چگونه از کلید فولاد استفاده کنیم؟ آموزش گام به گام کلید فولاد – قسمت 5

کلید فولاد یک مرجع بسیار عالی و کاربردی برای استفاده ی مهندسان و متخصصان رشته های فنی به خصوص کسانی است که با فولادها سر و کار دارند. اگر شما علاقمند به آموزش کلید فولاد، آشنایی با انواع فولادها و دریافت پاسخ پرسش های خود در این زمینه هستید، با وب سایت عصر مواد در آموزش گام به گام و نکته به نکته کلید فولاد همراه ما باشید. این آموزش به صورت پرسش و پاسخ تدوین شده است و در خلال مطالب نوشتاری، از عکس، اینفوگرافیک، فایل صوتی و ویدئو برای آموزش بهتر هم کمک گرفته می شود. با توجه به اینکه متن این آموزش به فاصله کوتاهی پس از تولید محتوا، عرضه می شود، برنامه ریزی ما بر این است که مثل سریال های نمایش خانگی، هر هفته دو قسمت از این مجموعه ی چند قسمتی در وب سایت عصر مواد منتشر و تقدیم صنعت گران، دانشجویان و کارشناسان رشته های فنی شود. شما می توانید عصر مواد و محتوای آن را از نسخه اندرویدی و شبکه های اجتماعی آن هم دنبال کنید. پرسش های خود را هم می توانید از قسمت پایین همین صفحه در ثبت دیدگاه ارسال کنید، در اسرع وقت پاسخ داده خواهد شد. برای اطلاع از سایر آموزش های گام به گام در وب سایت عصر مواد اینجا کلیک کنید.

در قسمت قبلی، پرسش و پاسخ هایی در خصوص فولادهای ساختمانی معمولی از فصل اول کلید فولاد مطرح شد، ادامه این مطلب را پی می گیریم.

سوال ۱۶- در صنایع خودروسازی، لوازم خانگی و تجهیزات اداری، ورق های روغنی از جنس فولاد St 13 ،St 12 و یا St 14 استفاده می شود. St 13 ،St 12 و یا St 14 چه نوع فولادی است؟

St 13 ،St 12 و St 14 فولاد ساده کربنی هستند که به شکل کلاف و ورق با فرایند نورد سرد تولید می شوند. این فولادها از عملیات نورد سرد ورق های فولادی که قبلاً تحت عملیات نورد گرم قرار گرفته و پوسته زدایی هم شده اند به دست می آیند و ماده اولیه ساخت بسیاری از محصولات صنعتی نظیر لوازم خانگی، خودرو، تجهیزات اداری و غیره هستند. ورق فولاد کربنی سرد نوردیده در ضخامت های ۰٫۳ میلی متر تا معمولاً ۴ میلی متر تولید می شود. به منظور جلوگیری از زنگ زدگی این ورق ها معمولاً سطح آن ها را روغن اندود می کنند. این روغن به راحتی با شوینده های قلیایی پاک می شود. در صنعت به ورق های سرد نوردیده، ورق های روغنی هم می گویند. ورق های روغنی پایه ی تولید ورق های رنگی گالوانیزه (ورق های رنگی) هستند. در واقع ورق رنگی از ورق های سفیدی تولید می شود که با گالوانیزه کردن ورق های روغنی به دست آمده اند. ورق های روغنی در صنعت خودرو از جمله بدنه، فیلتر و اگزوز، صنایع لوازم خانگی، رادیاتورسازی، ساخت تجهیزات اداری، ساخت بشکه و مخازن فلزی و غیره کاربرد دارند.

شرکت‌های فولاد مبارکه اصفهان، شرکت هفت الماس و شرکت فولاد غرب آسیا از تولید کنندگان مهم ورق های روغنی در داخل کشور هستند. ورق‌های روغنی وارداتی نیز بیشتر محصول کشورهای قزاقستان، روسیه، کره و چین می باشند.

