Luận văn: Nghiên cứu và áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngoài lò

Phương pháp tinh luyện thép là quá trình quan trọng trong sản xuất thép hợp kim, đặc biệt là thép không… 57 trang · Trường Đại Học Khoa Học Công Nghệ · 2023.

• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Công Nghệ
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Vật Liệu
• Đề tài: Nghiên Cứu Phương Pháp Tinh Luyện Thép Hợp Kim Đúc Ngoài Lò Hiệu Quả
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THÉP KHÔNG GỈ, THÉP ĐÚC BỀN NHIỆT VÀ CÔNG NGHỆ TINH LUYỆN THÉP HỢP KIM NGOÀI LÒ
• 1.1. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ HỢP KIM
• 1.1.1. Ảnh hưởng nguyên tố Si
• 1.1.2. Ảnh hưởng nguyên tố Mn
• 1.1.3. Ảnh hưởng nguyên tố Ni
• 1.1.4. Ảnh hưởng nguyên tố Cr
• 1.1.5. Ảnh hưởng nguyên tố Mo
• 1.2. TỔNG QUAN VỀ THÉP KHÔNG GỈ
• 1.3. TỔNG QUAN VỀ THÉP BỀN NHIỆT
• 1.4. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TINH LUYỆN THÉP HỢP KIM NGOÀI LÒ
• 2. Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3. Chương 3: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
• 3.1. CÔNG NGHỆ ĐÚC
• 3.2. CÔNG NGHỆ NẤU LUYỆN
• 3.3. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
• 4. Chương 4: SỬ DỤNG THỬ NGHIỆM
• 5. Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 5.2. KIẾN NGHỊ
• PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO
• 6.1. Phụ lục 1: Công nghệ đúc các chi tiết
• 6.2. Phụ lục 2: Các quy trình công nghệ
• 6.3. Phụ lục 3: Các sản phẩm đúc đã thực hiện
• 6.4. Phụ lục 4: Kết quả kiểm tra cơ tính và tổ chức kim loại
• 6.5. Phụ lục 5: Bảng tính giá thành chế tạo
• 6.6. Phụ lục 6: Nhận xét của khách hàng sử dụng
• 6.7. Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Phương pháp tinh luyện thép

Phương pháp tinh luyện thép là quá trình quan trọng trong sản xuất thép hợp kim, đặc biệt là thép không gỉ và thép bền nhiệt. Phương pháp này tập trung vào việc loại bỏ tạp chất và điều chỉnh thành phần hóa học để đạt được chất lượng thép cao. Công nghệ tinh luyện thép hiện đại sử dụng các kỹ thuật như lò trung tần để đảm bảo hiệu quả và độ chính xác. Quá trình này không chỉ cải thiện độ bền và tính chịu nhiệt của thép mà còn tối ưu hóa chi phí sản xuất.

1.1. Ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim

Các nguyên tố hợp kim như Si, Mn, Ni, Cr, và Mo có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh tính chất của thép. Silicon (Si) làm tăng tính thấm tôi và ổn định ram, nhưng quá nhiều Si có thể làm giảm độ cứng. Mangan (Mn) tăng độ cứng và độ bền của ferit, đồng thời giảm hiện tượng bở nóng. Niken (Ni) mở rộng vùng γ, giúp thép ổn định ở nhiệt độ thấp. Crom (Cr) nâng cao khả năng chống gỉ và độ bền cơ học. Molypden (Mo) tăng tính chịu nhiệt và độ bền ram.

II. Thép hợp kim đúc ngoài lò

Thép hợp kim đúc ngoài lò là phương pháp sản xuất thép không gỉ và thép bền nhiệt hiệu quả, đặc biệt khi sử dụng lò trung tần. Phương pháp này cho phép kiểm soát chính xác thành phần hóa học và nhiệt độ, đảm bảo chất lượng thép cao. Đúc ngoài lò hiệu quả giúp giảm chi phí sản xuất và tăng năng suất, đồng thời đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật khắt khe trong các ngành công nghiệp.

