Nghiên cứu chế tạo hỗn hợp sơn khuôn đúc gang, thép hợp kim chất lượng cao thay thế nhập ngoại để đúc các chi tiết máy phụ vụ xuất khẩu

. 133 TN M12 68,00 4,34 1,63 0,88 0,02 3,00 0,02 0,001 . PTViÖn§C M13 68,24 4,55 2,34 0,98 0,01 1,34 0,01 0,002 . PTViÖn§C M14 67,13 12,55 1,85 3,42 0,01 3,11 0,40 0,00 . 134 TN M16 61,21 4,80 7,30 0,78 0,01 3,05 0,30 0,00 . 135 TN M18 67,80 9,72 4,17 2,04 0,01 3,89 0,40 0,00 . 136 TN Tõ b¶ng 9 cho thÊy thµnh phÇn cña M1 lµ bét MgO sau khi nghiÒn tíi kho¶ng 20 µm ch−a pha thµnh hçn hîp. Tõ vËt liÖu ban ®Çu lµ bét MgO cña Trung Quèc ®Ó ®Çm lß tÇn sè cã thµnh phÇn ho¸ 97%MgO. Sau khi nghiÒn tuyÓn ®· cã chuyÓn biÕn cßn l¹i chØ 94,24%MgO, ®©y lµ hiÖn t−îng ®Æc biÖt ch−a râ nguyªn nh©n. C¸c mÉu M2,3,4,5,6,12,13 ®−îc ph©n tÝch t¹i ViÖn ®Þa chÊt kho¸ng s¶n. C¸c mÉu M11, 14, 16, 18 ®−îc tiÕn hµnh ph©n tÝch theo 39 ph−¬ng ph¸p ho¸ häc TCN01/PTH/94-TCN-IIHTNT/94 trªn thiÕt bÞ TQ(UV1201V), TQNL-Jenway cña Anh ë Trung t©m ph©n tÝch thÝ nghiÖm ®Þa chÊt. KÕt qu¶ ph©n tÝch thµnh phÇn ho¸ c¸c mÉu ë Trung t©m ph©n tÝch thÝ nghiÖm ®Þa chÊt cho thÊy hµm l−îng MgO xª dÞch tõ 67 ®Õn 69%. Hµm l−îng silic xª dÞch tõ 4 ®Õn 5%. Thµnh phÇn nh«m do t¨ng c−êng kÕt dÝnh bent«nÝt nªn cã hµm l−îng cao h¬n mét chót so víi tiªu chuÈn dù tÝnh. Thµnh phÇn phèt pho còng cao h¬n do ph¶i chuyÓn ho¸ kÕt dÝnh thay cho hydr«phètph¸t nh«m. Nh−ng tõ ph©n tÝch ®èi chøng ë ViÖn ®Þa chÊt kho¸ng s¶n víi sè l−îng mÉu gÊp 2 lÇn th× kÕt qu¶ ph©n tÝch phèt pho cã phÇn nhÇm lÉn tíi 10 lÇn, v× vËy thµnh phÇn phèt pho lµ d−íi 0,04%P ®¹t tiªu chuÈn. Nh− vËy lµ thµnh phÇn ho¸ häc cña hçn hîp s¬n khu«n ®óc ®· ®¹t yªu cÇu kü thuËt, chØ tiªu chÊt l−îng ®èi víi s¶n phÈm (xem phô b¶n). §i tõ c¸c phÇn 2.2., 2.4.vµ 2.5., th× kÕt qu¶ ph©n tÝch thµnh phÇn æn ®Þnh lµ 67-69%MgO, 4-5%SiO2, 1,6-2,6%Al2O3, 0,7-1%Fe2O3T, 1-2%CaO, P,S<0,04%. 3.2 §é chÞu nhiÖt §é chÞu nhiÖt cña hçn hîp s¬n khu«n ®−îc tiÕn hµnh ®o nh− ë phÇn 2.1 h×nh 12 b»ng c¸ch x¸c ®Þnh biÕn d¹ng nhiÖt theo h×nh th¸i vµ ®o ®é co th¾t xem h×nh 21 vµ b¶ng 10. B¶ng 10, X¸c lËp ®é chÞu nhiÖt cña c¸c hçn hîp s¬n khu«n MÉu M«i tr−êng H×nh th¸i chÞu nhiÖt §é co Ghi chó M lß ®Ìn /OC/ BiÕn Phång Rép Nøt Bong Ch¸y /mm/ x× mÒm M5 X - 1550 lín lín lín - nhá - 3 b¾t löa M6 X - 1550 nhá nhá nhá - - - 2,5 kh«ng b¾t löa M8 - X 1600 - - nhá - nhá - 2 b¾t löa M10 - X 1600 - - nhá - - - 2 b¾t löa M11 - X 1600 - - - nhá - - 1,5 b¾t löa M12 X - 1600 - - - - - - 1 b¾t löa M14 X - 1550 - - - - - - - b¾t löa M16 X - 1550 - - - - - - - b¾t löa M17 - X 1600 - - - - - nhá 1 b¾t löa M18 - X 1600 - - - - - - - kh«ng b¾t löa 40 H×nh 21, H×nh th¸i biÕn d¹ng nhiÖt ë nhiÖt ®é 1550O vµ 1600OC 3mm 2mm 1,5mm 1mm BiÕn mÒm nhá M14, §Ìn x× Rép nhá Phång rép M12, Lß tÇn sè M8, §Ìn x× M6, Lß tÇn sè M5, Lß tÇn sè M18, §Ìn x× 41 C¸c mÉu s¬n khu«n tõ hçn hîp silic¸t ®Ó so s¸nh ®−îc cho thÊy ë h×nh 22. Mét sè gi¸ trÞ ®o kiÓm trùc tiÕp ®é biÕn d¹ng nhiÖt cña c¸c mÉu s¬n khu«n ®−îc cho thÊy trªn b¶ng 11. H×nh 22,C¸c mÉu khu«n c¸t tr¾ng ®−îc s¬n b»ng hçn hîp silic¸t (bét mica cao nh«m) M02, §Ìn x× M01, §Ìn x× M03, Lß tÇn sè 6,5mm 3,5mm 42 B¶ng 11, §é co th¾t ë nhiÖt ®é 1550O vµ 1600OC cã so s¸nh víi hçn hîp s¬n khu«n silic¸t Hçn hîp Khèi l−îng riªng §é co /kg/dm3/ /mm/ M01 2,99 3 M02 1,97 2 M03 2,50 1,5 M5 1,99 3 M6 2,08 2 M8 2,34 1,5 M10 2,04 1 M12 2,12 0,02 M14 2,00 0,00 M16 2,09 0,01 M17 2,12 0,00 M18 2,10 0,00 Tõ h×nh 21,22 vµ b¶ng 11 cho thÊy c¸c mÉu tõ 11 trë ®i ®· ®¹t yªu cÇu cña c¸c néi dung nghiªn cøu vÒ ®é chÞu nhiÖt. C¸c hçn hîp s¬n khu«n cña MgO víi bent«nÝt vµ nhùa th«ng (mét sè cã thªm Al2O3) trong dung m«i pha lµ x¨ng, dÇu, cån ®Òu ®¹t tiªu chuÈn. Thµnh phÇn ho¸ häc cña hçn hîp s¬n khu«n ®¹t ®é bÒn nhiÖt æn ®Þnh lµ 68%MgO, 5%SiO2,1,63%%Al2O3, 0,88% Fe2O3T, 0,02%TiO2, 3%CaO, P,S<0,04%. C¸c mÉu so s¸nh s¬n khu«n tõ hçn hîp silic¸t cã ®é co lín trªn 2 lÇn so víi hçn hîp s¬n khu«n MgO, bent«nÝt vµ nhùa th«ng cña ®Ò tµi. Khèi l−îng riªng cña hçn hîp s¬n khu«n xª dÞch trong kho¶ng tõ 1,9 ®Õn 2,3 kg/dm3. Tõ h×nh 23 cho thÊy hçn hîp s¬n khu«n silic¸t ë nhiÖt ®é thÊp cã ®é biÕn d¹ng nhiÖt nh− c¸c hçn hîp s¬n khu«n manhªzi, ë nhiÖt ®é cao th× ®é biÕn d¹ng t¨ng rÊt nhanh, cßn c¸c hçn hîp s¬n khu«n manhªzi th× t¨ng chËm vµ sau ®ã gÇn nh− kh«ng thay ®æi. 43 H×nh 23, §é biÕn d¹ng nhiÖt cña c¸c mÉu hçn hîp s¬n khu«n c¸t Víi hçn hîp s¬n khu«n manhªzi M14,18 kh«ng xuÊt hiÖn bong vÈy, kh«ng t¹o gîn vµ hæng khÝ, cã ®é co kh«ng ®¸ng kÓ vµ nh− vËy cho thÊy ®é co mµng s¬n phñ Ýt, ®é bÒn nhiÖt æn ®Þnh cao. KÕt qu¶ cña ®Ò tµi cã thÓ ®−îc so s¸nh víi s¶n phÈm s¬n khu«n cña FOSECO ®ang tån t¹i ë mét sè nhµ m¸y cña ViÖt Nam. HÖ sè thu håi s¶n phÈm ë 2 lo¹t thÝ nghiÖm (mçi lo¹t 10 mÉu) ®· x¸c lËp ®−îc trong kho¶ng 98% (gÇn nh− kh«ng cã mÉu nµo bÞ dÝnh c¸t kh«ng sö dông ®−îc), tû lÖ phÕ phÈm dù tÝnh chØ kho¶ng 1,5%. Nh− vËy lµ c¸c hçn hîp s¬n khu«n manhªzi cã ®é bÒn nhiÖt cao h¬n hçn hîp s¬n khu«n silic¸t (mica) h¬n 2 lÇn. 2,0 1,0 ∆ l/% / Hçn hîp s¬n khu«n silic¸t Hçn hîp s¬n khu«n manhªzi Š Š ƒƒ ƒ ƒ ƒ ƒ Š Š Š Š Š Š ƒ 500 1000 1500 OC 44 3.3. C¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña hçn hîp s¬n khu«n ®óc ViÖc x¸c ®Þnh ®é bÒn nÐn cña c¸c hçn hîp s¬n khu«n ë Trung t©m ph©n tÝch ®Þa chÊt ®Êt ®¸ rÊt kh¾t khe. C¸c kÕt qu¶ ®o kiÓm bÞ huû nhiÒu, mét sè mÉu ®Æc tr−ng ®−îc cho thÊy ë b¶ng 12. B¶ng 12, C¸c tÝnh c¬ häc cña hçn hîp s¬n trªn khu«n c¸t Hçn hîp Khèi l−îng riªng §é bÒn nÐn /kg/dm3/ T¶i träng ph¸ C−êng ®é huû mÉu kh¸ng nÐn kG /kG/cm2/ M11 2,12 129,0 22,1 M18 2,10 474,2 161,7 B¶ng 12 cho thÊy víi c¸c mÉu ®Æc tr−ng lµ ®¹t yªu cÇu tiªu chuÈn c−êng ®é kh¸ng nÐn cña hçn hîp s¬n khu«n. ViÖc x¸c ®Þnh ®é bÒn nÐn cña mÉu hçn hîp lµ ®Ó cïng víi c¸c tÝnh chÊt vËt lý kh¸c cña hçn hîp s¬n khu«n ®¸nh gi¸ ®é xÝt chÆt vµ bÒn ch¾c cña líp s¬n sÏ ®−îc cho thÊy ë phÇn sau. 3.4. H×nh th¸i cña líp hçn hîp s¬n khu«n C¸c kÕt qu¶ ph©n tÝch ®¸nh gi¸ h×nh th¸i mÆt gÉy (EDS - fractograph) cña c¸c mÉu hçn hîp s¬n khu«n ®Æc tr−ng phñ trªn bÒ mÆt s¶n phÈm thÐp cr«m vµ mangan cao ®−îc cho thÊy trªn c¸c h×nh 24 – 29. Tõ c¸c h×nh 24 ®Õn 29 cho thÊy c¸c líp phñ cña hçn hîp s¬n khu«n cßn l−u l¹i trªn bÒ mÆt s¶n phÈm c¸c thÐp cr«m, mangan cao cã cÊu tróc bÒn ch¾c, phñ kÝn, xÝt chÆt, dÔ dµng bong trãc nhanh ®Ó l¹i bÒ mÆt nh½n sau gi¶i phãng khu«n. §Æc biÖt lµ mÉu M14 cho thÓ bÒn ch¾c spinel râ rÖt. 45 H×nh 24, ¶nh EDS mÆt g·y cña mÉu hçn hîp s¬n khu«n M7 H×nh 25, ¶nh EDS mÆt g·y cña mÉu hçn hîp s¬n khu«n M10 46 H×nh 26, ¶nh EDS mÆt g·y cña mÉu hçn hîp s¬n khu«n M12 H×nh 27, ¶nh EDS mÆt g·y cña mÉu hçn hîp s¬n khu«n M13 47 H×nh 28, ¶nh EDS mÆt g·y cña mÉu hçn hîp s¬n khu«n M14 H×nh 29, ¶nh EDS mÆt g·y cña mÉu hçn hîp s¬n khu«n M16 Trªn c¬ së ph©n tÝch líp s¬n cßn l−u l¹i trªn bÒ mÆt s¶n phÈm ®óc, ®Ò tµi ®· tiÕn hµnh chôp cÊu tróc mÆt c¾t ngang cña vËt ®óc ®Ó xem xÐt ¶nh h−ëng cña líp s¬n ®Õn cÊu tróc líp bÒ mÆt cña thÐp chÞu mµi mßn (xem c¸c h×nh 32- 38). Cë së tiÕn hµnh nghiªn cøu ®−îc cho thÊy trªn h×nh 30. 