Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Hải Dương
Nghiên cứu công nghệ đúc thép không gỉ
GIẢI KHUYẾN KHÍCH
(Giải thưởng Khoa học và Công nghệ Côn Sơn tỉnh Hải Dương lần III-2011)
(Giải thưởng Khoa học và Công nghệ Côn Sơn tỉnh Hải Dương lần III-2011)
- Chủ nhiệm: Ks. Vũ Văn Hậu
- Đơn vị: Công ty cổ phần Lilama 69-3
I - Tính mới của công trình
Trong công nghệ đúc thép không gỉ, các khuyết tật thường có là hiện tượng đốm trắng, nguyên nhân là do trong thép tồn tại khí H2, do vậy việc áp dụng phương pháp tinh luyện thép lỏng bằng chân không nhằm khử bỏ triệt để lượng khí H2 trong thép rất hiệu quả.
Quá trình tinh luyện thép lỏng trong môi trường chân không:
Quá trình hóa lý xảy ra ở kim loại lỏng trong môi trường chân không được tiến hành đồng thời. Quá trình khử các oxyt các kim loại bằng các bon có kèm theo sự tách bọt khí CO, CO2 tách N2, H2 nổi các tạp chất phi kim và bay hơi các nguyên tố…
1. Tác dụng tương hỗ giữa các bon và oxy là một trong những phản ứng quan trọng trong nồi lò trong môi trường chân không, sản phẩm của phản ứng là CO và CO2 các phản ứng này xảy ra rất mãnh liệt. Quá trình tách khí CO và CO2 càng mạnh bao nhiêu thì trong kim loại lỏng hàm lượng các bon và oxy càng thấp, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi và nhanh chóng tác Nitơ hyđrô và nổi các tạp chất phi kim.
2. Trong môi trường chân không áp suất riêng phần của các khí Nitơ và Hyđrô thấp. Do vậy, khả năng khử khí rất lớn,mức độ khử khí phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất trong lò.
3. Ngoài ra trong quá trình tinh luyện thép trong chân không cần lưu ý:
- Các mầm bọt khí nhiều hay ít phụ thuộc vào độ gồ ghề của vật liệu chịu nhiệt tiếp xúc với kim loại lỏng, còn mức độ tách các bọt khí phụ thuộc vào tính chất vật liệu chịu nhiệt (Nếu vật liệu tường lò hay nồi rót có tính thấm ướt cao thì các bọt khí bám rất lâu, quá trình tách bọt khí chậm…)
- Xảy ra quá trình hoàn nguyên các tạp chất phi kim trong môi trường chân không: Trong quá trình tinh luyện trong môi trường chân không kim loại lỏng luôn tiếp xúc với vật liệu chịu nhiệt của tường lò hoặc nồi rót. Ở giai đoạn đầu của quá trình chân không hóa, hàm lượng oxy giảm rất nhanh, tuy nhiên nếu thời gian quá trình thì lại có khă năng hàm lượng oxy trong thép có thể lại tăng lên đó là vì oxy trong vật liệu chịu nhiệt như: MgO, Cr2O3, Al2O3… xâm nhập vào kim loại lỏng và đặc biệt tăng cao khi ta dùng các chất khử như: Al, Ti… do vậy cần lưu ý thời gian kim loại lỏng trong chân không trong khoảng từ 10-20 phút.
4. Có nhiều phương pháp chân không hóa thép lỏng:
- Chân không hóa thép lỏng trong thùng rót
- Chân không hóa dòng nước thép
- Chân không hóa trong thùng rót có thổi khí Argon
5. Quá trình chân không hóa thép lỏng tốt khi:
- Nhiệt độ thép lỏng đạt 1700oC
- Áp suất chân không đạt 5-20mmHg
Khi đó lượng giảm khí H2 tới 0.001%
Thực tế trong quá trình chân không hóa tại Phân xưởng Đúc – Công ty cổ phần LILAMA 69-3:
- Áp dụng phương pháp chân không hóa thép trong thùng rót.