2.1. Quy trình đúc thép hợp kim

Quy trình đúc thép hợp kim bao gồm các bước như nấu luyện, đúc khuôn, và xử lý nhiệt. Quy trình đúc thép hợp kim đòi hỏi sự chính xác cao trong việc kiểm soát nhiệt độ và thành phần hóa học. Các kỹ thuật như đúc ly tâm và đúc khuôn cát được sử dụng để tạo ra các chi tiết máy có độ bền và độ chính xác cao. Quá trình này cũng bao gồm việc kiểm tra chất lượng sản phẩm để đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật.

III. Hiệu quả sản xuất thép

Hiệu quả sản xuất thép được cải thiện đáng kể nhờ việc áp dụng các phương pháp tinh luyện và đúc ngoài lò hiện đại. Tối ưu hóa quy trình tinh luyện giúp giảm thiểu lãng phí nguyên liệu và năng lượng, đồng thời tăng chất lượng sản phẩm. Các công nghệ mới như lò trung tần và hệ thống kiểm soát tự động đã góp phần nâng cao năng suất và giảm chi phí sản xuất.

3.1. Kỹ thuật đúc ngoài lò

Kỹ thuật đúc ngoài lò bao gồm việc sử dụng các thiết bị hiện đại như lò trung tần để đảm bảo quá trình nấu luyện và đúc diễn ra hiệu quả. Phương pháp này cho phép kiểm soát chính xác nhiệt độ và thành phần hóa học, giúp tạo ra các sản phẩm thép hợp kim chất lượng cao. Thép hợp kim chất lượng cao được sản xuất bằng phương pháp này có độ bền, độ chịu nhiệt và khả năng chống ăn mòn vượt trội, đáp ứng các yêu cầu khắt khe trong các ngành công nghiệp.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thép không gỉ và thép hợp kim đúc bền nhiệt đóng vai trò then chốt trong sự phát triển của các ngành công nghiệp nặng, công nghiệp hóa chất và cơ khí chế tạo hiện đại. Tại thị trường Việt Nam, nguồn thép không gỉ chủ yếu phải nhập khẩu ở dạng tấm mỏng từ 1 đến 20 mm hoặc các phôi đúc định hình với giá thành cao gấp 2 đến 3 lần so với chi phí sản xuất trong nước. Các chi tiết máy làm việc trong môi trường khắc nghiệt ở nhiệt độ trên 500°C thường xuyên phải đặt hàng gia công từ nước ngoài, dẫn đến sự phụ thuộc lớn về kỹ thuật và kéo dài thời gian bảo trì thiết bị.

Thách thức cốt lõi của công nghệ đúc thép hợp kim chứa hàm lượng Crom và Niken cao nằm ở tính đúc kém, độ linh động thấp, nhiệt độ nóng chảy cao và nguy cơ hình thành bọt khí, rỗ co cùng các tạp chất phi kim loại. Nghiên cứu này được thực hiện nhằm xây dựng và hoàn thiện quy trình công nghệ nấu luyện và tinh luyện ngoài lò trực tiếp trong lò cảm ứng trung tần dung tích từ 500 kg/mẻ đến 2000 kg/mẻ. Mục tiêu trọng tâm là chế tạo thành công thép không gỉ SUS304 và thép đúc bền nhiệt SCH13 đạt tiêu chuẩn JIS của Nhật Bản và ASTM của Hoa Kỳ.

