بی‌نیازی کشور از واردات ورق فولادی گرید CK۶۷ توسط فولاد مبارکه

با تلاش و همت واحد‌های تحقیقاتی و تولیدی فولاد مبارکه و به هدف بی‌نیازی حداکثری کشور از واردات انواع ورق‌های فولادی، در اقدامی دیگر کارکنان بلندهمت فولاد مبارکه توانستند برای نخستین بار در کشور ورق فولادی گرید CK۶۷ را طراحی و تولید کنند. با تولید موفقیت‌آمیز ورق فولادی گرید CK۶۷ در فولاد مبارکه، نیازهای خاص مشتریان کشور و از همه مهمتر قطع وابستگی به کشورهای صنعتی بزرگ که به بهانه های تحریم مانع ورود این کالای صنعتی می شدند، نیازهای کشور را برطرف شده است.

ورق فولادی جزء حیاتی‌ترین مواد و ترکیبات در ساخت محصولات صنعتی است که می‌توان برای آن مصارف گوناگونی را نام برد. ورق فولادی را اصولا به دو روش نورد سرد و نورد گرم تولید می‌کنند. در ساخت این ورق‌ها از آلیاژ‌های مختلفی استفاده شده و از همین رو هریک از انواع آن دارای خواص شیمیایی و فیزیکی خاصی هستند. علاوه بر این گرید ورق‌های فولادی گستره بسیاری وسیعی را شامل شده و می‌توان گفت این گرید‌ها به چندین هزار نوع نیز می‌رسند.

تمرکز فعالیت‌های فولاد مبارکه بر رفع نیاز‌های مشتریان و قطع وابستگی صنایع به خارج کشور است. این شرکت در سال‌های اخیر با شناخت نیاز‌های مشتریان، به رفع کمبود‌های تجهیزاتی خود نیز پرداخته و در این خصوص، با راه‌اندازی ماشین ۵ ریخته‌گری، توان ریخته‌گری فولاد‌های پرکربن نیز در فولاد مبارکه فراهم شد. پروژه طراحی و تولید گرید CK۶۷ نیز با انجام مطالعات و شبیه‌سازی فرایند نورد این فولاد با واحد متالورژی واگذار شده است تا اینکه به لطف خداوند، این محصول نیز با موفقیت در سبد محصولات صنعت فولاد کشور قرار گرفت.


فولاد CK۶۷ یکی از انواع گرید‌های عملیات حرارتی‌پذیر است. عملیات حرارتی عملیاتی است که طی آن، فولاد حرارت می‌بیند و بدون تغییر شکل از حالت جامد، به خواص مکانیکی موردنظر می‌رسد و با سیکل معین سرد می‌شود. گرید CK۶۷ ازجمله تجربه‌های جدید طراحی تعاملی در شرکت فولاد مبارکه است.


عملیات حرارتی رایج برای افزایش سختی فولاد عبارت است از، آستینیته کردن، کوئنچ و تمپر. فولاد‌های عملیات حرارتی‌پذیر در دو دسته در بازار وجود دارند:
۱- فولاد‌های عملیات حرارتی‌پذیر غیرآلیاژی که عنصر اصلی آن‌ها کربن و منگنز است؛
۲- فولاد‌های عملیات حرارتی آلیاژی که در آن عناصری نظیر کروم، مولیبدن و... استفاده می‌شود. عموماً کاربرد فولاد‌های عملیات حرارتی‌پذیر برای قطعاتی است که تحت بارگذاری شدید نیرو‌های کششی-خمشی و پیچشی قرار دارد.

فولاد Ck۶۷ در صنایع مختلف ازجمله خودروسازی و دفاعی به‌وفور استفاده می‌شود. این فولاد دارای خواص مکانیکی عالی مانند سختی و مقاومت در برابر سایش است. به‌عنوان مثال، از این فولاد می‌توان در ساخت فنر‌های مورداستفاده در سیستم تعلیق و ترمز استفاده کرد.

گرید با ابعاد ۱۰۰۰*۳ میلی‌متر تولید شده و درخواست‌های زیادی از طیف وسیعی از مشتریان برای این محصول وجود دارد. فولاد مبارکه ضمن طراحی محصول گرم نوردیده این گرید، با همکاری دیگر شرکت‌های فولادساز درصدد تولید محصولات سرد نوردیده این محصول است.

کارشناس فرایند ناحیه فولادسازی و ریخته‌گری مداوم اعلام کردند؛ گرید داخلی ۴۴۷۹ با ۶۵ تا ۷۲ درصد کربن، فولادی با استحکام بالاست که تولید شمش آن با فرایند ریخته‌گری مداوم برای اولین بار در فولاد مبارکه صورت می‌گیرد. واحد ریخته‌گری مداوم با چالش‌های متعددی برای تولید آن روبه‌رو بود که در ادامه به شرح آن می‌پردازیم.

