فولادپلاس، رسانه ی گروه فولاد مبارکه

۱۴۰۴-۱۱-۲۸ ۱۱:۲۸

گریدهای فولادی نو؛ راهبرد خلق ارزش افزوده

گریدهای فولادی نو
  • سیاست و استراتژی فولاد مبارکه حرکت به سمت ساخت گریدهای با ارزش‌افزوده بیشتر است تا نیاز کشور به این محصولات خاص که ساخت آن نیازمند پیچیدگی‌های فنی و دانشی بیشتری است را تأمین کند.
    در سال ۷۰، فولاد مبارکه در حدود ۱۰۰ گرید فولادی را تولید می‌کرد، ولی هم‌اکنون توان طراحی و ساخت حدود ۵۳۰ گرید را به دست آورده است، و در این بازه هرچه پیش رفته است گریدهای تولیدی‌اش از دسته گریدهای تجاری به سمت گریدهای خاص با ارزش‌افزوده بیشتر سوق پیدا کرده است.

علیرضا مولوی‌زاده

علیرضا مولوی‌زاده

مدیر متالورژی و روش‌های تولید

امروزه نیازها و انتظارات مشتریان بسیار فراتر از استانداردهاست، چون استانداردها حداقل‌ها را تعیین می‌کند. گذشته از این، خود استانداردها نیز به سمت سخت‌گیری بیشتر رفته است. در حال حاضر، استاندارد EN که استاندارد روز اروپاست در مقایسه با استانداردهای قبلی بسیار سخت‌گیرانه‌تر است و بسیاری از مشتریان حتی همین استاندارد را هم خاص‌تر و محدودتر می‌خواهند.

طراحی و توسعه محصولات جدید

طراحی و توسعه محصولات جدید یکی از وظایف اصلی واحد متالورژی و روش‌های تولید است. قبل از طراحی و تولید محصول، باید هماهنگی با خطوط تولید صورت گیرد. فرم‌هایی به نام کارت ساخت و دیزاین دیتا وجود دارد که پس از تهیه آن‌ها و هماهنگی با دفاتر فنی و اخذ تأییدیه، کار تولید محصول به‌صورت تستی با ذوب ۲۰۰ تنی آغاز می‌شود. در مراحل تولید نیز تمامی کارشناسان مربوطه حضور دارند و اگر احیاناً مشکلی در جایی وجود داشته باشد بازنگری در طراحی انجام می‌گیرد. نهایتاً محصولی که تولید شد به آزمایشگاه می‌رود و مطابق با استانداردهای بین‌المللی تمامی تست‌های لازم بر آن انجام می‌شود و سپس برای مشتری ارسال می‌شود.
مبحث طراحی نیاز به الزاماتی دارد، ازجمله نرم‌افزارها و سخت‌افزارهای شبیه‌ساز. کارشناسان فولاد مبارکه در چند سال اخیر از برخی نرم‌افزارهای خاص در انجام محاسبات ترمودینامیک و تعیین دیاگرام و درصد فازی، دمای انحلال رسوبات و… استفاده کرده‌اند. به همین ترتیب دستگاه‌های سخت‌افزاری جدیدی نیز خریداری شده که محاسبات نوردی را انجام می‌دهند و احتمال آسیب رساندن به خط را به حداقل می‌رسانند. دستگاه هات تورشن خریداری شده و خرید دستگاه هات کامپرشن در حال انجام است. برنامه آینده‌ واحد متالورژی ساخت دستگاه شبیه‌ساز آنیل پیوسته است که با استفاده از این تجهیزات سخت‌افزاری و نرم‌افزارها، ریسک طراحی کاهش می‌یابد و تولید با اطمینان بیشتری انجام می‌گیرد.
خوشبختانه تاکنون کارشناسان متالورژی و روش‌های تولید فولاد مبارکه موفق شده‌اند در سال‌های اخیر در حوزه‌های مختلف طراحی و تولید گریدهای خاص را به انجام برسانند. این گریدها در صنایع خودروسازی، نفت و گاز، ساختمانی و … کاربردهای فراوانی داشته و پیشتر از طریق واردات به بازار ایران راه می‌یافته و یا به سبب تحریم‌ها تأمین آن برای نیازهای داخلی بسیار دشوار و یا بسیار گران و خارج از توان بازار تولیدات کشور بوده است.
در سال ۱۴۰۱ فولاد مبارکه توانست ۱۴ گرید خاص دیگر را نیز تولید کند که برخی از آنها از جمله فولاد زنگ‌نزن گریدهای ۳۰۴ و ۴۰۹ از پرکاربردترین گریدهای فولادی است که در عین حال ساخت آن نیازمند تکنولوژی و الزامات خاصی است.

