Uuden niobimikroseostetun keskihiilisen teräksen suunnittelu, termomekaaninen käsittely ja induktiokarkaisu

Väitöstyön päätavoitteina oli kehittää teräksen koostumusta ja prosessointireittiä, jotka soveltuvat lietteen kuljetusputken valmistukseen induktiokarkaisun avulla sekä karakterisoida prosessin eri vaiheiden aikana tapahtuvat faasimuutokset ja mikrorakenteet.

Uusi teräskoostumus suunniteltiin metallurgisten periaatteiden pohjalta hyödyntämällä laskennallista termodynamiikkaa ja kinetiikkaa. Suunniteltu teräs on niobilla mikroseostettu, matalaseosteinen ja keskihiilinen, eli painoprosentteina 0,40 C, 0,20 Si, 0,25 Mn, 0,50 Mo, 0,90 Cr ja 0,012 Nb.

Teräs valettiin, valssattiin ja jäähdytettiin termomekaanisesti laboratoriovalssaimella kahdeksi bainiittiseksi mikrorakenteeksi ja lopulta altistettiin lämpösykleille, joiden ennustettiin olevan tyypillisiä sisäisesti induktiokarkaistulle teräsputkelle.

Simuloidun tuotantoprosessin eri vaiheissa havaitut faasimuutokset ja mikrorakenteet on karakterisoitu. Sen lisäksi on kehitetty algoritmit, jotka mahdollistavat mikrorakenteen ja kovuuden optimoinnin putken seinämän paksuuden läpi.

Väitöskirja on tehty osana Euroopan teollisuustohtori (European Industrial Doctorate, EID) -ohjelmaa projektissa Matematiikka ja materiaalitiede teräksen valmistuksessa ja käytössä (Mathematics and Materials Science for Steel Production and Manufacturing, MIMESIS). Ohjelmassa on viisi partneria: EFD Induction Norjasta; SSAB, Outokumpu ja Oulun yliopisto Suomesta; ja Weierstrass Institute for Applied Analysis and Stochastics (WIAS) Saksasta.