- Nhiệt độ thép lỏng đưa vào chân không là 1700oC
- Áp suất chân không 0.8-1 kp/cm2 tương đương 6 -7,5 mmHg
- Thời gian giữ thép trong chân không 8-10 phút
5.Quy trình thao tác tinh luyện thép không gỉ trong hệ thống chân không:
5.1. Kiểm tra toàn bộ hệ thống chân không đảm bảo hệ thống hoạt động tốt.
5.2. Mở van giữa bình tích chân không và chân không đóng van giữa bình tích chân không và bình chân không, sau đó chạy bơm chân không sao cho trong bình tích chân không đạt đến độ chân yêu cầu rồi đóng van giữa bình tích chân không và bơm chân không lại.
5.3. Mở lắp bình chân không đưa nồi chứa kim loại không vào bình chân không đậy lắp lại.
5.4. Mở van giữa bình tích chân không và thùng chân không, khi áp suất giữa 2 bình đạt cân bằng thì mở van giữa bình tích chân không, bơm chân không và chạy bơm. Đến khi đó chân không trong thùng chân không đạt yêu cầu thì hóa tất cả các van lại và tắt bơm.
5.5. Lưu kim thép lỏng trong thùng chân không để các khí hòa tan trong thép lỏng có thời gian tách ra và thoát ra khỏi thép lỏng.
5.6. Xả khí vào thùng chân không, mở nắp bình chân không và lắp nồi thép lỏng ra ngoài và đưa đi rót khuôn.
II - Giá trị khoa học của các kết quả KHCN của đề tài:
- Việc nghiên cứu thành công công nghệ Đúc thép không gỉ bằng lò nấu thép cảm ứng có một ý nghĩa quan trọng. Đặc biệt trong điều kiện ngành công nghiệp luyện kim, ngành công nghiệp chế tạo máy nói chung ở giai đoạn đầu của sự phát triển, cùng với tiến trình phát triển là sự gia tăng mạnh mẽ về nhu cầu sử dụng các sản phẩm chế tạo từ các loại thép không gỉ và hợp kim bền, nóng ở rất nhiều ngành công nghiệp. Việc nghiên cứu thành công “công nghệ đúc thép không gỉ” trong giai đoạn hiện nay là rất kịp thời và có ý nghĩa to lớn. Điều quan trọng là không chỉ dừng lại ở mức độ nghiên cứu mà đã triển khai, ứng dụng đề tài vào thực tế sản xuất, chế tạo ra các sản phẩm phục vụ trong các ngành sản xuất xi măng, ngành điện, ngành khai thác mỏ… tăng khả năng, mức độ nội địa hóa các trang thiết bị trong ngành cơ khí chế tạo máy nói chung và lắp máy nói riêng.
Thông qua quá trình nghiên cứu, thực nghiệm Đúc thép không gỉ, còn có một vấn đề quan trọng đó là việc đã chế tạo thành công thép không gỉ với 80% nguồn nguyên liệu đầu vào sẵn có trong nước, từ đó chủ động trong việc chế tạo các phôi thép non (%C < 0.08%)là phối liệu quan trọng trong việc chế tạo thép không gỉ và với công nghệ tinh luyện thép lỏng trong hệ thống tinh luyện chân không được nghiên cứu, chế tạo tại Công ty giải quyết được hoàn toàn vấn đề “đốm trắng” do khí Hydro nằm trong thép lỏng gây nên đảm bảo cho các sản phẩm chế tạo từ thép không gỉ đạt các chỉ tiêu chất lượng và hiệu quả kinh tế.
Xây dựng thành công Quy trình công nghệ đúc thép không gỉ bằng công nghệ dùng lò đúc thép cảm ứng trung tần.
III - Giá trị áp dụng và triển vọng áp dụng kết quả KHCN.