مهمترین گریدهای نو فولادی ساخته شده در فولاد مبارکه در سال ۱۴۰۱

گرید X52MS- کلاف گرم

گرید فولادی API X52 MS ویژه محیط‌های ترش، از اهمیت ویژه‌ای در تولید لوله‌های محیط ترش از میادین نفت و گاز تا پالایشگاه ها برخوردار است. به دلیل این که در این محدوده، نفت و گاز با گاز خورنده H2S همراه است، مقاومت به خوردگی سطح بالایی برای این لوله‌ها مورد انتظار است. این گرید از چالشی‌ترین تولیدات شرکت فولاد مبارکه است، زیرا آزمون‌های بسیار سختی مطابق با استاندارد و اسپک‌ها را باید بگذراند و برای گذراندن آنها فولاد باید از تمیزی و یکنواختی ترکیب شیمیایی بالایی برخوردار باشد.

گرید API X65 – کلاف گرم

با توجه به ضرورت انتقال آب از خلیج فارس و نیاز به گریدهای فولادی خاص به منظور احداث خط لوله مورد نیاز، گرید با استحکام با حداقل Ksi 65 طراحی شد و کلاف گرم مناسب با ضخامت‌های مختلف در برنامه تولید قرار گرفت.

گرید M450-50K – کلاف سرد

ورق سرد گرید M450-50K در زمره فولادهای الکتریکی غیر جهت‎دار مورد مصرف در موتورهای الکتریکی و ژنراتورها قرار دارد. این گرید به صورت نیمه آماده، با تلفات ۴٫۵W/KG و با ضخامت ۰٫۵ میلیمتر برای اولین بار در کشور ساخته شده است.

گرید Silicon – ورق گرم

فولادهای الکتریکی (Silicon Grades) را می‌توان یکی از آینده‌دارترین گریدهای فولادی دنیا برشمرد. مزایای استفاده از فولادهای الکتریکی عبارت‌اند از: کاهش مصرف انرژی؛ افزایش راندمان تجهیزات الکتریکی؛ افزایش طول عمر تجهیز؛ صرفه‌جویی در مصرف انرژی و جلوگیری از افزایش دمای تجهیز و اتلاف انرژی.
با توجه به مطالعات صورت‌گرفته در زمینه بازار داخلی و نیاز صنایع و همچنین قابلیت‌های خطوط تولید تصمیم بر تولید گریدهای سیلیکونی غیر جهت‌دار با سیلیسیم تا ۳/۱درصد گرفته شد که این گرید پس از نورد سرد قابلیت پاسخ‌گویی به خواص گرید الکتریکی تا M۴۷۰ را مطابق با استاندارد-۴ -۸ IEC ۴۰۴ خواهد داشت.

گرید ۳۴۰YC – اسیدشویی و کلاف سرد

این محصول به صورت کلاف گرم اسیدشویی شده برای شرکت خودروسازی سایپا طراحی و تولید گردید. محصول مذکور طی پروژه مشترک با این شرکت خودروسازی جهت بومی‏سازی ورق بدنه پلتفرم شاهین و براساس استاندارد شرکت POSCO تولید شد که در زمره ورق‌های HSLA قرار می‎گیرد.
ورق سرد این گرید با ضخامت ۱ میلیمتر طبق استاندارد شرکت پوسکو تولید شده است.

