Trong dây truyền cán thép thanh của các nhà máy cán tự động đều phải sử dụng các chi tiết đầu xoắn dây buộc cho máy bó thép thanh thành phẩm, chi tiết đầu xoắn dây buộc này tuy nhỏ nhưng có kết cấu rất phức tạp và phải làm việc liên tục trong điều kiện chịu ma sát lớn, sinh nhiệt và chịu lực va đập, trong quá trình sản xuất khi xảy ra sự cố với đầu xoắn này thì việc thay thế chúng rất khó khăn, thường phải tạm ngừng dây chuyền để thay thế chúng. Do vậy, các chi tiết đầu xoắn dây buộc được chế tạo bằng thép gió để đáp ứng tốt yêu cầu về cơ tính cũng như tuổi thọ cao.

Thời điểm hiện tại, các Nhà máy Cán thép của Tập đoàn Hòa Phát ở Hưng Yên và Hải Dương vẫn đang nhập khẩu các chi tiết đầu xoắn dây máy bó thép thanh này từ Đài Loan, chúng được chế tạo bằng mác thép gió SKH51.

Để chủ động hơn trong sản xuất cũng như giảm sự phụ thuộc vào các nhà cung cấp nước ngoài, Nhà máy cán thép Hòa Phát - Công ty TNHH Thép Hòa Phát Hưng Yên đã đặt hàng Viện Luyện kim đen nghiên cứu và chế tạo chi tiết đầu xoắn dây buộc này. Vì thế, năm 2019, nhóm nghiên cứu của KS. Dư Công Thanh tại Viện luyện kim đen đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu công nghệ chế tạo đầu xoắn dây máy bó thép thanh bằng thép gió mác SKH51”.

Đề tài nhằm thực hiện mục tiêu: một là xác lập Quy trình công nghệ hoàn chỉnh để chế tạo thép gió mác SKH51 theo tiêu chuẩn JIS G4403 (1983) bao gồm: Công nghệ nấu luyện; Công nghệ tinh luyện; Công nghệ gia công áp lực; Công nghệ nhiệt luyện; Công nghệ gia công cơ khí sản phẩm thép gió SKH51. Hai là chế tạo 10 chi tiết đầu xoắn dây của máy bó thép thanh từ thép nghiên cứu của đề tài, thử nghiệm và đánh giá chất lượng sản phẩm tại Nhà máy cán thép Hòa Phát - Công ty TNHH Thép Hòa Phát Hưng Yên

Qua quá trình nghiên cứu, thực nghiệm chế tạo các chi tiết đầu xoắn dây của máy bó thép thanh bằng thép gió SKH51, nhóm nghiên cứu đề tài rút ra những kết luận sau:

1. Công nghệ nấu luyện

- Về nguyên liệu: Có thể sử dụng các phế liệu sẵn có trên thị trường như thép phế CB400, các loại fero hợp kim sẵn có được nhập khẩu từ Trung Quốc và Ấn Độ cho quá trình nấu luyện để đạt yêu cầu về thành phần hóa học của mác thép.

- Nếu sử dụng thiết bị nấu luyện là lò tần số trung tần 750 kg, thì hệ số cháy hao của các-bon và các nguyên tố hợp kim thực tế như mức đã được đề cập.

2. Công nghệ tinh luyện điện xỉ

- Đề tài đã sử dụng thiết bị tinh luyện điện xỉ NB-1000 có công suất 100 KVA, với điện cực tinh luyện là phôi có kích thước Ф60 x 3000 mm.

- Xỉ tinh luyện sử dụng hệ xỉ АНФ-6 (Liên Xô) có tỷ lệ CaF2: 70%, Al2O3: 30%. Trọng lượng một mẻ xỉ cho tinh luyện là 2,8 kg (với hộp kết tinh kích thước Ф120 x 500 mm).

- Về thành phần hóa học sau điện xỉ thì hàm lượng S của thép sau điện xỉ giảm từ 44–56 %, hàm lượng P gần như không thay đổi. Hàm lượng C và các nguyên tố hợp kim khác của thép sau điện xỉ có thay đổi chút ít theo chiều hướng giảm.

3. Công nghệ gia công rèn

- Đề tài đã sử dụng các máy búa 150 kg và 750 kg để tiến hành gia công rèn thép SKH51 do đề tài chế tạo được. Các thỏi điện xỉ được nung trong lò điện trở H45 với dây điện trở Cr-Al.

- Các thỏi điện xỉ được cắt thành các phôi kích thước Ф120 x 45 mm có trọng lượng xấp xỉ 4,5 kg để thuận lợi cho gia công biến dạng rèn.

- Nhiệt độ biến dạng rèn là 950 ÷ 1150^oC, các phôi điện xỉ được nung phân cấp ở 850^oC với tốc độ nung 80^oC/h và 100^oC/h, tại nhiệt độ 1150^oC giữ nhiệt 1,0 giờ. Các phôi rèn khi rèn xong được ủ nguội chậm trong cát khô.

4. Công nghệ nhiệt luyện

- Nhiệt độ ủ mềm là 850 ± 10^oC, tốc độ nâng nhiệt là 80⁰C/h, thời gian giữ nhiệt ở 850^oC là 1,0 giờ, làm nguội phôi rèn theo lò với tốc độ 40 ÷ 50^oC/h.

- Nhiệt độ tôi là 1220 ± 10^oC, các chi tiết đầu xoắn dây được nung phân cấp với tốc độ nung 80^oC/h, tại các nhiệt độ 650^oC, 850^oC và 1220⁰C giữ nhiệt 1,0 h. Làm nguội trong dầu tôi SHL QUENCH 100 B, nhiệt độ dầu tôi là 60÷80^oC.

- Ram các chi tiết đầu xoắn dây buộc của máy bó thép thanh 3 lần, nhiệt độ ram là 560 ± 10^oC, tốc độ nâng nhiệt 80^oC/h, thời gian giữ nhiệt ở 560^oC là 1,0 giờ, làm nguội ngoài không khí đến nhiệt độ môi trường.

5. Công nghệ gia công cơ khí sản phẩm Gia công chế tạo sản phẩm phải tiến hành làm hai công đoạn: Công đoạn 1 sử dụng máy tiện, máy phay và máy khoan bàn để gia công tạo chi tiết bán tinh. Công đoạn 2 tiến hành sửa nguội chi tiết bán tinh để có chi tiết thành phẩm.

Về lắp đặt, dùng thử và đánh giá chất lượng của đơn vị dùng thử 23 Sản phẩm của đề tài đã lắp đặt, dùng thử tại Nhà máy cán thép Hòa Phát - Công ty TNHH thép Hòa Phát Hưng Yên. Đánh giá của đơn vị dùng thử: “Các chi tiết đầu xoắn dây máy bó thép thanh do Viện Luyện kim đen chế tạo bước đầu đã đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật sản xuất đề ra. Tuy vậy, trong thời gian tới chúng tôi tiếp tục theo dõi việc sử dụng các chi tiết đầu xoắn dây này để có thể đánh giá chính xác hơn về tuổi thọ sử dụng các sản phẩm do đề tài chế tạo”.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 17055/2019) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

N.P.D (NASATI)