Nehrđajući čelik kao temelj današnje industrije
Inox, nehrđajući čelik ili stainless steel je željezna slitina koja u sebi sadrži najmanje 10.5% kroma, a njegovo glavno svojstvo je postojanost i otpornost na koroziju zbog čega se upotrebljava u građevini, kirurgiji, auto industriji itd.
Nastanak legure nehrđajućeg čelika
Današnji svijet građevinarstva, auto industrije, strojarstva i mnogih drugih grana gotovo se ne može zamisliti bez nehrđajućeg čelika, odnosno inoxa. Inox je nastao davne 1821. godine kad je francuz Berthier u čelik dodao 1.5% kroma kako bi izradio pribor za jelo. Tijekom 20. stoljeća, sustavno se pristupa razvoju tehnologije proizvodnje čelika te su otkriveni brojni novi načini i tehnike koji su uvelike pridonijeli i unaprijedili proizvodnju istog.
Važnost ovog materijala očituje se u činjenici da je tijekom 2011. godine u svijetu proizvedeno ukupno 1 490.06 milijuna tona čelika, a navedena brojka se povećava kroz godine. Vodeći proizvođač nehrđajućeg čelika je Kina, iza nje slijedi Japan, SAD i Indija. Posebna važnost nehrđajućeg čelika je ta da se on može u potpunosti reciklirati, a udio recikliranog inoxa iznosi do 80%.
Kemijski sastav inoxa
Kao što je već bilo rečeno, u proizvodnji nehrđajućeg čelika, čeliku se dodaje određeni postotak kroma, odnosno nikla. Navedeni materijali čelik čine otpornim prema koroziji. Željezu i ugljiku dodaje se krom čiji udio se može popeti i do 20%. Osim kroma u smjesu se dodaje i nikal. Međutim, različiti standardi u proizvodnji inoxa zahtijevaju različite udjele kemijskih elemenata. Tako na primjer čelik standarda X13 NiCr Si 35-16 u sebi sadrži čak do 37% nikla te 17% kroma dok se ostali elementi poput dušika kreću u udjelu od maksimalno 0,11% . Međutim, najvažniji metal u kemijskom sastavu je krom koji na površini čelika stvara oksidirani sloj koji štiti čelik od korozije i vanjskih utjecaja.
Proces proizvodnje
Proces proizvodnje nehrđajućeg čelika započinje utovarom recikliranog velikim dizalicama, odnosno magnetima u posude koje se zatim transportiraju do visokih peći. U visokim pećima se uz dodatak nikla, odnosno kroma reciklirani čelik ispušta kako bi se rastalio. Postoji više peći koje se mogu upotrebljavati u ovom postupku, a među najboljima je elektro peć iz koje ujedno dolazi i najbolji i najkvalitetniji čelik. Međutim, prije samog taljenja, čelik se treba samljeti, odnosno treba se očistiti od nečistoća kako bi kvaliteta bila što bolja.
Proces proizvodnje se nakon taljenja nastavlja u peći za rafinaciju. Pošto rastaljeni čelik u sebi sadrži i brojne druge kemijske elemente te elemente je potrebno odstraniti, a što se postiže procesom rafinacije, nakon čega rastaljeni čelik teče iz rafinacijske peći te se formira u komade dužine od oko 64 metra. Ti komadi se dalje valjaju kako bi se na kraju dobila čelična traka koja se namata u kolut koji zatim ide na daljnje pročišćivanje, odnosno gdje se stvara zaštitni sloj kontaktom kroma i atmosfere. Nakon toga, čelik se oblikuje, odnosno reže sukladno zahtjevima kupca, te se kasnije iz njega mogu izraditi cijevi, ograde itd.
Osim što se čelik može proizvesti recikliranjem starog čelika, može se proizvoditi i pročišćavanjem sirovog željeza što je proces koji se u pojedinim segmentima razlikuje od procesa proizvodnje pomoću recikliranog čelika.
Visoke peći
Proces proizvodnje čelika, ali i ostalih metala kreće u visokim pećima. Elektro peć služi za topljenje čelika, a izrađuje se na temelju električnog luka, odnosno indukcije. Peći temeljene na električnom luku funkcioniraju tako da se između elektrode i metala pomoću električne energije stvara visoka temperatura i tako se tali čelik. Postoji nekoliko osnovnih razloga zašto se elektro peći upotrebljavaju, a glavni razlozi su vrlo jednostavno postizanje visoke temperature, lakše kontroliranje kemijskog sastava, ne postoji produkt sagorijevanja te se troši mnogo manje obloge same peći.
Vrste nehrđajućih čelika
Postoji više vrsta nehrđajućih čelika tj., inoxa koji se mogu podijeliti na:
- Feritne nehrđajuće čelike – ova vrsta inoxa u sebi sadrži od 13 do 17% kroma. Ovakva vrsta čelika vrlo je otporna na kiseline, vrlo je mekana, posjeduje svojstva magneta ali javlja se problem slabe zavarljivosti
- Ausstenitni inox – udio kroma u ovoj vrsti čelika iznosi od 15 do 20%. Njegove glavne karakteristike jesunemagnetičnost, više se deformira pri zavarivanju, plastičnost te dobre karakteristike pri niskim temperaturama
- Austenitno feritni inox – udio kroma iznosi od 22 do 24%. Ovakva vrsta čelika se često upotrebljava u rudarstvu, odnosno naftnoj industriji, petrokemiji te kemijskoj industriji
- Martenzitni inox – inox koji u sebi ima povećani udio ugljika, a glavna mu je primjena u proizvodnji alata
- Mekomartenzitni inox – ovakvi čelici su visokočvrsti. Upotrebljavaju se za izradu dijelova koji se nalaze u okružju u kojem vlada nečist zrak
Tehnike obrade inoxa rezanjem
Inox kao jedan od najzastupljenijih metala u današnjoj industriji ima različite tehnike obrade. Međutim, kako bi se pozicije izrađene od inoxa mogle obrađivati, potrebno ih je rezati. Jedna od najekonomičnijih tehnika obrade rezanjem jest lasersko rezanje. Osim laserskog rezanja, inox je moguće rezati sljedećim tehnikama:
- Plazma rezanje
- Vodeno rezanje
- Autogeno rezanje
- Rezanje reznim pločama
Međutim, od svih navedenih tehnika obrade metala rezanjem, lasersko rezanje inoxa predstavlja tehniku u kojoj je omjer kvalitete, brzine i ekonomičnosti rezanja najbolji.