وررق های فولادی سرد نوردیده که تحت نورد پوسته ای (Skin Pass) قرار می گیرند، تمایل به کرنش سختی داشته و با گذشت مدت زمانی پس از تولید، نشانه های سطحی ناشی از نوارهای تغییر شکل (باندهای لودر) یا شیار زدگی در حین شکل دهی محصول در سطح ورق ها ظاهر می شود. مدت زمان ظهور این نوارهای سطحی با توجه به کیفیت ورق متفاوت است ولی توصیه می شود زمان بین تولید محصول و مصرف آن حداقل باشد، از انبارش این نوع فولادها به مدت طولانی خودداری شود و یا در صورت انبارداری بیش از آن زمان، عملیات صافکاری غلتکی موثری قبل از مصرف توسط مشتری انجام شود. ورق فولادی سرد نوردیده معمولاً با پرداخت مات و ظاهر کدر که برای رنگ آمیزی تزیینی مناسب است تولید می شود. البته بر حسب کاربرد و نیاز مشتری برخی ورق های سرد نوردیده با پرداخت براق و شفاف هم تولید می شود.

فولادهای سرد نوردیده معمولاً در دو نوع کیفیت تولید می شود:

کیفیت معمولی:

محصول تولید شده با این کیفیت، دارای شرایط سطحی در حد یک محصول نرمال سرد نوردیده و عاری از ترک های سطحی، لایه لایه بودن و دیگر عیوب مضر برای فرایندهای بعدی مثل شکل دهی و پوشش دهی سطحی است. هر دو سطح این ورق دارای یک کیفیت است. ورق تولید شده با این کیفیت را ورق معمولی یا ورق سرد ۱ می گویند. این ورق (یا کلاف) در استاندارد DIN 1623-1 به نام ورق فولاد St 12 یا St 1203 نامگذاری شده است و کاربرد آن در مصارف عمومی است، جایی که ورق به صورت تخت یا برای خم کردن و شکل دهی ساده استفاده می شود. پرداخت نهایی سطح این ورق ها در حد rough با صافی سطح بزرگ تر از ۱٫۶ میکرون است. این ورق ها را برای پیشگیری از ظهور نشانه های سطحی ناشی از نوارهای تغییر شکل تا ۱۰ هفته (تا ۳ ماه در استاندارد جدید) پس از تولید به مصرف نهایی می رسانند. ورق فولادی St 12 معمولاً با نام ورق روغنی معمولی برای صنعتگران شناخته می شود. این فولاد جوش پذیر است.

کیفیت کششی:

ورق های تولیدی با این کیفیت معمولاً دارای یک سطح مثل شرایط سطحی ورق با کیفیت معمولی و یک سطح بهتر و عاری از عیوبی هستند که بر ظاهر یکنواخت کیفیت سطح رنگ شده و یا دارای پوشش الکترولیتی تاثیر بگذارد. بر حسب نیاز مشتری، هر دو سطح را هم می توان با کیفیت بهتر تولید کرد. ورق های تولید شده با این کیفیت شامل ورق نیمه کشش یا ورق سرد ۲ و ورق فوق کشش (کشش عمیق) یا ورق سرد ۳ است. ورق (یا کلاف) نیمه کشش و فوق کشش در استاندارد DIN 1623-1 به ترتیب به نام ورق فولاد St 13 و St 14 نامگذاری شده است و برای کاربردهای کشش یا شکل دادن عمیق مناسب هستند. این فولادها در فرایند تولید به طور خاص با آلومینیوم اکسیژن زدایی می شوند. پرداخت نهایی سطح این ورق ها با صافی سطح بیشتری نسبت به ورق های معمولی انجام می شود. مقدار صافی سطح بر حسب کاربرد یا نیاز مشتری تعیین می شود. این ورق ها را برای پیشگیری از ظهور نشانه های سطحی ناشی از نوارهای تغییر شکل تا ۶ ماه پس از تولید به مصرف نهایی می رسانند. ورق فولادی St 13 معمولاً با نام ورق روغنی نیمه کشش و ورق فولادی St 14 معمولاً با نام ورق روغنی فوق کشش برای صنعتگران شناخته می شود. این فولادها جوش پذیر هستند.

