Nghiên cứu ảnh hưởng biến động thành phần hoá học của phối thép đến cơ tính sản phẩm trên dây truyền cán của công ty liên doanh sản xuất thép vinausteel

bộ giáo dục đào tạo trờng đại học bách khoa hà nội nguyễn đức nhật Nghiên cứu ảnh hởng biến động thành phần hóa học phôi thép đến tính sản phẩm dây chuyền cán Công ty liên doanh sản xuất thép Vinausteel Luận văn thạc sĩ chuyên ngành gia công áp lực Ngời hớng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Trọng Giảng Hải Phòng - 2004 Mục lục Trang Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị Lời nói đầu Chơng I: Tổng quan nguyên tố hóa häc thÐp I.1 Cacbon I.2 Mangan 12 I.3 Silic 13 I.4 Phèt 13 I.5 L−u huúnh 14 I.6 Vanadi 15 I.7 Các khí ôxy, nitơ hyđrô 16 I.8 Kết luận 17 Chơng II: Thực nghiệm nghiên cứu ảnh hởng biến động 19 thành phần hóa học phôi đến tính sản phẩm II.1 Phơng pháp nghiên cứu 19 II.2 Kết thử nghiệm 28 II.3 Xư lý kÕt qu¶ thùc nghiƯm 29 II.4 Biểu đồ mối quan hệ thành phần hóa học tính sản 32 phẩm Chơng III: Phân tích ảnh hởng nguyên tố tới tính 51 sản phẩm III.1 ảnh hởng thành phần Cacbon 51 III.2 ảnh hởng thành phần Mangan 51 III.3 ảnh hởng thành phần Silic 52 III.4 ảnh hởng thành phần Lu huỳnh 52 III.5 ảnh hởng thành phần Phốt 53 III.6 ảnh hởng thành phân Niken 53 III.7 ảnh hởng thành phần Crôm 53 III.8 ảnh hởng thành phần Vanadi 54 III.9 ảnh hởng thành phần Đồng 54 Kết luận 55 Phụ lục Tài liệu tham khảo danh mục bảng Trang Bảng 0.1 Các mác phôi thờng sử dụng Bảng 2.1 Thành phần hóa học mác phôi 5SP/5PS 22 Bảng 2.2 Cơ tính sản phẩm theo mác SD295A 22 danh mục hình vẽ, đồ thị Trang Hình 1.1 Giản đồ trạng thái sắt cacbon Hình 1.2 ảnh hởng cacbon đến tính thép cacbon 10 trạng thái ủ Hình 1.3 Giản đồ trạng thái Fe P 14 Hình 1.4 Giản đồ trạng thái Fe S 15 Hình 2.1 Biểu đồ đặc trng trình kéo kim loại 19 Hình 2.2 Tr×nh tù thùc hiƯn 21 H×nh 2.3 MÉu rhư nghiệm 22 Hình 2.4 Máy kéo nén vạn ZDT 40 24 Hình 2.5 Máy phân tích thành phần hóa học 25 Hình 2.6 Đồ thị trình thử kéo 27 Hình 2.7 Buồng quang phổ máy phân tích thành phần hóa học 28 Hình 2.8 Dao động thành phần C 29 Hình 2.9 Dao động thành phần Mn 30 Hình 2.10 Dao động thành phần Si 30 Hình 2.11 Dao động thành phần P S 31 Hình 2.12 Mối quan hệ thành phần C với giới hạn chảy giới 33 hạn bền Hình 2.13 Mối quan hệ thành phần C độ dÃn dài tơng đối 34 Hình 2.14 Mối quan hệ thành phần Mn với giới hạn chảy 35 giới hạn bền Hình 2.15 Mối quan hệ thành phần Mn độ dÃn dài tơng đối 36 Hình 2.16 Mối quan hệ thành phần Si với giới hạn chảy giới 37 hạn bền Hình 2.17 Mối quan hệ thành phần Si độ dÃn dài tơng đối 38 Hình 2.18 Mối quan hệ thành phần S với giới hạn chảy giới 39 hạn bền Hình 2.19 Mối quan hệ thành phần S độ dÃn dài tơng đối 40 Hình 2.20 Mối quan hệ thành phần P với giới hạn chảy giới 41 hạn bền Hình 2.21 Mối quan hệ thành phần P độ dÃn dài tơng đối 42 Hình 2.22 Mối quan hệ thành phần Ni với giới hạn chảy giới 43 hạn bền Hình 2.23 Mối quan hệ thành phần Ni độ dÃn dài tơng đối 44 Hình 2.24 Mối quan hệ thành phần Cr với giới hạn chảy giới 45 hạn bền Hình 2.25 Mối quan hệ thành phần Cr độ dÃn dài tơng đối 46 Hình 2.26 Mối quan hệ thành phần V với giới hạn chảy giới 47 hạn bền Hình 2.27 Mối quan