Xem mẫu
- Luận văn
đề tài: nghiên cứu công nghệ tái chế thép
không gỉ
……….., tháng … năm …….
- 75
Gi i thi u b i http://luyenkim.net
Tác gi : Tr n Anh Tú
Môc lôc
Më ®Çu....................................................................................................................1
PhÇn I - tæng quan ..................................................................................................3
1.1. T×nh h×nh nghiªn cøu thÐp kh«ng gØ t¹i ViÖt Nam..................................3
1.2. T×nh h×nh nghiªn cøu thÐp kh«ng gØ trªn thÕ giíi...................................4
1.3. C¸c ®Æc tÝnh cña thÐp kh«ng gØ. ..............................................................7
1.4. C¸c lÜnh vùc ¸p dông thÐp kh«ng gØ........................................................7
1.5. C«ng nghÖ luyÖn thÐp kh«ng gØ. .............................................................8
1.6. S¶n xuÊt thÐp s¹ch .................................................................................11
PhÇn II: C¬ së lý thuyÕt........................................................................................14
2.1. C¸c lo¹i thÐp kh«ng gØ...........................................................................14
2.1.1. ThÐp kh«ng gØ γ (austenit)..............................................................14
2.1.2. ThÐp kh«ng gØ Mactenxit ...............................................................17
2.1.3. ThÐp kh«ng gØ Ferrit.......................................................................18
2.1.4. ThÐp kh«ng gØ ho¸ cøng tiÕt pha ....................................................19
2.1.4. ThÐp kh«ng gØ song pha. ................................................................20
2.2. ¶nh h−ëng cña c¸c nguyªn tè hîp kim.................................................21
2.2.1 ¶nh h−ëng cña Mangan ..................................................................21
2.2.2. ¶nh h−ëng cña Cr«m ....................................................................22
2.2.3. ¶nh h−ëng cña Niken ....................................................................23
2.2.4. ¶nh h−ëng cña M«lip®en...............................................................26
2.2.5. ¶nh h−ëng cña h m l−îng C¸cbon ................................................26
2.3. ¶nh h−ëng cña t¹p chÊt.........................................................................27
2.3.1. ¶nh h−ëng cña P ............................................................................27
- 76
Gi i thi u b i http://luyenkim.net
Tác gi : Tr n Anh Tú
2.3.2. ¶nh h−ëng cña S ............................................................................28
2.3.3. ¶nh h−ëng cña Oxy .......................................................................28
2.3.4. ¶nh h−ëng cña Nit¬ v Hi®r« ........................................................28
2.4. Tinh luyÖn thÐp ngo i lß........................................................................29
2.4.1. Môc ®Ých tinh luyÖn. ......................................................................29
2.4.2. B¶n chÊt cña tinh luyÖn. .................................................................31
2.4.3. N©ng cao hiÖu qu¶ tinh luyÖn.........................................................32
2.4.4. T¸ch c¸c s¶n phÈm khö ¤xy. .........................................................33
2.4.5. §é s¹ch t¹p chÊt. ............................................................................35
2.5. Qu¸ tr×nh ¨n mßn kim lo¹i. ...................................................................39
2.5.1. ¡n mßn ho¸ häc. ............................................................................39
2.5.2. ¨n mßn ®iÖn ho¸. ...........................................................................40
2.5.3. C¬ chÕ cña ¨n mßn ®iÖn ho¸. .........................................................41
2.5.4. C¸c d¹ng ¨n mßn kh¸c. ..................................................................43
2.6. Kh¶ n¨ng chÞu ¨n mßn cña thÐp kh«ng gØ austenit. ..............................43
2.6.1. ¨n mßn ®iÓm..................................................................................43
2.6.2. ¨n mßn tinh giíi. ...........................................................................44
2.7. C¬ tÝnh cña thÐp kh«ng gØ austenit........................................................45
PhÇn III – Qu¸ tr×nh thùc nghiÖm.........................................................................47
3.1. Ph−¬ng ¸n nghiªn cøu ...........................................................................47
3.1.1 Môc ®Ých thÝ nghiÖm. ......................................................................47
3.1.2. Ph−¬ng ¸n thÝ nghiÖm. ...................................................................48
3.2. Qu¸ tr×nh nghiªn cøu.............................................................................49
3.2.1 ThiÕt bÞ thÝ nghiÖm. .........................................................................49
3.2.2. ChuÈn bÞ nguyªn vËt liÖu, tÝnh to¸n phèi liÖu v nÊu luyÖn...........50
- 77
Gi i thi u b i http://luyenkim.net
Tác gi : Tr n Anh Tú
3.3 C¸c kÕt qu¶ ®¹t ®−îc. .............................................................................52
3.3.1. Th nh phÇn ho¸ häc c¸c mÎ luyÖn. ................................................52
3.3.2. KiÓm tra tÝnh chÊt chÞu ¨n mßn cña thÐp. .....................................53
3.3.3. Nghiªn cøu cÊu tróc cña thÐp........................................................54
3.3.4. ¶nh tæ chøc tÕ vi cña thÐp sau khi ®óc. .........................................63
3.3.5. ¶nh t¹p chÊt tÕ vi cña thÐp sau khi ®óc..........................................65
3.3.6. KiÓm tra tÝnh chÊt c¬ lý cña thÐp nghiªn cøu.................................67
3.3.7 S¬ ®å l−u tr×nh c«ng nghÖ ...............................................................68
PhÇn IV - KÕt luËn v kiÕn nghÞ...........................................................................70
I. KÕt luËn.....................................................................................................70
II. KiÕn nghÞ .................................................................................................70
T i liÖu tham kh¶o................................................................................................72
Phô lôc..................................................................................................................74
Môc lôc.................................................................................................................75
- 1
Gi i thi u b i http://luyenkim.net
Tác gi : Tr n Anh Tú
Më ®Çu
Ng y nay sù ph¸t triÓn cña tÊt c¶ c¸c ng nh kü thuËt nh− chÕ t¹o LuyÖn kim,
C¬ khÝ, X©y dùng, c«ng nghiÖp Hãa häc, kü thuËt §iÖn v §iÖn tö, Giao th«ng
vËn t¶i v.v... ®Òu g¾n liÒn víi vËt liÖu, ®©u còng cÇn ®Õn vËt liÖu thÐp víi tÝnh
n¨ng ng y c ng ®a d¹ng v chÊt l−îng cao. Ph¸t triÓn vËt liÖu thÐp ® trë th nh
mét trong nh÷ng h−íng mòi nhän cña c«ng nghiÖp c¶ n−íc.