48 H×nh 30, Ph−¬ng ph¸p ®o kiÓm vµ ®¸nh gi¸ ¶nh h−ëng cña líp hçn hîp s¬n khu«n H×nh 31, ¶nh cÊu tróc hiÓn vi quang häc cña mÉu sö dông hçn hîp s¬n khu«n M12,TÈm thùc hÖ Glyceregia, ®é phãng ®¹i 500x H×nh 32a, ¶nh cÊu tróc hiÓn vi quang häc cña mÉu sö dông hçn hîp s¬n khu«n M14, TÈm thùc hÖ Glyceregia, ®é phãng ®¹i 200x Líp hçn hîp s¬n khu«n NÒn thÐp 49 H×nh 32b, ¶nh cÊu tróc hiÓn vi quang häc cña mÉu sö dông hçn hîp s¬n khu«n M14, TÈm thùc hÖ Glyceregia, ®é phãng ®¹i 100x H×nh 33, ¶nh cÊu tróc hiÓn vi quang häccña mÉu sö dông hçn hîp s¬n khu«n M16, TÈm thùc hÖ Glyceregia, ®é phãng ®¹i 500x Líp hçn hîp s¬n M16 50 H×nh 34, ¶nh cÊu tróc hiÓn vi quang häc cña mÉu sö dông hçn hîp s¬n khu«n M18, TÈm thùc hÖ Glyceregia, ®é phãng ®¹i 200x H×nh 35, ¶nh cÊu tróc hiÓn vi quang häc cña mÉu hçn hîp s¬n khu«n M20, TÈm thùc hÖ Glyceregia, ®é phãng ®¹i 500x Tõ c¸c h×nh 31 ®Õn 35 cho thÊy c¸c líp hçn hîp s¬n khu«n ®· thÓ hiÖn râ vai trß chÞu nhiÖt, che ch¾n bÒ mÆt ®Ó kh«ng g©y ph¶n øng ch¸y c¸t dÉn ®Õn dÝnh b¸m vµo s¶n phÈm thÐp ®óc. Líp hçn hîp s¬n khu«n ®· lµm cho cÊu tróc bÒ mÆt cña s¶n phÈm thÐp mÞn h¬n (xem c¸c h×nh 32,34). C¸c líp hçn hîp s¬n khu«n hÇu nh− kh«ng cßn dÝnh l¹i trªn bÒ mÆt thÐp, chøng tá ®é s¹ch bÒ mÆt 51 cao. Líp hçn hîp s¬n trªn bÒ mÆt s¶n phÈm ®óc chØ quan s¸t thÊy ë mÉu M16, nã thÓ hiÖn rÊt râ lµ cã ®é xÝt chÆt, bÒn ch¾c kh«ng tèt, trong nã cßn nhiÒu lç khÝ, xèp. CÊu tróc gÇn bÒ mÆt s¶n phÈm cã cì h¹t th«. §©y lµ hiÖn t−îng ®Æc biÖt duy nhÊt thÊy ®−îc ë mÉu nµy, hiÖn t¹i vÉn ch−a lý gi¶i ®−îc. HiÖn t−îng cÊu tróc th« ë líp gÇn bÒ mÆt thÐp cßn quan s¸t thÊy ë mÉu M20. 3.5. Ph©n tÝch, ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶ kinh tÕ, kh¶ n¨ng ¸p dông vµo thùc tÕ s¶n xuÊt 3.5.1. Nguyªn vËt liÖu C¸c s¹n manhªzi sau khi sö dông hÕt tuæi thä lß ®Òu ph¶i dì bá. C¸c g¹ch lß hå quang tõ manhªzi ®· ®−îc nghiÒn t¹o s¹n t¸i sö dông cho ®Çm lß tÇn sè. TÊt c¶ c¸c lo¹i vËt liÖu nµy ë trong n−íc ®Òu cã vµ gi¸ thµnh kh«ng qu¸ 4000®/kg. Sö dông c¸c s¹n manhªzi sau lß lµ b¶o ®¶m s¹ch m«i tr−êng vµ cã hiÖu qu¶ vÒ ®é bÒn nhiÖt, v× nh÷ng chÊt kÐm bÒn nhiÖt ®· bÞ ph©n huû. Qua nghiªn cøu pha chÕ, thö nghiÖm c¸c hçn hîp s¬n khu«n trong c¸c dung m«i ®· cho thÊy kh«ng bÞ h¹n chÕ vÒ chñng lo¹i dung m«i pha. X¨ng, dÇu, cån ®Òu sö dông ®−îc nªn sÏ gi¶m gi¸ thµnh dung m«i vµ mïi khã chÞu cña xylen vµ t«luen. 3.5.2. C«ng nghÖ chÕ t¹o Thµnh phÇn hçn hîp s¬n khu«n tèi −u lµ 200g MgO, 10g bent«nÝt + 5g Al2O3(S¬n nhò), 15g nhùa th«ng hoµ trong dung m«i 200g cån, x¨ng hoÆc dÇu. Thµnh phÇn ho¸ häc lµ 67-69%MgO, 4-5%SiO2,1-2%Al2O3, 0,7- 1%Fe2O3T, 1-2%CaO, P<0,04, S< 0,001. C«ng nghÖ chÕ t¹o bét MgO ®· hoµn chØnh; nghiÒn tuyÓn c¶ trong n−íc lÉn nghiÒn kh« t¹o ra bét cã ®é mÞn tíi 15 µm. Bét MgO sau nghiÒn mÞn ®· dÔ dµng t¹o huyÒn phï vµ dung dÞch thÓ vÈn trong dung m«i pha, tr¸nh sa l¾ng theo träng lùc. C«ng nghÖ pha chÕ hçn hîp s¬n khu«n tèi −u lµ b¶o ®¶m ®é ®ång nhÊt, khèi l−îng riªng tõ 1,9 ®Õn 2,3 kg/dm3, ®é nhít tõ 9 ®Õn 10S, ®é sa l¾ng sau 1 giê tõ 4 ®Õn 8, thÓ vÉn tõ 92 ®Õn 96% ®¹t yªu cÇu ®Ò ra. 3.5.3. Ph©n tÝch, ®o kiÓm ®¸nh gi¸ §o, kiÓm, ph©n tÝch ®¸nh gi¸ ®−îc tiÕn hµnh trªn c¸c thiÕt bÞ phæ biÕn, cã ®é tin cËy cao, ®iÒu kiÖn ®o kiÓm, ph©n tÝch kh«ng phô thuéc, mét sè lo¹i tù chÕ t¹o ®¹t yªu cÇu. Ph©n tÝch thµnh phÇn ho¸ cßn gÆp khã kh¨n vÒ ®é chÝnh x¸c. X¸c ®Þnh ®é bÒn nhiÖt ®¬n gi¶n, tin cËy ®−îc. X¸c ®Þnh c¬ tÝnh (®é bÒn ch¾c) kh«ng cã khã kh¨n g×. Ph©n tÝch cÊu tróc cã nhiÒu lo¹i trªn c¸c thiÕt bÞ ë Hµ Néi ®Òu cã. 52 3.5.4. X¸c lËp hÖ sè thu håi - tû lÖ phÕ phÈm ViÖc x¸c lËp hÖ sè thu håi ®−îc tiÕn hµnh trªn c¸c mÉu thùc nghiÖm, cã xem xÐt ®Õn c¸c thö nghiÖm ë 5 c¬ së s¶n xuÊt vµ ViÖn nghiªn cøu cho thÊy hÇu nh− phÕ phÈm lµ kh«ng ®¸ng kÓ, kh«ng x¸c lËp ®−îc cô thÓ. ViÖc tÝnh to¸n hÖ sè thu håi – tû lÖ phÕ phÈm ë ®©y lµ xem xÐt cã dÝnh b¸m c¸t vµo s¶n phÈm hay kh«ng (v× c¸c s¶n phÈm dÝnh b¸m c¸t vÉn sö dông ®−îc sau khi mµi, tÈy hÕt c¸t). HÖ sè thu håi s¶n phÈm tõ thùc nghiÖm mÉu lµ kho¶ng 98%, tû lÖ phÕ phÈm kh«ng x¸c ®Þnh ®−îc nh−ng dù tÝnh kho¶ng 1,5%. 3.5.5. Kh¶ n¨ng ¸p dông vµo thùc tÕ s¶n xuÊt HiÖn t¹i ®Ò tµi ®· chÕ ®−îc kho¶ng 800kg hçn hîp s¬n khu«n vµ ®· ¸p dông kho¶ng 400kg ®Ó s¬n khu«n c¸t tr¾ng, n−íc thuû tinh, CO2 ë x−ëng ViÖn Khoa häc VËt liÖu, ViÖn C«ng nghÖ, C«ng ty Cæ phÇn C¬ khÝ Mª Linh, C«ng ty C¬ khÝ X©y dùng Phóc S¬n .v.v. ë x−ëng ViÖn Khoa häc VËt liÖu ®· sö dông ®Ó s¬n khu«n c¸t ®óc c¸c b¬m c¸t, van dÉn, xycl«n (gang hîp kim cr«m) cho c¸c C«ng ty khai th¸c kho¸ng s¶n, chÕ t¸c than, lß ®èt...§©y lµ nh÷ng s¶n phÈm x−a nay vÉn ph¶i nhËp ngo¹i cã lo¹i tíi 4000USD. ViÖn C«ng nghÖ ®· ®−îc sö dông hçn hîp s¬n khu«n ®Ó s¬n khu«n c¸t ®óc r¨ng gÇu xóc lo¹i lín (thay thÕ hµng nhËp ngo¹i) ®¹t kÕt qu¶ chÊt l−îng bÒ mÆt tèt. C«ng ty Cæ phÇn C¬ khÝ Mª Linh ®· sö dông hçn hîp s¬n khu«n ®Ó s¬n khu«n c¸t ®óc thÐp X22H18C2 (thay thÕ hµng nhËp ngo¹i), thÐp 45 khèi l−îng lín ®¹t kÕt qu¶. C«ng ty C¬ khÝ X©y dùng Phóc S¬n ®· sö dông hçn hîp s¬n khu«n ®Ó s¬n khu«n c¸t ®óc c¸c chi tiÕt lín tõ thÐp mangan, cr«mniken chÞu mµi mßn vµ bÒn nhiÖt ®¹t kÕt qu¶ tèt Trong thêi gian tíi hçn hîp s¬n khu«n cña ®Ò tµi kh«ng chØ bã hÑp ë nghiªn cøu mµ ®· h×nh thµnh c¶ d©y truyÒn s¶n xuÊt cã sù kÕt hîp hç trî cña phßng thÝ nghiÖm träng ®iÓm quèc gia thuéc ViÖn Khoa häc VËt liÖu. S¶n phÈm hçn hçn hîp s¬n khu«n sÏ ®−îc sö dông ë c¸c c«ng ty c¬ khÝ §«ng Anh, b¬m H¶i D−¬ng, c«ng ty c¬ khÝ Hµ Néi lµ nh÷ng n¬i cã s¶n xuÊt lín, nhiÒu chñng lo¹i thÐp, gang ph¶i nhËp c¸c chÊt s¬n khu«n ®óc cña FOSECO ®Ó chÕ t¹o c¸c s¶n phÈm c¬ khÝ xuÊt khÈu. 53 PhÇn iV, KÕt luËn 1.Nghiªn cøu c¬ së chÕ t¹o hçn hîp s¬n khu«n ®óc ®· thu ®−îc kÕt qu¶ vÒ ®é ®ång nhÊt, huyÒn phï, ®é nhít, ®é sa l¾ng, thÓ vÈn, ®é xÝt chÆt, ®é chÞu nhiÖt tho¸t khÝ, che ch¾n bÒ mÆt khu«n bÒn ch¾c, kh«ng g©y ph¶n øng. 2.ViÖc tiÕn hµnh thÝ nghiÖm lµ trªn c¬ së patent cña Céng Hoµ Sec, tµi liÖu cña FOSECO vµ Trung Quèc, ®· chän ®−îc thµnh phÇn hçn hîp s¬n khu«n tèi −u lµ 200g MgO, 10g bent«nÝt + 5g Al2O3(S¬n nhò), 15g nhùa th«ng hoµ trong dung m«i 200g cån, x¨ng hoÆc dÇu ho¶. 