سوال ۱۷ – شماره مواد فولادهای St 13 ،St 12 و St 14 چیست؟ فولادهای St 13 ،St 12 و St 14 در کدام گروه از کلید فولاد قرار می گیرند؟

شماره مواد فولادهای St 13 ،St 12 و St 14 طبق جدول زیر است:

۱٫۰۳۳۰	St 12
۱٫۰۳۴۷	St 13
۱٫۰۳۳۸	St 14

فولاد St 13 طبق استاندارد DIN 1623-1 در حالت اکسیژن زدایی نشده (کشته نشده یا نا آرام) هم تولید می شود. شماره مواد St 13 اکسیژن زدایی نشده هم ۱٫۰۳۳۳ است.

این فولادها در هیچ یک از گروه های کلید فولاد دسته بندی نشده است ولی در فصل ۱۷ کلید فولاد که فهرست فولادها بر حسب شماره مواد لیست شده است، به آن ها هم اشاره شده است.

سوال ۱۸ – فولادهای St 13 ،St 12 و St 14 تحت چه استانداردی تولید می شوند؟ مشخصات شیمیایی و مکانیکی فولادهای St 13 ،St 12 و St 14 چگونه است؟

نامگذاری St 13 ،St 12 و St 14 بر روی این فولادها طبق استاندارد قدیمی و منسوخ شده ی DIN 1623-1 است. در حال حاضر استاندارد DIN EN 10130 جایگزین DIN 1623-1 شده است. در استاندارد جدید خبری از نامگذاری St 13 ،St 12 و St 14 نیست و به ترتیب نام های DC03 ،DC01 و DC04 جایگزین آن ها شده است.

مشخصات شیمیایی و مکانیکی ورق های فولادی سرد نوردیده در DIN 1623-1 طبق جدول زیر است:

فولاد	مقدار کربن %، max	مقدار نیتروژن %، max	استحکام کشش نهایی، MPa	حداکثر تنش تسلیم، MPa	حداقل درصد ازدیاد طول	سختی، راکول B
St 12	۰٫۱	۰٫۰۰۷	۲۷۰-۴۱۰	۲۸۰	۲۸	۶۵
St 13	۰٫۱	نیتروژن زدایی با آلومینیوم	۲۷۰-۳۷۰	۲۴۰	۳۴	۵۵
St 14	۰٫۰۸	نیتروژن زدایی با آلومینیوم	۲۷۰-۳۵۰	۲۱۰	۳۸	۵۰

مشخصات شیمیایی و مکانیکی ورق های فولادی سرد نوردیده در DIN EN 10130 طبق جدول زیر است:

فولاد	شماره مواد	مقدار کربن %، max	مقدار فسفر %، max	مقدار گوگرد %، max	مقدار منگنز %، max	استحکام کشش نهایی، MPa	حداکثر تنش تسلیم، MPa	حداقل درصد ازدیاد طول
DC01	۱٫۰۳۳۰	۰٫۱۲	۰٫۰۴۵	۰٫۰۴۵	۰٫۶۰	۲۷۰-۴۱۰	۲۸۰	۲۸
DC03	۱٫۰۳۴۷	۰٫۱۰	۰٫۰۳۵	۰٫۰۳۵	۰٫۴۵	۲۷۰-۳۷۰	۲۴۰	۳۴
DC04	۱٫۰۳۳۸	۰٫۰۸	۰٫۰۳۰	۰٫۰۳۰	۰٫۴۰	۲۷۰-۳۵۰	۲۱۰	۳۸

سوال ۱۹- فرایند تولید فولادهای St 13 ،St 12 و St 14 چگونه است؟ تکنولوژی نورد سرد که در تولید فولادهای St 13 ،St 12 و St 14 استفاده می شود چیست؟

