Produksi Stainless Steel: Dari Pabrik hingga Produk Jadi
Dari pabrik baja hingga pabrik, bagaimana stainless berkualitas dibuat
Kami telah memproduksi baja selama seribu tahun, tetapi stainless steel adalah pendatang baru. Ia ditemukan pada tahun 1913 oleh Harry Brearley, seorang metalurgis Inggris. Kimiawan, insinyur, dan ilmuwan bahan telah bereksperimen sejak saat itu. Sebagai legasi tahan karat, ia dapat menawarkan properti material yang sama seperti baja dengan tahan karat legasi seperti aluminium, tetapi dengan biaya yang lebih rendah. Awalnya, stainless steel terutama digunakan dalam aplikasi kecil, sebagai bagian untuk meter air atau pompa, serta sebagai peralatan dapur yang bagus. Pada hari ini, ia juga digunakan sebagai bahan bangunan struktural, dalam jumlah yang jauh lebih besar.
Ada dua cara objek stainless dapat dibuat: Sebuah produk mungkin dibuat dari potongan baja mentah yang dipukul, digulung, dan digabungkan. Atau mungkin dibuat dari baja cair yang dituang ke dalam cetakan yang berbentuk seperti produk akhir. Mana yang lebih efisien dalam produksi stainless steel tergantung pada apa produk dan untuk apa ia mungkin digunakan.
Proses produksi stainless steel
Produksi stainless steel adalah proses multi-tahap: sisa baja dilelehkan, dicetak dalam bentuk padat, dipanaskan perawatan, dibersihkan, dan dipoles.
- Meleleh dan cetak
- Pembentukan
- Perawatan panas
- Pembersihan bersisik
- Work hardening
- Pemotongan atau pemesinan
- Finishing
Meleleh dan cetak
Baja dan logam legasi dimuat ke dalam tungku busur listrik. Setelah dalam tungku, logam dipanaskan ke suhu tertentu di atas titik lelehnya, biasanya di atas 2800°F. Karena suhu ekstrim, presisi, dan volume besar yang diperlukan, tahap peleburan umumnya membutuhkan waktu 8–12 jam. Selama tahap ini, teknisi baja secara teratur memeriksa suhu dan komposisi kimia dari bath.
Setelah legasi baja benar-benar mencair, campuran difinisikan. Gas argon dan oksigen dipompa ke dalam tungku, di mana mereka mengubah kotoran menjadi gas dan menyebabkan kotoran lain membentuk slag untuk pengangkatan yang mudah. Untuk sebagian besar aplikasi, baja yang difinisikan dicetak dalam bentuk termasuk blooms, billet, slabs, rod, dan tube rounds. Ini akan digunakan sebagai bahan baku untuk produk wrought. Pabrik cor dapat mencetak stainless steel ke dalam bentuk akhir yang diinginkan dengan membuat cetakan sesuai desain. Bentuk ini mungkin mengalami beberapa pemesinan sebagai langkah finishing daripada langkah manufaktur.
Sebagian besar baja cor dibentuk dengan hot rolling—slab, bloom, atau billet dipanaskan dan dilewatkan melalui roller besar, meregangkan baja menjadi bentuk yang lebih panjang dan lebih tipis. Hot rolling terjadi di atas suhu re-kristalisasi baja. Setiap slab dibentuk menjadi lembar, pelat, atau strip, sementara blooms dan billets dibentuk menjadi kawat dan batang.
Cold rolling digunakan ketika dimensi yang lebih presisi atau kilau permukaan yang lebih baik diperlukan. Ini terjadi di bawah suhu re-kristalisasi baja. Cold rolling menggunakan roda diameter kecil dengan serangkaian roda pendukung untuk membuat lembar stainless steel yang lebar dan halus dengan toleransi ketat.
Perawatan panas
Perawatan panas memperkuat stainless steel yang digulung dengan re-kristalisasi mikrostruktur yang terdeformasi. Sebagian besar stainless steel dipanaskan perawatan dengan annealing. Stainless steel dipanaskan ke suhu tepat di atas suhu kristalisasinya, dan pendingin perlahan dalam kondisi yang terkontrol. Proses ini melegakan stres internal dan melunakkan stainless steel. Suhu annealing, waktu, dan laju pendinginan semuanya mempengaruhi properti baja lengkap.