Giá thành sản phẩm cho mỗi sản phẩm đúc của Công ty rẻ hơn so với các sản phẩm cùng loại có xuất xứ từ Nhật Bản, sản phẩm tấm chặn gạch lò nung và tấm ghi làm nguội Clinker chế tạo tạo Công ty giá thành bằng 70% giá thành sản phẩm cùng loại nhập ngoại có xuất xứ từ Nhật Bản, Nga, Mỹ.
Nhà máy cơ khí Đông Anh cũng đã đưa ra sản phẩm thép đúc không gỉ với các sản phẩm cùng loại trên thị trường có mác thép trên, đã được lắp đặt tại xi măng Hải Phòng, Chinfon, Hoàng Thạch với giá thành tương đương.
Với lô hàng thép đúc không chịu axit SCS 14 (SUS 316) cung cấp cho nhà mày Nhiệt điện Uông Bí và những sản phẩm đã được thị trường chấp nhận, minh chứng cho một sự phát triển bền vững đối với các mặt hàng thép đúc không gỉ tại Công ty cổ phần LILAMA 69-3.
Công nghệ đúc thép không gỉ do Công ty nghiên cứu ra đảm bảo đúc được nhiều loại mác thép không gỉ đang phổ biến ở Việt Nam hiện nay trong lĩnh vực cơ khí, xi măng, nhiệt điện, hóa chất.
IV - Thành tích của công trình:
Chủ nhiệm đề tài đã chính thức công bố chất lượng sản phẩm thép đúc không gỉ (Tiêu chuẩn cơ sở - TC cơ sở) tại Chi cục đo lường chất lượng tỉnh Hải Dương - Tổng cục tiêu chuẩn đo lường Việt Nam.
- Biên bản họp Hội đồng khoa học kỹ thuật chuyên ngành nghiệm thu đề tài ngày 4/01/2006 của Tổng Công ty Lắp máy Việt Nam, đánh giá: Xuất sắc;
- Biên bản nghiệm thu và thanh lý hợp đồng thực hiện đề tài KHCN ngày 5/8/2006 của Bộ Xây dựng, đánh giá: Xuất sắc;
- Đơn vị: Công ty cổ phần Lilama 69-3
I - Tính mới của công trình
Trong công nghệ đúc thép không gỉ, các khuyết tật thường có là hiện tượng đốm trắng, nguyên nhân là do trong thép tồn tại khí H2, do vậy việc áp dụng phương pháp tinh luyện thép lỏng bằng chân không nhằm khử bỏ triệt để lượng khí H2 trong thép rất hiệu quả.
Quá trình tinh luyện thép lỏng trong môi trường chân không:
Quá trình hóa lý xảy ra ở kim loại lỏng trong môi trường chân không được tiến hành đồng thời. Quá trình khử các oxyt các kim loại bằng các bon có kèm theo sự tách bọt khí CO, CO2 tách N2, H2 nổi các tạp chất phi kim và bay hơi các nguyên tố…
1. Tác dụng tương hỗ giữa các bon và oxy là một trong những phản ứng quan trọng trong nồi lò trong môi trường chân không, sản phẩm của phản ứng là CO và CO2 các phản ứng này xảy ra rất mãnh liệt. Quá trình tách khí CO và CO2 càng mạnh bao nhiêu thì trong kim loại lỏng hàm lượng các bon và oxy càng thấp, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi và nhanh chóng tác Nitơ hyđrô và nổi các tạp chất phi kim.
2. Trong môi trường chân không áp suất riêng phần của các khí Nitơ và Hyđrô thấp. Do vậy, khả năng khử khí rất lớn,mức độ khử khí phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất trong lò.