3.Qui tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o theo c¸c b−íc nghiÒn, tuyÓn bét MgO kh«, −ít, trén, pha chÕ hçn hîp víi chÊt kÕt dÝnh vµ dung m«i ®· ®−îc hoµn chØnh. 4.Hçn hîp s¬n khu«n ®· ®¹t ®−îc ®ång nhÊt víi ®é mÞn bét kho¶ng 20 ®Õn 30µm, khèi l−îng riªng tõ 1,9 ®Õn 2,3kg/dm3, ®é nhít tõ 9 ®Õn 10S, ®é sa l¾ng sau 1 giê tõ 4 ®Õn 8, thÓ vÈn tõ 92 ®Õn 96%, ®¹t c¸c chØ tiªu ®Ò ra. 5.Hçn hîp s¬n khu«n MgO + Bent«nÝt (+5% Al2O3) + nhùa th«ng ®· ®−îc sö dông thö nghiÖm ë mét sè c¬ së s¶n xuÊt; X−ëng ®óc ViÖn Khoa häc VËt liÖu cho ®óc gang hîp kim cr«m, ViÖn C«ng nghÖ, C«ng ty Cæ phÇn C¬ khÝ Mª Linh, C«ng ty C¬ khÝ X©y dùng Phóc S¬n cho ®óc thÐp mangan vµ cr«m, 6.Hçn hîp s¬n khu«n ®· ®¹t ®é chÞu nhiÖt cao; kh«ng biÕn mÒm, phång rép, chøa khÝ, co th¾t, che ch¾n bÒ mÆt bÒn ch¾c, kh«ng g©y ph¶n øng dÝnh b¸m c¸t vµo s¶n phÈm. 7.Thµnh phÇn ho¸ cña hçn hîp s¬n khu«n manhªzi tèi −u lµ 67-69%MgO, 4- 5%SiO2, 1-2%Al2O3, 0,7-1%Fe2O3T, 1-2%CaO, P<0,04, S< 0,001, 8.§é bÒn nhiÖt cña hçn hîp s¬n khu«n manhªzi cao, ®é biÕn d¹ng nhiÖt so víi hçn hîp s¬n khu«n silic¸t nhá h¬n 2 lÇn (vÒ ®é co th¾t). 9.Hçn hîp s¬n khu«n trªn bÒ mÆt s¶n phÈm c¸c gang cr«m, thÐp mangan cao cã cÊu tróc spinel bÒn ch¾c, phñ kÝn, xÝt chÆt. Hçn hîp s¬n khu«n manhªzi ®· lµm cho cÊu tróc bÒ mÆt cña s¶n phÈm gang, thÐp hîp kim mÞn h¬n, bÒ mÆt s¶n phÈm nh½n b¶o ®¶m yªu cÇu chÝnh x¸c vÒ cì kÝch h×nh häc. 54 Tµi liÖu tham kh¶o 1. Staron J., O nekterych termomechnickych vlastnosti….chromove rudyV,II. Koference Magnezitu a Oceli, Kosice 10-1971, II/1-12 2. Pries J., Porovnani trvanlivosti chemicke vlastnosti…chromove rudy…VII. Koference Magnezitu a Oceli, Kosice 10-1971, V/1-13 3. Ulrich J., Vysokoteplotni vlastnosti naterovych hmot pro liti ocelovychs odlitku, Slevarenstvi XXXV, 10, 1987, 422-424 4. Hruby K., Zdokonaleni natery na formy….litiny, SVUM Brno, 1, 1986, 5. Hruby K., natery na formy….tezke odlitky, SVUM Brno, 1985 5. Ulrich J., Ochranny ucinek naterovych hmot forem a jader ……litiny, Slevarenstvi XXXV, 10, 1987, 235-240 6. Matyjaszcyk M., Termochimica Acta, 96, 1985, 169-187, 8. Vasin J., Litejnoje Proizvodstvo, 4, 1974, 27-28 7. Abasev V. K., Reakce plynu s povrchem… smesi, Slevarenstvi XXVII, 11, 1979, 480-481 8. Sæ tay VËt liÖu lµm khu«n ®óc - NXB C«ng nghiÖp C¬ khÝ Trung Quèc - B¾c Kinh - 1992 (TiÕng Trung). 9. Gi¸o tr×nh hãa Keo - T¸c gi¶: NguyÔn Sinh Hoa - NXB X©y dùng Hµ Néi 1998 10. Sæ tay hãa häc - ViÖn sÜ A.T. Pilipenk« chñ biªn NXB “Mir” Maxc¬va 1984 (DÞch ra tiÕng ViÖt). 11. S¸ch tra cøu kÜ thuËt ®óc thÐp: Phan Tö Phïng - NXB Khoa häc vµ KÜ thuËt 1991. 12. VËt liÖu lµm khu«n ®óc. IU. AX Tªpanov vµ X.I Xªmªnov (B¶n dÞch TiÕng ViÖt). 55 Phô b¶n Tæng c«ng ty thÐp ViÖt nam céng hoµ x· héi chñ nghÜa viÖt nam ViÖn luyÖn kim ®en §éc lËp – Tù do – H¹nh phóc Hµ T©y, ngµy 25 th¸ng 9 n¨m 2007 KÝnh göi : Vô khoa häc c«ng nghÖ, bé c«ng nghiÖp §Ò tµi ” Nghiªn cøu chÕ t¹o hçn hîp s¬n khu«n ®óc gang, thÐp hîp kim chÊt l−îng cao thay thÕ nhËp ngo¹i ®Ó ®óc c¸c chi tiÕt m¸y phôc vô xuÊt khÈu” cña ViÖn ®· triÓn khai thùc hiÖn c¸c néi dung 3 vµ 4 ®óng tiÕn ®é theo phô lôc 1 cña Hîp ®ång sè 261.07 RD/H§-KHCN ký ngµy 10 th¸ng 4 n¨m 2007 gi÷a Bé C«ng nghiÖp vµ ViÖn LuyÖn kim ®en. Tªn ®Ò tµi lµ chÕ t¹o hçn hîp s¬n khu«n. §Ò tµi ®· tiÕn hµnh nghiªn cøu theo patent cña Céng Hoµ SEC gåm 200g bét mÞn manhªzi, 6g hydrophètph¸t nh«m, 10g nhùa th«ng, 200g xylen (toluen hay dÇu ho¶ hoÆc x¨ng). Ph©n tÝch c¸c mÉu hçn hîp sö dông ®¹t kÕt qu¶ ®· cho thÊy sù nhÇm lÉn vÒ thµnh phÇn MgO vµ SiO2 khi ®¨ng ký ®Ò tµi. ChÝnh v× thÕ thµnh phÇn hçn hîp s¬n khu«n ë môc 18 xin ®−îc phÐp söa l¹i ®¨ng ký lµ ~ 66%MgO, 4%SiO2. Xin tr©n träng c¶m ¬n, ViÖn tr−ëng Chñ nhiÖm ®Ò tµi KS. NguyÔn ThÞ H»ng TS. NguyÔn V¨ n S−a 56 Qui tr×nh c«ng nghÖ gia c«ng nghiÒn chÕ bét manhªzi 1. PhÇn kiÓm tra thiÕt bÞ, dông cô, vËt liÖu 1. KiÓm tra cÈn thËn vÒ ®iÖn, n−íc (kÓ c¶ tho¸t n−íc th¶i), m«t¬, bi trôc, c¸c d©y c«roa (®ñ ®é khÝt, kh«ng s©y s−íc), b¶o ®¶m m¸y nghiÒn ë vÞ trÝ c©n b»ng, b«i mì con l¨n .v.v. tr−íc khi vËn hµnh m¸y. 2. KiÓm tra, xem xÐt cÈn thËn vÒ ®é s¹ch cña bi ®¹n, tang quay sau mçi chu kú vËn hµnh. 3. KiÓm tra, xem xÐt cÈn thËn vÒ ®é s¹ch cña vËt liÖu–bét nghiÒn, nÕu kh«ng ®óng chñng lo¹i, ®é s¹ch vÒ mµu, t¹p chÊt, chÊt bÈn nh×n thÊy b»ng m¾t th−êng, ph¶i thay ®óng yªu cÇu hoÆc xö lý ®¹t yªu cÇu tr−íc khi ®æ vËt liÖu vµo m¸y nghiÒn. 2. PhÇn thao t¸c, vËn hµnh 1. X¶ n−íc vµo kho¶ng 1/3 tang (ngËp hÕt bi ®¹n trong tang), ®ãng ®iÖn cho nghiÒn kh«ng bét kho¶ng 15 ®Õn 20 phót sau ®ã x¶ hÕt n−íc vµ tiÕp tôc cho vµo 1 l−îng n−íc n÷a ®Ó röa khi nµo thÊy n−íc th¶i kh«ng cßn mÇu míi th«i. 2. §æ bét tõ bao t¶i vµo tang quay theo yªu cÇu vÒ l−îng cho 1 mÎ ( 100, 200, 300kg). 3. X¶ n−íc vµo cho tíi khi ®Çy 1/2 tang (ngËp trªn bét tèi thiÓu 20cm). 4. §ãng khÝt c¸c cöa tang quay ®Ó kh«ng cßn dß dØ. 5. §ãng ®iÖn, vËn hµnh m¸y nghiÒn. 6. Cø sau 15 phót nghiÒn ph¶i kiÓm tra, theo dâi, quan s¸t 1 lÇn c¸c biÓu hiÖn vÒ ®iÖn, n−íc, bét vµ chuyÓn ®éng cña tang quay. 7. Sau kho¶ng 2 giê (víi 100kg bét/mÎ) vµ 3,5 giê (víi 200kg bét/mÎ) th× kiÓm tra ®é huyÒn phï (cã nghÜa lµ ®é nhuyÔn-mÞn bét). Khi thÊy n−íc bét chØ cã mét mµu nh− n−íc s¬n, kh«ng cßn sa l¾ng lµ ®¹t. 8. X¶ n−íc vµo tang quay ®Ó th¸o bét ra thïng ®ùng. 9. Ng¾t ®iÖn m¸y, tiÕn hµnh hoµ t¸ch, ch¾t n−íc riªng, bét riªng (kÓ c¶ bÈn chÊt nÕu cã) ë trong thïng ®ùng víi thêi gian kho¶ng 1/2 ngµy (tíi ngµy h«m sau), cã che ch¾n chèng bÈn bét. 10. Xóc ®æ bét vµo tói v¶i läc ®Ó t¸ch n−íc cho ®Õn khi t¸ch ®−îc 1 l−îng tèi ®a, bét cßn l¹i ë d¹ng sÖt, ph¶i cã che ch¾n chèng bÈn bét. 3. PhÇn xö lý kü thuËt 1. NÕu cã dß, dØ ch¶y n−íc qua c¸c khe cöa, tang ph¶i xö lý tr−íc khi ®ãng ®iÖn vµo m¸y. 3. L¾ng nghe tiÕng cña cña m«t¬ vµ tang quay, nÕu thÊy ©m l¹ ph¶i xem xÐt xö lý. 4. NÕu dß bét qua cöa cho bi ®¹n vµo vµ cöa th¸o bét ra hoÆc cã tr−êng hîp sñi bät tù trµo bét ra ngoµi ph¶i xem xÐt, xö lý bÞt kÝn l¹i b»ng c¸c vËt liÖu cã thÓ ( miÕng cao su, mót hoÆc keo dÝnh). 