Điều kiện thí nghiệm:
• Nước làm nguội lần hai của công ty: - Nhiệt độ đầu vào tối đa 45oC - Áp lực tổng 1,42 MPa
- Lưu lượng nước tối đa 120 m3/giờ
- Chất lượng nước tuỳ theo đặc tính kỹ thuật dưới đây - Lưu lượng khí tối đa 2000 Nm3/giờ
- Áp lực khí xấp xỉ 3 bar - Chất lượng khí khí chuyên dụng
- Thành phần hoá học của nước làm nguội sơ cấp. + Độ pH 8,5 – 9
+ Độ cứng tuyệt đối/độ cứng cacbonát max: 20odH / max: 7odH + Tạp chất huyền phù và sa lắng max: 20 mg/lít + Cỡ hạt tạp chất max: 0,15 mm - Độ dẫn điện max: 1,2 ms/cm Ghi chú: 1odH = 17,875 ppm CaCO3 • Mác thép: SD295
Hình 3.16. Vị trí các đoạn nước làm nguội
Tiến hành điều chỉnh các chỉ số của hệ thống nước làm nguội lần hai để nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống làm nguội lần 2 tới chất lượng phôi thép.
Khi lưu lượng nước là 90 – 100 m3/h
• Lần thử nghiệm thứ nhất: Thời gian điều chỉnh 3 mẻ Phân bổ nước các đoạn như sau:
+ Đoạn 0: 30% + Đoạn 1: 40% + Đoạn 2, 3: 30%
Kết quả: Phôi bị nứt đối góc: 3 mẻ là 231,990 tấn. Số phôi bị nứt là 33,440 tấn chiếm 14,41%
• Lần thử nghiệm thứ hai: Thời gian điều chỉnh 5 mẻ Phân bổ nước các đoạn:
+ Đoạn 0: 40% + Đoạn 1: 35% + Đoạn 2, 3: 25%
Kết quả: không bị nổ dòng. Tỷ lệ phôi bị nứt giảm, chỉ còn 10,29%
• Lần thử nghiệm thứ ba: Thời gian điều chỉnh 5 mẻ Phân bổ nước các đoạn như sau:
+ Đoạn 0: 40% + Đoạn 1: 30% + Đoạn 2, 3: 30%
Kết quả: Phôi tỷ lệ phôi bị nứt vẫn khoảng 11%
Hình 3.17. Lượng phôi bị khuyết tật nứt khi Khi lưu lượng nước là 90 – 100 m3/h
Qua ba lần thử nghiệm ta thấy với lưu lượng nước là 90 – 100 m3/h thì chạy với tỷ lệ đoạn 0 - 40%, đoạn 1 - 35%, đoạn 2 và 3 - 25% thì phôi ít bị nứt nhiều nhất.
Khi Lưu lượng nước 100 – 110 m3/h
• Lần thử nghiệm thứ nhất: Thời gian điều chỉnh 5 mẻ Phân bổ nước các đoạn như sau:
+ Đoạn 0: 30% + Đoạn 1: 40% + Đoạn 2, 3: 30% 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Lần 1 Lần 2 Lần 3 T ỷ lệ p hô i nứ t (% )
Kết quả: phôi bị nứt 7,84%
• Lần thử nghiệm thứ hai: Thời gian điều chỉnh 7 mẻ Phân bổ nước các đoạn như sau:
+ Đoạn 0: 40% + Đoạn 1: 35% + Đoạn 2, 3: 25%
Kết quả: Tỷ lệ phôi bị nứt giảm, chỉ còn 5,93%
• Lần thử nghiệm thứ ba: Thời gian điều chỉnh 5 mẻ Phân bổ nước các đoạn:
+ Đoạn 0: 40% + Đoạn 1: 30% + Đoạn 2, 3: 30%
Kết quả: Phôi bị nứt 6,42%
Hình 3.18. Lượng phôi bị khuyết tật nứt khi chạy lưu lượng nước là 100 – 110 m3/h 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Lần 1 Lần 2 Lần 3 Tỷ lệ phô i nứ t ( % )
Qua thử nghiệm ta thấy với lưu lượng nước là 100 – 110 m3/h thì khối lượng phôi bị nứt giảm rõ rệt so với lưu lượng nước là 90 – 100 m3/h. Chạy với tỷ lệ đoạn 0 - 40%, đoạn 1 - 35%, đoạn 2 và 3 - 25% thì phôi ít bị nứt nhất.
