Đang tải... (xem toàn văn)
Microsoft Word BAOCAO DETAI2007sua doc Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 1 MUÏC LUÏC LÔÙI MÔÛ ÑAÀU trang 02 Chöông 1 TOÅNG QUAN VEÀ THEÙP KHOÂNG[.]
Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngịai lị (trong lị trung tần) MỤC LỤC LỚI MỞ ĐẦU trang 02 Chương TỔNG QUAN VỀ THÉP KHÔNG RỈ, THÉP ĐÚC BỀN NHIỆT VÀ CÔNG NGHỆ TINH LUYỆN THÉP HP KIM NGÒAI LÒ 1.1 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ HP 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 HP KIM NGÒAI LÒ 03 06 14 17 Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 29 Chương KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯC 3.1 CÔNG NGHỆ ĐÚC 3.2 CÔNG NGHỆ NẤU LUYỆN 3.3 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯC 30 30 34 Chương SỬ DỤNG THỬ NGHIỆM 35 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN 5.2 KIẾN NGHỊ 36 PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO 6.1 Phụ lục 1: Công nghệ đúc chi tiết 6.2 Phụ lục 2: Các quy trình công nghệ 6.3 Phụ lục 3: Các sản phẩm đúc thực 6.4 Phụ lục 4: Kết kiểm tra tính tổ chức kim lọai 6.5 Phụ lục 5: Bảng tính giá thành chế tạo 6.6 Phụ lục 6: Nhận xét khách hàng sử dụng 6.7 Tài liệu tham khaûo Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) LỜI MỞ ĐẦU Cùng với phát triển khoa học công nghệ, thép không gỉ thép hợp kim bền nhiệt trở thành vật liệu tương lai, đáp ứng yêu cầu ngày khắt khe ngành kỹ thuật nên sử dụng rộng rãi đời sống hàng ngày nhiều lónh vực kỹ thuật Tuy nhiên, thép không gỉ thép hợp kim bền nhiện lọai thép có thành phần hợp kim (Cr, Ni) cao nên trình sản xuất phải thực theo quy trình công nghệ phức tạp Hiện thép không gỉ thép hợp kim bền nhiệt sử dụng Việt nam chủ yếu nhập ngọai dạng thanh, tấm, ống với giá thành cao Dạng chi tiết máy phải đặt hàng nước với giá thành cao bị phụ thuộc Là thành viên ngành luyện kim Việt Nam, công ty Cổ phần khí Luyện Kim trăn trở nhiều trước vấn đề trên.Các đề tài: Chế tạo cụm van trược thùng rót thép, Chế tạo trục cán gang hai lớp phương pháp ly tâm, chế tạo thép khuôn mẫu… thực năm qua Tinh luyện thép hợp kim ngòai lò để đúc thép không gỉ, thép hợp kim bền nhiệt tâm huyết với mong muốn khắc phục phần vấn vấn đề góp nâng cao chất lượng thép đúc Việt Nam đường công nghiệp hóa, đại hóa đất nước Chúng xin chân thành cám ơn Vụ Khoa học Công nghệ- Bộ Công Thương, Công ty Tôn Phương Nam, Công Ty Thép Biên Hòa, Công ty Capital (Anh quốc) tạo điều kiện giúp đỡ hòan thành đề tài Do hạn chế thời gian, trang thiết bị công nghệ trình độ công nghệ, chắn đề tài số tồn định, mong nhận đóng góp quý báu cấp, cách ngành, đặc biệt nhà chuyên môn Xin trân trọng cám ơn CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI Phạm Mạnh Cường Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lị