H ng n¨m chóng ta ph¶i nhËp h ng tr¨m ngh×n tÊn thÐp kh«ng gØ, ®iÒu n y
kh«ng chØ tiªu tèn mét l−îng ngo¹i tÖ kh¸ lín m cßn ¶nh h−ëng ®Õn sù chñ
®éng nguån vËt liÖu cña c¸c ng nh c«ng nghiÖp. ViÖc t¸i chÕ l¹i c¸c m¸c thÐp
kh«ng gØ nhËp khÈu sau s¶n xuÊt (s¶n phÈn h− háng, kh«ng ®¹t chÊt l−îng v
phoi thÐp …) nh»m tiÕt kiÖm lín mét l−îng ngo¹i tÖ cho ®Êt n−íc v t¹o c«ng ¨n
viÖc l m cho ng−êi lao ®éng. V× vËy chóng t«i chän ®Ò t i “Nghiªn cøu c«ng
nghÖ t¸i chÕ thÐp kh«ng gØ 201”
Trong khu«n khæ ®Ò t i n y chóng t«i chØ ®i s©u v o nghiªn cøu gi¶i quyÕt
suÊt thu håi nh÷ng nguyªn tè hîp kim quý hiÕm nh− Cr, Ni; Sö dông ®−îc nh÷ng
nguyªn liÖu rÎ tiÒn cã chøa nguyªn tè quý hiÕm. Gi¸ th nh liÖu hîp kim chiÕm
tíi ≥ 70% tû gi¸ th nh s¶n xuÊt thÐp kh«ng gØ do vËy viÖc ®Çu tiªn l ph¶i nghiªn
cøu ®Õn thu håi nguyªn tè hîp kim nhÊt l ®èi víi thÐp 201 thÐp austenit chøa C
cùc thÊp. ¶nh h−ëng cña h m l−îng Ni ®Õn cÊu tróc pha, kh¶ n¨ng chÞu ¨n mßn
trong m«i tr−êng khÝ quyÓn, axÝt v c¬ tÝnh. Sö dông ph−¬ng ph¸p tinh luyÖn
ngo i lß ®Ó n©ng cao ®é s¹ch cña thÐp tõ ®ã x©y dùng s¬ ®å l−u tr×nh c«ng nghÖ
t¸i chÕ thÐp kh«ng gØ 201 øng dông trong s¶n xuÊt.
- 3
Gi i thi u b i http://luyenkim.net
Tác gi : Tr n Anh Tú
PhÇn I - tæng quan
1.1. T×nh h×nh nghiªn cøu thÐp kh«ng gØ t¹i ViÖt Nam.
ë ViÖt Nam hiÖn nay ch−a cã c¬ së s¶n xuÊt n o chuyªn s¶n xuÊt c¸c m¸c
thÐp kh«ng gØ chÊt l−îng cao, m chñ yÕu chØ s¶n xuÊt theo ®¬n ®Æt h ng dïng
trong söa ch÷a v thay thÕ. Mét v i ®¬n vÞ ® nghiªn cøu v s¶n xuÊt ®−îc mét sè
m¸c thÐp kh«ng gØ nh−: ViÖn LuyÖn kim ®en, ViÖn c«ng nghÖ, C¬ khÝ H néi, C¬
khÝ §«ng Anh,..., tuy nhiªn chØ l s¶n xuÊt rêi r¹c, h¹n chÕ vÒ sè l−îng v kh«ng
æn ®Þnh vÒ chÊt l−îng. H ng n¨m chóng ta ph¶i nhËp h ng tr¨m ngh×n tÊn thÐp
kh«ng gØ, ®iÒu n y kh«ng chØ tiªu tèn mét l−îng ngo¹i tÖ kh¸ lín m cßn ¶nh
h−ëng ®Õn sù chñ ®éng nguån vËt liÖu cña c¸c ng nh c«ng nghiÖp.
Qua ®ît kh¶o s¸t cña c¸c nh m¸y c¬ khÝ th× nhu cÇu cña c¸c nh m¸y vÒ
thÐp kh«ng gØ lªn ®Õn h ng chôc ng n tÊn/n¨m.