hệ thành phần V độ dÃn dài tơng đối 48 Hình 2.28 Mối quan hệ thành phần Cu với giới hạn chảy 49 giới hạn bền Hình 2.29 Mối quan hệ thành phần Cu độ dÃn dài tơng đối 50 Lời nói đầu Hiện Việt Nam đà có 25 công ty sản xuất thép xây dựng (thép thép cuộn), có Công ty Gang thép Thái nguyên Công ty thép Miền Nam có dây chuyền luyện thép Ngoài công ty khác phải nhập phôi thép từ nớc để sản xuất Một đề khó khăn kiểm soát chất lợng sản phẩm sản xuất phôi thép nhập từ nớc nớc sản xuất phôi thép theo tiêu chuẩn khác nhau, thành phần hóa học phôi thép nhập từ nớc khác khác Nguồn phôi liệu Công ty liên doanh sản xuất thép Vinausteel đợc nhập tõ c¸c n−íc nh− Nga, Trung Qc, Th¸i Lan, Malaysia.v.v Các mác phôi thành phần hóa học Công ty Vinausteel th−êng sư dơng cho c¸c m¸c thÐp theo bảng 1.1: Bảng 0.1: Các mác phôi thờng sử dụng: Mác Tiêu phôi chuẩn 5SP/5PS 5GPS GOST 380 GOST 380 Mác sản Thành phần hóa học (%) phẩm sử C Mn Si P, S V 0,28-0,37 0,05-0,30 0,50-0,80 0,040max - 0,22-0,30 0,15 max 0,80-1,20 0,040max - dông SD295A SD295A 20MnSi GB 1499 0,17-0,25 0,40-0,80 1,20-1,60 0,045max - SD295A 20MnSiV GB 1499 0,17-0,25 0,20-0,80 1,20-1,60 0,045max 0,09-0,12 SD390 Víi cïng mét loại phôi, sản xuất dây chuyền khác nhau, mức độ ảnh hởng đến tính sản phẩm khác Vì cần phải có điều chỉnh hợp lý dây chuyền sản xuất để đảm bảo tính sản phẩm đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn, lợng sản phẩm không đạt yêu cầu tính thấp Trên thực tế, trình mua phôi, Công ty Vinausteel đà có điều chỉnh thành phần hóa học so với thành phần để phù hợp với trình sản xuất dây chuyền Công ty cho mác thép khác Tuy nhiên việc điều chỉnh dựa kinh nghiệm mà cha có đánh giá ảnh hởng biến động thành phần hóa học đến tính sản phẩm dựa kết thí nghiệm từ sản phẩm Công ty Vì lý đó, đà định chọn đề tài Nghiên cứu ảnh hởng biến động thành phần hóa học phôi thép đến tính sản phẩm dây chuyền cán Công ty liên doanh sản xuất thép Vinausteel Mục đích đề tài xác định ảnh hởng biến động nguyên tố thành phần hóa học phôi thép đến lý tính sản phẩm thép cán Qua biết đợc mức độ ảnh hởng nguyên tố dải thành phần hóa học phôi thép đến tính sản phẩm nh Từ dùng kết để lựa chọn mua phôi chọn lô phôi có thành phần hóa học khác phù hợp cho sản phẩm khác Nh giảm đợc lợng sản phẩm không đạt yêu cầu tính, giảm tiêu hao kim loại dẫn tới tăng hiệu kinh tế Trong trình sản xuất Công ty, ta thực lấy mẫu sản phẩm để thử nghiệm lý tính thành phần hóa học sản phẩm Từ kết thu đợc, phân tích liệu tìm quy luật ảnh hởng thành phần hóa học tiêu lý tính sản phẩm Do mục đích đề tài nghiên cứu phục vụ cho ứng dụng thực tế Công ty, mẫu thử nghiệm dùng để nghiên cứu đợc để nguyên dạng nh hình dáng sản phẩm mà không gia công trớc thử nghiệm Nội dung đề tài gồm phần: - Tổng quan nguyên tố hóa học thép - Nghiên cứu ảnh hởng biến động thành phần phôi thép đến tính sản phẩm Tôi xin chân thành cảm ơn Phó giáo s, Tiến sĩ Nguyễn Trọng Giảng thầy cô giáo môn Trung tâm đào tạo sau đại học Trờng Đại học Bách khoa Hà nội đà tận tình giúp đỡ hoàn thành luận văn Mặc dù thời gian nghiên cứu đà cố gắng hết mình, song luận văn chắn tránh khỏi thiếu sót Vì mong nhận đợc ý kiến đóng góp, bảo thầy cô giáo, nhà