فرایند تغییر شکل پلاستیک ماده از طریق عبور آن از بین غلتک هایی که در دو جهت مخالف می چرخند به نورد (rolling) موسوم است. نورد از حیث دمای انجام عملیات شکل دهی به دو گروه نورد سرد و نورد گرم تقسیم می‌شود. نورد گرم در دمای بالاتر از دمای تبلور مجدد فلز انجام می شود. دمای شروع نورد گرم بر روی تختال (slab) فولاد کربنی حدود ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد و دمای محصول در قفسه نهایی نورد گرم نیز در حدود ۹۰۰-۸۰۰ درجه سانتیگراد است. این فرایند اجازه می دهد تا تختالی با ضخامت حدود ۲۵۰ میلی متر در پایان نورد گرم به یک تسمه (strip) 2 میلی متری تبدیل شود.

از نورد سرد معمولاً در دمای اتاق و حداکثر تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد برای تولید ورق و تسمه با پرداخت سطحی و تلرانس دقیق تر در مقایسه با تسمه نورد گرم استفاده می شود. ورودی نورد سرد ورق فولادی، کلاف نورد گرم و اسید شویی شده ی حاصل از دستگاه نورد گرم پیوسته است.

فرایند تولید ورق های نورد سرد از تسمه های نورد گرم معمولاً شامل واحدها یا مراحل زیر است:

اسید شویی (Pickling):

تسمه حاصل از نورد گرم به منظور حذف پوسته های اکسیدی در مخازن اسید (معمولاً اسید کلریدریک) اسید شویی می شود، سپس با آب گرم شسته شده، با عبور از تونل هوای گرم خشک می شود و در نهایت پس از روغن کاری مجدداً به صورت کلاف پیچیده می شود.

نورد سرد (Cold Roll):

ورق اسید شویی شده معمولاً در دستگاه نورد سرد رفت و برگشتی(Reversing cold roll mill) نورد شده و کاهش ضخامت می دهد. این نوع دستگاه، دارای کلاف بازکن و کلاف جمع کن (Tension Reels) در دو سمت قفسه نورد است. ورق به دفعات به صورت رفت و برگشتی از بین غلتک ها عبور می کند تا به ضخامت مورد نظر برسد. پس از پایان نورد، ورق برای کاهش کشش ناشی از پیچش و لبه بری کویل ها و ارسال آن برای عملیات حرارتی دوباره به صورت کلاف پیچیده می شود.

شستشوی الکترولیتی:

شستشوي الکتروليتي به منظور رفع آلودگی ‌ها و چربی ‌های سطحی، پودر آهن و ذرات غير آهنی جامد ناشی از فرايند نورد سرد انجام می شود. این مرحله در برخی واحدهای تولیدی ممکن است انجام نشود.

بازپخت:

به منظور بهبود و همگن سازی ساختار متالورژیکی و همچنین دستیابی به خواص مکانیکی مورد نظر، کلاف ها را بازپخت یا آنیل می کنند.

نورد پوسته ای (Skin Pass Rolling) یا تمپر رولینگ میل (Temper Rolling Mill):

محصول آنیل شده به منظور صاف کردن ورق و کاهش موج، ایجاد سختی و زبری در سطح ورق بر اساس درخواست مشتري و بهبود خواص مکانیکی تحت عملیات نورد پوسته ای در یک یا دو قفسه چهار غلتکه قرار می گیرد. معمولاً با نورد پوسته ای اندکی کاهش در ضخامت ورق ایجاد می شود.

اصلاح نهایی (Tension Leveling):

در این مرحله، عملیات نهایی صافکاری، حذف موج و لبه بری ورق سرد نورد شده صورت می گیرد و ورق به تختی مطلوب می رسد. در نهایت ورق به منظور جلوگیری از زنگ زدگی، روغن کاری می شود.