نقطه ذوب پایین این گرید ایجاب می‌کرد که سیستم دماگیری از تاندیش برای دما‌های پایین کالیبره شود. همچنین به‌دلیل کربن بالای این گرید، نمونه‌گیری از ذوب در حین ریخته‌گری به دلیل پر نشدن محفظه داخل پولک نمونه‌گیر با مشکل روبه‌رو بود. چون این گرید دارای کربن بالا و نقطه ذوب پایین بود، خواص فیزیکی و شیمیایی پودر‌های قالب فعلی جوابگوی شرایط ریخته‌گری و روانکاری آن در قالب نبود و نیاز به طراحی پودر قالب مناسب این گرید وجود داشت.

شرایط مشخص تولید این گرید برای ماشین‌های ریخته‌گری تعریف نشده؛ بنابراین نیاز به طراحی جدول خنک‌کاری جدید برای ریخته‌گری آن است تا ضمن اطمینان از انجماد کامل آن در طول خط ریخته‌گری، تختال‌های تولیدی عاری از عیوب سطحی و داخلی باشد. ضمن اینکه در حین تولید تنش‌های باقی‌مانده در پوسته فولادی در حال انجماد ایجاد نشود.

ازجمله مسائلی که در پایان ریخته‌گری احتمال وقوع آن می‌رفت، بستن خط ریخته‌گری بود که انجماد ته شمش به علت نقطه ذوب پایین آن به تأخیر می‌افتد؛ اما با تمهیداتی که از قبل پیش‌بینی شده بود، بدون هیچ‌گونه حادثه‌ای، انجماد ته شمش کامل گردید و تختال‌ها از خط ریخته‌گری خارج شد.

بهنام ادیبی، کارشناس تولید کوره‌های قوس الکتریکی عنوان کرد: فولاد گرید Ck۶۷ از خانواده فولاد‌های کربن متوسط عملیات حرارتی‌پذیر است و کاربرد‌های بسیار گسترده‌ای در صنعت دارد. وقتی برای اولین بار هدف‌گذاری جهت تولید این فولاد در دستور کار قرار گرفت، یکی از چالش‌هایی که در واحد کوره‌های قوس الکتریکی با آن مواجه بودیم، عبارت بود از فراهم کردن شرایط به‌گونه‌ای که ذوب با حداکثر درصد کربن ممکن وارد کارگاه متالورژی ثانویه شود. به همین منظور و با توجه به اینکه کار کردن با کربن بالا در فرایند کوره قوس احتمال اختلال در واکنش‌های فسفرزدایی را در پی دارد، جهت کنترل آنالیز شیمیایی ذوب در محدوده استاندارد، یک دستورالعمل ویژه برای این گرید فولادی در دفتر فنی کوره‌های قوس الکتریکی تدوین شد تا هم‌زمان با رعایت نکات ایمنی مربوط به فرایند تخلیه مذاب، ترکیب شیمیایی ذوب نیز تحت کنترل باشد.

فرزاد تیموری، کارشناس فرایند فولادسازی و ریخته‌گری مداوم گفت: تولید فولاد‌های با کاربرد‌های ویژه همواره یکی از اهداف اصلی شرکت فولاد مبارکه به‌عنوان برترین و بزرگ‌ترین تولیدکننده فولاد کشور است و تولید گرید‌های آلیاژی و یا کربنی با قابلیت عملیات حرارتی از جمله اهدافی است که برای رفع این دغدغه در دستور کار قرار گرفته است.

یکی از گرید‌های فولاد‌های کربنی (پرکربن) عملیات حرارتی‌پذیر و پرکاربرد، گرید CK۶۷ است که دارای استحکام و سختی‌پذیری بالا در کنار مقاومت مناسب در برابر سایش است. از موارد کاربرد این فولاد می‌توان به قطعات موتور و پیچ‌ها، شفت‌ها، محورها، میل‌لنگ، میل محور و فنر اشاره کرد. برای تولید این نوع فولاد نیاز به حدود ۶/۰ درصد وزنی کربن در کنار سیلیسیم، منگنز، کرم، مولیبدن و نیکل به ترتیب به مقدار ۴/۰، ۶/۰ تا ۹/۰، ۴/۰، ۱/۰ و ۴/۰ است. همان‌طور که اشاره شد، این فولاد در محدوده فولاد‌های پرکربن قرار می‌گیرد که با توجه به محدوده مقدار کربن تخلیه در کوره قوس و نوع سیستم‌های شارژ کربن موجود در متالورژی ثانویه دارای محدودیت‌های خاص خود است و از طرفی، این میزان کربن نیاز به شرایط کنترل‌شده ریخته‌گری تختال و تنظیم دقیق پارامتر‌های آن دارد که با دستان پرتوان کارکنان ناحیه فولادسازی و ریخته‌گری مداوم و با حمایت‌های مدیران سازمان و کمک خداوند متعال، این مهم در فولاد مبارکه انجام شد و این شرکت گامی دیگر در مسیر تبدیل شدن به تولیدکننده گرید‌های ویژه فولادی برداشت. امید است این قدم‌های استوار، چراغ راه صنعت کشور گردد و باعث حرکت تولیدکنندگان دیگر کشور در جهت تعالی صنعت فولاد شود.