Nghiên cứu được triển khai thực nghiệm tại Công ty Cổ phần Cơ khí Luyện Kim trong giai đoạn 2006-2007, cung cấp sản phẩm thử nghiệm cho hơn 6 doanh nghiệp công nghiệp lớn. Ý nghĩa kinh tế - kỹ thuật của đề tài thể hiện qua việc nâng cao độ sạch của kim loại lỏng, kiểm soát tạp chất Photpho dưới 0.03% và tăng độ bền kéo của vật liệu lên hơn 30% so với tiêu chuẩn, trong khi chi phí tinh luyện chỉ làm gia tăng giá thành sản phẩm từ 0.36% đến 0.43%.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu vận dụng hệ thống cơ sở lý thuyết luyện kim nhiệt động học và giản đồ pha trạng thái kim loại. Cụ thể, giản đồ pha hai cấu tử Fe-Cr và giản đồ Schaeffler được áp dụng để xác định ranh giới chuyển biến tổ chức giữa các pha mactensit, ferit và austenit dựa trên hàm lượng Crom và Niken quy đổi. Để màng oxit Crom bảo vệ bền vững chống lại quá trình ăn mòn hóa học và ăn mòn rỗ, hàm lượng Crom trong dung dịch rắn bắt buộc phải đạt trên 11.7%. Khi hàm lượng Crom và Niken tổng cộng vượt mức 23% với Niken lớn hơn 7%, hợp kim sẽ chuyển hóa hoàn toàn sang cấu trúc đơn pha austenit có tính dẻo và độ bền hóa học cao.

Bên cạnh đó, lý thuyết tinh luyện thép thứ cấp và định luật Sieverts về độ hòa tan của chất khí trong kim loại lỏng đóng vai trò nền tảng cho công nghệ khử khí ngoài lò. Ba khái niệm chuyên ngành then chốt được phân tích bao gồm:

• Tính ổn định nhiệt và tính bền nhiệt: Khả năng chống oxy hóa bề mặt ở nhiệt độ cao nhờ màng oxit bảo vệ Cr2O3, SiO2 và khả năng duy trì độ bền cơ học chống lại hiện tượng biến dạng rão ở nhiệt độ 800-1000°C.
• Hiện tượng tiết pha cacbit Crom: Quá trình hình thành Cr23C6 tại biên giới hạt trong vùng nhiệt độ 400-800°C làm nghèo Crom cục bộ và gây ăn mòn tinh giới.
• Động học khử khí bằng bọt khí trơ: Cơ chế truyền khối của các nguyên tử Hydro, Oxy và phân tử tạp chất vào bọt khí Argon nổi lên từ đáy lò để đi vào lớp xỉ bảo vệ.

Phương pháp nghiên cứu

Về quy mô và phương pháp chọn mẫu, nghiên cứu thực hiện nấu luyện thực nghiệm trên 03 mẻ thí nghiệm ban đầu gồm 02 mẻ thép SUS304 và 01 mẻ thép SCH13 trên lò trung tần dung tích 500 kg/mẻ, sau đó mở rộng sản xuất kiểm chứng trên hơn 40 mẻ đúc công nghiệp thực tế với tổng khối lượng sản phẩm vượt trên 10.000 kg. Phương pháp chọn mẫu là lấy mẫu đại diện phân tầng ngẫu nhiên tại 4 thời điểm quan trọng trong chu trình công nghệ: kim loại vừa nóng chảy hoàn toàn (TL1), sau khi sục khí Argon lần 1 (TL2), sau khi sục khí Argon lần 2 (TL3) và mẫu thành phẩm đúc sau nhiệt luyện (KS).

Phương pháp phân tích quang phổ phát xạ nhanh SPECTROLAB xuất xứ từ Đức được lựa chọn vì khả năng phân tích định lượng đồng thời 10 nguyên tố hợp kim chỉ trong thời gian từ 1 đến 2 phút, cho phép kỹ sư điều chỉnh kịp thời thành phần hóa học trước lò. Cơ tính của vật liệu được kiểm tra trên máy kéo nén vạn năng và máy đo độ cứng Brinell (HB) nhằm đánh giá giới hạn bền kéo và độ dai va đập theo tiêu chuẩn JIS G5121 và JIS G5122. Cấu trúc kim tương được quan sát dưới kính hiển vi quang học độ phóng đại 100x đến 500x sau khi tẩm thực bề mặt bằng dung dịch axit H2SO4 loãng. Toàn bộ lộ trình nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện xuyên suốt từ tháng 12 năm 2006 đến tháng 10 năm 2007.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình nghiên cứu và thực nghiệm sản xuất đã mang lại ba phát hiện quan trọng có giá trị khoa học và thực tiễn cao:

Thứ nhất, công nghệ sục khí Argon trực tiếp qua gạch xốp đáy lò trung tần mang lại hiệu quả khử tạp chất có hại vượt trội. Đối với mác thép SUS304, sau lần thổi Argon thứ nhất với lưu lượng 8-10 lít/phút trong thời gian 7-8 phút ở nhiệt độ 1600°C, hàm lượng tạp chất Photpho giảm 31.8%. Sau lần thổi thứ hai kéo dài 5-8 phút, lượng Photpho giảm mạnh 60%, đưa hàm lượng xuống mức 0.016%. Tương tự đối với mác thép SCH13, hàm lượng Photpho giảm 25% ở lần thổi 1 và giảm tiếp 48% ở lần thổi 2, đạt mức 0.020%.

Thứ hai, các chỉ tiêu cơ tính của thép đúc sau tinh luyện đều vượt xa yêu cầu kỹ thuật tiêu chuẩn. Độ bền kéo của thép không gỉ SUS304 đạt từ 680 đến 682 N/mm², cao hơn khoảng 30.7% đến 31.1% so với mức yêu cầu tiêu chuẩn 520 N/mm². Độ cứng của thép SUS304 ổn định ở mức 135-138 HB, trong khi thép hợp kim bền nhiệt SCH13 đạt độ cứng 201-205 HB, đáp ứng tối đa điều kiện làm việc chịu mài mòn và chịu tải nhiệt độ cao.

Thứ ba, quy trình đúc kết hợp làm nguội nhanh bằng biện pháp phá khuôn nổ nước sau khi rót từ 5 đến 15 phút giúp thép SUS304 giữ được tổ chức 100% austenit đồng nhất. Điều này cải thiện đáng kể khả năng gia công cắt gọt cơ khí và triệt tiêu nguy cơ giòn ram. Đồng thời, việc tính toán phối liệu hợp lý giúp tỷ lệ cháy hao nguyên tố được kiểm soát chặt chẽ: Silic cháy hao 8-10%, Mangan cháy hao 3-6%, Crom cháy hao 2-3% và Niken chỉ cháy hao khoảng 1%.

Thảo luận kết quả

Hiệu quả khử khí và loại bỏ tạp chất phi kim được giải thích bởi cơ chế thủy động lực học của dòng khí trơ. Khi khí Argon được cấp qua viên gạch xốp ở đáy lò cảm ứng, hàng triệu bọt khí li ti chuyển động ngược chiều từ đáy lên bề mặt kim loại lỏng. Sự chênh lệch áp suất riêng phần thúc đẩy các khí hòa tan như Hydro và Oxy khuếch tán nhanh vào lòng bọt khí. Đồng thời, lực đẩy nổi cuốn theo các màng oxit và tạp chất sunphit, photphit lên bề mặt xỉ để người thợ vớt bỏ dễ dàng. Việc bổ sung biến tính đất hiếm và FeTi ngay trên máng ra thép tiếp tục thúc đẩy quá trình tạo mầm kết tinh mịn hạt.

