3. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
3.1.1. Công nghệ nấu luyện
a, Vật liệu nấu luyện.
Dựa vào yêu cầu về thành phần hoá học mác gang RQTSi5, đề tài đề ra các yêu cầu về vật liệu được chọn để nấu luyện phải :
- Rõ ràng về nguồn gốc, cỡ cục phải phù hợp với lò nấu, không dính bám dầu mỡ, đất cát.
- Để giảm giá thành cho vật đúc, chúng tôi đã chọn và sử dụng tối đa
nguồn phế liệu có trên thịtrường.
- Nguyên liệu phải có thành phần hóa học phù hợp với mác RQTSi5. Một trong những yêu cầu quan trọng của công nghệ nấu luyện gang cầu
là hàm lượng S của nguyên liệu đầu vào phải thấp (≤0,05%). Do chất lượng gang trên thị trường không ổn định, hàm lượng P, S thường cao và giá cả cũng tương đương với thép, thậm chí có lúc còn cao hơn; gang thỏi Thái Nguyên thì
hàm lượng Mn thường cao (≥1%) không thích hợp làm nguyên liệu cầu hóa, cho nên chúng tôi chọn thép phế làm nguyên liệu ban đầu cho nấu luyện gang cầu.
Chất cầu hóa – loại vật liệu quan trọng dùng để biến tính gang, tạo ra grafit dạng cầu có nhiều loại, chúng tôi chọn sử dụng loại FeSiMg6RE3 có
hàm lượng Mg khoảng 5 – 7% và RE khoảng 2 – 4%, Si khoảng 44% do Trung Quốc sản xuất là loại sử dụng tương đối ổn định trong sản xuất.
30
Bảng 12. Các nguyên liệu chính dùng để luyện gang cầu silic.
Nguyên liệu Thành phần hoá học (%). C Mn Si Mg Ca Ce P S 1) Phế thép Ct3 0.16 0.29 0.25 - - - 0.013 0.008 2)Gang phế 2,60 0,50 4,25 - - - 0,06 0,080 3)FeSi (75) 0.70 - 72.0 - - - 0,026 0,02 4)Chất cầu hóa - - 43,5 6,0 2,0 1,8 - - 5) Than điện cực 98,0 - 0,5 - - - 0.30 0,21 b. Phối liệu các mẻ nấu .
Để tính toán phối liệu cho các mẻ nấu của đềtài, chúng tôi đã sử
dụng số liệu thống kê hệ số cháy hao của các nguyên tố C, Si, trong lò cảm
ứng trung tần và kinh nghiệm nấu luyện nhiều năm của viện Luyện kim đen
cũng như tham khảo các tài liệu khác. Chất biến tính cầu hóa được sử dụng với lượng là 2,5% (theo trọng lượng gang lỏng). Hệ số cháy hao của các nguyên tố hợp kim trong lò cảm ứng trung tần thể hiện ở bảng 13.
Bảng 13. Hệ số cháy hao của các nguyên tố hợp kim
Nguyên tố hợp kim Hệ số cháy hao, %
Si 15 20
C(than điện cực) 20 – 25
Trên các cơ sở đó chúng tôi đã tiến hành phối liệu và nấu thí nghiệm theo hai phương án: có hồi liệu và không có hồi liệu.
31 Bảng 14 : Phối liệu các mẻ nấu thí nghiệm (kg) STT Nguyên liệu Mẻ 1 (kg) Mẻ 2 (kg) 1. Thép phế CT3 300 150 2. Gang phế - 130 3. FeSi 75 25 8,0 4. Chất cầu hóa 8,0 7,0 5 Than điện cực 12 6,7 Tổng cộng 345 301,7 C. Nấu luyện và cầu hóa. * Chuẩn bị dụng cụ.
- Các mẻ nấu thí nghiệm được tiến hành trong lò cảm ứng tường axit :ЈP7- 450 GGW-750 của Trung Quốc. Trước khi nấu các thiết bị điện, nước, tường lò cần phải được kiểm tra và làm sạch. Nếu mẻ nấu trước đó nấu các mác hợp kim cao thì lò cần phải được làm sạch xỉ và kim loại còn dính bám lại ởtường lò. Hoặc tốt nhất là nấu tráng lại bằng một mẻ gang hoặc thép thường.
- Tương tự như trên các nồi rót, nồi biến tính cũng phải được làm sạch hết xỉ và kim loại dính bám. Tốt nhất là đắp các nồi rót mới. Các nồi rót và gáo múc xỉ phải được sấy nóng đỏtrước khi ra gang.
* Chất liệu.
- Trước tiên xếp một lượt thép phế hoặc gang hồi liệu xuống trước, than
điện cực được đập đến cỡ cục 10-15mm, cho vào hộp sắt và xếp vào giữa, sau
đó xếp tiếp liệu theo nguyên tắc những cục liệu to xếp xen kẽ với những cục liệu nhỏ, sao cho nồi lò được xếp chặt nhất, không bị rỗng, nhưng cũng không
bị nêm chặt, để liệu có thể tự tụt dần trong quá trình chảy lỏng.
* Nấu gang
- Khi xếp liệu xong đóng điện chạy 60% công suất để nấu chảy nguyên liệu, chờ cho hết dòng điện xung thì nâng dần công suất lên cực đại.
