فولاد مبارکه گرید ST52-FATIGUE مقاوم به خستگی را طراحی و تولید کرد

علیرضا مولوی‌زاده افزود: به‌منظور تأمین نیاز حوزه‌های مختلف در مصارف داخلی فولاد مبارکه ونیز رفع نیاز مشتریان، بررسی و امکان‌سنجی تولید گریدهای درخواستی صورت می‌گیرد و پس از تعیین پارامترهای تولیدی و شرایط تست و کنترل و اطمینان از عملکرد، ورق‌ها مورد مصرف قرار می‌گیرند.

وی خاطرنشان کرد: گرید ST 52 مقاوم به خستگی از خارج از کشور تأمین می‌گردید و در برخی شرایط به دلیل عدم امکان تأمین، از گرید ST 52 معمولی به‌جای آن استفاده می‌شد که عملکرد مطلوب را نداشت. در همین راستا گرید فوق به‌منظور استفاده در قطعاتی که تحت تنش متناوب قرار دارند طراحی و تولید شد.

مدیر متالورژی و روش‌های تولید در ادامه از حمایت‌های معاون بهره‌برداری و زحمات کلیه واحدهای درگیر در این پروژه شامل نواحی فولادسازی، نورد گرم، آزمایشگاه و واحد فروش و برنامه‌ریزی و سایر واحدهای پشتیبانی قدردانی کرد.

 کارشناس متالورژی شرکت فولاد مبارکه نیز در خصوص تولید این محصول جدید گفت: خستگی یکی از خطرناک‌ترین انواع شکست در فلزات است. در خستگی، فلز در تنش‌های پایین‌تر از تنش تسلیم شکسته می‌شود و ازاین‌رو پیش‌بینی زمان و شرایط تنشی تخریب قطعه بسیار مشکل است و می‌تواند با خسارت‌های زیاد و گاه فاجعه‌بار در صنعت همراه باشد. خستگی در فلزات هنگام وقوع تنش‌های متناوب رخ می‌دهد و شامل سه مرحله است.

محمدجواد کرمی افزود: مرحله اول شروع ترک است. بعد از یک تعداد سیکل مشخص ریزترک‌ها شروع به شکل‌گیری می‌کنند. ریزترک‌ها در نقاطی که تمرکز تنش بیشتر است، مانند لبه‌های تیز، سطوح خش‌دار و اطراف ناخالصی‌ها و حفرات تشکیل می‌شوند. تنش لازم برای تشکیل این ریزترک‌ها به‌مراتب کمتر از استحکام نهایی و استحکام تسلیم فلز است. مرحله دوم رشد ریزترک‌ها در اثر ادامه تنش‌های سیکلی است و در نهایت مرحله سوم رشد ریزترک تا جایی که تمرکز تنش در نوک ترک باعث انتشار ترک و شکست قطعه شود.

این کارشناس اظهار داشت: به‌منظور مشخص شدن استحکام خستگی فلزات نمونه‌هایی از آن‌ها با اشکال و سایزهای مشخص تحت تنش‌های سیکلی قرار گرفته و تعداد سیکل لازم برای شکست قطعه در تنش‌های مختلف بر روی نموداری تحت عنوان نمودار SN ترسیم می‌شود.

رئیس تروپرسس شرکت فولاد مبارکه هم در خصوص طراحی و تولید این گرید گفت: پل‌ها، قطعات تعلیق اتومبیل، قالب‌های شکل‌دهی فلزات، سرندها و قطعات با ارتعاش بالا مثال‌هایی از اجزای در معرض خستگی به شمار می‌آیند.

بابک شهریاری افزود: برای جلوگیری از شکست‌های ناشی از خستگی دو راه وجود دارد: اول باز طراحی قطعه شامل حذف نقاط با تمرکز تنش بالا و لبه‌های تیز و دوم با بهبود ریزساختار ماده به‌نحوی‌که مقاومت بیشتری در برابر شکل‌گیری و رشد ترک‌های خستگی داشته باشد.

وی اظهار داشت: در شرکت فولاد مبارکه با توجه به نیاز واحد احیا مستقیم جهت افزایش طول عمر سرندهای این واحد، پروژه ST52- FATIGUE کلید خورد و با بررسی‌های صورت‌گرفته مشخص شد با توجه به وجود بار سیکلی در سرندها، بحث خستگی و سایش وجود دارد.