3. Ngoài ra trong quá trình tinh luyện thép trong chân không cần lưu ý:
- Các mầm bọt khí nhiều hay ít phụ thuộc vào độ gồ ghề của vật liệu chịu nhiệt tiếp xúc với kim loại lỏng, còn mức độ tách các bọt khí phụ thuộc vào tính chất vật liệu chịu nhiệt (Nếu vật liệu tường lò hay nồi rót có tính thấm ướt cao thì các bọt khí bám rất lâu, quá trình tách bọt khí chậm…)
- Xảy ra quá trình hoàn nguyên các tạp chất phi kim trong môi trường chân không: Trong quá trình tinh luyện trong môi trường chân không kim loại lỏng luôn tiếp xúc với vật liệu chịu nhiệt của tường lò hoặc nồi rót. Ở giai đoạn đầu của quá trình chân không hóa, hàm lượng oxy giảm rất nhanh, tuy nhiên nếu thời gian quá trình thì lại có khă năng hàm lượng oxy trong thép có thể lại tăng lên đó là vì oxy trong vật liệu chịu nhiệt như: MgO, Cr2O3, Al2O3… xâm nhập vào kim loại lỏng và đặc biệt tăng cao khi ta dùng các chất khử như: Al, Ti… do vậy cần lưu ý thời gian kim loại lỏng trong chân không trong khoảng từ 10-20 phút.
4. Có nhiều phương pháp chân không hóa thép lỏng:
- Chân không hóa thép lỏng trong thùng rót
- Chân không hóa dòng nước thép
- Chân không hóa trong thùng rót có thổi khí Argon
5. Quá trình chân không hóa thép lỏng tốt khi:
- Nhiệt độ thép lỏng đạt 1700oC
- Áp suất chân không đạt 5-20mmHg
Khi đó lượng giảm khí H2 tới 0.001%
Thực tế trong quá trình chân không hóa tại Phân xưởng Đúc – Công ty cổ phần LILAMA 69-3:
- Áp dụng phương pháp chân không hóa thép trong thùng rót.
- Nhiệt độ thép lỏng đưa vào chân không là 1700oC
- Áp suất chân không 0.8-1 kp/cm2 tương đương 6 -7,5 mmHg
- Thời gian giữ thép trong chân không 8-10 phút
5.Quy trình thao tác tinh luyện thép không gỉ trong hệ thống chân không:
5.1. Kiểm tra toàn bộ hệ thống chân không đảm bảo hệ thống hoạt động tốt.
5.2. Mở van giữa bình tích chân không và chân không đóng van giữa bình tích chân không và bình chân không, sau đó chạy bơm chân không sao cho trong bình tích chân không đạt đến độ chân yêu cầu rồi đóng van giữa bình tích chân không và bơm chân không lại.
5.3. Mở lắp bình chân không đưa nồi chứa kim loại không vào bình chân không đậy lắp lại.
5.4. Mở van giữa bình tích chân không và thùng chân không, khi áp suất giữa 2 bình đạt cân bằng thì mở van giữa bình tích chân không, bơm chân không và chạy bơm. Đến khi đó chân không trong thùng chân không đạt yêu cầu thì hóa tất cả các van lại và tắt bơm.
5.5. Lưu kim thép lỏng trong thùng chân không để các khí hòa tan trong thép lỏng có thời gian tách ra và thoát ra khỏi thép lỏng.
5.6. Xả khí vào thùng chân không, mở nắp bình chân không và lắp nồi thép lỏng ra ngoài và đưa đi rót khuôn.
II - Giá trị khoa học của các kết quả KHCN của đề tài:
- Việc nghiên cứu thành công công nghệ Đúc thép không gỉ bằng lò nấu thép cảm ứng có một ý nghĩa quan trọng. Đặc biệt trong điều kiện ngành công nghiệp luyện kim, ngành công nghiệp chế tạo máy nói chung ở giai đoạn đầu của sự phát triển, cùng với tiến trình phát triển là sự gia tăng mạnh mẽ về nhu cầu sử dụng các sản phẩm chế tạo từ các loại thép không gỉ và hợp kim bền, nóng ở rất nhiều ngành công nghiệp. Việc nghiên cứu thành công “công nghệ đúc thép không gỉ” trong giai đoạn hiện nay là rất kịp thời và có ý nghĩa to lớn. Điều quan trọng là không chỉ dừng lại ở mức độ nghiên cứu mà đã triển khai, ứng dụng đề tài vào thực tế sản xuất, chế tạo ra các sản phẩm phục vụ trong các ngành sản xuất xi măng, ngành điện, ngành khai thác mỏ… tăng khả năng, mức độ nội địa hóa các trang thiết bị trong ngành cơ khí chế tạo máy nói chung và lắp máy nói riêng.