گرید آجدار شطرنجی S235JR – ورق گرم

مدل ورق آج‌دار شطرنجی گرید S235JR با عرض ۱۲۵۰ میلی‌متر، ضخامت‌های ۲، ۳ و ۶ میلی‌متر و براساس سفارش مشتری و استانداردهای DIN59220 جهانی تولید شده است. موارد مصرف ورق آج‌دار شطرنجی تولیدشده در مجتمع فولاد سبای فولاد مبارکه برای تولید پلتفرم‌های صنعتی، راه‌پله‌ها، پل‌ها، صنایع خودروسازی و ساخت کفراژ عرشه‌ها، کامیونت‌ها و وانت‌بارها مورد استفاده قرار می‌گیرد. با انجام عملیات اسیدشویی، این نوع ورق‌ها را می‌توان به ورق گالوانیزه تبدیل کرد که با نورد کردن آن‌ها در خطوط نورد سرد، ارزش افزوده بیشتری برای کشور به بار می‌نشیند.

گرید S250GD – کلاف سرد

این محصول به صورت کلاف سرد گالوانیزه عرضه می‌شود و در رده فولادهای سازه‏ای گالوانیزه قرار دارد. محصول مذکور به صورت ورق فول هارد در تاندم‌میل فولاد مبارکه تولید شده و ادامه مراحل گالوانیزه در شرکت ورق‌خودرو صورت می‌پذیرد.

گرید CK45 – کلاف سرد

این محصول در زمره فولادهای عملیات حرارت‎پذیر قرار دارد که استحکام خود را طی فرایندهای عملیات حرارتی بدست می‏آورند. تولید این گرید با توجه به درصد بالای کربن آن جزو تولیدات چالشی فولاد مبارکه بوده است و نورد آن نیز با مشکلاتی روبه روست. این محصول جهت تأمین قطعات خاص صنایع خودروسازی و نظامی کشور و به صورت ورق سرد نوردیده برای اولین بار در کشور تولید گردید.
ورق فول هارد در تاندم میل فولاد مبارکه تولید شده و ادامه مراحل گالوانیزه در شرکت ورق‌خودرو صورت می‌پذیرد.

گرید DC01-RAD – کلاف سرد

برای استفاده در پنلهای رادیاتورها طراحی شده است. پنلهای رادیاتور در طبقه‎ی لوازم خانگی قرار می‎گیرند و آب با درجه حرارت نزدیک به جوش در آنها جریان پیدا می‏کند و حرارت را از طریق کانوکشن به محیط اطراف منتقل می‎کند. به دلیل چرخش آب گرم امکان خوردگی این پنلها بالاست و در صورت سوراخ شدن آنها، نشت آب مشکلات زیادی را برای مصرف کننده خانگی ایجاد و به برند تولیدکننده آسیب جدی می‌زند. پس از بوجود آمدن یکی دو ادعا مبنی بر بالا بودن پتانسیل خوردگی در برخی از قسمت‎های گرید DC01 با تغییر دمای آنیل این مشکل را می‌توان برطرف نمود. گرید مذکور با موفقیت در برخی از رادیاتورسازها استفاده شده است.

سه گرید فولادهای زنگ نزن

گرید S409 – ورق گرم زنگ نزن

گرید ۴۰۹، یک فولاد زنگ‌نزن فریتی تثبیت شده با تیتانیوم است. این فولاد زنگ‌نزن، مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون بیشتری نسبت به فولادهای کربنی دارد. جوش‌پذیری و شکل‌پذیری مناسب نیز از دیگر ویژگی‌های ورق استنلس استیل ۴۰۹ است.