trung tần) Chương TỔNG QUAN VỀ THÉP KHÔNG RỈ, THÉP ĐÚC BỀN NHIỆT VÀ CÔNG NGHỆ TINH LUYỆN THÉP HP KIM NGÒAI LÒ I ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ HP KIM 1.1Ảnh hưởng nguyên tố Si Silic nguyên tố mở rộng vùng α không tạo cácbit Silic làm tăng tính thấm thép, mức độ trung bình ( Hệ số thấm Mangan 4, silic 1,7 ) Ngoài ra, silic có tác dụng làm tăng tính ổn định ram, không làm tăng tính dòn ram thép Silic có khả chống oxy hoá nhiệt độ cao tăng độ bền rão Tuy nhiên, tăng hàm lượng silic thép làm dịch chuyển đường cong chữ “C” chuyển biến đẳng nhiệt austenit hợp kim sang bên trái, thúc đẩy trình tiết cácbit thứ cấp, tạo peclit làm giảm độ cứng tính chịu mài mòn Trong vùng chuyển biến mactensit silic lại làm tăng nhiệt độ Ms làm cho chuyển biến mactensit xẩy triệt để 1.2 Ảnh hưởng nguyên tố Mn Mangan có cấu trúc tinh thể lập phương với thông số mạng 9,894 A° Do có thông số mạng tinh thể lớn nhiều so với sắt nên hợp kim hoá mangan vào sắt làm tăng thông số mạng tinh thể hợp kim Tỷ trọng mangan nhỏ sắt nên tăng hàm lượng mangan sắt làm giảm tỷ trọng hợp kim ( ví dụ, Mn = 5% tỷ trọng hợp kim giảm từ 7,88 xuống 7,83 kg/dm3 ) Nhiệt độ nóng chảy mangan 1247°C Mangan nguyên tố hợp kim mở rộng vùng γ Đối với cácbon, mangan tạo thành cácbit dạng ( Fe,Mn )3 C với tính chất gần giống xêmentit Khác với cácbit crôm, cácbit mangan dễ hoà tan vào dung dịch rắn xêmentit dễ tiết từ dung dịch rắn ram Mangan làm tăng mạnh độ cứng độ bền ferit Mangan làm tăng mạnh độ cứng austenit crôm Đối với hợp kim Fe-Cr-Mn tăng hàm lượng mangan làm chậm chuyển biến γ → α làm nguội) Còn hợp kim chứa 1%C điểm tới hạn làm nguội giảm mạnh Do nung để hợp kim chứa cácbon cao cácbit Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) mangan dễ hoà tan vào austenit độ bão hoà mangan dung dịch rắn tăng lên Ví dụ nung thép chứa 1%C đến 830°C có tới 80% mangan hoà tan dung dịch rắn Vì phân huỷ austenit làm nguội thép Fe-Cr-C chứa 1%Mn xẩy chậm Tốc độ làm nguội nhỏ tính thấm cao Điều cho phép môi trường yếu ( dầu ) Mangan làm giảm nhiệt độ bắt đầu chuyển biến mactensit Ms nên thép chứa mangan tăng hàm lượng austenit dư tăng hàm lượng mangan.Ưu việt thép chứa mangan giảm chiều hướng biến dạng tăng tính thấm Một ưu việt thép chứa mangan mangan liên kết với lưu huỳnh tạo thành hợp chất hoá học bền vững MnS nên làm giảm bở nóng thép Khi hàm lượng mangan từ – 1,2% độ bền thép tăng lên Mức độ tạo thành cácbit mangan so với crôm Chỉ khoảng 50% mangan kết hợp với cácbon để tạo thành cácbit, 50% lại hoà tan vào dung dịch rắn 1.3 Ảnh hưởng nguyên tố Ni Niken kết tinh mạng tinh thể lập phương diện tâm, giống γFe nên niken nguyên tố hợp kim mở rộng vùng γ mạnh Với lượng Ni thích hợp làm cho thép có tổ chức γ nhiệt độ thông thường Thông số mạng niken 3,524 