khoa học bạn đồng nghiệp Hải Phòng, ngày tháng năm Chơng I Tổng quan nguyên tố hóa học thép Thép không hợp kim Fe C mà có nhiều nguyên tố khác mà điều kiện tự nhiên nh trình luyện kim có thành phần thép Đó nguyên tố thờng xuyên có loại thép Mangan Silic có thép theo đờng nh: lẫn quặng sắt, vào thành phần gang råi vµo thÐp, hay lun thÐp, ng−êi ta dïng ferô silic ferô mangan để khử ôxy, phần nguyên tố vào thép Mn Si hai tạp chất có lợi, chúng nâng cao tính thép, không đặt vấn đề loại bỏ chúng trình luyện Trong điều kiện thông thờng luyện kim, chúng cã ë thÐp víi l−ỵng chøa Mn ≤ 0,8% Si 0,5% Phôtpho lu huỳnh vào thành phần gang tồn chúng quặng sắt nhiên liệu Đối với thép, hai nguyên tố tạp chất có hại, trình luyện kim phải tiến hành khử bỏ chúng Việc khử triệt để thành phần P S tốn nên cần giảm thành phần chúng thép đến mức ảnh hởng có hại không đáng kể Đại đa số loại thép, lợng chứa nguyên tố P S nhỏ 0,05% Ngoài ra, công nghiệp luyện kim sử dụng ngày nhiều thép phế liệu ngành kinh tế quốc phòng thải (máy móc, ôtô, vũ khí ) có nhiều phận làm thép hợp kim, nên thép cacbon thành phần ta cần phải thực thêm thí nghiệm để đánh giá đợc mức độ ảnh hởng rộng Mặt khác ta nhận thấy Mn có tác dụng khử ôxy hạn chế tác hại lu huỳnh thép, nguyên tố có lợi cần tăng tính sản phẩm tăng lợng Mn lên cao III.3 ảnh hởng thành phần Si Silic đợc đa vào thép để làm nhiệm vụ khử ôxy thép cách triệt ®Ĩ Nh− vËy cịng cã thĨ thÊy Si cịng lµ nguyên tố có lợi cho tính thép Theo kết nghiên cứu nhận thấy, thành phần Si tăng giới hạn chảy giới hạn bền thép tăng Đối với độ dÃn dài tơng đối, dải thành phần hóa học khoảng từ 0,10ữ0,22%, thành phần Si tăng làm cho độ dÃn dài tăng Tuy độ ảnh hởng nhỏ không đáng kể Trong giới hạn nh ta nhận thấy thành phần Si có tác dụng tốt tới tính sản phẩm III.4 ảnh hởng thành phần S Nh đà nói, thành phần S cao làm cho thép bị dòn nóng có ảnh hởng xấu thép xây dựng Sau nghiên cứu sản phẩm sản xuất phôi 5SP/5PS có thành phần S nhỏ 0,037% ta thấy lu huỳnh tăng, làm cho giới hạn chảy giới hạn bền giảm với mức độ không đáng kể, đồng thời gần nh ảnh hởng đến độ dÃn dài tơng đối sản phẩm Nh vậy, với thành phần S nhỏ 0,037%, ảnh hởng có hại Lu huỳnh coi nh không chấp nhận đợc III.5 ảnh hởng thành phần P Tơng tự nh S, thành phần Phôtpho nguyên tố có ảnh hởng không tốt tới tính thép xây dựng Nó làm cho thép có tính dòn nguội Qua kết nghiên cứu với thành phần P nhỏ 0,02%, làm cho giới hạn bền giới hạn chảy tăng lên, đặc biệt giới hạn bền tăng lên nhiều, đồng thời làm cho độ dÃn dài tơng đối sản phẩm giảm Tuy nhiên mức độ ảnh hởng tới độ dÃn dài tơng đối nhỏ chấp nhận đợc III.6 ảnh hởng thành phần Ni Trong giới hạn từ 0,01ữ0,03%, thành phần Ni có làm cho giới hạn bền sản phẩm tăng lên với mức độ nhỏ không làm ảnh hởng đến giới hạn chảy độ dÃn dài tơng đối sản phẩm Nh với giới hạn thành phần Ni nh trên, coi nh ảnh hởng đến tính sản phẩm thép III.7 ảnh hởng thành phần Cr Đối với thành phần Cr ta nhận thấy, giới hạn từ 0,01ữ0,08%, làm cho giới hạn bền sản phẩm tăng lên không ảnh hởng tới giới hạn chảy độ dÃn dài tơng đối sản phẩm Nh ảnh hởng Cr tốt cho tính sản phẩm thép III.8 ảnh hởng thành phần V Ta nhận thấy rõ giới hạn nhỏ (