گرید S409 – تختال زنگ نزن

فولاد زنگ‌نزن S409 فولادی با زمینه فریتی و دارای خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی دما بالای مطلوب است. این فولاد به عنوان یک فولاد زنگ‌نزن کروم دار شناخته می‌شود و در سیستم‌های اگزوز خودرو و دیگر کاربردهایی که جوش پذیری نسبتاً خوبی از آن، مورد انتظار است، استفاده می‌شود. تولید این تختال با توجه به تجربه نخست تولید تختال زنگ نزن در کشور، از جنبه‌های مختلف تولید ذوب، طراحی انجماد در خط ریخته‌گری و خط برش چالش‌های زیادی داشت.

گرید S304 – تختال زنگ نزن

فولاد زنگ‌نزن S304 فولادی با زمینه آستنیتی است که مقاومت به خوردگی بسیار بالایی دارد. این گرید پرکاربردترین فولاد زنگ‌نزن است. دارای درصد کروم و نیکل بالاتری نسبت به گرید S409 است و هزینه تولید بیشتری دارد. علاوه بر قابلیت کاربردهای فولاد S409 در سطح بالاتر، با توجه به ظاهر زیباتر و مقاومت بالاتر، در بسیاری از تولیدات وسایل آشپزخانه، سینک، ظروف و مخازن مواد شیمیایی، تجهیزات فرآوری مواد غذایی و مبدل‌های حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

گرید WSTE 500 – ورق گرم

فولاد کم‌آلیاژ استحکام بالای مقاوم به حرارت است که ورق گرم آن در ساخت محفظه بویلرها و سازه‌های مستحکم مورد استفاده قرار می‌گیرد.

گرید DP600 – ورق گرم

در صنایع خودرو سازی-قطعات تقویتی، شاسی و ستون‌های اتوموبیل ها مورد استفاده دارد.
فولاد دو فازی از نوع فریتی-مارتنزیتی است که در فولاد سبا تولید شد.
فولادهای دوفازی به‌عنوان یکی از مهمترین انواع فولادهای پراستحکام مورد استفاده در صنعت خودروسازی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در طی سالها به علت مشکلات دانشی و تجهیزاتی تولید این گرید در ایران میسر نشده بود. با همت پرسنل مجتمع فولاد سبا و تسلط بر تکنولوژی خطوط CSP و همچنین تحقیقات صورت‌گرفته با همکاری دانشگاه‌های مطرح داخلی، مجتمع فولاد سبا برای اولین بار در کشور موفق به تولید این گرید ارزشمند و استراتژیک مطابق با استانداردهای ASTM A1088 و EN 10388 شد.

گرید FB60 – ورق گرم

از فولادهای دوفازی از نوع فریتی بینیتی است که کاربرد بسیاری در صنایع خودروسازی مدرن (از جمله در قطعات تقویتی، شاسی و ستون‌های اتوموبیل‌ها) دارد. برای ساخت فولادهای دوفازی در ایران از ۲۰ سال پیش تلاش‌های مهمی صورت گرفت اما به نتیجه مطلوبی نرسیده بود. اما در نهایت برای نخستین بار در مجتمع فولاد سبا ساخت این گریدهای دوفازی به ثمر نشست.

گرید Corten-A – ورق گرم

ورق کورتن یک ورق محکم و بادوام است که در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی مقاوم است. این ورق از ترکیب چند آلیاژ خاص تولید می‌شود که حاوی مقدار کمی کروم، نیکل و مس است. این ورق به دلیل مقاومت در برابر آب و هوا و عمر بالا در ساختمان سازی استفاده می‌شود. ورق کورتن در برابر خوردگی اتمسفر دریایی نیز مقاوم است که از این رو در ساخت کانتینرهای حمل‌ونقل دریایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. متقاضیان این فناوری در ایران برخی از همین شرکت‌های کانتینرساز هستند و برای تأمین ورق‌ها در درب، بدنه و کف کانتینرهای دریایی از ورق کورتن استفاده می‌کنند که البته ضخامت این ورق در هرکدام از این بخش‌ها متفاوت است. با تولید ورق کورتن با ضخامت ۲ میلی‌متر در فولاد سبا، وابستگی کشور به واردات این محصول کاهش یافت.