B¶ng 1.1: Nhu cÇu sö dông thÐp 201 cña mét sè nh m¸y
c«ng ty/nh m¸y nhu cÇu tÊn /th¸ng phÕ tÊn / th¸ng
c«ng ty tnhh t©n ¸ 1000-3000 10-30
c«ng ty tnhh t©n mü 1000-2000 10-20
c«ng ty tnhh to n mü 1000-3000 10-30
c«ng ty kim khÝ th¨ng long 2000-4500 20-45
c«ng ty khÝ cô xuÊt khÈu h néi 2000-4000 20-45
- 4
Gi i thi u b i http://luyenkim.net
Tác gi : Tr n Anh Tú
Do nhu cÇu s¶n xuÊt c¸c chÕ phÈm b»ng thÐp kh«ng gØ l rÊt lín v sÏ ng y
mét t¨ng ë n−íc ta nªn ® th¶i ra mét l−îng lín phÕ th¶i v c¸c ®Ò xª. Do vËy
nghiªn cøu t¸i chÕ l¹i c¸c m¸c thÐp nhËp khÈu sau s¶n xuÊt (s¶n phÈn h− háng,
kh«ng ®¹t chÊt l−îng v phoi thÐp …) l mét môc tiªu cña ®Ò t i. V× nÕu chóng
ta t¸i chÕ l¹i nh÷ng m¸c thÐp n y th× còng mang l¹i lîi Ých kinh tÕ kh«ng nhá
tr¸nh l ng phÝ mét nguån phÕ th¶i quÝ gi¸.
1.2. T×nh h×nh nghiªn cøu thÐp kh«ng gØ trªn thÕ giíi.
Sù ph¸t triÓn kh«ng ngõng cña c¸c c«ng nghÖ hiÖn ®¹i, ®ßi hái vËt liÖu kim
lo¹i ph¶i cã nh÷ng tÝnh n¨ng ®Æc biÖt nh− tÝnh bÒn nhiÖt, kh¶ n¨ng chÞu ¨n mßn
chèng l¹i sù oxy ho¸ trong c¸c m«i tr−êng l m viÖc, dÔ biÕn d¹ng kh«ng tõ
tÝnh…
S¶n l−îng thÐp kh«ng gØ trªn thÕ giíi kh«ng ngõng t¨ng cao.
Qua sö dông, ng−êi ta nhËn thÊy thÐp kh«ng gØ austenit hÖ Fe-Cr-Ni cã tÝnh
chèng m i mßn, chÞu t¶i träng ch−a cao… do ®ã trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, ng−êi
ta ®Æc biÖt quan t©m ®Õn thÐp kh«ng gØ hÖ Fe-Cr-Mn. Do thay thÕ ®−îc Niken l
nguyªn tè khan hiÕm ®¾t tiÒn b»ng Mangan nªn lo¹i thÐp n y cã gi¸ th nh thÊp
h¬n. Lo¹i thÐp n y cã nhiÒu −u ®iÓm ch¼ng thua kÐm thÐp kh«ng gØ hÖ Fe-Cr-Ni,
mÆt kh¸c viÖc ®−a Nit¬ v o lo¹i thÐp n y rÊt thuËn lîi ® gãp phÇn n©ng cao ®¸ng
kÓ chÊt l−îng cña nã.
Tiªu chuÈn AISI cña Mü cã tíi 200 chñng lo¹i thÐp Mangan v cã nhiÒu
thÐp kh«ng gØ austenit hÖ Mangan ®−îc s¶n xuÊt thay cho thÐp kh«ng gØ austenit
hÖ Cr-Ni, trong ®ã h m l−îng Niken ®−îc thay thÕ dÇn b»ng Mangan, tiÕt kiÖm
®−îc Niken l nguyªn tè ®¾t tiÒn. MÆt kh¸c míi ®©y ng−êi ta ® c«ng bè vÒ tÝnh
−u viÖt cña viÖc thay thÕ Niken b»ng Mangan trong vËt liÖu nÒn s¾t l gi¶m ®−îc
thêi gian phãng x¹ d i cña thÐp v nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu ® tiÕn h nh
- 5
Gi i thi u b i http://luyenkim.net
Tác gi : Tr n Anh Tú
nh»m ®¸nh gi¸ ®Æc tÝnh cña thÐp kh«ng gØ austenit hÖ Cr-Mn (kh«ng cã Ni hoÆc
Ni≤1%) nh− l vËt liÖu cã cÊu tróc ho¹t tÝnh thÊp cho lß ph¶n øng h¹t nh©n.
Trong nh÷ng c«ng tr×nh n y, ng−êi ta kh¼ng ®Þnh r»ng hîp kim s¾t cã 12% Cr,
15%Mn,2%W cã ®é bÒn r o t−¬ng ®−¬ng thÐp kh«ng gØ austenit AISI316 ë nhiÖt
®é 873oK, còng nh− viÖc bæ sung ®ång thêi Nit¬ v C¸cbon rÊt cã lîi cho viÖc
t¨ng ®é bÒn chèng r o v lo¹i trõ t¹o th nh pha σ.
ViÖc cho v o thÐp l−îng nhá Vanadi, Titan còng rÊt cã lîi trong viÖc c¶i
thiÖn ®é bÒn cña thÐp ë nhiÖt ®é cao.
