فولاد مبارکه در مسیر فولادهای تخصصی: تولید ورق 27MnCrB5 و 33MnCrB5 در ایران

به گزارش پایگاه خبری «معدن نامه»، تولید نخستین ورق گرم گریدهای 27MnCrB5 و 33MnCrB5 در کشور توسط فولاد مبارکه را نمی‌توان صرفاً یک رکورد تولیدی دیگر در کارنامه این شرکت دانست. اهمیت این اتفاق در ورود صنعت فولاد ایران به حوزه‌ای است که ارزش محصول دیگر فقط با تناژ سنجیده نمی‌شود، بلکه ترکیب شیمیایی دقیق، کنترل فرایند، قابلیت عملیات حرارتی و توان پاسخ‌گویی به نیاز صنایع تخصصی، تعیین‌کننده ارزش آن است.

27MnCrB5 و 33MnCrB5 در گروه فولادهای کم‌آلیاژ منگنز-کروم-بور قرار دارند. این فولادها سال‌هاست در صنایع مختلف جهان برای تولید قطعاتی با نیاز به استحکام، سختی‌پذیری و مقاومت به سایش بالا استفاده می‌شوند. بنابراین دستاورد فولاد مبارکه را باید بیش از هر چیز در چهارچوب بومی‌سازی تولید این محصولات و جایگزینی ورق وارداتی در زنجیره صنایع پایین‌دست ارزیابی کرد.

دو گرید با یک خانواده متالورژیکی

27MnCrB5 و 33MnCrB5 از یک خانواده هستند اما تفاوت در میزان کربن و منگنز باعث می‌شود رفتار آن‌ها در عملیات حرارتی و کاربرد نهایی یکسان نباشد.

27MnCrB5-2 با شماره متریال 1.7182، حدود 0.24 تا 0.30 درصد کربن و 1.10 تا 1.40 درصد منگنز دارد. در 33MnCrB5-2 با شماره متریال 1.7185، میزان کربن به حدود 0.30 تا 0.36 درصد و منگنز به حدود 1.20 تا 1.50 درصد می‌رسد. در هر دو گرید کروم حدود 0.30 تا 0.60 درصد و بور در مقادیر بسیار کم در حد چند ده قسمت در میلیون حضور دارد.

همین مقادیر اندک بور یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های این فولادهاست. بور در مقادیر بسیار کم می‌تواند سختی‌پذیری فولاد را به شکل محسوسی افزایش دهد و امکان دستیابی به ساختار سخت‌تر را پس از عملیات حرارتی فراهم کند.

تفاوت ترکیب شیمیایی نیز باعث می‌شود 33MnCrB5 در مقایسه با 27MnCrB5 ظرفیت بیشتری برای دستیابی به سختی و استحکام بالاتر داشته باشد، درحالی‌که گرید 27MnCrB5 به دلیل کربن پایین‌تر می‌تواند تعادل مطلوب‌تری میان استحکام، چقرمگی و شکل‌پذیری ایجاد کند.

ارزش واقعی محصول بعد از عملیات حرارتی آشکار می‌شود

نکته کلیدی درباره این دو گرید آن است که ارزش آن‌ها را نمی‌توان تنها از روی خواص ورق در حالت نوردشده ارزیابی کرد. این فولادها برای عملیات حرارتی طراحی شده‌اند. پس از آستنیته‌کردن و کوئنچ، عناصر آلیاژی موجود در فولاد، به‌ویژه منگنز، کروم و بور، امکان افزایش سختی‌پذیری را فراهم می‌کنند و می‌توانند به تشکیل ساختارهای سخت در عمق قطعه کمک کنند.

برای 27MnCrB5-2 منابع صنعتی و پژوهشی استحکام کششی بالای هزار مگاپاسکال را در شرایط عملیات حرارتی گزارش کرده‌اند. در یک مطالعه درباره پیچ‌های مورد استفاده در مجموعه چرخ و محور واگن ریلی استحکام تسلیم حدود 1112 مگاپاسکال و استحکام کششی حدود 1170 مگاپاسکال برای این فولاد گزارش شده است.

در مورد 33MnCrB5 نیز مطالعات آزمایشگاهی نشان داده‌اند که با استفاده از مسیرهای پیشرفته عملیات حرارتی، استحکام کششی می‌تواند از 1.6 گیگاپاسکال عبور کند.