5. NÕu bét bÞ sa l¾ng (cßn th«) ph¶i ®æ bét vµo tang quay nghiÒn l¹i. 4. KÕt thóc 1. §æ bét ®· qua tói läc vµo bao, ®ãng kÝn, chuyÓn sang m¸y v¾t kh«. 2. Hoµn thµnh c«ng nghÖ nghiÒn chÕ bét. 57 S¬ ®å c«ng nghÖ chÕ t¹o bét manhªzi theo ph−¬ng ph¸p nghiÒn n−íc. S¹n manhªzi N−íc Sµng läc TuyÓn, röa NghiÒn −ít = ®¹n KhuÊy CÊp liÖu Th¸o vµo bÓ l¾ng Ch¾t bét Läc bét Ph¬i, sÊy bét Bao gãi s¶n phÈm NghiÒn trén T¸ch –läc mÞn 58 S¬ ®å c«ng nghÖ chÕ t¹o bét manhªzi theo ph−¬ng ph¸p nghiÒn kh«. S¹n manhªzi Sµng läc TuyÓn tõ NghiÒn ®¹n c¸c cì CÊp liÖu T¸ch bét Thu bét mÞn Bao gãi s¶n phÈm NghiÒn trén hçn hîp s¬n T¸ch –läc mn CÊp chÊt kÕt dÝnh 59 Qui tr×nh pha chÕ chÊt s¬n khu«n 1. C©n ®ñ thµnh phÇn hçn hîp chÊt chÞu löa MgO; vËt liÖu chÝnh cña hçn hîp s¬n khu«n vµ chÊt phô gia cho vµo thïng trén. 2. C©n ®ñ l−îng chÊt kÕt dÝnh cho mÎ trén, hoµ tan chÊt dÝnh vµo trong dung m«i tan (cån c«ng nghiÖp 96o, x¨ng…). ChÊt kÕt dÝnh d¹ng kh« ®é h¹t < 1- 3 mm cho vµo thïng trén ®Ó hoµ tan trong kho¶ng 10- 30 phót. 3. Cho dung dÞch ®· hoµ tan chÊt kÕt dÝnh vµo thïng chøa MgO, trén ®Òu vµ nhuyÔn (sao cho ë d¹ng nh·o ®ång nhÊt), cã thÓ trén b»ng m¸y trén c¸nh khuÊy, tèc ®é 1000 vßng/phót (chó ý ®Ëy n¾p thïng trén vµ gi÷ an toµn khi trén), còng cã thÓ trén thñ c«ng; thËn träng vµ liªn tôc. 4. KiÓm tra chÊt l−îng chÊt s¬n khu«n ®−îc tiÕn hµnh ®o tû träng ®é nhít vµ sa l¾ng. 5. ChÊt s¬n khu«n ®−îc cÊt gi÷ b¶o qu¶n trong thïng kÝn cã n¾p ®Ëy ®Ó b¶o ®¶m chÊt l−îng s¶n phÈm kho¶ng 6 th¸ng (®ùng trong thïng nhùa hoÆc kim lo¹i), khi sö dông l¹i khuÊy trén ®Òu. C¸c chØ tiªu kü thuËt vµ ph−¬ng ph¸p kiÓm tra chÊt l−îng hçn hîp s¬n khu«n ®−îc cho thÊy ë b¶ng sau. B¶ng C¸c ChØ tiªu kü thuËt vµ ph−¬ng ph¸p kiÓm tra chÊt l−îng TT ChØ tiªu Néi dung 1 Thµnh phÇn hçn hîp Ph©n tÝch c¸c thµnh phÇn pha chÕ 2 §é ®ång nhÊt dung dÞch Quan s¸t b»ng m¾t hoÆc kÝnh phãng ®¹i, kiÓm tra ®é ®ång nhÊt cña dung dÞch. Ph©n tÝch ®é sa l¾ng hay thÓ vÈn theo thêi gian (h). 3 Tû träng §o tû träng b»ng tû träng kÕ ë 200C hoÆc c©n khèi l−îng chia cho thÓ tÝch: ρ= v m ρ: g/cm3; g/ml ; hoÆc ®o b»ng B«mª kÕ 4 §é nhít cña dung dÞch §o ®é nhít Engle cña chÊt láng b»ng c¸ch ®o thêi gian (S) ch¶y hÕt 200cm3 chÊt láng ra khái b×nh chuÈn ë 200C (qua lç φ4 hoÆc φ5) 5 ChÊt l−îng chÞu nhiÖt - KiÓm tra thµnh phÇn chñ yÕu vµ t¹p chÊt. - KiÓm tra ®é h¹t qua bé sµng tiªu chuÈn. - KiÓm tra ®é chÞu löa ®Ó x¸c ®Þnh nhiÖt ®é b¾t ®Çu biÕn d¹ng cña mÉu (hçn hîp vËt liÖu vµ chÊt dÝnh tèi −u). B¸o c¸o tãm t¾t ®Ò tµI Nghiªn cøu khoa häc vµ ph¸t triÓn cÊp bé c«ng nghiÖp Nghiªn cøu chÕ t¹o hçn hîp s¬n khu«n ®óc gang ThÐp hîp kim chÊt l−îng cao thay thÕ nhËp ngo¹i ®Ó ®óc c¸c chi tiÕt m¸y phôc vô xuÊt khÈu C¬ quan chñ quản: Tæng c«ng ty thÐp viÖt nam C¬ quan chñ trì: ViÖn LuyÖn kim ®en Chñ nhiÖm ®Ò tµi: NguyÔn ThÞ H»ng nhỮng ng−Ời thùc hiÖn chÝnh 1. T« Duy Ph−¬ng, PGS. TS. Tr−ëng phßng,ViÖn Khoa häc VËt liÖu 2. NguyÔn Văn Tu©n, Kü s−, c¸n bé -nt- 3. TrÇn Ngäc B¸ch, Kü s− ®óc -nt- 4. NguyÔn Phóc Hải, Ktv -nt- 5. NguyÔn Đøc HuÊn, Kü s− -nt- 6. Lª Xu©n HiÒn, Ktv -nt- 7. TrÇn Văn B¹t, Kü s− ®óc, Gi¸m ®èc, Trung t©m ĐLK Hµ Néi 10. Vò Hữu TrÝ, Kü s− ®óc -nt- 11.KiÒu ThÞ Tån, Kü s− ®óc -nt- 12. Ng« Văn Ch−¬ng, Kü s− ®óc -nt- 13. NguyÔn ThÞ K.Ph−îng Kü s− ®óc, ViÖn C«ng nghÖ 14. NguyÔn Đøc Minh, Kü s− luyÖn kim, P. Gi¸m ®èc XN, C«ng ty CK Hµ Néi 15. NguyÔn V©y, Kü s−, Gi¸m ®èc XÝ nghiÖp, C«ng ty TNHHNN1TV Mai Đéng 16. NguyÔn S¬n Đ«ng, Kü s− ®óc, Gi¸m ®èc, C«ng ty CK X©y dùng Phóc S¬n B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµi Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp Néi dung B¸o c¸o Tæng kÕt ®Ò tµi më ®Çu PhÇn I, Tæng quan vÒ ®Ò tµi PhÇn II, Néi dung vµ ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu ®Ò tµi PhÇn Iii, KÕt quẢ nghiªn cøu ®¹t ®−îc vµ ®¸nh gi¸ kÕt quẢ PhÇn iV, KÕt luËn B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµi Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp më ®Çu Môc tiªu ®Ò tµI - Nghiªn cøu tìm ra c«ng nghÖ chÕ t¹o hçn hîp bÒn nhiÖt cao, chèng dÝnh b¸m tõ vËt liÖu chÞu löa cã ë ViÖt Nam ®Ó lµm chÊt s¬n khu«n ®óc c¸c chi tiÕt m¸y b»ng gang, thÐp hîp kim chÊt l−îng cao. - TriÓn khai chÕ t¹o hçn hîp s¬n khu«n ®óc æn ®Þnh, gi¸ thµnh thÊp cung cÊp cho c¸c nhµ m¸y ®óc hµng xuÊt khÈu. B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµi Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp PhÇn I, Tæng quan vÒ ®Ò tµI 1.1. S¬ l−îc tÌnh hÌnh nghiªn cøu ®Ò tµI 1.1.1. Tình hình nghiªn cøu ë n−íc ngoµi Anh, Ên Đé cã FOSECO International Lt®, FOSECO mould coating CERAMOL ë Anh. Trung Quèc, еi Loan, Hµn Quèc, óc, NhËt, Sec, Th¸i Lan H·ng FOSECO Ên Đé, Th¸i Lan ®· cung cÊp trªn thÞ tr−êng ViÖt Nam chÊt s¬n khu«n DM, L.E.N, Z H·ng TÕ Nam - Trung Quèc cã c¸c lo¹i s¬n khu«n FA407, FQ 607L, FAH 500,FAH 580,FAT 290. Cộng Hoà SEC có patent số 126554CS 1.1.2. Tình hình nghiªn cøu ë trong n−íc. C«ng ty C¬ khÝ Hµ Néi ®· phải nhËp chÊt s¬n khu«n cña n−íc ngoµi. ViÖn Khoa häc VËt liÖu ®· cã nghiªn cøu tõ năm 2004, C«ng ty 1 thµnh viªn Mai Đéng, C¬ khÝ Hµ Néi, C«ng ty C¬ khÝ TrÇn H−ng Đ¹o, C«ng ty C¬ khÝ x©y dùng sè 7, Liªn Ninh, C«ng ty C¬ khÝ x©y dùng sè 5 T©y Mç, C«ng ty C¬ khÝ Đ«ng Anh .v.v.. Công ty CP chế tạo Bơm Hải Dương B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµi Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp 1.2. C¬ së lý luËn ®Ó nghiªn cøu ®Ò tµI 1.2.1. HiÖn t−îng ch¸y dÝnh c¸t ë vËt ®óc 1.2.1.1. Ch¸y dÝnh c¸t c¬ häc hiÖn t−îng kim lo¹i láng len lái chiÕm chç c¸c lç nhá giữa c¸c h¹t c¸t.., c¸c h¹t c¸t bÞ kim lo¹i liªn kÕt l¹i 1.2.1.2. Ch¸y dÝnh c¸t ho¸ häc / Fe / + 1/2 O2(g) = ( FeO) (1) ( FeO ) + ( SiO2)c¸t = ( FeO.SiO2) (2) / Mn / + 1/2O2(g) = ( MnO ) (3) ( MnO ) + ( SiO2)c¸t = ( MnO.SiO2) (4) ( MgO ) + ( SiO2)c¸t = ( MgO.SiO2) (5) ĐÒ tµI Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp B¸o c¸o Tæng kÕt ChÊt sơn khu«n manhêzi BÒ mÆt khu«n nh½n Giọt kim loạI Giọt kim loại Khu«n