ThÐp kh«ng gØ l lo¹i vËt liÖu sö dông ë nhiÖt ®é cao, kh¶ n¨ng chèng ¤xy
ho¸ l vÊn ®Ò cùc kú quan träng. Trong nh÷ng nghiªn cøu gÇn ®©y, ng−êi ta cho
thÊy ë thÐp kh«ng gØ hÖ Mangan(Fe-12%Cr-15%Mn), t¸c dông cña Nit¬ v
C¸cbon rÊt lín ®èi víi tÝnh «xy ho¸ cña hîp kim. sù gia t¨ng cña kh¶ n¨ng chèng
gØ tuú thuéc v o tû lÖ N/C. Ng−êi ta cho r»ng Nit¬ cã lîi h¬n so víi C¸cbon trong
viÖc l m t¨ng ®é bÒn chèng gØ cña hîp kim. Trong tr−êng hîp thÐp kh«ng gØ
17%Cr, ®é bÒn chèng gi¶m khi t¨ng h m l−îng (N+C).§iÒu n y ®−îc lý gi¶i nh−
sau: c¶ hai nguyªn tè Nit¬ v C¸cbon ®Òu l nh÷ng chÊt t¹o austenit m¹nh, nh−ng
v× pha austenit cã thÓ biÕn ®æi tõng phÇn th nh pha ferÝt trong qu¸ tr×nh «xy ho¸
ë nhiÖt ®é cao. ®iÒu n y dÉn ®Õn viÖc t¹o th nh tæ chøc tÕ vi kh«ng ®ång nhÊt v
líp b¶o vÖ ®ång nhÊt Cr2O3 khã ®−îc t¹o th nh. mÆt kh¸c trong tr−êng hîp hîp
kim Fe-12%Cr-15%Mn, ®é ho tan cña C¸cbon v Nit¬ t¨ng dÇn lªn khi hîp kim
ho¸ b»ng l−îng lín Mangan v bëi tæ chøc austenit. kh¶ n¨ng t¹o th nh pha ferÝt
l rÊt Ýt v hîp kim gi÷ ®−îc pha austenit ®ång ®Òu. Líp «xýt b¶o vÖ(Mn,Cr)2O3
hÇu nh− ®−îc t¹o th nh dÔ d ng h¬n. bëi Nit¬ t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi ®Ó h×nh
th nh líp Fe-Cr ngay trªn bÒ mÆt cña kim lo¹i khi tû lÖ N/C l thÝch hîp, líp n y
rÊt cã hiÖu lùc trong viÖc ng¨n chÆn sù tiÕp xóc gi÷a ¤xy v c¸c nguyªn tè hîp
- 6
Gi i thi u b i http://luyenkim.net
Tác gi : Tr n Anh Tú
kim ho¸ trªn bÒ mÆt tiÕp xóc kim lo¹i-kh«ng khÝ v ng¨n chÆn sù «xy ho¸ c¸c
nguyªn tè hîp kim ®ã.
ViÖc cho thªm mét l−îng wolfram v o l rÊt hiÖu qu¶ ®Ó t¨ng ®é bÒn chèng
gØ cña thÐp Fe12%Cr15%Mn.
ViÖc cho thªm l−îng nhá Vanadi(0,5%) v Titan(0,2%) l ho n to n cã lîi
®Ó c¶i thiÖn ®é bÒn chèng ¨n mßn cña c¸c lo¹i thÐp n y. Trong tr−êng hîp ®ã,
líp nitrid kh«ng t¹o th nh ngay s¸t bÒ mÆt kim lo¹i, nã t¹o th nh hîp chÊt VN v
TiN trong m¹ng cña hîp kim.
Qua viÖc ph©n tÝch c¸c «xýt trªn bÒ mÆt, ng−êi ta cã thÓ biÕt tÝnh chèng gØ
cña thÐp Mangan l rÊt cao. ®ã l do sù t¹o th nh líp «xýt bÒ mÆt d¹ng
(MnCr)2O3.
B¶ng1.2: S¶n l−îng thÐp kh«ng gØ trªn thÕ giíi nh÷ng n¨m qua
N¨m
S¶n l−îng(1 triÖu tÊn)
1950 1 triÖu tÊn
1993 11,6
1994 13
1995 14
1996 14,7
1997 15,5
1998 16,3
1999 16,6
2000 17,8
2004 24
- 7
Gi i thi u b i http://luyenkim.net
Tác gi : Tr n Anh Tú
Nhu cÇu thÐp kh«ng gØ trong n−íc ta còng kh¸ lín, nh−ng chñ yÕu vÉn ph¶i
nhËp tõ n−íc ngo i (kho¶ng 10.000 tÊn/n¨m).Trong ®ã nh÷ng ng nh cã nhu cÇu
®¸ng kÓ nh−: ng nh y tÕ, dÇu khÝ, n¨ng l−îng, quèc phßng, ®å gia dông,…
1.3. C¸c ®Æc tÝnh cña thÐp kh«ng gØ.
ThÐp kh«ng gØ cã rÊt nhiÒu ®Æc tÝnh −u viÖt
1> §Æc tÝnh næi bËt nhÊt cña thÐp kh«ng gØ l kh¶ n¨ng chèng gØ. Ng y
nay ng−êi ta ® chÕ t¹o ®−îc c¸c lo¹i thÐp kh«ng gØ cã kh¶ n¨ng l m
viÖc trong ®iÒu kiÖn x©m thùc m¹nh nh− trong axits, kiÒm, phãng
x¹…. ®iÒu n y bªn c¹nh ý nghÜa kü thuËt cßn mang ý nghÜa kinh tÕ
rÊt lín.
