Để bảo đảm yờu cầu đối với thộp bền chịu ăn mũn, thộp phải cú hàm lượng phốt pho, lưu huỳnh thấp, phải sạch khớ, hàm lượng ụxy, nitơ và hyđrụ phải thấp hơn giới hạn cho phộp. Cấu trỳc thỏi đỳc phải là cấu trỳc hạt mịn và đồng đều để bảo đảm cho cỏc khõu gia cụng tiếp theo, dựa vào điều
kiện thực tế chỳng tụi tiến hành tinh luyện thộp trờn thiết bị tinh luyện điện xỉ cụng suất 100 KVA của Viện Luyện kim đen.
Cỏc thụng số kỹ thuật cơ bản của thiết bị tinh luyện và chế độ tinh luyện như sau:
1. Cụng xuất biến thế 100KVA 2. Điện ỏp sơ cấp 45 – 48V
3. Cường độdũng 1400-1500A 4. Đường kớnh điện cực ∅60mm
5. Tiờu hao nước làm lạnh (Min) 5m3/giờ
6. Tốc độ chuyển dịch điện cực 33-35 mm/phỳt 7. Chiều dài làm việc của điện cực 2000mm
8. Xỉ tinh luyện ANF-6
9. Tiờu hao xỉ ANF-6 50- 60 kg/tấn sản phẩm 10, Kớch thước thỏi thộp ∅110x350-400
Chỳng tụi chọn hệ xỉ tinh luyện là loại ANF-6 (70% CaF2 + 30%Al2O3) là loại xỉ dễ kiếm, rẻ tiền và khử S tốt. Xỉ cần được xấy khụ trước khi dựng. Quy trỡnh tinh luyện được tiến hành như sau:
- Kiểm tra hộp kết tinh: mặt trong hộp phải sạch, hộp phải kớn nước - Cho lượng xỉ cần thiết cho một thỏi (2 – 2,5kg cho 1 thỏi 40 – 50 kg) vào hộp kết tinh. Hạ điện cực từ từ xuống sao cho tạo được hồ quang làm núng chảy xỉ rắn tạo thành bể xỉ lỏng. Cho điện cực nhỳng vào bể xỉ lỏng với độ sõu và chế độ điện hợp lý để tạo ra cỏc giọt kim loại lỏng ở đầu điện cực. Giọt kim loại này lớn dần và dưới tỏc dụng của trọng lực sẽ tỏch khỏi đầu điện cực đi qua lớp xỉ lỏng rồi lắng xuống đỏy hộp kết tinh tạo thành bể kim loại lỏng. Khi đi qua lớp xỉ lỏng giọt kim loại sẽ được tinh luyện theo
nguội nhanh của dũng nước chảy quanh hộp kết tinh bể kim loại lỏng kết tinh thành thỏi điện xỉ theo hướng từ dưới lờn. Do kim loại lỏng kết tinh dưới lớp xỉ bảo vệ nờn rất sạch khớ và được làm nguội nhanh nờn thỏi điện xỉ cú cấu trỳc hạt mịn, thuận lợi cho khõu rốn tiếp theo. Cỏc thỏi thộp sau điện xỉ đều đạt chất lượng tốt: dúc xỉ, khụng bị co lừm, kớch thước đồng đều, bề mặt sỏng búng.
Thành phần hoỏ học của cỏc mẻ thớ nghiệm sau điện xỉđược nờu trong bảng 8: Bảng 8: Thành phần hoỏ học của thộp sau điện xỉ Mẻ Thành phần hoỏ học (%) C Mn Si Cr Ni Mo P S 1 0,85 0,59 0,70 16,80 0,58 0,50 0,025 0,010 2 0,94 0,63 0,69 16,50 0,62 0,58 0,021 0,011 3 0,87 0,65 0,65 16,92 0,63 0,52 0,021 0,011 3.1.3. Cụng nghệủ
Cỏc thỏi thộp sau điện xỉ trước khi rốn phải được tiện búc vỏ để loại bỏ hết lớp vỏ oxit, vết nứt. Thộp SUS440B rất nhạy với ứng suất nhiệt nờn sau khi đỳc điện xỉ, thộp cú độ cứng cao. Trước khi tiện vỏ ta phải tiến hành ủ thộp để cú được cấu trỳc peclit hạt đồng đều, độ cứng vừa phải.