Các dữ liệu nghiên cứu có thể được biểu diễn một cách trực quan qua biểu đồ đường xu hướng thể hiện sự suy giảm hàm lượng Photpho và Oxy qua các giai đoạn lấy mẫu TL1, TL2, TL3 và KS. Kết hợp cùng biểu đồ cột so sánh độ bền kéo thực nghiệm (682 N/mm²) với tiêu chuẩn thiết kế (520 N/mm²), người đọc có thể thấy rõ bước nhảy vọt về chất lượng phôi đúc. Bảng cân đối kinh tế cho thấy chi phí sục khí Argon chỉ làm tăng giá thành phôi thép SUS304 thêm 0.43% và SCH13 thêm 0.36%. Đây là mức chi phí gia tăng không đáng kể nếu so sánh với chi phí đầu tư hàng triệu USD cho các trạm tinh luyện chân không VOD hoặc AOD chuyên dụng.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm hoàn thiện và nhân rộng công nghệ tinh luyện thép ngoài lò trong điều kiện sản xuất công nghiệp tại Việt Nam, bốn nhóm giải pháp cụ thể được đề xuất:

Thứ nhất, chuẩn hóa quy trình công nghệ sục khí trơ đáy lò cho các cơ sở đúc cơ khí. Các kỹ sư luyện kim tại doanh nghiệp cần duy trì áp lực và lưu lượng sục Argon ổn định từ 8 đến 10 lít/phút, thực hiện quy trình thổi 2 giai đoạn với thời gian từ 5 đến 10 phút mỗi lần ở dải nhiệt độ 1580-1620°C. Mục tiêu đặt ra là duy trì tỷ lệ khử tạp chất Photpho và Lưu huỳnh đạt trên 50%, đồng thời đưa hàm lượng Hydro hòa tan xuống dưới 2 ppm trong vòng 6 tháng tới.

Thứ hai, nâng cấp trang thiết bị kiểm soát nhiệt độ và phân tích hóa học trước lò. Ban lãnh đạo các nhà máy cơ khí cần đầu tư hệ thống đo nhiệt độ nhúng liên tục và máy quang phổ phát xạ nhanh SPECTROLAB nhằm rút ngắn thời gian phân tích mẻ nấu xuống dưới 2 phút, hoàn thành lắp đặt và hiệu chuẩn trong quý 1 năm sau.

Thứ ba, đồng bộ hóa giải pháp công nghệ đúc và vật liệu làm khuôn. Phân xưởng đúc cần chuyển đổi toàn diện sang hỗn hợp làm khuôn cát nhựa furan và cát nước thủy tinh, kết hợp sử dụng hệ thống ống rót bằng gạch gốm ceramic và đậu ngót phát nhiệt. Quy trình phá khuôn nổ nước sau khi rót 5-15 phút cần được tuân thủ nghiêm ngặt để hạ tỷ lệ phế phẩm đúc xuống dưới 2% trong thời gian 12 tháng tới.

Thứ tư, xây dựng chính sách hỗ trợ chuyển giao công nghệ quy mô lớn. Vụ Khoa học Công nghệ và Bộ Công Thương cần có cơ chế hỗ trợ tài chính để triển khai ứng dụng công nghệ tinh luyện đáy lò trên các lò cảm ứng trung tần công suất lớn từ 2000 kg đến 5000 kg/mẻ trong lộ trình 2 đến 3 năm tiếp theo.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả thực nghiệm của luận văn mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho nhiều nhóm đối tượng chuyên môn:

Nhóm thứ nhất là các kỹ sư luyện kim và chuyên viên công nghệ đúc tại các nhà máy cơ khí chế tạo. Họ có thể ứng dụng trực tiếp bảng tính toán cháy hao nguyên tố (Cr 2-3%, Ni ~1%, Si 8-10%), sơ đồ lắp đặt gạch xốp đáy lò và quy trình sục khí Argon để nâng cao chất lượng các mác thép hợp kim cao mà không cần đầu tư lò tinh luyện đắt tiền.