Khi lưu lượng nước 110 – 120 m3/h
• Lần thử nghiệm thứ nhất: Thời gian điều chỉnh 2 mẻ Phân bổ nước các đoạn:
+ Đoạn 0: 30% + Đoạn 1: 40% + Đoạn 2, 3: 30% Kết quả: Phôi bị nứt 7,94%
• Lần thử nghiệm thứ hai: Thời gian điều chỉnh 3 mẻ Phân bổ nước các đoạn:
+ Đoạn 0: 40% + Đoạn 1: 35% + Đoạn 2, 3: 25
Kết quả: Tỷ lệ phôi bị nứt là 9,62 %, tăng so với lần thử nghiệm lần thứ nhất (7,94%)
• Lần thử nghiệm thứ ba: Thời gian điều chỉnh 5 mẻ Phân bổ nước các đoạn:
+ Đoạn 0: 40% + Đoạn 1: 30% + Đoạn 2, 3: 30% Kết quả: Phôi bị nứt 10%
Qua thử nghiệm ta thấy với lưu lượng nước là 110 – 120 m3/h thì khối lượng phôi bị nứt tăng so với chạy đường nước số 11. Chạy với tỷ lệ nước đoạn 0 - 30%, đoạn 1 - 40%, đoạn 2 và 3 - 30% thì phôi ít bị nứt nhất.
Hình 3.19. Lượng phôi bị khuyết tật nứt khi chạy với lưu lượng nước 110 – 120 m3/h
Từ các lần thử nghiệm với ba lưu lượng nước khác nhau và với mỗi lưu lượng nước áp dụng ba chế độ chia tỷ lệ nước các đoạn khac nhau ta thu được kết quả như bảng 3.8.
Trong đó lần 1, lần 2, lần 3 là ba thí nghiệm về tỷ lệ phân bố nước các đoạn 0, đoạn 1, đoạn 2,3 khac nhau. Và tỷ lệ phân bổ nước ba lần như bảng 3.7.
Bảng 3.7. tỷ lệ phân bổ nước các đoạn trong vùng làm nguội lần 2
Các đoạn
Tỷ lệ phân bố nước các đoạn trong 3 lần thử nghiệm ở mỗi lưu lượng nước (%) Lần 1 Lần 2 Lần 3 0 30 40 40 1 40 35 30 2, 3 30 25 30 0 2 4 6 8 10 12 Lần 1 Lần 2 Lần 3 Tỷ lệ phô i nứ t(% )
Bảng 3.8. Tỷ lệ phôi nứt qua các lần thí nghiệm
Lưu lượng nước (m3/h) Tỷ lệ khuyết tật nứt (%) Lần 1 Lần 2 Lần 3 90-100 14,41 10,29 11 100-110 7,84 5,93 6,42 110-120 7,94 9,62 10 0 2 4 6 8 10 12 14 16 lần 1 lần 2 lần 3 lưu lượng 90-100 m3/h lưu lượng 100-110 m3/h lưu lượng 110-120 m3/h
Hình 3.20. Tỷ lệ phôi bị nứt khi thử nghiệm với các điều kiện khác nhau
Từ bảng 3.7 và hình 3.20 ta thấy rằng, qua ba thử nghiệm với ba lưu lượng nước khác nhau, mỗi lưu lượng thử nghiệm ba chế độ phân bổ nước khác nhau thì khi chạy với lưu lượng nước 100 – 110 m3/h với chế độ phân bổ nước đoạn 0 40%, đoạn 1 35%, đoạn 2 và 3 thì tỷ lệ phôi bị nứt là 5,93%
KẾT LUẬN
Từ các kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực tế, có thể rút ra những kết luận sau đây.