2> Cã kh¶ n¨ng l m viÖc ë nhiÖt ®é cao.
3> Cã c¸c tÝnh chÊt c¬ häc (cã ®é bÒn, tÝnh dÎo) v c«ng nghÖ (tÝnh h n,
tÝnh dÎo, kh¶ n¨ng dËp s©u, tÝnh gia c«ng tèt).
4> Cã tÝnh vÖ sinh cao (dÔ l m s¹ch).
5> Ngo¹i h×nh thÈm mü cao.
6> Cã nhu cÇu dïng l¹i lín.
1.4. C¸c lÜnh vùc ¸p dông thÐp kh«ng gØ
Nhê cã nhiÒu ®Æc tÝnh −u viÖt nh− ® nªu ë phÇn trªn m thÐp kh«ng gØ
ng y nay ®−îc ¸p dông trong nhiÒu lÜnh vùc kü thuËt v ®êi sèng h ng ng y theo
Peter th× tû lÖ sö dông thÐp kh«ng gØ trong c¸c lÜnh vùc kh¸c nhau ®−îc nªu theo
b¶ng sau:
B¶ng 1.3: LÜnh vùc sö dông thÐp kh«ng gØ
I. S¶n xuÊt h ng tiªu dïng 30%
Dông cô nh bÕp 10%
§å hép 10%
- 8
Gi i thi u b i http://luyenkim.net
Tác gi : Tr n Anh Tú
Thïng chËu 5%
Kh¸c 5%
II. Sö dông trong c«ng nghiÖp 70%
Ho¸ chÊt, ho¸ dÇu 17%
C«ng nghiÖp thùc phÈm 17%
Giao th«ng 12%
N¨ng l−îng 7%
C«ng nghiÖp giÊy + DÖt 7%
X©y dùng, KiÕn tróc 7%
Kh¸c 3%
HiÖn nay ng−êi ta ® nh×n v o søc tiªu thô thÐp kh«ng gØ tÝnh trªn ®Çu ng−êi
®Ó l m tiªu chÝ ®o møc cuéc sèng cña mét n−íc, møc tiªu thô n y ë mét sè
n−íc tiªu biÓu nh− sau:
§øc, NhËt B¶n, H n Quèc: 15 Kg/ng−êi.n¨m
Thôy §iÓn : 11 Kg/ng−êi.n¨m
Mü : 8 Kg/ng−êi.n¨m
Ên §é : 1 Kg/ng−êi.n¨m
Trung Quèc: 1 Kg/ng−êi.n¨m
1.5. C«ng nghÖ luyÖn thÐp kh«ng gØ.
Tr−íc ®©y s¶n xuÊt thÐp kh«ng gØ ®−îc tiÕn h nh trong lß ®iÖn hå quang nªn
yªu cÇu nguyªn liÖu ®−a v o ph¶i rÊt s¹ch, phÕ thÐp kh«ng gØ cïng lo¹i víi thÐp
®Þnh s¶n xuÊt, ferro hîp kim C¸cbon thÊp hoÆc c¸c hîp chÊt hîp kim hãa ë d¹ng
kim lo¹i.. V× vËy gi¸ th nh cña thÐp kh«ng gØ rÊt cao.
N¨m 1954, C«ng ty Union Carbid Corporation (Mü) ® nghiªn cøu c«ng
nghÖ khö C¸cbon b»ng Argon – Oxygen Decarburization (AOD) ë trong phßng
- 9
Gi i thi u b i http://luyenkim.net
Tác gi : Tr n Anh Tú
thÝ nghiÖm v ®Õn n¨m 1968 ® x©y dùng pilot ë møc ®é c«ng nghiÖp. Ng y nay,
AOD l ph−¬ng ph¸p tinh luyÖn thÐp kh«ng gØ chñ yÕu trªn thÕ giíi. VÝ dô nh− ë
Mü l 100%, PhÇn Lan kho¶ng 70%.
Lß ®iÖn (EAF)
Lß thæi (AOD)
Thæi lÇn 1
Thæi lÇn 2
Thæi lÇn 3
G/® Ho n nguyªn
Khö l−u huúnh
S¶n phÈm
H×nh 1.1. L−u tr×nh c«ng nghÖ luyÖn thÐp kh«ng gØ b»ng EAF + AOD
B¶n chÊt cña c«ng nghÖ EAF + AOD l nÊu ch¶y trong lß ®iÖn hå quang víi
nguyªn liÖu rÎ tiÒn nhÊt nh− phÕ thÐp kh«ng gØ v ferro hîp kim C¸cbon cao.