32
- Khi liệu đã chảy, tụt dần thì bổ xung thêm liệu. Dùng que chọc lò hỗ
trợ cho liệu tụt xuống dễhơn. Theo dõi chặt chẽ quá trình nấu chảy, tránh xảy ra treo liệu trong lò. Khi mẻ liệu chảy hết, nhiệt độ đạt khoảng 13500C, dùng que chọc lò khuấy đảo để xỉ nổi hết lên bề mặt, sau đó dùng gáo múc hết xỉ ra khỏi nồi lò.
- Sau đó nâng nhiệt lên khoảng 1450-15000C. Lúc này giảm công suất lò xuống khoảng 40-50%, cho (95%) lượng FeSi 75 (đã được xấy khô, đập
đến cỡ cục 20-30mm) của mẻ liệu vào, đồng thời dùng que chọc lò khuấy đảo
để FeSi 75 tan chảy hoàn toàn. Tiến hành vớt xỉ lần 2 cho sạch để tiến hành cầu hóa.
* Cầu hóa
Dựa vào điều kiện thực tế của Viện Luyện kim đen, tham khảo tài liệu và kinh nghiệm sản xuất ở các cơ sởtrong nước, chúng tôi tiến hành biến tính
theo phương pháp rót tràn. Sự biến tính cầu hóa được thực hiện ngay trong nồi rót (hình 3).
Hình 3. Nồi rót dùng để biến tính cầu hóa gang.
- Nồi rót được xấy bằng lò than đến nóng đỏ, sau đó tráng nồi bằng gang lỏng, đổ gang lỏng trở lại lò, nâng nhiệt lên khoảng 1400 - 14500C.
33
- Cho chất biến tính vào hố cầu hóa (đã được xấy khô, đập đến cỡ cục 20-30mm), cho nốt 0,5% FeSi còn lại để chống biến trắng, sau đó dùng thép vụn che phủ (khoảng 1% lượng gang lỏng). Dung tích hố đựng chất biến tính cần phải tính toán sao cho toàn bộlượng chất cầu hóa và FeSi phải được nằm
dưới miệng hố.
- Đổ gang lỏng vào nồi để cầu hóa, nhiệt độ tiến hành cầu hóa khoảng 14500C, chú ý tránh rót gang trực tiếp vào hố chứa chất cầu hóa. Lượng gang lỏng đem biến tính không được đổđầy quá 70% chiều cao thùng rót. Phản ứng cầu hóa bắt đầu và gây ra hiện tượng cháy sáng (hình 4). Khi ngừng cháy sáng là phản ứng đã kết thúc. Thời gian phản ứng từ 1,5 – 3 phút. Khi đó gạt hết xỉ và mang đi rót. Thời gian rót sản phẩm không nên quá 5 phút, nếu để kéo dài hiệu quả biến tính sẽ kém.
Trong quá trình rót vào các khuôn đúc, chúng tôi tiến hành lấy 2 mẫu phân tích thành phần hóa học ở đầu mẻ rót và cuối mẻ rót. Mẫu để xác định tính chất cơ lý và xác định tổ chức kim loại sẽrót ngay đầu mẻ.
34
Do % cầu hóa ở mẻ 1 thấp (80,3%), độ cầu cũng không cao nên chúng tôi tham khảo thêm kinh nghiệm cầu hóa ở các đơn vị bạn, khi tiến hành cầu hóa mẻ 2 sau khi xếp chất cầu hóa và che phủ bằng sắt thép vụn thì phủ thêm
tro rơm để tránh tiếp xúc với không khí, tránh hiện tượng bắn tóe ngay sau khi rót gang lỏng. Do vậy, dù lần đầu tiên tiến hành cầu hóa ở Viện % cầu hóa mẻ
2 cũng đạt 88,3%. Kết quả thành phần hóa học của 2 mẻ nấu thể hiện ở bảng 15. Bảng 15. Thành phần hóa học các mẻ nấu thí nghiệm Tên mẫu Thành phần hoá học (%). C Mn Si Mg P S Mẻ 1 Mẫu đầu mẻ 2,42 0,54 6,00 0,03 0,018 0,0083 Mẫu cuối mẻ 2,40 0,55 5,91 0,02 0,0175 0,008 Mẻ 2 M ẫu đầu mẻ 2,75 0,53 5,50 0,092 0.021 0,0076 Mẫu cuối mẻ 2,73 0,50 5,46 0,090 0,021 0,008 Phân tích quang phổ (đầu mẻ 1). 2,80 0,16 6,08 0,02 0,012 0,007 Phân tích quang phổ (đầu mẻ 2). 2,43 0,52 5,70 0,11 0,018 0,006 Từ kết quảở bảng 15 chúng ta thấy thành phần hóa học của các mẻ nấu
đã đạt yêu cầu của mác RQTSi5. Nhưng ởđây có sự lệch nhau của hàm lượng cacbon giữa phân tích hóa học và phân tích quang phổ. Theo sự phân tích hóa học của mẻ1, chúng tôi tính toán lượng than điện cực của mẻ2 tăng lên so với tỷ lệ của mẻ 1. Hàm lượng cacbon của 2 mẻ vẫn nằm trong giới hạn yêu cầu của mác RQTSi5.