1)Hiện tượng nứt phôi thép đúc liên tục luôn xảy ra trong quá trình sản xuất. Loại khuyết tật xảy ra nhiều nhất trong dây chuyền đúc phôi thép liên tục của Công ty Thép Viêt-Ý là nứt đối góc khi phôi bị biến dạng hình bình hành.
2)Những nguyên nhân gây ra phôi thép đúc liên tục bị nứt đối góc khi bị biến dạng hinh bình hành gồm có:
+ C ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng phôi đúc
+ Cu là một trong những nguyên tố gây ra hiện tượng nứt. Cu tao ra những hợp chất dễ nóng chảy, chúng tập trung ở biên hạt.
+ Chế độ nước làm nguội lần hai là một nhân tố ảnh hưởng lớn tới khuyết tật nứt do phôi bị biến dạng hình bình hành.
3)Kết quả thực tế cho thấy giải pháp để hạn chế khuyết tật nứt đối góc khi phôi bị biến dạng hình bình hành là:
+ Điều chỉnh nước làm nguội lần hai với lưu lượng nước 100 – 110 m3/h và chế độ phân bố nước các đoạn “đoạn 0 – 40%, đoạn 1 – 35%, đoạn 2 và 3 – 25%”. Khuyết tật nứt đối góc giảm chỉ còn 5,93% so với bình thường.
+ Khi nấu mác Q215 thì khống chế %Mn trong thép ở giới hạn trên của mác thép.
4)Mặc dù đã tìm hiểu được nguyên nhân hình thành khuyết tật nứt như ảnh hưởng của C, của Cu, chế độ nước làm nguội lần 2 và đã có những giải pháp khắc phục nhưng hiện tượng phôi nứt do biến dạng hình bình hành mới chỉ được khắc phục một phần. Để khắc phục triệt để thì đòi hỏi thiết bị phải hoàn hảo, công nghệ luyện thép phải hoàn thiện, quản lý sản xuất phải khoa học, tố chất của người sản xuất có trình độ cao,..
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. PGS.TS. Ngô Trí Phúc, TS. Nguyễn Sơn Lâm (2006), Công nghệ và thiết bị đúc phôi thép, NXB Bách Khoa.
2. Công nghệ đúc, ĐHBK Hà Nội, 1989.
3. Cở sở lý thuyết các quá trình đúc, NXB KHTN, 2003.
4. Saheb M. Mahdi, Studying the reasons of surface defects in the continuous casting billets, Al- Taqani, Vol.26, No 2, 2013.