Thông qua quá trình nghiên cứu, thực nghiệm Đúc thép không gỉ, còn có một vấn đề quan trọng đó là việc đã chế tạo thành công thép không gỉ với 80% nguồn nguyên liệu đầu vào sẵn có trong nước, từ đó chủ động trong việc chế tạo các phôi thép non (%C < 0.08%)là phối liệu quan trọng trong việc chế tạo thép không gỉ và với công nghệ tinh luyện thép lỏng trong hệ thống tinh luyện chân không được nghiên cứu, chế tạo tại Công ty giải quyết được hoàn toàn vấn đề “đốm trắng” do khí Hydro nằm trong thép lỏng gây nên đảm bảo cho các sản phẩm chế tạo từ thép không gỉ đạt các chỉ tiêu chất lượng và hiệu quả kinh tế.
Xây dựng thành công Quy trình công nghệ đúc thép không gỉ bằng công nghệ dùng lò đúc thép cảm ứng trung tần.
III - Giá trị áp dụng và triển vọng áp dụng kết quả KHCN.
Giá thành sản phẩm cho mỗi sản phẩm đúc của Công ty rẻ hơn so với các sản phẩm cùng loại có xuất xứ từ Nhật Bản, sản phẩm tấm chặn gạch lò nung và tấm ghi làm nguội Clinker chế tạo tạo Công ty giá thành bằng 70% giá thành sản phẩm cùng loại nhập ngoại có xuất xứ từ Nhật Bản, Nga, Mỹ.
Nhà máy cơ khí Đông Anh cũng đã đưa ra sản phẩm thép đúc không gỉ với các sản phẩm cùng loại trên thị trường có mác thép trên, đã được lắp đặt tại xi măng Hải Phòng, Chinfon, Hoàng Thạch với giá thành tương đương.
Với lô hàng thép đúc không chịu axit SCS 14 (SUS 316) cung cấp cho nhà mày Nhiệt điện Uông Bí và những sản phẩm đã được thị trường chấp nhận, minh chứng cho một sự phát triển bền vững đối với các mặt hàng thép đúc không gỉ tại Công ty cổ phần LILAMA 69-3.
Công nghệ đúc thép không gỉ do Công ty nghiên cứu ra đảm bảo đúc được nhiều loại mác thép không gỉ đang phổ biến ở Việt Nam hiện nay trong lĩnh vực cơ khí, xi măng, nhiệt điện, hóa chất.
IV - Thành tích của công trình:
Chủ nhiệm đề tài đã chính thức công bố chất lượng sản phẩm thép đúc không gỉ (Tiêu chuẩn cơ sở - TC cơ sở) tại Chi cục đo lường chất lượng tỉnh Hải Dương - Tổng cục tiêu chuẩn đo lường Việt Nam.
- Biên bản họp Hội đồng khoa học kỹ thuật chuyên ngành nghiệm thu đề tài ngày 4/01/2006 của Tổng Công ty Lắp máy Việt Nam, đánh giá: Xuất sắc;
- Biên bản nghiệm thu và thanh lý hợp đồng thực hiện đề tài KHCN ngày 5/8/2006 của Bộ Xây dựng, đánh giá: Xuất sắc;
Ý kiến bạn đọc
Bạn cần đăng nhập thành viên để có thể bình luận bài viết này
Danh mục
Thống kê truy cập
- Đang truy cập78
- Hôm nay4,668
- Tháng hiện tại100,661
- Tổng lượt truy cập2,047,675