Nguyªn liÖu ®−îc tÝnh sao cho Cr«m cao h¬n h m l−îng cña m¸c thÐp ®Þnh nÊu
- 10
Gi i thi u b i http://luyenkim.net
Tác gi : Tr n Anh Tú
l 0,5%, C= 0,25 ÷ 2,0 %, Si = 0,2 ÷ 1,5 %. Sau khi nÊu ch¶y liÖu trong lß hå
quang th× thÐp láng ®−îc chuyÓn sang thiÕt bÞ AOD ®Ó xö lý b»ng hçn hîp Ar +
O2. L−u tr×nh c«ng nghÖ luyÖn thÐp kh«ng gØ b»ng EAF + AOD ®−îc miªu t¶
trong h×nh 1.1
Ph−¬ng ph¸p c«ng nghÖ n y cã nhiÒu ý nghÜa vÒ kinh tÕ:
- Cã thÓ sö dông nguyªn liÖu chøa C¸cbon cao nªn gi¸ th nh rÎ;
- Gi¶m tiªu hao vËt liÖu chÞu löa so víi EAF;
- HÖ sè sö dông cña Cr«m v Niken cao (98 –100%).
NÕu chØ dïng EAF th× thêi gian luyÖn kÐo d i 4h30 cßn khi kÕt hîp víi
AOD th× thêi gian nÊu ch¶y ë EAF chØ cßn 2h30 v thêi gian xö lý ë AOD l Ýt
h¬n 1h30.
Ph−¬ng ph¸p c«ng nghÖ n y cho phÐp n©ng cao chÊt l−îng thÐp kh«ng gØ rÊt
nhiÒu. Ta cã thÓ s¶n xuÊt ®−îc c¸c lo¹i thÐp kh«ng gØ víi h m l−îng C¸cbon cùc
thÊp. NÕu chØ dïng EAF th× viÖc t¹o ra thÐp kh«ng gØ víi C = 0,025% l khã
kh¨n. Cßn c«ng nghÖ EAF + AOD th× ho n to n dÔ d ng ®¹t ®−îc C< 0,02%,
thËm chÝ ®¹t tíi C = 0,01 %, mét h m l−îng m ngay c¶ EAF + VOD còng khã
m ®¹t ®−îc.
- §iÒu khiÓn th nh phÇn ho¸ häc chÝnh x¸c h¬n.
- Gi¶m h m l−îng l−u huúnh do khuÊy trén m¹nh xØ baz¬ v m«i tr−êng
khö nªn dÔ ®¹t S < 0,01%, thËm chÝ S = 0,001%.
- N©ng cao ®é s¹ch cña thÐp.
Ng y nay trªn thÕ giíi ng−êi ta coi c«ng nghÖ EAF + AOD l c«ng nghÖ sè
mét ®Ó s¶n xuÊt thÐp kh«ng gØ víi c¸c tÝnh n¨ng v−ît tréi cña nã so víi c«ng
nghÖ kh¸c.
- 11
Gi i thi u b i http://luyenkim.net
Tác gi : Tr n Anh Tú
GÇn ®©y nhiÒu t¸c gi¶ ® nghiªn cøu c¶i tiÕn c«ng nghÖ EAF + AOD ®Ó s¶n
xuÊt thÐp kh«ng gØ víi nguyªn liÖu ®Çu v o l quÆng Cr«m chø kh«ng ph¶i l
ferro Cr«m. C«ng nghÖ n y gåm hai b−íc:
- T¹o ra hîp kim Fe-16%Cr-6%C trong lß ®iÖn tõ nguyªn liÖu l quÆng
Cr«m, thÐp phÕ v than cèc.
- Khö C¸cbon cña hîp kim trªn trong lß chuyÓn b»ng c¸ch thæi ¤xy v o sau
®ã xö lý ch©n kh«ng. Sau giai ®o¹n AOD, tr−íc khi ®óc liªn tôc ng−êi ta tiÕp tôc
xö lý trong lß thïng ®Ó hîp kim ho¸ c¸c nguyªn tè bæ sung nh− Ti, Nb… v khö
¤xy b»ng Al, Ca hay ®Êt hiÕm.
1.6. S¶n xuÊt thÐp s¹ch
-Do tÝnh chÊt tån t¹i trong tù nhiªn v c«ng nghÖ s¶n xuÊt cßn cã mét sè
nguyªn tè kh¸c còng ho tan v ë l¹i trong thÐp. Do ®ã thÐp kh«ng cã tÝnh chÊt
nh− s¾t nguyªn chÊt, tuú thuéc v o c¸c nguyªn tè ho¸ häc ho tan v o trong thÐp
m c¬ tÝnh, lý tÝnh, ho¸ tÝnh thay ®æi kh¸c nhau. Ngo i ra c¸c nguyªn tè ho¸ häc
cã thÓ ®iÒu chØnh h m l−îng ®Ó cã tÝnh chÊt ®¸p øng yªu cÇu sö dông ®−îc quy
®Þnh trong tiªu chuÈn, trong thÐp cßn cã chøa mét sè chÊt kh«ng mong muèn víi
mét h m l−îng nhá m víi c«ng nghÖ s¶n xuÊt th«ng th−êng kh«ng lo¹i ®−îc, ®ã
l c¸c chÊt khÝ H2, N2, O2… c¸c t¹p chÊt phi kim ®i v o thÐp tõ vËt liÖu chÞu löa
(t−êng lß, khu«n ®óc… )
-Trong c«ng nghiÖp v phôc vô ®êi sèng mét sè tr−êng hîp cho phÐp sö
dông thÐp cã h m l−îng nhá c¸c t¹p chÊt trªn. Nh−ng sù ph¸t triÓn cña c«ng
nghiÖp v ®êi sèng hiÖn ®¹i, ng−êi ta yªu cÇu thÐp cã ®é s¹ch, ®Æc biÖt trong lÜnh
vùc thÐp kh«ng gØ.