گرید CK22 – ورق گرم

فولاد عملیات حرارتی پذیر غیر آلیاژی کربن پائین با استحکام و سختی پذیری ضعیف ولی با قابلیت ماشین کاری و آهنگری بسیار عالی در صنایع قطعه‌سازی و ماشین‌سازی است.

گرید ۳۴CrMo4 – ورق گرم

مورد استفاده در ساخت مخازن گاز CNG و قطعه سازی و ماشین سازی.
این نوع ورق‌های اکسین به دلیل استحکام بالایی که دارند اغلب در صنعت خودرو سازی به کار می‌روند. این ورق ها دارای کربن کم, مقدار اندکی کروم, مولبیدن و نیکل هستند. این نوع ورق‌های اکسین کیفیت بسیار بالا و قابلیت جوشکاری خوبی دارند.

گریدهای نو فولاد مبارکه – سال ۱۴۰۱

از آنجا که فولاد مبارکه خود را متعهد به تأمین نیاز مشتریان و محصولات جدید مورد تقاضای بازار می‌داند در سال ۱۴۰۱ با شناسایی انجام شده در زمینه‌های مختلف خودروسازی لوله سازی فولادهای عملیات حرارتی پذیر صنایع ساختمانی و سایر زمینه ها و با تعامل با مشتریان طراحی و تولید گرید‌های جدید را در حوزه‌های مختلف شامل تختال، نورد گرم، نورد سرد و محصولات پوشش دار را با موفقیت به انجام رسانید.

چالش‌ها

۱- سخت‌گیرانه بودن شرایط درخواستی مشتریان

با توجه به اینکه در درخواست‌های جدید اکثر مشتریان نسبت به قبل شرایط کیفیت سطح و خواص مکانیکی و تلرانس ابعادی سخت‌گیرانه‌تر شده است با تعامل گسترده و جلسات متعدد با مشتریان در هر حوزه، حساسیت مشتریان شناسایی گردیده و در طراحی و تولید محصولات جدید این حساسیت‌ها لحاظ گردید تا رضایت حداکثری در این زمینه حاصل گردد.

۲- تست‌های خواص مکانیکی و عدم پراکندگی خواص مکانیکی مورد نیاز

به منظور کنترل پراکندگی خواص مکانیکی کلیه پارامترهای طراحی در حین فرایند تولید؛ فولادسازی، نورد گرم و نورد سرد بررسی گردیده و از انحرافات آنالیز و انحراف دمایی و نیز کلیه انحرافات در هر مرحله جلوگیری به عمل آمده تا محصول با خواص مناسب حاصل گردد.

۳- محدودیت‌های خطوط تولید فولاد مبارکه

از آنجایی که در خطوط مختلف فولادسازی، نورد گرم و نورد سرد محدودیتهای برنامه‌ریزی و تجهیزاتی و کیفیت مواد ورودی وجود دارد در طراحی محصول جدید تعامل گسترده با خطوط تولیدی صورت گرفته و طراحی متناسب با شرایط عملیاتی خط صورت می‌گیرد.

۴- ریسک طراحی و تولید محصولات جدید

ریسک طراحی و تولید محصول جدید در هر مرحله شناسایی گردیده و شدت و احتمال ریسک محاسبه شده و با انجام تست‌های شبیه ‌ساز از امکان تولید در خطوط مختلف اطمینان حاصل گردید.