Nhóm thứ hai là các nhà quản lý kỹ thuật và chủ doanh nghiệp trong ngành sản xuất công nghiệp nặng như mía đường, luyện thép và xi măng. Luận văn cung cấp case study thực tế về việc tự chủ chế tạo các phụ tùng đúc chịu nhiệt và chịu ăn mòn (như bích ống DN40-DN100, bạc lót bể mạ, cối động bạc cầu lồi nặng 355-1065 kg), giúp tiết kiệm hơn 40% chi phí mua sắm linh kiện nhập ngoại.

Nhóm thứ ba là các nhà nghiên cứu, giảng viên và học viên cao học chuyên ngành Khoa học Vật liệu và Kỹ thuật Cơ khí. Tài liệu cung cấp nguồn số liệu thực nghiệm phong phú về giản đồ Schaeffler, động học chuyển biến pha austenit và kỹ thuật biến tính bằng đất hiếm để phục vụ công tác giảng dạy và phát triển đề tài nghiên cứu chuyên sâu.

Nhóm thứ tư là các kỹ sư kiểm định chất lượng sản phẩm công nghiệp (QA/QC). Phương pháp phân tích kim tương, thử nghiệm kéo nén và đo độ cứng Brinell trong tài liệu là cơ sở chuẩn mực để xây dựng quy trình nghiệm thu vật tư đúc chịu lực và chịu nhiệt cao.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao phương pháp sục khí Argon qua đáy lò trung tần lại tối ưu chi phí hơn tinh luyện trong thùng rót? Sục khí trực tiếp tại đáy lò cảm ứng giúp tận dụng nguồn nhiệt cảm ứng để bù đắp hoàn toàn lượng nhiệt thất thoát trong quá trình khử khí, loại bỏ nhu cầu trang bị thêm hệ thống nâng nhiệt bổ sung. Kết quả thực nghiệm khẳng định chi phí tinh luyện theo phương pháp này chỉ làm giá thành phôi thép SUS304 tăng 0.43% và SCH13 tăng 0.36%, tiết kiệm hàng triệu USD chi phí đầu tư thiết bị chân không.

Quá trình sục khí Argon trong lò trung tần khử tạp chất Photpho và Lưu huỳnh theo cơ chế nào? Nhờ lưu lượng sục khí 8-10 lít/phút ở nhiệt độ 1600°C tạo nên sự khuấy đảo mạnh mẽ, các tạp chất phi kim loại bị cuốn lên bề mặt và bị giữ lại bởi lớp xỉ mới tạo. Quá trình thổi 2 lần giúp giảm 60% hàm lượng Photpho trên thép SUS304 và giảm 48% trên thép SCH13, đưa hàm lượng tạp chất về mức an toàn dưới 0.020%.

Biện pháp phá khuôn nổ nước sau khi rót có tác dụng gì đối với cơ tính của thép SUS304? Việc phá khuôn và nhúng phôi đúc vào nước trong khoảng 5-15 phút sau khi rót đóng vai trò như một quá trình tôi làm nguội nhanh. Thao tác này giúp cố định tổ chức thuần pha austenit, ngăn ngừa sự kết tủa cacbit Crom Cr23C6 ở biên giới hạt, từ đó nâng độ bền kéo lên 680-682 N/mm² và tạo độ dẻo thuận lợi cho việc gia công cắt gọt.

Thép đúc bền nhiệt SCH13 chế tạo theo công nghệ này đáp ứng điều kiện làm việc nào? Thép SCH13 có hàm lượng Crom và Niken cao kết hợp Mactensit-Ferit biến tính, đạt độ cứng ổn định 201-205 HB sau đúc. Vật liệu này có khả năng chống oxy hóa bề mặt và chịu tải trọng cơ nhiệt liên tục ở nhiệt độ từ 500°C đến trên 900°C, ứng dụng hiệu quả cho các chi tiết ghi lò nung và bạc lót bể mạ kẽm.