5. Erira Monica POPA, Imre KISS, Assessment of surface defects in the continuously cats steel, Acta technica corviniensis – Bulletin of engineering, Tom IV (Year 2011). ISSN 2067-3809
6. Dinesh Dekate, Prof. B.D. Deshmukh, Sarang Khedkar, Study and minimization of surface defects on bars and wire rod originated in continious cast billets, IJMER, Vol.3, Issue.2, March-April.2013 pp. 736-738
7. Mamuzic, M. Longauerova, A. Strkaij, The analysis of defects on continuous cast billets, accepted – Prih vaceno, 2005
8. Cristian Genzano, Luis Pablo. Reda, Jorge Madias, Minimization of surface defects on bars and wire rod originated in billet casting
Mục lục
Lời cảm ơn ... 1 Lời nói đầu ... 2 Chương 1 – Tổng quan về đúc liên tục ... 4 1.1. Sơ đồđúc liên tục ... 4 1.2. Bộ phận chính của máy đúc liên tục ... 4
1.2.1. Thùng trung gian ... 4 1.2.2. Xe thùng trung gian ... 5 1.2.3. Hộp kết tinh ... 5 1.2.4. Cơ cấu làm nguội lần hai ... 9 1.2.5. Máy kéo nắn ... 10 1.2.6. Cơ cấu dẫn phôi (thanh dẫn giả) ... 10 1.2.7. Thiết bị cắt ... 11
1.3. Nguyên lý hoạt động ... 11 1.4. Lý do chọn đề tài ... 12 1.5. Mục tiêu của đề tài ... 12 Chương 2 – Các khuyết tật của phôi đúc liên tục ... 13 2.1. Những yếu tốảnh hưởng tới chất lượng của phôi đúc ... 13
2.1.1. Sự kết tinh của kim loại khi đúc liên tục ... 13 2.1.2. Kéo và nắn thẳng phôi ... 15 2.1.3. Tốc độđúc ... 17 2.1.4. Rung hộp kết tinh ... 17 2.1.5. Nhiệt độ đúc và quá trình làm nguội ... 19 2.1.6. Cơ chế truyền nhiệt của hộp kết tinh ... 20
2.1.7. Ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim ... 21 2.1.8. Kết cấu thùng trung gian ... 22 2.1.9. Hộp kết tinh ... 24
2.2. Những khuyết tật của phôi đúc ... 24
2.2.1. Các khuyết tật bề mặt... 25 2.2.2. Các khuyết tật bên trong ... 36
Chương 3 – Thực nghiệm và kết quả ... 43 3.1. Thực nghiệm ... 43
3.1.1. Lưu trình công nghệ đúc liên tục của nhà máy phôi thép Việt-Ý ... 43 3.1.2. Thiết bịvà đặc điểm kỹ thuật ... 44 3.1.3. Quy trình công nghệ ... 48
3.2. Kết quả thực tế ... 51
3.2.1. Các loại khuyết tật nứt của phôi đúc xảy ra tại nhà máy ... 51 3.2.2. Ảnh hưởng của thành phần hóa học ... 59 3.2.3. Ảnh hưởng của chế độnước làm nguội lần hai ... 63
Kết luận ... 70 Tài liệu tham khảo ... 71
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin cảm ơn các quí thầy cô trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Kỹ thuật gang thép, Viện KHKT Vật liệu-Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội. Các thầy, các cô đã tận tình giúp đỡ và truyền đạt kiến thức cho em trong suốt thời gian học tập và rèn luyện vừa qua.
Em chân thành cảm ơn PGS.TS. Bùi Anh Hòa giảng viên đã trực tiếp hướng dẫn em thực hiện luận văn thạc sỹ này, đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn em hoàn thành luận văn một cách tốt nhất.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những đóng góp quí báu của quí thầy cô và các bạn.
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay thép chúng ta tự sản xuất không thể cạnh tranh với thép nhập Trung
Quốc. Đa số các doanh nghiệp sản xuất phôi thép trong nước chỉ sản xuất cầm chừng, thu hẹp sản xuất vì sức mua yếu nhưng thép nhập khẩu từ Trung Quốc vẫn được tiêu thụ mạnh do giá rẻ. Việc này khiến doanh nghiệp thép trong nước
càng thêm khó khăn vì khó cạnh tranh. Để nâng cao khả năng cạnh tranh với thép nhập khẩu giá rẻ, ngoài trông đợi vào chính sách tăng thuế thép nhập khẩu thì đòi hỏi các doanh nghiệp sản xuất phôi thép trong nước phải tìm ra những biện pháp cải tiến thiết bị và qui trình công nghệ để giảm các chỉ tiêu tiêu hao.
Đúc phôi là một khâu quan trọng trong quy trình sản xuất thép cán. Chất lượng phôi đúc ảnh hưởng lớn đến chất lượng của sản phẩm cán cũng như nhiều chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật khác. Tùy thuộc quy mô sản xuất và vốn đầu tư, có thể sử dụng phương pháp đúc phôi bằng khuôn hoặc đúc liên tục.