این ارقام نشان می‌دهد چرا چنین گریدهایی برای ساخت قطعاتی که باید بار مکانیکی سنگین، ضربه یا سایش را تحمل کنند مورد توجه صنایع قرار گرفته‌اند.

از تیغه ماشین‌آلات تا قطعات ریلی و خودرویی

کاربرد بین‌المللی این دو گرید طیف وسیعی از صنایع را پوشش می‌دهد. فولادهای منگنز-کروم-بور در ماشین‌آلات کشاورزی، تجهیزات راه‌سازی و عمرانی، قطعات مقاوم به سایش، تیغه‌ها، ابزارها و قطعات مکانیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. 27MnCrB5-2 حتی در تولید اتصال‌دهنده‌های پرمقاومت مورد استفاده در تجهیزات ریلی نیز سابقه صنعتی دارد.

در صنعت خودرو نیز فولادهای بور‌دار جایگاه مهمی دارند. البته نباید 27MnCrB5 یا 33MnCrB5 را با 22MnB5 که یکی از مشهورترین فولادهای مورد استفاده در شکل‌دهی گرم قطعات ایمنی بدنه خودرو است یکسان دانست. ترکیب شیمیایی و حوزه کاربرد این گریدها متفاوت است.

همه آن‌ها ویژگی مشترک استفاده از مقادیر کنترل‌شده بور برای افزایش سختی‌پذیری و دستیابی به خواص مکانیکی بالاتر را دارند.

چرا تولید ورق گرم اهمیت دارد؟

یکی از مهم‌ترین جنبه‌های این دستاورد، شکل محصول تولیدشده است. 27MnCrB5-2 و 33MnCrB5-2 صرفاً گریدهایی برای تولید مقاطع فولادی نیستند. تولیدکنندگان بزرگ جهان این فولادها را در قالب محصولات تخت و نوارهای فولادی نیز عرضه می‌کنند.

thyssenkrupp برای 27MnCrB5-2 محصولی تحت عنوان HLB 27 معرفی کرده و آن را در قالب نوار فولادی گرم‌نوردشده دقیق عرضه می‌کند. این شرکت این گروه از فولادها را برای کاربردهایی معرفی کرده است که پس از شکل‌دهی و عملیات حرارتی باید به خواص مکانیکی بالا دست پیدا کنند.

از این منظر تولید این دو گرید در فولاد مبارکه و به‌ویژه تولید آن‌ها در قالب ورق گرم، می‌تواند اهمیت بیشتری از تولید یک فولاد آلیاژی در یک محصول خاص داشته باشد. این اتفاق به معنای ایجاد ظرفیت داخلی برای تأمین ماده اولیه صنایعی است که تاکنون ممکن است برای تأمین این نوع ورق به واردات متکی بوده باشند.

27MnCrB5 و 33MnCrB5 گریدهای جدیدی در جهان نیستند. هر دو در استانداردهای اروپایی تعریف شده‌اند و تولیدکنندگان شناخته‌شده فولاد مهندسی در اروپا آن‌ها را در سبد محصولات خود دارند. 27MnCrB5-2 با شماره متریال 1.7182 و 33MnCrB5-2 با شماره متریال 1.7185 شناخته می‌شوند.

اهمیت این اتفاق برای ایران در تولید داخلی ورق گرم این گریدها برای نخستین بار در کشور و ایجاد امکان تأمین آن‌ها برای صنایع پایین‌دست است.

این تفاوت از نظر صنعتی بسیار مهم است. یک کشور زمانی از مرحله تولید فولاد پایه عبور می‌کند که بتواند فولاد مورد نیاز یک قطعه یا فرایند مشخص را با ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی و کیفیت سطحی مورد نیاز مشتری تولید کند.

حرکت از «تناژ» به «ارزش افزوده»

صنعت فولاد ایران طی دهه‌های گذشته بخش بزرگی از ظرفیت خود را بر تولید فولادهای ساختمانی و محصولات عمومی متمرکز کرده است. مزیت اقتصادی چنین محصولاتی تا حد زیادی به مقیاس تولید و هزینه تمام‌شده وابسته است.

در مقابل فولادهای مهندسی تخصصی در بازاری متفاوت قرار دارند. در این بازار مشتری به دنبال محصولی نیست که صرفاً استاندارد فولاد را داشته باشد بلکه ترکیب شیمیایی، ریزساختار، قابلیت عملیات حرارتی، یکنواختی خواص و قابلیت اطمینان محصول اهمیت پیدا می‌کند.