ChÊt s¬n khu«n silic¸t Phản øng ch¸y c¸t Giọt kim loạI Giọt kim loạI βqu¾c ë 573o C αqu¾c ë 870oC α Tridimit ë 1470oC α Cristobenit ë 1713o C láng β q α q tăng 0,2%, γt β T 0,2%, βC α C 3,7%, α q α T 0,2%, α T α C 16% 1.2.2. Chức năng của lớp sơn phủ bền cơ, bền nhiệt - Phßng chèng hiÖn t−îng ch¸y dÝnh c¸t ë vËt ®óc. - Tăng ®é bÒn vµ ®é chÞu löa líp bÒ mÆt tr¸nh cho khu«n kh«ng bÞ bong t¬i, lë sôt c¸t. - Tăng ®é nh½n bÒ mÆt khu«n sÏ lµm tăng ®é nh½n bÒ mÆt vËt ®óc Yªu cÇu kü thuËt ®èi víi chÊt s¬n khu«n: - ChÊt s¬n khu«n cã tÝnh chÞu nhiÖt cao, - Kh«ng biÕn ®æi thµnh phÇn, chÊt l−îng trong qu¸ trình chÕ biÕn, - Bảo ®ảm cì kÝch hình häc cña sản phÈm ®óc ®óng thiÕt kÕ. - Líp s¬n phñ trªn mÆt khu«n nh½n, mÞn, bÒn kh«ng bÞ bong trãc thµnh líp t¸ch khái mÆt khu«n, - Cã tÝnh linh ®éng tèt, cã ®é nhít nhÊt ®Þnh ®Ó khi s¬n phñ kh«ng ®Ó l¹i vÕt chæi quÐt hoÆc kh«ng - ChÊt s¬n khu«n ®óc phải t¹o ®−îc dung dÞch huyÒn phï ®Ó cã thÓ dÔ dµng quÐt lªn bÒ mÆt khu«n, - ChÊt s¬n khu«n phải cã hµm l−îng khÝ thÊp nhÊt, Ýt sinh khÝ ®Ó h¹n chÕ rç khÝ ë vËt ®óc. - ChÊt s¬n khu«n ®óc phải kh« nhanh, cã tr−êng hîp tù ®èng cøng nhanh, - ChÊt s¬n khu«n ®óc phải cã tÝnh l−u biÕn tèt ®Ó ®¸p øng c¸c yªu cÇu ®ång ®Òu, - ChÊt s¬n khu«n ®óc phải cã tÝnh kinh tÕ khi sö dông, B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµi Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp -B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµi Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp - ĐÓ tăng ®é xÝt chÆt kh«ng d¹n nøt c¬ häc phải pha trong dung m«i t¹o gen huyÒn phï cã ®é co ë nhiÖt ®é cao thÊp vµ kh«ng nh¹y ph©n huû nhiÖt. - ĐÓ n©ng cao ®é bÒn c¬ häc dung m«i, kÕt dÝnh phải cã nhiÖt ®é nãng chảy cao – Bent«nÝt cao alumi vµ cã ®é nhít cao. - ĐÓ chèng bµo mßn vµ ăn mßn «xy ho¸ khö chÊt s¬n khu«n phải Ýt sinh khÝ CO2, CO, CH4 t¹o m«i tr−êng «xy ho¸ khö víi c¸c phản øng: C + CO2 = 2CO, (6) C + 2H2 = CH4, (7) 1.2.2. Chức năng của lớp sơn phủ bền cơ, bền nhiệt - Dung dÞch huyÒn phï phải cã ®é nhít vµ tû träng cÇn thiÕt, sao cho khèi dung dÞch ®ång nhÊt, sù sa l¾ng ®«ng tô chËm xuÊt hiÖn VËn tèc sa l¾ng U = (15)η ρρ 9 )(2 0 2 −r g u )(2 9 0ρρ η −KÝch th−íc h¹t ph©n t¸n r = (16) 100x H HH 0 n0 − Đé sa l¾ng (18) -TÝnh bÒn nhiÖt (SiO2) 1723 oC, (ZrO2.SO2) 1900 oC, B«xÝt Al203 2030 oC, Magnesit MgO 1900oC B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµi Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp 1.2.3.1. Dung m«i - Xăng, DÇu hoả: C8H18 (isooctan) vµ C6H5CH3 (mªtyl benzen), mïi khã chÞu, dÔ bay h¬i, dÔ b¾t löa, tû träng ρ=0,65-0,8g/cm3 - Xylen: C6H4(CH3)2 (®imªtyl benzen) mïi h¾c nh− xăng vµ dÇu hoả, dÔ bay h¬i, dÔ b¾t löa, tû träng ρ ~ 0,8g/cm3. - T«luen: C6H5CH3 (mªtyl benzen) mïi ®Æc tr−ng gièng mïi benzen, s«i ë 1100C tû träng < 0,8g/ cm3. - Cån 96o- R−îu ªtylÝc tinh cÊt sÏ thu ®−îc r−îu 95,5%, tû träng =0,8 g/cm3. 1.2.3. Những ®Æc tÝnh cña dung m«i vµ chÊt kÕt dÝnh trong hçn hîp s¬n khu«n Dung m«i R−îu cån Xăng 92 DÇu hoả Xylen Ghi chó Tèc ®é hoµ tan Nhanh 1 Tr. bình 1,5 ChËm 1,8 ChËm 2,5 Nhùa th«ng nghiÒn nhá lät qua sµng 0,3mm - Nhùa th«ng, mïi th¬m ®Æc tr−ng, nãng chảy ë 75- 135oC kh«ng hoµ tan trong n−íc, hoµ tan trong r−îu, cån, toluen, xylen, xăng, dÇu hoả, t¹o thµnh dung dÞch dÔ b¾t löa lµm kh« nhanh líp s¬n, tû träng ρ= 1,07 – 1,09 Bảng 4, Tèc ®é hoµ tan cña nhùa th«ng 1.2.3.2. ChÊt kÕt dÝnh PhÇn II, Néi dung vµ ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu ĐÒ tµi Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp B¸o c¸o Tæng kÕt ThiÕt bÞ Đo kiÓm, ph©n tÝch, ®¸nh gi¸ -KiÓm tra ®é chÞu nhiÖt b»ng ph−¬ng ph¸p ®o ®é biÕn d¹ng - trong lß ë ~1550OC - dïng ®Ìn xìmá ®èt ®èt trªn bÒ mÆt hçn hîp s¬n khu«n ë ~1600OC. - X¸c ®Þnh b»ng hình th¸i (chảy, biÕn mÒm, phång, rép, co th¾t, nøt, bong.. ) vµ ®o ®é co tõ rìa mÐp vµo 2.1. Ph−¬ng ph¸p vµ thiÕt bÞ nghiªn cøu ®Ò tµI - ChÕ t¹o hçn hîp bét b»ng nghiÒn trén trªn m¸y nghiÒn-NghiÒn trén hçn hîp ®−îc tiÕn hµnh trong m¸y nghiÒn trén 2,5 kW - Đo kiÓm, ph©n tÝch, ®¸nh gi¸ ở thiÕt bÞ x¸c ®Þnh ®é sa l¾ng – thÓ vÈn, thiÕt bÞ ®o tû träng, thiÕt bÞ ®o ®é nhít Engle, ph©n tÝch thµnh phÇn ho¸ b»ng ph−¬ng ph¸p ho¸ häc m¸y TQ(UV1201V), TQNL (Jenway- Anh), ph©n tÝch ®é xÝt chÆt, ®é bÒn ch¾c vµ cÊu tróc cña líp hçn hîp s¬n trªn m¸y JSM-6490, JEOL, m¸y AXIOVERT 40 MAT, thö nghiÖm hçn hîp s¬n, B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµi Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp 2.2. Nghiªn cøu lùa chän thµnh phÇn hçn hîp s¬n khu«n tèi −u trªn c¬ së «xýt manhªzi 2.2.1. ĐÆc tÝnh cña hçn hîp s¬n khu«n 1. TÝnh huyÒn phï-kh«ng ph¸t sinh sa l¾ng, ph©n líp - tÝnh ®ång ®Òu 2. TÝnh dÔ s¬n, linh ho¹t, kh«ng bong t¬i, cã tÝnh l−u biÕn tèt, 3. Kh«ng chảy ®äng, ®ảm bảo líp s¬n dµy ®Òu tõ trªn xuèng d−íi, tû träng hîp lý kh«ng qu¸ lo·ng. 4. Đé dµy líp s¬n bảo ®ảm ~0,15 – 0,4 mm, thÈm thÊu ®¹t ®Õn ®é s©u thÝch hîp ~2- 3 lÇn ®−êng kÝnh h¹t c¸t; c¸c khe hë giữa c¸c h¹t c¸t ë mÆt khu«n ®−îc che bÞt kÝn, tr¸nh nøt nÎ, bong c¸t. 5. Đé bÒn líp s¬n cao, kh«ng bÞ nøt, háng khi vËn chuyÓn, ghÐp khu«n, ®é bÒn ë nhiÖt ®é cao, kh«ng biÕn d¹ng. 6. Sinh khÝ cña s¬n Ýt; tr¸nh t¹o thµnh rç khÝ trªn bÒ mÆt vËt ®óc. 7. Chèng ch¸y c¸t cao; khi nguéi-líp s¬n cã thÓ tù bong t¸ch ra khái bÒ mÆt 8. Bảo ®ảm vÖ sinh cho ng−êi lao ®éng; kh«ng ®éc h¹i. Nguyªn liÖu lµm s¬n phải dÔ mua, gi¸ rÎ, an toµn phßng ch¸y, ®Ó l©u kh«ng biÕn chÊt. B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµi Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp TT ChØ tiªu Tû träng g/cm3 Đé nhít (∅5250)S ThÓ vÈn (%) sau 1h Đé sa l¾ng (sau 1h) Ghi chó 1 N−íc s¹ch 1 6 - - 2 Cån + MgO (SK.3) 1,28 10 92 8 3 Xăng + MgO 1,22 9 96 4 4 DÇu háa + MgO 1,15 10 93 7 5 Xi len + MgO 1,25 9 96 4 6 Cån + GraphÝt 1,32 11 88 12 GraphÝt ch−a ®ñ mÞn 2.2.3. Nghiªn cøu lùa chän thµnh phÇn hçn hîp s¬n khu«n tèi −u Bảng 4, C¸c tÝnh chÊt kÜ thuËt c¬ bản cña hçn hîp s¬n khu«n s¬n sö dông dung m«i kh¸c nhau T.t. Lo¹i liÖu Thµnh phÇn chÝnh (%) Cì h¹t K/l−îng riªng MgO Cr2O3 Fe2O3 Al2O3 CaO SiO2 mm g/cm 3 1. Manhªzi Nga 86,65 0,85 1,7 1,25 0,23 2,5 1,0 2,96 2. Manhªzi TQ1 82,54 1,85 2,4 0,85 0,65 4,5 1,0 3,16 3. Manhªzi TQ2 78,12 3,85 0,15 2,25 0,54 3,6 1,5 3,0 0 4. Manhªzi HQ 89,20 0,15 