Pembersihan bersisik
Potongan stainless steel yang digulung mendapatkan lapisan “mill scale” yang teroksidasi, yang perlu dicuci untuk memulihkan finishing permukaan yang licin. Mill scale biasanya dihapus melalui cara kimia seperti electro-cleaning dan pickling. Dalam pickling, stainless steel direndam dalam bath asam nitrik-hidroflorik. Electro-cleaning menggunakan katoda dan asam fosfat untuk melewatkan arus ke permukaan stainless steel. Logam yang telah dibersihkan dari bersisik diselesaikan dengan ris air tekanan tinggi, menghasilkan finishing yang cerah dan licin.
Work hardening
Work hardening adalah proses memperkuat bahan melalui deformasi. Stainless steels mengeras dengan cepat secara keseluruhan, dengan laju yang tepat ditentukan oleh grade spesifik. Baja austenitik mengeras lebih mudah daripada grade lainnya.
Pemotongan atau pemesinan
Stainless steel dipotong ke bentuk dan ukuran yang ditentukan. Stainless steel dapat dipotong dengan pisau lingkaran, diray dengan blada kecepatan tinggi, atau dicetak dengan punch. Metode alternatif seperti pemotongan nyala, plasma, dan waterjet terkadang digunakan.
Untuk objek yang dicor di pabrik cor yang sudah dekat dengan bentuk akhir, tahap pemotongan/pemesinan ini mungkin hanya untuk membersihkan garis sambungan, membawa pengukuran ke toleransi yang presisi, atau menciptakan finishing permukaan.
Finishing
Stainless steels dapat dibuat dengan berbagai macam finishing permukaan. Finishing permukaan yang dipilih bukan hanya estetika. Beberapa finishing membuat stainless steel lebih tahan korosi, lebih mudah dibersihkan, atau lebih mudah digunakan dalam manufaktur. Jenis finishing ditentukan oleh aplikasi yang diinginkan.
Finishing permukaan adalah hasil gabungan dari proses fabrikasi dan metode finishing. Hot rolling, annealing, dan pembersihan bersisik menghasilkan finishing kusam. Hot rolling diikuti oleh cold rolling pada polishing rolls menghasilkan finishing cerah. Kombinasi cold rolling, annealing, dan buffing dengan permukaan halus menghasilkan permukaan reflektif. Berbagai macam peralatan grinding, polishing, buffing, dan sandblasting digunakan dalam finishing permukaan stainless steel.
Kontrol kualitas dan inspeksi
Meskipun kontrol proses ada selama manufaktur dan fabrikasi stainless steels, biasanya tidak cukup untuk memenuhi standar kualitas internasional. Sebelum dikirim, setiap batch stainless steel harus melalui tes kimia dan mekanis untuk memastikan bahwa ia memenuhi spesifikasi yang diinginkan.
Tes mekanis
Tes mekanis mengukur kemampuan fisik stainless steel untuk menahan beban, stres, dan dampak. Tes mekanis meliputi tes tensile, Brinell, dan keawetan yang dijelaskan di atas dalam properti mekanis.
Tes kimia
Tes kimia memeriksa kimia yang tepat dari sampel sebelum menyertifikat grade stainless steel. Tes kimia biasanya dilakukan melalui analisis spektrokimia non-destruktif. Resistensi korosi sangat penting untuk stainless steels. Pabrik baja menguji dan mengukur resistensi korosi dengan salt spray testing—semakin lama baja tetap tidak terkena korosi setelah paparan salt spray, semakin tinggi resistensi korosinya.
Produksi stainless steel di seluruh dunia
Setelah stainless steel ditemukan, insinyur dan penemu dengan cepat menemukan aplikasi untuknya. Peralatan dapur sedang dalam produksi lima tahun setelah Brearley menyadari bahwa baja kromiumnya tahan karat. Pada tahun 1926, ketika stainless steel berusia tiga belas tahun, ia mulai digunakan dalam implan bedah. Tahun 1935 melihat pesawat pertama yang dilapisi stainless steel. Upaya perang membantu meningkatkan kapasitas manufaktur untuk stainless.
Antara 2005 dan 2018, produksi stainless steel melipat ganda, menjadi output dunia sebesar 50,7 juta ton metrik. Cina adalah produsen terbesar logam di dunia.
Sebagai pendatang baru yang relatif dalam bahan bangunan, stainless steel adalah bahan dengan lebih banyak kemungkinan. Inovasi seperti duplex stainless steel masih terjadi. Seiring dengan penyelidikan kimia baru, mungkin grade stainless steel baru akan terus ditemukan, untuk aplikasi yang belum kita bayangkan.