Tỷ lệ phối liệu sạch đóng vai trò như thế nào trong quá trình nấu luyện thép hợp kim cao? Do thép SUS304 và SCH13 yêu cầu khống chế hàm lượng Cacbon rất thấp dưới 0.08%, việc sử dụng nguyên liệu sạch như thép vụn cacbon thấp, hồi liệu inox chiếm 60-80% kết hợp FeCr cacbon thấp (70-200 kg/tấn) và Niken kim loại 99% là điều kiện tiên quyết để đảm bảo độ sạch và độ dẻo dai của sản phẩm.

Kết luận

• Đề tài đã nghiên cứu và làm chủ thành công công nghệ nấu luyện và tinh luyện ngoài lò bằng sục khí Argon đáy lò trung tần dung tích 500-2000 kg/mẻ cho hai mác thép SUS304 và SCH13.
• Hiệu suất khử tạp chất Photpho đạt từ 48% đến 60%, loại bỏ triệt để bọt khí và khuyết tật rỗ co trong kết cấu đúc.
• Cơ tính vật liệu vượt trội với độ bền kéo SUS304 đạt 680-682 N/mm² (vượt 31% chuẩn JIS) và độ cứng SCH13 đạt 201-205 HB.
• Hiệu quả kinh tế vượt trội khi chi phí tinh luyện chỉ làm tăng giá thành phôi thép từ 0.36% đến 0.43%, cung cấp thành công hơn 40 mẻ sản phẩm cho 6 doanh nghiệp lớn.
• Khẳng định tính khả thi trong việc tự chủ công nghệ đúc thay thế hoàn toàn phụ tùng cơ khí nhập ngoại tại Việt Nam.

Trong giai đoạn 2026-2030, công nghệ cần tiếp tục được chuẩn hóa và chuyển giao trên quy mô lò đúc 5000 kg/mẻ. Các doanh nghiệp cơ khí và nhà máy công nghiệp có nhu cầu tiếp nhận chuyển giao quy trình hãy liên hệ ngay với đội ngũ kỹ thuật luyện kim để tối ưu hóa chi phí sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

LỜI MỞ ĐẦU Cuøng vôùi söï phaùt trieån cuûa khoa hoïc coâng ngheä, theùp khoâng gæ vaø theùp hôïp kim beàn nhieät ñaõ trôû thaønh vaät lieäu cuûa töông lai, do ñaùp öùng ñöôïc caùc yeâu caàu ngaøy caøng khaét khe cuûa caùc ngaønh kyõ thuaät neân noù ñöôïc söû duïng roäng raõi trong ñôøi soáng haøng ngaøy vaø trong nhiều lónh vöïc kyõ thuaät. Tuy nhieân, theùp khoâng gæ vaø theùp hôïp kim beàn nhieän laø loïai theùp coù thaønh phaàn hôïp kim (Cr, Ni) cao neân quaù trình saûn xuaát phaûi thöïc hieän theo moät quy trình coâng ngheä phöùc taïp. Hieän nay theùp khoâng gæ vaø theùp hôïp kim beàn nhieät ñöôïc söû duïng taïi Vieät nam chuû yeáu laø nhaäp ngoïai daïng thanh, taám, oáng vôùi giaù thaønh cao. Daïng caùc chi tieát maùy thì phaûi ñaët haøng ôû nöôùc ngoaøi vôùi giaù thaønh raát cao vaø luoân bò phuï thuoäc.