علی حاجیان‌نژاد، مدیر ناحیه نورد گرم گفت: در ابتدا ضمن قدردانی از همه کارکنان فولاد مبارکه و به‌ویژه همکاران ناحیه نورد گرم که همواره به تولید محصولات با کیفیت بالا اهتمام ورزیده‌اند، ذکر این نکته را ضروری می‌دانم که جهت‌گیری نورد گرم حسب رویکرد مدیریت ارشد سازمان، همواره پاسخ‌گویی حداکثری به نیاز صنایع مختلف کشور بوده است و در این زمینه برای تولید محصولات ویژه و خاص اقدامات مؤثری انجام داده است به‌طوری‌که تاکنون طیف وسیعی از گرید‌های ویژه در خط نورد گرم به تولید انبوه رسیده است. در پایان این موفقیت بزرگ را به همه کارکنان و ذی‌نفعان فولاد مبارکه تبریک می‌گویم و آرزوی توفیقات بیشتر را از درگاه خداوند متعال دارم.

تولید محصولات ویژه همواره به‌عنوان یکی از اهداف استراتژیک شرکت فولاد مبارکه مد نظر بوده است. اخیراً تولید فولاد CK۶۷ به‌عنوان یکی از محصولات جدید در دستور کار واحد نورد گرم قرار گرفت. این محصول با توجه به نیاز مشتری و بنا به کاربرد آن، دارای ضخامت ۳ میلی‌متر و عرض ۱۰۰۰ میلی‌متر است. این نوع فولاد با توجه به خواص مکانیکی ویژه‌ای که در نورد گرم برای آن در نظر گرفته شده است دارای خواص سختی و مقاومت سایشی بالاست که برای کاربرد‌های متنوع در صنایع خودروسازی و صنایع دفاعی نیز قابل استفاده است.

پس از بررسی امکان‌پذیری تولید این محصول در خط نورد گرم، با محاسبه، تعیین و استقرار پارامتر‌های ویژه عملیاتی خاص تولید این محصول جدید، در زون‌های مختلف نورد گرم از کوره‌های پیشگرم تا کلاف‌پیچ‌ها، تست اولیه تولید آن انجام گرفت و کلاف‌های تولیدی به‌طور موفقیت‌آمیز و منطبق با مشخصات فنی مورد درخواست مشتری تولید شد.

با توجه به میزان کربن بالای این نوع محصول و نبود تجربه قبلی نورد آن در خط نورد گرم، جهت انجام بازرسی‌های مؤثر در توقفات برنامه‌ریزی‌شده در جهت افزایش آماده‌به‌کاری قفسه‌های نورد اقدام گردید. همچنین کنترل وضعیت رول‌ها و سایر تجهیزات به‌منظور جلوگیری از وقوع گیر احتمالی و توقف، در دستور کار فعالیت‌های خط نورد گرم برای تولید این محصول جدید قرار گرفت.

با توجه به خواص مکانیکی متفاوت این محصول و تأثیر نشتی‌ها و ریزش آب روی ورق در افت دما در طول نورد، برای رفع خرابی‌ها و نشتی‌های احتمالی به‌صورت ویژه اقدامات لازم انجام گرفت تا علاوه بر حفظ پایداری تولید، کیفیت محصول مطابق نظر مشتری تأمین گردد.


شرایط ویژه تعیین تنظیمات متناسب برای تولید برای این محصول جدید از طریق شبیه‌سازی و محاسبات به‌گونه‌ای لحاظ شد تا علاوه بر کاهش ریسک وقوع گیر و توقف و همچنین کاهش امکان خرابی محصول از جنبه‌های مختلف ابعادی و کیفی، نسبت به دست‌یابی به دمای بالای فینیشینگ (FT) و کویلینگ (CT) که پیش‌نیاز دست‌یابی به خواص مکانیکی موردنظر مشتری نظیر استحکام تسلیم (Y.P) و تنش نهایی (U.T.S) بالا که به ترتیب در حدود Mpa ۵۰۰ و ۶۰۰Mpa به شمار می‌آیند اطمینان حاصل شود که این مورد ازجمله نکات موردتوجه در فرایند تولید این محصول ویژه بوده و بر حصول رضایت مشتری مؤثر بوده است.