4,03 0,74 2,72 2,93 1,0 3,26 5. Manhªzi VN 80,12 0,67 2,42 0,65 3,25 4,6 2,0 3,15 ĐÒ tµi chän bét manhªzi cña Trung Quèc víi cì h¹t 1 mm 2.2.2. Nghiªn cøu lùa chän bét chÕ hçn hîp s¬n khu«n Bảng 3, Thµnh phÇn nguyªn liÖu chÝnh ®Ó chÕ t¹o bét ĐÒ tµi Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp B¸o c¸o Tæng kÕt NghiÖm thu TT Lo¹i vËt liÖu % theo chÊt kh« % theo dung dÞch s¬n 1 MgO 83-90 56-58 2 Cån (C«ng nghiÖp) - 47 3 ChÊt dÝnh 4-10 2-5 4 Phô gia ~6,66 ~2 5 CaO ~2 ~1 Bảng 5, Thµnh phÇn hçn hîp s¬n khu«n - Hçn hîp s¬n trong cån vµ dÇu hoả-®é nhít cao h¬n khoảng 10s. - Hçn hîp s¬n trong dÇu hoả-thÓ vÈn vµ tû träng thÊp nhÊt. - Hçn hîp s¬n trong xăng- ®é sa l¾ng thÊp nhÊt, ®é nhít thÊp, thÓ vÈn cao. - C¸c dung m«i cån, dÇu hoả, xăng thÝch hîp s¬n khu«n manhªzi. - ChÊt phô gia t¹o nªn huyÒn phï cña n−íc s¬n, th−êng dïng c¸c chÊt v« c¬ Al(HPO4) (Hydro phèt ph¸t nh«m), ®Êt sÐt hoÆc bent«nÝt. - CaO trong hçn hîp khi phản øng víi n−íc trong dung m«i. CaO + H2O → Ca(OH)2 (20) Ca(OH)2 sÏ kh« tù nhiªn khi phản øng víi CO2 trong kh«ng khÝ. Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O (21) - ĐÓ lùa chän ®−îc thµnh phÇn hçn hîp s¬n khu«n ®óc tèi −u ®Ò tµi ®· tiÕn hµnh c¸c mÉu thÝ nghiÖm víi thµnh phÇn hçn hîp theo bảng 6. - Bét MgO cã ®é h¹t khoảng15 – 45 µm, 95% l−îng bét lät qua sµng 0,0063 mm. ĐÒ tµi Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp B¸o c¸o Tæng kÕt Đît Thµnh phÇn hçn hîp (g) mÉu Manhªzi ChÊt kÕt dÝnh Dung m«i pha (MgO) Al(HPO4) Al2O3 Bent«nÝt CaO Nhùa th«ng Cån Xăng DÇuhoa Xylen T«luen M1 200 6 - - - 10 - 200 - - - M2 200 6 - - - 10 200 - - - - M3 200 - 5 10 - 10 - - 200 - - M4 200 - 5 10 - 10 - - - 200 - M5 200 - - - 5 10 - - - - 200 M6 200 - - - 5 10 200 - - - - M7 200 - - 10 - 10 200 - - - - M8 200 - - 10 - 10 - - 200 - - M9 200 - - 10 - 10 200 - - - - M10 200 - - 10 - 10 - 200 - - - M11 200n−íc - - 10 - 15 - - 200 - - M12 200n−íc - - 10 - 15 - - 200 - - M13 200n−íc - - 10 - 10 - - 200 - - M14 200n−íc - 10 15 - 15 - 200 - - - M15 200n−íc - 10 - - 15 - 200 - - - M16 200 - 10 - - 15 - - - 200 - M17 200 - 10 - - 15 - - - 200 - M18 200 - 10 15 - 10 200 - - - - M19 200 - 10 15 - 10 - - - - 200 M20 200 - - 15 - 15 - - - - 200 Bảng 6, C¸c ®ît thö nghiÖm nghiÒn trén, pha chÕ hçn hîp s¬n khu«n ®óc - KÕt quả NC lùa chän thµnh phÇn HH s¬n tèi −u lµ c¸c mÉu M14 & M18. - Thµnh phÇn theo träng l−îng lµ 200g MgO, 10g Al2O3, 15g bent«nÝt, 10-15g nhùa th«ng, 200g cån hoÆc xăng. Xem Bảng 7. - Hçn hîp s¬n cña ®Ò tµi t−¬ng ®−¬ng lo¹i FQT 290 cña Trung Quèc. B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµi Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp Bảng 7, So s¸nh hçn hîp s¬n khu«n cña ®Ò tµi víi c¸c lo¹i s¬n khu«n cña Trung Quèc ĐÆc tÝnh kü thuËt C¸c lo¹i hçn hîp s¬n khu«n Trung Quèc S¬n khu«n SK 3 FQ 407 FQH 500 FQT 290 Tû träng g/cm3 1,15 – 1,35 1,60- 2,00 1,40 – 1,80 1,25 – 1,35 Mµu s¾c ®en tr¾ng ®ôc vµng nh¹t vµng nh¹t Đé nhít (φ4,25oC)s 13 - 17 15 - 21 13 - 18 10 - 11 (∅5) ThÓ vÈn (sau 2 h) 98 98 97 92 - 96 ( sau 1h) Ph¹m vi sö dông Gang, kim lo¹i mµu thÐp ThÐp Mn cao ThÐp Mn cao Thµnh phÇn chÝnh Bét graphÝt Zec«ni Bét MgO MgO 2.3. Nghiªn cøu c«ng nghÖ nghiÒn tuyÓn, pha chÕ hçn hîp s¬n khu«n ®óc C«ng nghÖ nghiÒn tuyÓn −ít, nghiÒn tuyÓn kh« ®¹t kÕt quả bét mÞn tíi khoảng 20µm. 2.3.1. Qui trình c«ng nghÖ nghiÒn tuyÓn chÕ t¹o bét manhªzi B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµi Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp S¬ ®å qui trình c«ng nghÖ S¹n manhªzi N−íc Sµng läc TuyÓn, röa NghiÒn −ít = ®¹n KhuÊy CÊp liÖu Th¸o vµo bÓ l¾ng Ch¾t bét Läc bét Ph¬i, sÊy bét Bao gãi s¶n phÈm NghiÒn trén T¸ch –läc mÞn S¹n manhªzi Sµng läc TuyÓn tõ NghiÒn ®¹n c¸c cì CÊp liÖu T¸ch bét Thu bét mÞn Bao gãi s¶n phÈm NghiÒn trén hçn hîp s¬n T¸ch –läc mÞn CÊp chÊt kÕt dÝnh a. S¬ ®å c«ng nghÖ nuíc, b. S¬ ®å c«ng nghÖ kh« Hình 15, S¬ ®å c«ng nghÖ chÕ t¹o hçn hîp s¬n khu«n nuíc, kh« B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµi Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp 2.3.2. Nghiªn cøu pha chÕ t¹o t¹o hçn hîp s¬n khu«n mÉu Qui trình pha chÕ chÊt s¬n khu«n 1. C©n ®ñ thµnh phÇn hçn hîp chÊt chÞu löa MgO; vËt liÖu chÝnh cña hçn hîp s¬n khu«n vµ chÊt phô gia cho vµo thïng trén. 2. C©n ®ñ l−îng chÊt kÕt dÝnh cho mÎ trén, hoµ tan chÊt dÝnh vµo trong dung m«i tan (cån c«ng nghiÖp 96o, xăng). ChÊt kÕt dÝnh d¹ng kh« ®é h¹t < 1- 3 mm cho vµo thïng trén ®Ó hoµ tan trong khoảng 10- 30 phót. 3. Cho dung dÞch ®· hoµ tan chÊt kÕt dÝnh vµo thïng chøa MgO, trén ®Òu vµ nhuyÔn (sao cho ë d¹ng nh·o ®ång nhÊt), cã thÓ trén b»ng m¸y trén c¸nh khuÊy, tèc ®é 1000 vßng/phót (chó ý ®Ëy n¾p thïng trén vµ giữ an toµn khi trén), còng cã thÓ trén thñ c«ng; thËn träng vµ liªn tôc. 4. KiÓm tra chÊt l−îng chÊt s¬n khu«n ®−îc tiÕn hµnh ®o tû träng ®é nhít vµ sa l¾ng. 5. ChÊt s¬n khu«n ®−îc cÊt giữ bao quản trong thïng kÝn cã n¾p ®Ëy ®Ó bảo ®ảm chÊt l−îng san phÈm khoang 6 th¸ng (®ùng trong thïng nhùa hoÆc kim lo¹i), khi sö dông l¹i khuÊy trén ®Òu. B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµi Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp 2.4. Nghiªn cøu chÕ t¹o thö sẢn phÈm hçn hîp s¬n khu«n ®óc hÖ manhªzi Hình 13, C¸c mÉu s¬n khu«n thÝ nghiÖm cã so s¸nh víi lo¹i zec«ni sè 0 - Mçi ®ît ®· tiÕn hµnh ~ 5 thÝ nghiÖm - chän ra kÕt quả ®Æc tr−ng (bảng 8). - C¸c mÉu thÝ nghiÖm (hình 15), 11 ®ît thö nghiÖm theo bảng 6. B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµi Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp 2.4. Nghiªn cøu chÕ t¹o thö sẢn phÈm hçn hîp s¬n khu«n ®óc hÖ manhªzi Đît Thµnh phÇn hçn hîp (g) mÉu Manhªzi ChÊt kÕt dÝnh Dung m«i pha (MgO) Al(HPO4) Al2O3 Bent«nÝt CaO Nhùa th«ng Cån Xăng DÇuhoả Xylen T«luen M10 200 - - 10 - 10 - 200 - - - M11 200n−íc - - 10 - 15 - - 200 - - M12 200n−íc - - 10 - 15 - - 200 - - M13 200n−íc - - 10 - 10 - - 200 - - M14 200n−íc - 10 15 - 15 - 200 - - - M15 200n−íc - 10 - - 15 - 200 - - - M16 200 - 10 - - 15 - - - 200 - M17 200 - 10 - - 15 - - - 200 - M18 200 - 10 15 - 10 200 - - - - M19 200 - 10 15 - 10 - - - - 200 M20 200 - - 15 - 15 - - - - 200 Bảng 8, KÕt quả chÕ t¹o thö nghiÖm hçn hîp s¬n khu«n hÖ manhªzi B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµi Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp Bảng 9, ChØ tiªu kü thuËt vµ ph−¬ng ph¸p kiÓm tra chÊt l−îng TT ChØ tiªu Néi dung 1 Thµnh phÇn hçn hîp Ph©n tÝch c¸c thµnh phÇn pha chÕ 2 Đé ®ång nhÊt dung dÞch Quan s¸t b»ng m¾t hoÆc kÝnh phãng ®¹i, kiÓm tra ®é ®ång nhÊt cña dung dÞch. Ph©n tÝch ®é sa l¾ng hay thÓ vÈn theo thêi gian (h). 