin paslanmaz çelik için 1100-1250°C) ısıtıldıktan sonra levhalara, çubuklara vb.
- Kalıplama: Basınçla şekillendirme (örneğin havacılık alaşımları kalıplamaları).
5. Soğuk çalışma (ihtiyaç duyulmaz)
- Soğuk valsifleme/çizme: Sıcaklığı artırmak için oda sıcaklığında işleme (örneğin paslanmaz çelik levhaları, bakır alaşımlı teller).
- Anilleme: İş sertleşmesini ortadan kaldırır ve sertliği geri kazanır (örneğin 304 paslanmaz çelik 1010-1120 °C'nin anilleme sıcaklığı).
6Yüzey işlemi
- Turşulama: Oksit mermi ( paslanmaz çelik için HNO3 + HF karışımı) kaldırın.
- Polişleme / kaplama: örneğin elektrogalvanize (galvanize çelik), PVD kaplama (renkli paslanmaz çelik).
7Kalite denetimi
- Kompozisyon analizi: Spektrometre element içeriğini tespit ediyor.
- Mekanik özellik testi: sertlik, germe dayanıklılığı, darbe testi.
- Yok edici olmayan testler: X-ışını hata tespiti, iç kusurların ultrasonik tespiti.
Metaller ve alaşımlar arasındaki fark
1. Metal (saf metal)
- Tanım: Tek bir metal elementinden (örneğin saf demir, saf bakır, saf alüminyum) oluşan bir malzeme.
- Özellikleri:
- İyi elektrik/sıcaklık iletkenliği, ancak zayıf mekanik özellikleri (yumuşak, kolayca deforme olur).
- Aktif kimyasal özellikler (örneğin paslanmaya kolay saf demir).
- Tipik kullanım: tel (bakır), alüminyum folyo (alüminyum) ve yüksek saflık gereksinimleri olan diğer sahneler.
2Alaşım.
- Tanım: iki veya daha fazla metalin (veya metal ve metal olmayanların) füzyonundan oluşan malzeme.
- Özellikleri:
- Kompozisyonu ayarlayarak özellikleri (güç, korozyon direnci, vb.) optimize eder.
- Maliyet kontrolü (paslanmaz çelik maliyetini düşürmek için nikelin bir kısmını manganezle değiştirmek gibi).
- Tipik örnekler:
- Paslanmaz çelik (demir + krom + nikel),
- Bakır (bakır + çinko),
- Alüminyum alaşımı (alüminyum + magnezyum/silikon).
Neden paslanmaz çelik ürünleri seçiyorsunuz?
Paslanmaz çelik (örneğin 304, 316) demir bazlı alaşımların klasik bir temsilcisidir ve temel avantajları şunlardır:
1Korozyona dayanıklılık
- Kromun rolü: Krom içeriği % 10,5'ten fazla olduğunda, suyun oksijenini izole etmek için yüzeyde yoğun bir krom oksit (Cr2O3) pasifleşme filmi oluşur.
- Karşılaştırma:
- Sıradan karbon çelik: paslanmak kolaydır, ek galvanize/boyamak gerekir.
Alüminyum: Atmosferik korozyona dayanıklı olmasına rağmen, asit ve alkaliye dayanıklı değildir.
2Yüksek dayanıklılık ve dayanıklılık
- Çalışma sertleştirme: Dayanıklılık soğuk vallasılamadan sonra önemli ölçüde iyileştirilebilir (örneğin 304 soğuk vallasılamadan sonra çekim dayanıklılığı %50 artmıştır).
- Yüksek sıcaklık performansı: Austenit paslanmaz çelik (örneğin 310S) 800 ° C'de sabit kalır.
3- Hijyen ve estetik
- Kaplama yok: Kaplama kirliliğini önlemek için kaplama veya boya gerekmez (mutfak ekipmanları, cerrahi aletler gibi gıda sınıfı uygulamalar).
- Yüzey çeşitliliği: cilalı ( ayna), fırçalanmış (mat), kaplanmış (PVD), vb.
4Çevre dostu ve geri dönüştürülebilir
- %100 geri dönüştürülebilir: Paslanmaz çelik atıkları, performans zayıflaması olmadan doğrudan yeniden eritilebilir.
- Uzun ömür: inşaatlarda kullanılan paslanmaz çeliklerin (örneğin 316L perde duvarı gibi) ömrü 50 yıldan fazla olabilir ve kaynak israfını azaltabilir.
5Ekonomik (uzun vadeli perspektif)
- Başlangıç maliyeti: paslanmaz çelik, karbon çelikten 2-3 kat daha yüksektir, ancak bakımsızdır (paslanmazlık işlemine gerek yoktur).
- Vaka:Kimyasal depolama tankı: Karbon çelik düzenli olarak değiştirilmelidir, paslanmaz çelik tek seferlik yatırım daha uygun maliyetlidir.
Ne zaman paslanmaz çelik seçmemelisiniz?
1Aşırı bütçe kısıtlamaları: Karbon çelik + pas geçirme kaplama kısa vadeli projeler için kullanılabilir.
2Ultra hafif ağırlık talebi: alüminyum alaşımı veya titanyum alaşımı daha hafif (örneğin havacılık).
3Ultra yüksek sıcaklık ortamı: Nikel bazlı alaşımlar (Inconel gibi) ısıya daha dayanıklıdır.