A°, lớn γ-Fe chút Do niken làm tăng tính ổn định austenit nên tăng hàm lượng niken hợp kim lượng austenit dư sau tăng lên 1.4 Ảnh hưởng nguyên tố Cr Crôm có cấu trúc tinh thể tương tự α-sắt, tức có mạng tinh thể lập phương thể tâm với thông số mạng 2,877A° Tỷ trọng crôm 7,1 kg/dm3 Hệ số dãn nở nhiệt 20°C 8,2.10-6 nhiệt độ nóng chảy crôm 1615°C Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) Hợp kim Fe-Cr trạng thái rắn tạo số dung dịch rắn γ, γ + α, α đặc biệt khoảng 44-52% Cr tạo hợp chất liên kim không ổn định σ Pha cứng, dòn chứa 48,2% Cr ( xem hình ) Đến hàm lượng 2% crôm hoà tan hoàn toàn sắt Do bán kính nguyên tử crôm gần sắt nên mạng tinh thể α-sắt, nguyên tử crôm nằm nút mạng thay nguyên tử sắt, tạo nên dung dịch rắn thay với tính chất học cao hơn, đặc biệt độ dai va đập Nguyên tố crôm nâng cao tính chống gỉ thép, đặc biệt hàm lượng crôm lớn 12% Trong hợp kim Fe-Cr-C phần crôm liên kết với cácbon tạo thành cácbit Trong khoảng 1-2% Cr tất crôm liên kết với cácbon tạo thành cácbit phức hợp ( Fe, Cr )3 C Cácbit Xêmentit hoà tan γ-sắt nung lên 890-900°C Khi hàm lượng crôm tăng 2% thép tạo loại cácbit crôm đặc biệt, có công thức hoá học ( Cr, Fe )7 C3 kết tinh hệ Tam tà ( Trigonal ) Loại cácbit ổn định hoà tan austenit nung 1040-1070°C Khi hàm lượng crôm từ 10-11% trở lên tạo thành loại cácbit phức tạp có công thức hoá học ( Cr, Fe )23 C6 kết tinh hệ lập phương Sự hình thành loại cácbit phụ thuộc vào hàm lượng crôm cácbon Nhờ có hình thành loại cácbit mà thép có độ cứng cao tính chịu mài mòn tốt Crôm có ảnh hưởng đến chuyển biến γ ↔ α ( nhiệt độ chuyển biến điều kiện tiết cácbit từ dung dịch rắn ) Do crôm austenit làm giảm độ hoà tan cácbon nên đường giới hạn hoà tan cácbit austenit dịch chuyển phía giảm hàm lượng cácbon, thu hẹp vùng γ Tuy nhiên, thu hẹp mức độ nhỏ có mặt cácbon-nguyên tố mở rộng vùng γ Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 2000 1800o Nhiệt độ o C 1800 1539o α+L 1600 α+L L o 1400 1400 1200 γ 1000 800 770o Fe α 910 850o α+γ 20 α+σ 40 σ 60 α+σ 80 Cr Hàm lượng crôm, % (theo khối lượng) Hình Giản đồ trạng thái Fe-Cr 1.5 Ảnh hưởng nguyên tố Mo Môlypđen thu hẹp vùng γ mở rộng vùng α crôm Môlypđen nguyên tố tạo cácbit mạnh Cácbit môlypđen có tính ổn định cao nên khó hoà tan vào austenit nung Cùng với crôm, môlypđen làm tăng mạnh độ thấm thép ( hệ số thấm môlypđen 3,8 ) Môlypđen cải thiện tính chống ram tạo độ cứng thứ cấp ram (do hình thành Mo2C ) làm giảm nhậy cảm tượng dòn ram II TỔNG QUAN VỀ THÉP KHÔNG GỈ Thép không gỉ bao gồm họ hợp kim sở Fe mà tính chất chủ yếu bền chống ăn mòn môi trường khác Tuy nhiên gọi thép không gỉ cần phải hiểu cách tương đối so với thép thông thường Thực lọai thép không gỉ có tính chống ăn mòn cao số môi trường định môi trường bị ăn mòn với tốc độ nhỏ