3 Tû träng Đo tû träng b»ng tû träng kÕ ë 200C hoÆc c©n khèi l−îng chia cho thÓ tÝch: ρ: g/cm3; g/ml ; hoÆc ®o b»ng B«mª kÕ 4 Đé nhít cña dung dÞch Đo ®é nhít Engle cña chÊt láng b»ng c¸ch ®o thêi gian (S) chảy hÕt 200cm3 chÊt láng ra khái bình chuÈn ë 200C (qua lç φ4 hoÆc φ5) 5 ChÊt l−îng chÞu nhiÖt - KiÓm tra thµnh phÇn chñ yÕu vµ t¹p chÊt. - KiÓm tra ®é h¹t qua bé sµng tiªu chuÈn. - KiÓm tra ®é chÞu löa ®Ó x¸c ®Þnh nhiÖt ®é b¾t ®Çu biÕn d¹ng cña mÉu (hçn hîp vËt liÖu vµ chÊt dÝnh tèi −u). ρ= v m 2.5. Nghiªn cøu thö nghiÖm, ®¸nh gi¸ kÕt quẢhçn hîp s¬n khu«n ®óc gang thÐp hîp kim chÊt l−îng cao ëmét sè nhµ m¸y ®óc 2.5.1. Thö nghiÖm c¸c hçn hîp s¬n khu«n ®Ó ®óc c¸c sản phÈm B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµi Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp H.17, HH s¬n khu«n M18 2.5.1. Thö nghiÖm c¸c hçn hîp s¬n khu«n ®Ó ®óc c¸c sản phÈm H. 20 HH s¬n khu«n M16 Khuôn cßn dÝnh c¸t BÒ mÆt ®∙ gia c«ng Hình 16, Khuôn cát H.19, HH s¬n khu«n M14 H.18, HH s¬n khu«n M12 Hình, Sản phÈm ®óc thÐp Cr, Mn-xyclon sö dông hçn hîp s¬n khu«n MgO -M12, M14, M16, M18 B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµi Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp VËt ®óc cßn dÝnh c¸t BÒ mÆt ®∙ gia c«ng B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµi Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp 1. Đóc thÐp hîp kim Cr«m cao x−ëng ®óc thuéc ViÖn Khoa häc VËt liÖu 2. Đóc thÐp hîp kim vµ thÐp 45. Hçn hîp s¬n khu«n M18 (SK-3) ®· ®−îc sö dông ®Ó triÓn khai s¬n khu«n ®óc ®óc t¹i C«ng ty Cæ phÇn C¬ khÝ Mª Linh. Mét chi tiÕt ®óc thÐp X22H18C2, khèi l−îng 15kg, ®−êng kÝnh∅450, dÇy 23mm, 2 chi tiÕt ®óc thÐp 45 khèi l−îng 30kg/ c¸i, ®−êng kÝnh∅360 dÇy 25mm ®· sö dông hçn hîp s¬n khu«n cña ®Ò tµi. KÕt quả vËt ®óc kh«ng bÞ ch¸y b¸m c¸t, dÔ lµm s¹ch, bÒ mÆt nh½n t−¬ng tù nh− chÊt s¬n khu«n hiÖn ®ang sö dông t¹i x−ëng. 3. Đóc thÐp Mangan cao. T¹i ViÖn C«ng nghÖ, hçn hîp s¬n khu«n cña ®Ò tµi ®· ®−îc sö dông ®Ó s¬n ruét khu«n c¸t n−íc thuû tinh cho ®óc răng gÇu xóc lo¹i 16kg, kÕt quả chÊt l−îng bÒ mÆt tèt, bong c¸t nh− chÊt s¬n zec«ni ®ang sö dông. C«ng ty C¬ khÝ X©y dùng Phóc S¬n, Văn ĐiÓn иnh gi¸ chung - HH s¬n khu«n chøa MgO, bent«nÝt, nhùa th«ng + cån, xăng vµ dÇu hoả lµ thÝch hîp. - Hình 20 HH s¬n khu«n 200gMgO, 5gCaO, 10g nhùa th«ng + cån vÉn cßn dÝnh c¸t, HH cña MgO víi Al2O3 kh«ng thÝch hîp. Ban ®Çu cã Al(HPO4), - HH s¬n khu«n M14,M18 ®¹t ®−îc bÒ mÆt nh½n; ®Æc biÖt lµ chi tiÕt ®óc sö dông M14 cã bÒ mÆt nh½n cã ®é chÝnh x¸c ca (ViÖn KHVL). - HH s¬n khu«n M18 (SK-3) ®óc thÐp X22H18C2 kh«ng bÞ ch¸y dÝnh b¸m c¸t, dÔ lµm s¹ch, bÒ mÆt nh½n (Cty CK Mª Linh - HH s¬n khu«n M18 (SK-3) ®óc răng gÇu xóc kÕt quả chÊt l−îng bÒ mÆt tèt (ViÖn C«ng nghÖ) - HH s¬n khu«n M18 ®óc c¸c chi tiÕt lín thÐp mangan, cr«mniken chÞu mµi mßn vµ bÒn nhiÖt ®¹t kÕt quả tèt (C«ng ty CKXD Phóc S¬n). 2.5.2. KÕt quả nghiªn cøu thö nghiÖm, ®¸nh gi¸ kÕt quả sö dông hçn hîp s¬n khu«n ®óc gang thÐp hîp kim chÊt l−îng cao ë mét sè nhµ m¸y ®óc B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµI Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp Bảng 9, Thµnh phÇn ho¸ c¸c mÉu ®Æc tr−ng Ký Thµnh phÇn ho¸ (%) Ghi chó hiÖu MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3T TiO2 CaO P S Kh¸c mÉu M1 94,24 0,35 0,23 0,48 0,01 1,34 0,01 0,005 . PTViÖn§C M2 66,78 6,64 0,69 0,97 0,01 4,21 0,04 0,002 . PTViÖn§C M3 67,21 4,04 0,46 0,83 0,02 1,64 0,02 0,008 . PTViÖn§C M4 68,14 4,44 0,46 0,91 0,01 1,17 0,02 0,017 . PTViÖn§C M5 68,24 4,72 4,86 0,92 0,02 0,94 0,01 0,004 . PTViÖn§C M6 64,24 2,55 1,67 1,08 0,02 1,12 0,01 0,008 . PTViÖn§C M11 69,19 5,96 2,66 0,92 0,01 1,65 0,40 0,00 . 133 TN M12 68,00 4,34 1,63 0,88 0,02 3,00 0,02 0,001 . PTViÖn§C M13 68,24 4,55 2,34 0,98 0,01 1,34 0,01 0,002 . PTViÖn§C M14 67,13 12,55 1,85 3,42 0,01 3,11 0,40 0,00 . 134 TN M16 61,21 4,80 7,30 0,78 0,01 3,05 0,30 0,00 . 135 TN M18 67,80 9,72 4,17 2,04 0,01 3,89 0,40 0,00 . 136 TN PhÇn Iii, KÕt quẢ nghiªn cøu ®Ò tµi vµ ®¸nh gi¸ kÕt quẢ 4.1. thµnh phÇn ho¸ B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµI Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp Bảng 10, X¸c lËp ®é chÞu nhiÖt cña c¸c hçn hîp s¬n khu«n MÉu M«i tr−êng Hình th¸i chÞu nhiÖt Đé co Ghi chó M lß ®Ìn /OC/ BiÕn Phång Rép Nøt Bong Ch¸y /mm/ xì mÒm M5 X - 1550 lín lín lín - nhá - 3 b¾t löa M6 X - 1550 nhá nhá nhá - - - 2,5 kh«ngb¾tlöa M8 - X 1600 - - nhá - nhá - 2 b¾t löa M10 - X 1600 - - nhá - - - 2 b¾t löa M11 - X 1600 - - - nhá - - 1,5 b¾t löa M12 X - 1600 - - - - - - 1 b¾t löa M14 X - 1550 - - - - - - - b¾t löa M16 X - 1550 - - - - - - - b¾t löa M17 - X 1600 - - - - - nhá 1 b¾t löa M18 - X 1600 - - - - - - - kh«ngb¾tlöa 4.2. Đé chÞu nhiÖt - KÕt quả ph©n tÝch thµnh phÇn ho¸, hµm l−îng MgO xª dÞch tõ 67 ®Õn 69%, hµm l−îng silic xª dÞch tõ 4 ®Õn 5%, thµnh phÇn nh«m do tăng c−êng kÕt dÝnh bent«nÝt nªn cã hµm l−îng cao h¬n mét chót so víi tiªu chuÈn dù tÝnh, phèt pho cao h¬n cã thÓ do sö dông hydr«phètph¸t nh«m. - Ph©n tÝch ë ViÖn ®Þa chÊt kho¸ng sản thµnh phÇn phèt pho lµ d−íi 0,04%P ®¹t tiªu chuÈn. - Thµnh phÇn ho¸ häc cña hçn hîp s¬n khu«n ®óc ®· ®¹t yªu cÇu kü thuËt, chØ tiªu chÊt l−îng ®èi víi sản phÈm; æn ®Þnh: 67-69%MgO,4-5%SiO2,1,6-2,6%Al2O3, 0,7-1%Fe2O3T,1-2%CaO, P,S<0,04%. ĐÒ tµI Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp B¸o c¸o Tæng kÕt 3mm 2mm 1,5mm 1mm BiÕn mÒm nhá M14, ĐÌn xì Phån g rép M12, Lß tÇn sè M8, ĐÌn xìM6, Lß tÇn sèM5, Lß tÇn sè Rép nhá M18, ĐÌn xì Hình 21, Hình th¸i biÕn d¹ng nhiÖt ë nhiÖt ®é 1550O–1600OC M02, §Ìn x× M01, §Ìn x× 6,5mm B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµI Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp Hçn hîp Khèi l−îng riªng Đé co /kg/dm3/ /mm/ M01 2,99 3 M02 1,97 2 M03 2,50 1,5 M5 1,99 3 M6 2,08 2 M8 2,34 1,5 M10 2,04 1 M12 2,12 0,02 M14 2,00 0,00 M16 2,09 0,01 M17 2,12 0,00 M18 2,10 0,00 Bảng 11, Đé co th¾t ë nhiÖt ®é 1550O–1600OC cho thÊy ®é chÞu nhiÖt cña hçn hîp s¬n khu«n ®óc cã so s¸nh víi hçn hîp s¬n khu«n silic¸t - HH s¬n khu«n ®¹t yªu cÇu cña c¸c néi dung nghiªn cøu vÒ ®é chÞu nhiÖt. - HH s¬n khu«n cña MgO víi bent«nÝt vµ nhùa th«ng + dung m«i xăng, dÇu, cån ®Òu ®¹t tiªu chuÈn. - Thµnh phÇn ho¸ häc cña hçn hîp s¬n khu«n ®¹t ®é bÒn nhiÖt æn ®Þnh lµ 68%MgO, 5%SiO2,1,63%%Al2O3, 0,88% Fe2O3T, 0,02%TiO2, 3%CaO, P,S<0,04%. - C¸c mÉu hçn hîp silic¸t cã ®é co lín 2 lÇn so víi hçn hîp s¬n khu«n MgO, - Khèi l−îng riªng HH s¬n khu«n xª dÞch trong khoảng tõ 1,9 ®Õn 2,3 kg/dm3. - HH s¬n khu«n M14,18 kh«ng xuÊt hiÖn bong vÈy, kh«ng t¹o gîn vµ hæng khÝ, cã ®é co kh«ng ®¸ng kÓ - ®é bÒn nhiÖt æn ®Þnh cao. - So s¸nh víi sản phÈm s¬n khu«n cña FOSECO - HÖ sè thu håi sản phÈm khoảng 98%, tû lÖ phÕ phÈm dù tÝnh chØ khoảng 1,5%. B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµI Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp 2,0 1,0 ∆ l / % / Hçn hîp s¬n khu«n silic¸t Hçn hîp s¬n khu«n manhªzi Š ƒƒ ƒ ƒ ƒ ƒ Š Š Š Š Š Š ƒ 500 1000 1500 OC Hình 23, Đé biÕn d¹ng nhiÖt cña c¸c mÉu hçn hîp s¬n khu«n c¸t 3.3. C¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña hçn hîp s¬n khu«n ®óc 3.4. Hình th¸i cña líp hçn hîp s¬n khu«n - C¸c líp phñ cña hçn hîp s¬n khu«n cßn l−u l¹i trªn bÒ mÆt sản phÈm c¸c thÐp cr«m, mangan - cao cã cÊu tróc bÒn ch¾c, phñ kÝn, xÝt chÆt, dÔ dµng bong trãc -- T¹o cho bÒ mÆt sản phÈm ®óc nh½n sau giải phãng khu«n - MÉu M14 cho thÓ bÒn ch¾c spinel râ rÖt. Hçn Khèi l−îng Đé bÒn nÐn hîp riªng Tải träng ph¸ C−êng ®é huû mÉu kh¸ng nÐn /kg/dm3/ /kG/cm2/ /kG/cm2/ M11 2,12 129,0 22,1 M12 2,00 372,2 86,9 M13 2,09 504,6 228,5 M14 2,12 555,7 273,4 M16 2,18 514,8 260,2 M18 2,10 474,2 161,7 Bảng 12, C¸c tÝnh c¬ häc cña hçn hîp s¬n trªn khu«n c¸t B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµiNghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp H. 24, Sơnkhuôn M7 H. 29, Sơnkhuôn M16 Hình Ảnh EDS mÆt g·y cña mÉu hçn hîp s¬n khu«n H.33, Sơn khuôn M16 Hình, Ảnh cÊu tróc hiÓn vi quang häc cña mÉu hçn hîp s¬n khu«n M14, TÈm thùc hÖ Glyceregia, , H. 26, Sơnkhuôn M12 H. 28, Sơnkhuôn M14 H.35, Sơn khuôn M20 H.31, Sơn khuôn M12 H.32b, Sơn khuôn M14 B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµi Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp -Hçn hîp s¬n khu«n ®· thÓ hiÖn râ vai trß chÞu nhiÖt, che ch¾n bÒ mÆt ®Ó kh«ng g©y phản øng ch¸y c¸t dÉn ®Õn dÝnh b¸m vµo sản phÈm thÐp ®óc. - Hçn hîp s¬n khu«n ®· lµm cho cÊu tróc bÒ mÆt cña sản phÈm thÐp mÞn h¬n - Hçn hîp s¬n khu«n hÇu nh− kh«ng cßn dÝnh l¹i trªn bÒ mÆt thÐp, chøng tá ®é s¹ch bÒ mÆt cao. - Hçn hîp s¬n trªn bÒ mÆt sản phÈm ®óc chØ quan s¸t thÊy ë mÉu M16, cßn nhiÒu lç khÝ, xèp. - CÊu tróc gÇn bÒ mÆt sản phÈm cã cì h¹t th«. 3.5. ph©n tÝch, ®¸nh gi¸ hiÖu quẢ kinh tÕ, KhẢ nĂng ¸p dông vµo thùc tÕ sẢn xuÊt - TÊt cả c¸c lo¹i vËt liÖu nµy ë trong n−íc ®Òu cã vµ gi¸ thµnh kh«ng qu¸ 4000®/kg. - Sö dông c¸c s¹n manhªzi sau lß- cã hiÖu quả vÒ ®é bÒn nhiÖt, vì những chÊt kÐm bÒn nhiÖt ®· bÞ ph©n huû. - Kh«ng bÞ h¹n chÕ vÒ chñng lo¹i dung m«i pha; xăng, dÇu, cån ®Òu sö dông ®−îc nªn sÏ giảm gi¸ thµnh dung m«i vµ mïi khã chÞu cña xylen vµ t«luen. 3.5.1. Nguyªn vËt liÖu B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµI Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp - C«ng nghÖ chÕ t¹o bét MgO ®· hoµn chØnh; nghiÒn tuyÓn cả trong n−íc lÉn nghiÒn kh« t¹o ra bét cã ®é mÞn tíi 15 µm. - C«ng nghÖ pha chÕ hçn hîp s¬n khu«n tèi −u lµ bảo ®ảm ®é ®ång nhÊt, khèi l−îng riªng tõ 1,9 ®Õn 2,3 kg/dm3, ®é nhít tõ 9 ®Õn 10S, ®é sa l¾ng sau 1 giê tõ 4 ®Õn 8, thÓ vÉn tõ 92 ®Õn 96% ®¹t yªu cÇu ®Ò ra. 3.5.2. C«ng nghÖ chÕ t¹o - Đo, kiÓm, ph©n tÝch ®¸nh gi¸ - thiÕt bÞ phæ biÕn, cã ®é tin cËy cao, ®iÒu kiÖn ®o kiÓm, ph©n tÝch kh«ng phô thuéc, mét sè lo¹i tù chÕ t¹o ®¹t yªu cÇu. 3.5.3. Ph©n tÝch, ®o kiÓm ®¸nh gi¸ - HÖ sè thu håi sản phÈm tõ thùc nghiÖm mÉu lµ khoảng 98%, tû lÖ phÕ phÈm kh«ng x¸c ®Þnh ®−îc nh−ng dù tÝnh khoảng 1,5%. 3.5.4. X¸c lËp hÖ sè thu håi - tû lÖ phÕ phÈm - Réng r·i - Thay thÕ hµng nhËp ngo¹i cña TQ, Ên Đé, Th¸i Lan, Anh, óc… - FOSECO cã lo¹i tíi 30 ®Õn 40.000®/kg 3.5.5. Khả năng ¸p dông vµo thùc tÕ sản xuÊt B¸o c¸o Tæng kÕt ĐÒ tµi Nghiªn cøu Khoa häc vµ Ph¸t triÓn cÊp Bé C«ng nghiÖp PhÇn VI, KÕt luËn 1.Nghiªn cøu c¬ së chÕ t¹o hçn hîp s¬n khu«n ®óc ®· thu ®−−îc kÕt quả vÒ ®é ®ång nhÊt, huyÒn phï, ®é nhít, ®é sa l¾ng, thÓ vÈn, ®é xÝt chÆt, ®é chÞu nhiÖt tho¸t khÝ, che ch¾n bÒ mÆt bÒn ch¾c, kh«ng g©y phản øng 2.ViÖc tiÕn hµnh thÝ nghiÖm lµ trªn c¬ së patent cña Céng Hoµ Sec, tµi liÖu cña FOSECO vµ Trung Quèc, ®· chän ®−−îc thµnh phÇn hçn hîp s¬n khu«n tèi −u lµ 200g MgO, 10g bent«nÝt + 5g Al2O3(S¬n nhò), 15g nhùa th«ng hoµ trong dung m«i 200g cån, xăng hoÆc dÇu hoả. 3.Qui trình nghiÒn, tuyÓn bét MgO kh«, −−ít, trén, pha chÕ hçn hîp víi chÊt kÕt dÝnh vµ dung m«i ®· ®−−îc hoµn chØnh. 4.Hçn hîp s¬n khu«n ®· ®¹t ®−−îc ®ång nhÊt víi ®é mÞn bét khoảng 20 ®Õn 30µm, khèi l−−îng riªng tõ 1,9 ®Õn 2,3kg/dm3, ®é nhít tõ 9 ®Õn 10S, ®é sa l¾ng sau 1 giê tõ 4 ®Õn 8, thÓ vÈn tõ 92 ®Õn 96%, ®¹t c¸c chØ tiªu ®Ò ra. 5.Hçn hîp s¬n khu«n MgO + Bent«nÝt (+5% Al2O3) + nhùa th«ng ®· ®−−îc sö dông thö nghiÖm ë mét sè c¬ së sản xuÊt; X−−ëng ®óc ViÖn Khoa häc VËt liÖu, ViÖn C«ng nghÖ, C«ng ty Cæ phÇn C¬ khÝ Mª Linh, C«ng ty C¬ khÝ X©y dùng Phóc S¬n, 6.Hçn hîp s¬n khu«n ®· ®¹t ®é chÞu nhiÖt cao; kh«ng biÕn mÒm, phång rép, chøa khÝ, co th¾t, che ch¾n bÒ mÆt bÒn ch¾c, kh«ng g©y phản øng dÝnh b¸m c¸t vµo sản phÈm. 7.Thµnh phÇn ho¸ cña hçn hîp s¬n khu«n manhªzi tèi −u lµ 67-69%MgO, 4-5%SiO2, 1-2%Al2O3, 0,7-1%Fe2O3T, 1-2%CaO, P<0,04, S< 0,001, 8. Đé bÒn nhiÖt cña hçn hîp s¬n khu«n manhªzi cao, ®é biÕn d¹ng nhiÖt so víi hçn hîp s¬n khu«n silic¸t nhá h¬n 2 lÇn (vÒ ®é co th¾t). 9.Hçn hîp s¬n khu«n trªn bÒ mÆt sản phÈm c¸c thÐp cr«m, mangan cao cã cÊu tróc spinel bÒn ch¾c, phñ kÝn, xÝt chÆt. Hçn hîp s¬n khu«n manhªzi ®· lµm cho cÊu tróc bÒ mÆt cña sản phÈm thÐp mÞn h¬n, bÒ mÆt sản phÈm nh½n bảo ®ảm yªu cÇu chÝnh x¸c vÒ cì kÝch hình häc. 10.HÖ sè thu håi sản phÈm khi sö dông hçn hîp s¬n khu«n manhªzi khoảng 98% ( tû lÖ phÕ phÈm chØ khoảng 1,5%) c¸c chØ tiªu kinh tÕ kü thuËt ®ảm bảo, gi¸ thµnh sản phÈm cã thÓ chØ b»ng 70% nhËp ngo¹i.