Vỡ thộp SUS440B rất nhạy với ứng suất nhiệt, nờn khi nung để nõng nhiệt cần trỏnh sốc nhiệt. Để bảo đảm nhiệt độ đồng đều, tốc độ nõng nhiệt khi nung núng cần phải chậm. Tốc độ tăng nhiệt khoảng 700C – 80 0C/h.
Thụng thường nhiệt độ ủ thộp thấp hơn điểm AC1. Khi ủ Cacbon của cacbit hũa tan, khuếch tỏn và kết tinh tạo ra cỏc hạt cacbit dạng cầu, cú năng lượng bề mặt thấp nờn tạo ra trạng thỏi ổn định hơn. Tốc độ quỏ trỡnh cầu húa phụ thuộc vào nhiệt độ ủ. Nhiệt độ ủ càng cao thỡ quỏ trỡnh cầu húa xảy ra càng nhanh. Vỡ vậy ủ cầu húa thường ở gần nhiệt độ AC1. Nhưng trong thộp SUS440B, cú hàm lượng Cr lớn (16ữ18%) làm khú khăn cho quỏ trỡnh hũa tan cacbit, làm chậm quỏ trỡnh khuếch tỏn của cacbon. Do đú nếu ủ thộp SUS440B ở nhiệt độ dưới AC1, quỏ trỡnh cầu húa xảy ra rất chậm. Vỡ vậy ủ thộp hợp kim cao sau cựng tớch như thộp SUS440B phải tiến hành trờn điểm AC1. Đối với thộp chứa khoảng 0,7 ữ 1%C và 18%Cr thỡ nhiệt độ AC1 đạt khoảng 840ữ850 0C nờn phải tiến hành ủ ở nhiệt độ khoảng 850ữ870 0C . Nếu ủ ở nhiệt độ cao hơn thỡ hầu hết cacbit sẽ hũa tan vào austenit và khi làm nguội sẽ tạo thành cacbit tấm là điều rất cần phải trỏnh.
Thời gian giữ nhiệt:
Khi nung đạt nhiệt độ ủ (850ữ870 0C) phải giữ nhiệt một thời gian để bảo đảm cỏc quỏ trỡnh chuyển biến α→γ, khuếch tỏn C và Cr vào γ… Đối với kớch thước là thỏi đỳc xỉ, thời gian giữ nhiệt là 3-4 giờ.
Tốc độ làm nguội:
Hỡnh dạng cacbit sau ủ phụ thuộc vào trạng thỏi của dung dịch rắn và nhiệt độ ủ. Độ phõn tỏn của cacbit lại phụ thuộc vào tốc độ làm nguội. Khi làm nguội với tốc độ lớn (200ữ300 0C/h) sẽ tạo ra một lượng lớn cỏc hạt cacbit nhỏ mịn do khụng đủ thời gian để khuếch tỏn C và Cr, cấu trỳc cỏc hạt nhỏ mịn sẽ tạo ra vật liệu cú độ cứng và độ bền cao, khú gia cụng cơ khớ. Vỡ vậy khi ủ cần làm nguội chậm để C, Cr cú đủ thời gian khuếch tỏn tạo ra cỏc hạt cacbit hỡnh cầu cú kớch thước vừa phải làm giảm độ cứng. Tốc độ
làm nguội từ 700C – 80 0C/h, đến 600 0C để nguội theo lũ. Dựa vào phõn tớch như trờn chỳng tụi chọn chế độ ủ thộp như sau: ủ ở 850 – 870 0C, tốc độ nõng nhiệt là 70 – 80 0C/h, giữ đẳng nhiệt 3 – 4 giờ. Tốc độ làm nguội 70 – 80 0C/h đến 600 0C để nguội theo lũ. Sơ đồ cụng nghệ ủ được thể hiện trờn hỡnh 3. Cấu trỳc của thộp sau ủđược thể hiện rất rừ trờn ảnh kim tương sau ủ (hỡnh 6): cấu trỳc sau ủ là peclit với cỏc hạt cacbit hỡnh cầu phõn bố đều đặn trong nền kim loại, độ cứng đạt 228 ữ 233 HRB. Với cấu trỳc và độ cứng như vậy, việc gia cụng cơ khớ sẽ được thực hiện dễ dàng.
Hỡnh 3. Sơđồ cụng nghệủ thộp SUS440B.