Nghiên cứu công nghệ luyện và đúc thép mangan cao từ sắt xốp để chế tạo búa nghiền quặng sắt và sắt xốp

Sắt xốp là nguyên liệu đang được phổ biến dùng để luyện thép hợp kim trên thế giới, đến nay Việt Nam đã có MIREX, MATEXIM sản xuất được hàng chục ngàn tấn sắt xốp, nhưng rất tiếc, sắt xốp Việt Nam rất khó tiêu thụ vì lý do kỹ thuật và kinh tế. Thép 110Mn13Đ là một mác thép tương đối phổ biến trên thế giới dùng để đúc các chi tiết chịu mài mòn, được đề tài chọn làm đối tượng nấu luyện một mác thép hợp kim nhằm tìm hướng giải quyết bài toán công nghệ luyện và hợp kim hóa sản phẩm ứng dụng sắt xốp đầu tiên tại Việt Nam luyện đúc thép hợp kim cao. Búa nghiền quặng sắt và sắt xốp rất chóng hỏng do độ cứng cao hơn đá, đã được nhiều cơ sở sản xuất, các công nghệ luyện đúc búa cũng đã tương đối ổn định do đó nhóm đề tài đã chọn để thuận lợi trong nghiên cứu tính đúc của thép hợp kim luyện từ sắt xốp và so sánh kết quả nghiên cứu về tổ chức và tính chất hợp kim.

Nhóm nghiên cứu từ Công ty Cổ phần Khoáng sản và Luyện kim Việt Nam do KS. Trần Văn Đoàn đứng đầu đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu công nghệ luyện và đúc thép mangan cao từ sắt xốp để chế tạo búa nghiền quặng sắt và sắt xốp”, nhằm nghiên cứu làm chủ công nghệ luyện thép từ sắt xốp với các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật, khẳng định được tính ưu việt của nguyên liệu trong luyện thép hợp kim, thiết lập bộ quy trình công nghệ luyện thép có thể ứng dụng cho các cơ sở luyện thép tại Việt Nam và tiền đề cho luyện các mác thép hợp kim chất lượng cao phục vụ kinh tế và quốc phòng. Nghiên cứu toàn bộ công nghệ: từ chuẩn bị nguyên liệu sắt xốp, luyện thép nền và hợp kim hóa để tạo thép hợp kim, và đúc ra sản phẩm mang tính thương mại - búa nghiền quặng và sắt xốp. đúc trong khuôn khô CO2, đúc khuôn tươi trên máy và đúc búa nghiền có răng tăng cường. Thiết lập quy trình công nghệ cho sản phẩm, có thể chuyển giao cho các cơ sở khác. Xây dựng một phân xưởng đúc thép hợp kim tại Cao Bằng, phục vụ đúc búa nghiền và các chi tiết cơ khí cho các Nhà máy Luyện kim, các mỏ của địa phương, phục vụ cho công nghiệp địa phương, góp phần bảo đảm an ninh và công ăn việc làm trực tiếp và gián tiếp cho địa phương vùng sâu vùng xa biên giới.

Sau một thời gian triển khai thực hiện, đề tài đưa ra một số kết luận chung như sau:

1. Đề tài đã hoàn thành đúng mục tiêu, yêu cầu và nội dung được đặt ra theo yêu cầu của hợp đồng NCKH.

2. Đề tài đã lầm đầy đủ các nội dung đăng ký, làm đầy đủ các dạng sản phẩm theo yêu cầu: Các chuyên đề khoa học, các búa nghiền đúng thành phần và đủ số lượng đăng ký.

3. Sau 3 năm nghiên cứu, đề tài đã tìm ra nhiều giải pháp công nghệ nấu luyện thép hợp kim từ sắt xốp, trong đó có thép Mn13.