تولید 27MnCrB5 و 33MnCrB5 در این چهارچوب می‌تواند نشانه‌ای از تغییر تدریجی سبد محصولات فولاد مبارکه از فولادهای عمومی به سمت فولادهای تخصصی‌تر باشد.

چنین تغییری از نظر اقتصادی نیز اهمیت دارد. هرچه محصول به نیاز مشخص یک صنعت نزدیک‌تر شود، امکان ایجاد ارزش افزوده بالاتر و کاهش رقابت صرفاً قیمتی افزایش می‌یابد.

حلقه‌ای از زنجیره واردات که می‌تواند داخلی شود

یکی از مهم‌ترین آثار بالقوه تولید این دو گرید کاهش وابستگی صنایع پایین‌دستی به ورق‌های آلیاژی وارداتی است.

اگر یک سازنده ماشین‌آلات کشاورزی، قطعه مقاوم به سایش یا یک قطعه مکانیکی خاص برای تأمین ماده اولیه خود به واردات متکی باشد هزینه نهایی محصول تنها تابع قیمت فولاد نیست. هزینه حمل، زمان تأمین، نوسانات نرخ ارز، محدودیت‌های تجاری و ریسک تحریم نیز به آن اضافه می‌شود. تولید داخلی چنین محصولی می‌تواند این ریسک‌ها را کاهش دهد.

البته برای اثبات موفقیت تجاری این پروژه، صرف تولید نخستین ذوب یا نخستین کلاف کافی نیست. مرحله مهم‌تر تولید پایدار، تکرارپذیر و اقتصادی در مقیاس صنعتی و سپس تأیید محصول توسط مصرف‌کنندگان نهایی است.

این همان نقطه‌ای است که یک موفقیت آزمایشگاهی را به یک دستاورد صنعتی واقعی تبدیل می‌کند.

آزمون اصلی پذیرش مشتری است

تولید فولادهای تخصصی یک زنجیره چندمرحله‌ای دارد. تولیدکننده باید بتواند ترکیب شیمیایی را کنترل کند، فرایند نورد را با دقت انجام دهد، خواص مکانیکی را در محدوده مورد نیاز نگه دارد و در نهایت محصولی تولید کند که در خط تولید مشتری رفتار قابل پیش‌بینی داشته باشد.

برای همین یکی از شاخص‌های مهم ارزیابی موفقیت 27MnCrB5 و 33MnCrB5 در فولاد مبارکه میزان استفاده واقعی صنایع پایین‌دست از این محصولات خواهد بود.

اگر این گریدها بتوانند جایگزین ورق‌های وارداتی شوند و تولیدکنندگان قطعات خودرو، ماشین‌آلات کشاورزی، تجهیزات معدنی و سایر صنایع آن‌ها را در تولید انبوه به کار بگیرند، آن زمان می‌توان از یک گام واقعی در توسعه فولادهای مهندسی کشور سخن گفت.

یک مسیر تازه برای فولاد ایران

تولید 27MnCrB5 و 33MnCrB5 را می‌توان بخشی از مسیر بزرگ‌تری دانست که صنعت فولاد ایران برای عبور از تولید محصولات عمومی و حرکت به سمت فولادهای با ارزش افزوده بالاتر طی می‌کند.

در شرایطی که ظرفیت تولید فولاد در کشور به اندازه‌ای رسیده است که افزایش صرف تناژ نمی‌تواند مزیت رقابتی پایدار ایجاد کند، توسعه گریدهای تخصصی اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

فولادهای منگنز-کروم-بور نمونه روشنی از این تغییر رویکرد هستند: محصولی که ارزش آن نه در حجم تولید بلکه در دانش متالورژیکی، کنترل دقیق فرایند و توانایی پاسخ‌گویی به یک نیاز صنعتی مشخص تعریف می‌شود.

از این نظر تولید نخستین ورق گرم 27MnCrB5 و 33MnCrB5 در کشور را می‌توان بیش از یک رکورد تولیدی، نشانه‌ای از تلاش برای تغییر جایگاه صنعت فولاد ایران در زنجیره ارزش دانست و آن را حرکت از فولاد به‌عنوان ماده اولیه عمومی به فولاد به‌عنوان یک محصول مهندسی‌شده برای صنعت ارزیابی کرد.