وی عنوان کرد: در این پروژه با طراحی آنالیز شیمیایی و تغییر مکانیسم‌های استحکام‌بخشی در واحد متالورژی و روش‌های تولید گرید جدیدی با تمرکز بر بهینه‌سازی شکل رسوبات و کاهش میزان ناخالصی در واحد فولادسازی و ریخته‌گری تولید شد. سپس در واحد نورد گرم با هدف نورد در ناحیه عدم تبلور مجدد آستنیت و کاهش میزان باندینگ عملیات نورد انجام شد. پس از مورد پذیرش قرار گرفتن تست‌های خواص مکانیکی، نمونه‌هایی از این گرید و ST52 معمولی جهت انجام تست‌های خستگی به یکی از آزمایشگاه‌های معتبر ارسال گردید. نمونه‌سازی مطابق با استاندارد ASTM E 466 انجام و تست در تنش‌های 350 و 400 مگاپاسکال انجام شد.

رئیس تروپرسس خاطرنشان کرد: تعداد سیکل لازم برای شکست ST52-Fat در تنش 350 مگاپاسکال بیش از چهاربرابر تعداد سیکل لازم برای شکست ST52 معمولی بود. همچنین در تنش 400 مگاپاسکال، ST52-Fat استحکام حداقل دو برابر نسبت به ST52 معمولی نشان داد.

رئیس گروه فنی فولادسازی و ریخته‌گری مداوم فولاد مبارکه نیز در این زمینه گفت: فرایند فولادسازی و ریخته‌گری مداوم نقش مهمی در موفقیت‌آمیز بودن تولید گرید مقاوم به خستگی ST52-FAT داشته است.

محمدعلی شفیعی افزود: ازجمله موارد مهم، کنترل میزان سولفور به‌عنوان یک عنصر ناخواسته در فولاد مذاب است که با رعایت رژیم شارژ مناسب در کوره قوس و سولفورزدایی در فرایند فولادسازی این مهم حاصل شده است. از جمله نکات مهم دیگر در تولید این گرید کاهش میزان ناخالصی‌های غیرفلزی در تختال است که با اجرای دستورالعمل‌های فولاد تمیز طی فرایندهای متالورژی ثانویه و ریخته‌گری مداوم، میزان این ناخالصی‌ها به حداقل رسیده است.

وی تصریح کرد: تنظیم دقیق عنصر نیوبیوم در فولاد مذاب به‌عنوان یک عنصر کلیدی با توجه به محدود بودن رنج استاندارد آن و همچنین کنترل عیوب شکلی و ساختاری تختال با توجه به حساسیت زیاد روی این محصول، ازجمله موارد مهم دیگر بوده است که با تلاش همکاران در ناحیه فولادسازی و ریخته‌گری مداوم و واحدهای پشتیبانی‌کننده حاصل شده است.

مهندس فرایند ناحیه نورد گرم نیز در خصوص تولید این محصول جدید اظهار داشت: بر اساس اهداف مبتنی بر تولید این محصول جدید و در راستای تأمین خواص ویژه به‌عنوان فولاد مقاوم به تنش‌های خستگی و شکست‌های ناشی از آن، ابتدا آنالیز و مشخصات فنی این محصول در گروه فنی ناحیه نورد گرم مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت و پس از شبیه‌سازی و اطمینان از امکان‌پذیری تولید آن، نسبت به تهیه دستورالعمل و روش تولید با در نظر گرفتن تأمین خواص مکانیکی مورد انتظار، اقدام گردید.

سید محمودمانی افزود: در ادامه تولید محصول با ابعاد 1250* 8 میلی‌متر در دستور کار قرار گرفت و نهایتا این محصول با رعایت الزاماتی نظیر چگونگی تأمین پروفیل دما در طول خط نورد گرم، نیروهای قفسه‌های نورد مطابق مشخصات فنی و سایر پارامترهای فرایندی، در سایه تلاش و تجربه همکاران نورد گرم با موفقیت در خط نورد گرم فولاد مبارکه تولید گردید. در این رابطه تست‌های نهایی محصول تولیدشده، تأمین خواص مکانیکی مورد انتظار را نیز به‌خوبی  تأیید کردند.

وی تأکید کرد: در حال حاضر با تولید موفقیت‌آمیز این محصول و دریافت نتایج ویژگی‌های مورد انتظار مشتریان، واحد نورد گرم این امکان را دارد که سایر سفارشات حاوی این نوع محصول را در تناژهای متناسب دریافت، برنامه‌ریزی و تولید نماید.