- Khẳng định có giải pháp luyện thép từ sắt xốp, không thủng lò, tỷ lệ thu hồi Fe cao và chất lượng thép tốt;

- Có thể luyện thép từ sắt xốp với chất lượng khác nhau, với tỷ lệ sắt xốp đến 70%, khẳng định nấu tối ưu sử dụng sắt xốp 30-50%, bảo đảm tuổi thọ của nồi lò tương đương nấu thép phế và gang, khẳng định công nghệ điều khiển quá trình nhiệt, thao tác nạp liệu và khống chế xỉ, bảo đảm suất thu hồi cao.

- Có thể luyện được các mác thép hợp kim nói chung từ sắt xốp, ngoài Mn13, nhờ đó, mở rộng phạm vi ứng dụng của sắt xốp.

4. Đề tài đã nghiên cứu ứng dụng 3 công nghệ vào đúc búa nghiền:

- Đúc búa nghiền bằng khuôn cát trộn nước thủy tinh và làm khô bằng khí CO2;

- Đúc búa nghiền bằng công nghệ ghim xương tăng bền;

- Đúc búa bằng khuôn cát tươi trên máy làm khuôn;

5. Các búa nghiền của đề tài đã được đưa thử nghiệm tại các cơ sở nghiền quặng và đá. Tuổi thọ của búa được đánh giá tốt tương tự như các sản phẩm đang sản xuất trong nước.

6. Công nghệ đúc nấu luyện – đúc búa nghiền được chuyển giao cho MIREX Cao Bằng, cho Z113 Tuyên Quang. Sản phẩm đã và đang chiểm lĩnh thị trường trên địa bàn 2 tỉnh miền núi chiến khu. Góp phần phát triển kinh tế xã hội. Các nhà máy luyện kim, khai thác quặng và mỏ đã được cung cấp sản phẩm có chất lượng hơn, tiết kiệm thời gian chờ đợi thay búa và kinh phí vận chuyển từ xa. Tạo công ăn việc làm cho công nhân. Đội ngũ công nhân có thể tự nấu thép từ sắt xốp và đúc các sản phẩm khác giải quyết bài toán kinh tế kỹ thuật địa phương.

7. Các nghiên cứu về luyện thép từ nguyên liệu sắt xốp MIREX và công nghệ luyện thép hợp kim đã cùng các đề tài khác, làm chủ được công nghệ luyện thép hợp kim từ sắt xốp, định hướng sử dụng sắt xốp luyện các mác thép có hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao phục vụ Công nghiệp Quốc Phòng. Đề tài đã tham gia đóng góp mang tính chủ đạo luyện các mác thép S10C-M dùng làm phôi dập vỏ liều đạn pháo 76,2mm và 30mm, thép 30CrMnSiA dùng chế tạo đĩa ma sát dùng trong xe tăng, phục vụ sản xuất quốc phòng.

Từ đầu năm 2016, khi xưởng thép đúc hợp kim cao của đề tài hoàn thành xây dựng, Công ty Mirex đã tổ chức sản xuất, một phần sản xuất búa nghiền phục vụ cho phân xưởng nghiền quặng của Mirex, và phần lớn đã sản xuất bán hàng theo hợp đồng của các nhà máy luyện kim và các mỏ khai thác quặng sắt, quặng mangan và các mỏ khai thác đá tại Cao Bằng. Nhờ nguồn vốn đầu tư của nhà nước và kết quả nghiên cứu của đề tài, xưởng đúc đã đi vào hoạt động liên tục từ đầu năm 2016 đến nay, nhờ đó mang lại hiệu quả về xã hội đáng kể cho tỉnh miền núi nghèo Cao Bằng. Giúp một phần nhỏ cho phát triển kinh tế vùng biên giới Cao Bằng và góp phần kích thích sự đầu tư và sản xuất cơ khí của Cao bằng. Đào tạo, bồi dưỡng đội ngũ công nhân kỹ thuật người dân tộc và giải quyết việc làm, bảo đảm an sinh xã hội.