-Nh÷ng n¨m gÇn ®©y do sù ph¸t triÓn trong c«ng nghiÖp chÕ t¹o m¸y, cã
mét sè yªu cÇu míi vÒ tÝnh chÊt c¬ lý cña thÐp nguyªn liÖu, thÐp ph«i ®ßi hái
chÊt l−îng thÐp ng y c ng cao, thÐp ng y c ng Ýt t¹p chÊt cã h¹i.
- 12
Gi i thi u b i http://luyenkim.net
Tác gi : Tr n Anh Tú
VÝ dô: Do lîi Ých cña thÐp S thÊp trong t¹o h×nh biÕn d¹ng dÎo nªn nã ®−îc sö
dông nhiÒu trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. Mét sè Ýt ®ßi hái S rÊt thÊp dïng trong s¶n
xuÊt chi tiÕt b»ng ph−¬ng ph¸p dËp nguéi hoÆc tÝnh h n tèt trong chÕ t¹o d©y
xÝch. Trong c«ng nghiÖp h ng kh«ng, c«ng nghiÖp hÇm má v nh÷ng c«ng tr×nh
kiÕn tróc kh¸c còng ®ßi hái thÐp kh«ng gØ, thÐp hîp kim chÊt l−îng cao v s¹ch.
- HiÖn t¹i trªn thÕ giíi ®ang øng dông c¸c ph−¬ng ph¸p c«ng nghÖ s¶n xuÊt
thÐp s¹ch b»ng ph−¬ng ph¸p tinh luyÖn ngo i lß. Cã nh÷ng ph−¬ng ph¸p tinh
luyÖn chÝnh sau:
+ Tinh luyÖn thÐp b»ng xØ tæng hîp
+ Khö chÊt khÝ ho tan trong thÐp b»ng c¸ch thæi khÝ tr¬ trong thïng rãt
+ Khö khÝ ho tan trong thÐp b»ng ch©n kh«ng
- Nhê tinh luyÖn ngo i lß cho phÐp gi¶m h m l−îng o2, h2, n2 v t¹p chÊt
phi kim trong thÐp, nhê ®ã ® n©ng cao chÊt l−îng thÐp. øng dông ph−¬ng ph¸p
tinh luyÖn ngo i lß còng cho phÐp ho n thiÖn c«ng nghÖ s¶n xuÊt thái ®óc. Lùa
chän ph−¬ng ph¸p n o l phô thuéc v o yªu cÇu ®èi víi chÊt l−îng thÐp v s¶n
xuÊt cô thÓ.
- Ng−êi ta øng dông ph−¬ng ph¸p thæi Ar trong thïng khi s¶n xuÊt thÐp vßng
bi, thÐp kÕt cÊu v v i lo¹i thÐp kh¸c. Ph−¬ng ph¸p tinh luyÖn n y cho phÐp gi¶m
®¸ng kÓ bät xèp cho thái ®óc, n©ng cao ®¸ng kÓ l−îng s¶n phÈm hîp c¸ch trong
khi c¸n v× thÐp chÕ t¹o vßng bi v mét sè thÐp kÕt cÊu cã yªu cÇu cao vÒ h m
l−îng t¹p chÊt oxyt v sulfit. Trong tr−êng hîp n y ng−êi ta còng hay ¸p dông
ph−¬ng ph¸p tinh luyÖn thÐp láng b»ng xØ tæng hîp cã phèi hîp víi thæi khÝ Ar.
Ph−¬ng ph¸p xö lý ®ång thêi 2 biÖn ph¸p trong thïng rãt l m gi¶m ®¸ng kÓ h m
l−îng t¹p chÊt oxyt v sunlfit trong thÐp. Nhê ®ã kh«ng cÇn khö ¤xy khuyÕch
t¸n v khö l−u huúnh s©u cho thÐp ë trong lß, v kÕt qu¶ l thêi kú ho n nguyªn
trong luyÖn thÐp gi¶m ®¸ng kÓ. Nã c ng cã ý nghÜa khi luyÖn nh÷ng mÎ thÐp lín.
Khi nÊu thÐp mÎ lín v o cuèi chu k× oxy ho¸, sau khi n©ng thÐp ®Õn nhiÖt ®é cÇn
- 13
Gi i thi u b i http://luyenkim.net
Tác gi : Tr n Anh Tú
thiÕt, th¸o xØ oxy ho¸ l cã thÓ ra thÐp láng cho ch¶y v o thïng cã xØ tæng hîp.
Víi c¸ch tinh luyÖn n y, sù khö ¤xy cuèi cïng b»ng Si v Al sÏ tiÕn h nh ngay
trong thïng khi kÕt thóc xö lý b»ng xØ tæng hîp v khÝ tr¬.
- §Ó chÕ t¹o nh÷ng trôc thÐp lín hay roto turbin lín ng−êi ta ®óc thái lín
thÐp hîp kim. Lo¹i thÐp n y th−êng bÞ thiªn tÝch khuyÕt tËt g©y nøt trong khi rÌn.
§Ó h¹n chÕ v gi¶m khuyÕt tËt, thêi gian nung ph«i ph¶i kÐo d i. Tæng thêi gian
rÌn c¸c thái cùc lín kÐo d i v i ng y. Khi rãt ch©n kh«ng nh÷ng thái lín, h m
l−îng H2 trong thÐp gi¶m ®Õn 1-1,5ml/100g nhê ®ã gi¶m khuyÕt tËt cña thái v
rót ng¾n thêi gian rÌn.