Laø moät thaønh vieân cuûa ngaønh luyeän kim Vieät Nam, coâng ty Coå phaàn cô khí Luyeän Kim chuùng toâi ñaõ traên trôû raát nhieàu tröôùc vaán ñeà treân.Caùc ñeà taøi: Cheá taïo cuïm van cuûa tröôïc cuûa thuøng roùt theùp, Cheá taïo truïc caùn gang hai lôùp baèng phöông phaùp ly taâm, cheá taïo theùp khuoân maãu… ñaõ ñöôïc chuùng toâi thöïc hieän trong những naêm qua. Tinh luyeän theùp hôïp kim ngoøai loø ñeå ñuùc theùp khoâng gæ, theùp hôïp kim beàn nhieät laø taâm huyeát cuûa chuùng toâi vôùi mong muoán khaéc phuïc moät phaàn vaán vaán ñeà treân vaø goùp naâng cao chaát löôïng theùp ñuùc Vieät Nam treân con ñöôøng coâng nghieäp hoùa, hieän ñaïi hoùa ñaát nöôùc. Chuùng toâi xin chaân thaønh caùm ôn Vuï Khoa hoïc Coâng ngheä- Boä Coâng Thöông, Coâng ty Toân Phöông Nam, Coâng Ty Theùp Bieân Hoøa, Coâng ty Capital (Anh quốc) ñaõ taïo ñieàu kieän giuùp ñôõ chuùng toâi hoøan thaønh ñeà taøi naøy. Do haïn cheá veà thôøi gian, trang thieát bò coâng ngheä vaø trình ñoä coâng ngheä, chaéc chaén ñeà taøi cuûa chuùng toâi seõ coøn moät soá toàn taïi nhaát ñònh, raát mong nhaän ñöôïc söï ñoùng goùp quyù baùu cuûa caùc caáp, caùc caùch ngaønh, ñaëc bieät laø caùc nhaø chuyeân moân.

Xin traân troïng caùm ôn CHUÛ NHIEÄM ÑEÀ TAØI Phaïm Maïnh Cöôøng Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 3 Chöông 1 TOÅNG QUAN VEÀ THEÙP KHOÂNG RÆ, THEÙP ÑUÙC BEÀN NHIEÄT VAØ COÂNG NGHEÄ TINH LUYEÄN THEÙP HÔÏP KIM NGOØAI LOØ I. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA CAÙC NGUYEÂN TOÁ HÔÏP KIM 1.1AÛnh höôûng nguyeân toá Si Silic laø nguyeân toá môû roäng vuøng α vaø khoâng taïo ra caùcbit. Silic laøm taêng tính thaám toâi cuûa theùp, nhöng chæ ôû möùc ñoä trung bình ( Heä soá thaám toâi cuûa Mangan laø 4, coøn cuûa silic laø 1,7 ). Ngoaøi ra, silic coøn coù taùc duïng laøm taêng tính oån ñònh ram, nhöng khoâng laøm taêng tính doøn ram cuûa theùp.

Silic coøn coù khaû naêng choáng oxy hoaù ôû nhieät ñoä cao vaø taêng ñoä beàn raõo. Tuy nhieân, khi taêng haøm löôïng silic trong theùp seõ laøm dòch chuyeån ñöôøng cong chöõ “C” chuyeån bieán ñaúng nhieät austenit cuûa hôïp kim sang beân traùi, thuùc ñaåy quaù trình tieát caùcbit thöù caáp, taïo peclit laøm giaûm ñoä cöùng vaø tính chòu maøi moøn. Trong vuøng chuyeån bieán mactensit thì silic laïi laøm taêng nhieät ñoä Ms laøm cho chuyeån bieán mactensit xaåy ra trieät ñeå hôn.2 AÛnh höôûng nguyeân toá Mn Mangan coù caáu truùc tinh theå laäp phöông vôùi thoâng soá maïng 9,894 A°. Do coù thoâng soá maïng tinh theå lôùn hôn nhieàu so vôùi saét neân khi hôïp kim hoaù mangan vaøo saét seõ laøm taêng thoâng soá maïng tinh theå cuûa hôïp kim.

Tyû troïng cuûa mangan nhoû hôn cuûa saét neân khi taêng haøm löôïng mangan trong saét seõ laøm giaûm tyû troïng cuûa hôïp kim ( ví duï, khi Mn = 5% thì tyû troïng cuûa hôïp kim seõ giaûm töø 7,88 xuoáng 7,83 kg/dm3 ). Nhieät ñoä noùng chaûy cuûa mangan laø 1247°C.