Trong phương pháp đúc liên tục, thép lỏng được rót liên tục vào thùng kết tinh được làm nguội bằng nước, trong thùng kết tinh thép lỏng nguội nhanh và đông đặc tạo thành thỏi và được kéo ra khỏi thùng kết tinh một cách liên tục trong suốt quá trình đúc. Tiết diện ngang của phôi đúc phụ thuộc hình dạng tiết diện ngang của lòng thùng kết tinh, chiều dài phôi không hạn chế. Đặc điểm của phương pháp là năng suất cao, chất lượng phôi tốt, nhưng vốn đầu tư lớn, chỉ phù hợp khi sản lượng lớn.
Đúc liên tục không chỉ ảnh hưởng đến hoàn thành nhiệm vụ của luyện thép mà còn ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm cán và hiệu suất thu hồi của sản phẩm cán.
Một trong những khuyết tật thường gặp nhất của phôi thép đúc liên tục là hiện tượng nứt. Do đó làm cho tính năng của thép cán xấu đi và làm giảm suất thu hồi
thép.
Chính vì thế việc “Nghiên cứu khuyết tật nứt trong phôi thép đúc liên tục”
là vấn đề quan trọng đem lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật cao cho sản xuất phôi thép
đúc liên tục phục vụ cho cán thép.
Nội dung luận văn bao gồm các phần:
• Tổng quan về đúc liên tục
• Các khuyết tật của phôi đúc liên tục
• Thực nghiệm và kết quả
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ ĐÚC LIÊN TỤC
1.1 Sơ đồ đúc liên tục
Máy đúc liên tục thực hiện một dây chuyền công nghệ từ thép lỏng → rót → làm nguội → cắt trực tiếp thành phôi.Hình 1.1 là sơ đồ máy đúc liên tục kiểu bán kính cong.
Hình 1.1. Máy đúc liên tục kiểu bán kính cong
1.2. Bộ phận chính của máy đúc liên tục
1.2.1. Thùng trung gian.
Ngoại hình thùng trung gian là hình chữ T, vỏ thùng trung gian được hàn bằng thép tấm. Để cho thùng trung gian không bị biến dạng, khi lật thùng và làm sạch thùng ở trạng thái nóng, bên ngoài thùng có hàn vòng tăng cường và gân tăng cường, ở hai bên và phía đầu thùng có hàn trục tai thép rèn đã qua gia công, dùng đểđỡ và chuyển thùng trung gian.
Thùng trung gian là một cơ cấu chứa thép giữa thùng chính và hộp kết tinh, tác dụng của thùng trung gian:
- Dùng thùng trung gian đểổn định dòng thép
- Giảm tác dụng va đập của dòng thép vào thành bình hộp kết tinh. - Làm cho thép lỏng có dòng chảy hợp lý.
- Thời gian lắng kéo dài thích hợp để bảo đảm cho việc đồng đều nhiệt độ tạp chất phi kim tách ra nổi lên.
- Đối với máy đúc nhiều dòng thì thùng trung gian là nơi phân dòng nước thép.
1.2.2. Xe thùng trung gian.
Xe thùng trung gian dùng để chuyển dịch thùng trung gian trong hành trình giữa vị trí chuẩn bị và vị trí đúc rót, đồng thời giữ đỡ thùng trung gian để nó cấp thép lỏng cho hộp kết tinh.
Xe thùng trung gian được tổ thành bởi các cơ cấu như: Giá xe, cơ cấu vi điều chỉnh di động chiều ngang... Giá xe là kết cấu hàn dạng cửa, cửa mở ở phía thao tác, dầm giá xe sử dụng kết cấu dạng hộp, trên giá xe có bố trí cơ cấu cách nhiệt và đề phòng thép lỏng bắn ra.
Cơ cấu vi điều chỉnh di động chiều ngang dùng để đối chuẩn miệng rót thùng trung gian với hộp kết tinh.
1.2.3. Hộp kết tinh.