- Trong x héi hiÖn ®¹i v c«ng nghiÖp ph¸t triÓn nhu cÇu thÐp s¹ch, thÐp
kh«ng gØ, thÐp hîp kim chÊt l−îng cao ng y c ng lín. øng dông c¸c ph−¬ng
ph¸p tinh luyÖn ngo i lß l nhu cÇu tÊt yÕu trong qu¸ tr×nh luyÖn thÐp chÊt l−îng
cao. C¸c −u ®iÓm ho n to n bï ®¾p ®−îc c¸c chi phÝ cho c«ng viÖc xö lý ngo i lß
nãi trªn.
- 14
Gi i thi u b i http://luyenkim.net
Tác gi : Tr n Anh Tú
PhÇn II: C¬ së lý thuyÕt
2.1. C¸c lo¹i thÐp kh«ng gØ
Nh khoa häc Schaeffler ® x©y dùng gi¶n ®å c¸c vïng cÊu tróc cña thÐp
kh«ng gØ tuú thuéc v o th nh phÇn hãa häc. Trong ®iÒu kiÖn nguéi nhanh sau khi
®óc, rÌn víi gi¸ trÞ Crt® v Nitd ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:
Crt® = (Cr) +2(Si) + 1,5(Mo) + 5(V) + 5,5(Al) + 1,75(Nb) + 1,5(Ti) + 0,75(W)
Nit® = (Ni) + (Co) + 0,5(Mn) + 0,3(Cu) + 25(N) + 30(C).
H×nh 2.1: Gi¶n ®å tæ chøc cña thÐp phô thuéc v o ®−¬ng l−îng Cr, Ni
2.1.1. ThÐp kh«ng gØ γ (austenit)
Pha γ kh«ng tån t¹i hoÆc chØ tån t¹i ë nhiÖt ®é cao. NÕu cho Ni - nguyªn tè
më réng vïng γ víi l−îng thÝch hîp sÏ l m cho thÐp cã tæ chøc γ ngay c¶ ë nhiÖt
®é th−êng.
¦u ®iÓm næi bËt cña lo¹i thÐp n y l :
- 15
Gi i thi u b i http://luyenkim.net
Tác gi : Tr n Anh Tú
- TÝnh chèng ¨n mßn cao, chóng ho n to n æn ®Þnh trong n−íc s«ng, n−íc
biÓn, trong h¬i n−íc b o ho v qu¸ nhiÖt trong c¸c dung dÞch n−íc muèi. Trong
axit chóng cã t¸c dông chèng ¨n mßn tèt: HNO3 ®Æc nãng, H2SO4 nguéi, HCl
lo ng, nguéi. Chóng ®−îc dïng nhiÒu trong c«ng nghiÖp s¶n xuÊt axit, c«ng
nghiÖp ho¸ dÇu v thùc phÈm, chi tiÕt chÞu nhiÖt tíi 900÷10000C.
- Lo¹i thÐp n y cã tÝnh dÎo cao (δ = 45 ÷ 60%) nªn dÔ d ng c¸n, dËp, gß
nguéi ®Ó t¹o h×nh s¶n phÈm.
ThÐp kh«ng gØ austenit cã thÓ ®−îc chia th nh c¸c lo¹i nh−:
- Lo¹i c¬ b¶n l Cr18Ni10 trong ®ã h m l−îng C¸cbon tõ 0,02 ÷ 0,15%,
kh¶ n¨ng chÞu ¨n mßn tinh giíi cña thÐp n y phô thuéc v o h m l−îng C¸cbon cã
trong thÐp;
- Hîp kim cã thªm Titan v Niobi l m æn ®Þnh v t¨ng kh¶ n¨ng chèng ¨n
mßn tinh giíi;
- ThÐp hîp kim Niken thÊp t¨ng kh¶ n¨ng biÕn cøng;
- ThÐp hîp kim víi h m l−îng Niken cao sö dông ë nhiÖt ®é thÊp v tÝnh gia
c«ng kÐo tèt;
- ThÐp kh«ng gØ ®é bÒn cao cã chøa Nit¬;
- ThÐp kh«ng gØ Mangan thay thÕ Niken;
- ThÐp kh«ng gØ chøa m«lip®en v ®ång t¨ng tÝnh chèng ¨n mßn;
- ThÐp kh«ng gØ chøa Silic n©ng cao kh¶ n¨ng chÞu «xy ho¸ ë nhiÖt ®é cao;
- ThÐp kh«ng gØ chÞu d o víi mét sè c¸c th nh phÇn c¶i thiÖn nh− N, Mo,
W, V, Ti, Nb, B...;
Th nh phÇn hãa häc mét sè m¸c thÐp kh«ng rØ Austenit cña mét sè n−íc
®−îc giíi thiÖu trong b¶ng 2.1
- 16
Gi i thi u b i http://luyenkim.net
Tác gi : Tr n Anh Tú
- 17
Gi i thi u b i http://luyenkim.net
Tác gi : Tr n Anh Tú
2.1.2. ThÐp kh«ng gØ Mactenxit
L−îng Cr«m th«ng th−êng trong thÐp n y tõ 12÷17%, nÕu l−îng
Cr
nguon tai.lieu . vn