۵- لحاظ نمودن شرایط اقتصادی و سیکل مناسب تولید

سیکل تولید هر محصول جدید با توجه به حساسیت هر مشتری و در نظر گرفتن پارامترهای اقتصادی در طراحی محصول به صورت بهینه انتخاب می‌گردد تا به عنوان مثال با کمترین فروآلیاژ ممکن و نیز حداقل مصرف انرژی ( کنترل پارامترهای دمایی نورد و نیز عملیات آنیل) محصول جدید طراحی و تولید گردد.

اقدامات مهم

از آنجا که برای طراحی و تولید محصول جدید باید شرایط واقعی خطوط تولید و توانمندی این خطوط در نظر گرفته شود و از بروز مشکلات و ریسک‌های غیر قابل قبول جلوگیری شود استفاده از نرم افزارها و سخت افزارهای شبیه‌سازی اجتناب‌ناپذیر است.
در این راستا ضمن استفاده از پتانسیل دانشگاهها و مراکز تحقیقاتی، واحد متالورژی و روشهای تولید استفاده از نرم‌افزارها و سخت‌افزارهای زیر را در برنامه قرار داده و یا در حال تکمیل آن می‌باشد:

۱- نرم افزارهای ®JMatPro و ترموکلک

دو نرم‌افزار ®JMatPro و ترموکلک، دو نرم افزار شبیه ساز هستند که خواص طیف وسیعی از آلیاژ ها بخصوص آلیاژ‌های حاوی چندین عنصر را محاسبه می‌کنند. استفاده از این دو نرم افزار محاسبات زیر را ممکن می‌سازد:

محاسبه دیاگرام فازی در حالت تعادل و شبه تعادلی
رفتار و خواص انجماد
خواص مکانیکی
خواص ترموفیزیکی و فیزیکی
استحاله‌های فازی
خواص شیمیایی

۲- سخت افزارهای شبیه‌ساز

شامل دستگاه Hot torsion یا پیچش گرم که در حال استفاده می‌باشد و دستگاه Hot compression (فشار گرم) که در مرحله بهره‌برداری است.

۳- دستگاه شبیه‌ساز آنیل پیوسته

که در مراحل مطالعاتی است.

۴- و دستگاه اشاره شده اخیر نوعی شبیه ساز خط نورد گرم هستند و قابلیت ایجاد سیکل‌های مشابه خط نورد گرم با نمونه هایی در ابعاد بسیار کوچک را دارند بدین ترتیب قبل از اینکه تولیدی انجام شده باشد از نوع پاسخ محصول می‌توان اطلاعاتی کسب نمود و بدین ترتیب از دوباره کاری ها و یا تحمیل هزینه ها جلوگیری به عمل آمد.

چشم انداز و مهمترین اهداف ۱۴۰۲

توسعه سبد محصولات شرکت فولاد مبارکه با تولید گرید‌های جدید دارای ارزش افزوده بالا

۱- P235GH – کلاف گرم

این گرید مقاوم به دمای بالا بوده و تست کشش به جای دمای محیط باید در دمای C400 انجام شده و خواص مکانیکی تأیید گردد.

۲- FB60-G10/10 – کلاف گالوانیزه

گرید با ساختار فریتی- بینیتی است به منظور کسب چقرمگی (تاننس) و استحکام مورد نظر.

۳- ۳۴CrMo4 – کلاف گرم

گرید ویژه مخازن CNG خودروسازان.

۴- TP-Ring – کلاف گرم

گرید با خواص مکانیکی خاص ویژه رینگ‌سازی مشهد.

۵- S320GD – کلاف گالوانیزه

گالوانیزه با کاربرد ساختمانی با خواص ویژه.

۶- API X65-MS – تختال

با همکاری شرکت اکسین تولید ورق مناسب میادین گازی ( لوله زیر دریا در محیط ترش).

۷- API X70 – کلاف گرم

ویژه لوله‌سازان به منظور کاهش ضخامت لوله از طریق افزایش استحکام.

۸- ۳۰MNB5 – کلاف گرم

گرید عملیات حرارتی‌پذیر.