Usuwanie ze stali zgorzelin i przypaleń

Jak tworzy się zgorzelina na stali?

Zgorzelina powstaje na powierzchni stali, gdy ta jest podgrzewana a tlen zawarty w powietrzu reaguje z żelazem na jej gorącej powierzchni. Składa się ona z warstw różnych tlenków żelaza o różnej grubości: wüstytu (FeO), magnetytu (Fe3O4) i hematytu (Fe2O3). Dokładna formuła zgorzeliny zależy od takich czynników jak czas, temperatura, atmosfera i pierwiastki stopowe obecne w procesie. W przeciwieństwie do rdzy, zgorzelina nie zawiera wody.

Rozróżnienie między zgorzeliną a przypaleniem

W zależności od rodzaju stali i procesu ponownego nagrzewania, od jednego do trzech proc. materiału przekształcane jest w zgorzelinę w kolejnych etapach przeróbki. Nie jest to bez znaczenia. W wielkich piecach ubytek materiału może wynosić nawet cztery proc., gdyż zachodzące inne procesy redukują pożądany materiał. W tym przypadku mówimy jednak o wypalaniu, ponieważ straty są powodowane nie tylko przez zgorzelinę, ale także - w zależności od definicji – w procesie spalania, zgazowania, natryskiwania lub żużlowania. Wypalenie wskazuje również procentowo, ile węgla zostało usunięte ze stopu.[VP1] Ilość faktycznie utraconego materiału zależy w dużej mierze od tworzywa i stopu.

Łatwo zauważyć, że zgorzelina nadal przylega do stali: materiał ma czarno-niebieski kolor - stąd nazwa czarna stal. Im grubsza blacha stalowa, która nie została oczyszczona, tym ciemniejszy kolor. Po oczyszczeniu stal zawsze wygląda srebrzysto-szaro.

Czym jest usuwanie zgorzelin i dlaczego jest ważne?

W realizacji konkretnych projektów czasami pożądane jest, aby zgorzelina pozostała na materiale. Zdarza się to rzadko, ponieważ zgorzelina utrudnia realizację kolejnych procesów obróbki. Przykładowo w procesach kucia lub walcowania może ona zostać wprowadzona do elementu obrabianego. Prowadzi to do tworzenia się defektów powierzchni i odrzutów. Zgorzelina powoduje również znaczne zużycie narzędzi podczas kucia.

Co więcej, warstwa zgorzeliny nie chroni przed rdzą. Aby zapobiec korozji stali, należy ją pokryć. Również dlatego należy usuwać zgorzelinę ze stali. Wtedy powierzchnia jest czystsza podczas dalszej obróbki i ma jednorodną powierzchnię.

Proces usuwania kamienia: Wytrawianie i szorowanie kamienia

W przeciwieństwie do rdzy, zgorzelina stosunkowo mocno przylega do przedmiotu obrabianego. Do jej usuwania nadają się różne procesy: chemiczne, elektrochemiczne i mechaniczne. Chemiczne usuwanie zgorzeliny można osiągnąć poprzez bejcowanie. Proces ten stosowany jest na przykład w przypadku taśm stalowych. Są one rozwijane ze zwoju i zanurzane w kąpieli w kwasie solnym lub siarkowym. Po takiej kąpieli stal musi zostać przepłukana wodą. W większości przypadków jest ona również zanurzana w roztworze alkalicznym w celu zneutralizowania kwasu. Powód: jeśli pozostałości kwasu nadal przylegają do powierzchni, [VP2] stal nieuchronnie koroduje. Technika ta wiąże się również z ryzykiem wystąpienia kruchości wodorowej stali. W przypadku usuwania zgorzelin metodą elektrochemiczną dochodzi do zanurzenia w połączeniu z zastosowaniem prądu elektrycznego. W przypadku traktowania elektrolitycznego, proces ten może być przeprowadzany anodowo, katodowo lub przy użyciu prądu zmiennego. Zarówno w przypadku procesów chemicznych, jak i elektrochemicznych, ważne jest uprzednie odtłuszczenie powierzchni stali. W przeciwnym razie środki aktywne nie będą mogły działać na powierzchnie pokryte smarem.

Sytuacja wygląda inaczej w przypadku mechanicznego usuwania zgorzeliny. Stosuje się tu różne procesy w zależności od wielkości obrabianego przedmiotu. Już same walcarki mogą być doposażone o możliwość usuwania zgorzeliny, przy zastosowaniu przykładowo wody pod wysokim ciśnieniem. Szczotki również pomagają w tym procesie. W niektórych przypadkach zintegrowane są również łamacze zgorzeliny, które usuwają zgorzelinę ze stali za pomocą rolek.

Ręczne metody usuwania zgorzeliny ze stali

Walcownie mają tę zaletę, że geometria obrabianych elementów jest jasno określona: są to arkusze o określonych wymiarach, które na końcu są nawijane na zwoje. Jest to również proces ciągły, w którym przetwarzane są duże ilości stali.

Jednak poza walcowniami sytuacja może wyglądać inaczej. Może się zdarzyć, że tylko niewielkie powierzchnie muszą zostać obrobione, gdyż na przykład sama stal nie została uprzednio prawidłowo poddana obróbce. Albo obrabiamy powierzchnie o innych geometriach, takich jak sztaby, pręty, rury lub profile. W tym przypadku wymagane są bardziej elastycznie pracujące narzędzia.

Jeśli powierzchnie są małe, można sobie poradzić za pomocą narzędzi ręcznych, takich jak szlifierka kątowa. Ponieważ zgorzelina dość mocno przylega do obrabianego przedmiotu, zaleca się stosowanie specjalnych tarcz czyszczących. Zawierają one między innymi ceramiczne płaty ścierne.

Takie ręczne metody są elastyczne i szybkie w użyciu. Jednak w przypadku większych powierzchni i częstego usuwania zgorzeliny wysiłek związany z czyszczeniem szybko staje się zbyt duży. Tutaj duże maszyny mogą być dobrym wyborem, również w przypadku bardzo małych przedmiotów obrabianych.

Usuwanie zgorzeliny za pomocą systemów czyszczenia strumieniowo-ściernego możliwe dla detali o różnej geometrii

Usuwanie zgorzelin za pomocą oczyszczarek strumieniowych jest bardzo interesujące z ekonomicznego punktu widzenia. Jeśli system ma wystarczającą liczbę turbin strumieniowych, można rentownie pracować nawet w przypadku trudnych geometrii. Na przykład huta stali Annahütte wykorzystuje jeden z naszych systemów czyszczenia strumieniowo-ściernego do usuwania zgorzelin z prętów. Przetworniki częstotliwości mogą być używane do regulacji prędkości turbiny, a tym samym prędkości wyrzucania ścierniwa. Pozwala to na kontrolowanie energii uderzenia ścierniwa w element obrabiany w taki sposób, aby uzyskać wymaganą jakość powierzchni przy minimalnym nakładzie energii. Co więcej, zmniejsza to zużycie ścierniwa.

Oczyszczanie strumieniowo-ścierne ma również tę zaletę, że całkowicie oczyszczoną i jednorodną powierzchnię można uzyskać w trakcie jednego procesu. Pozwala to na późniejsze bezpieczne zastosowanie ochrony antykorozyjnej. Zgodnie z normą DIN EN 1090, obróbka strumieniowo-ścierna jest nawet wymagana w celu spełnienia wysokich regulacji dotyczących przykładowo profili dźwigarów stalowych. Stosując oczyszczarki strumieniowo-ścierne możesz być pewny pozytywnych wyników usuwania zgorzeliny.