Sắt xốp là nguyên liệu mới của ngành luyện thép hợp kim, có tác dụng làm thay đổi chất lượng thép hợp kim trên thế giới. Thép hợp kim là một hướng phát triển trọng tâm của mỗi quốc gia, quyết định đến chất lượng của các sản phẩm cơ khí trong công nghiệp dân dụng và trong công nghiệp quốc phòng, trong đó có Việt Nam.

Từ thực tiễn và kết quả nghiên cứu thử nghiệm về sản xuất một số mác thép các bon và hợp kim, cho thấy, sắt xốp là nguyên liệu cho phép sản xuất được các mác thép các bon thấp, hàm lượng tạp chất thấp, ít phải dùng hóa chất để khử tạp chất, rất thuận lợi cho sản xuất thép các bon chất lượng cao. Hiện nay, các nước đang sử dụng 3 loại lò: lò cảm ứng trung tần, lò điện hồ quang và lò quay để luyện thép hợp kim từ sắt xốp. Mỗi loại lò có ưu điểm, nhưng cũng có nhược điểm. Thường sản xuất loạt nhỏ, người ta sử dụng lò trung tần, sản xuất loạt lớn sử dụng lò hồ quang, còn lò quay thổi ôxi được sử dụng tại Trung Quốc và Ấn Độ.

Theo công nghệ của Đức và Ý, khi sử dụng lò cảm ứng trung tần, cần thay đổi kết cấu lò, tạo 2 đến 3 vùng nhiệt được điều khiển riêng để khống chế nhiệt theo từng giai đoạn luyện thép. Khi luyện trong lò điện hồ quang, sử dụng công nghệ điều khiển cưỡng bức tăng tốc nóng chảy và khử các tạp chất, giảm thời gian luyện từ trên 1 giờ xuống còn 30-40 phút/1 mẻ. 

Như vậy, cần nghiên cứu sâu công nghệ luyện thép, bắt đầu từ lò nhỏ đơn giản lò điện cảm ứng, dần phát triển sang luyện trong lò điện. Tập trung vào các vấn đề công nghệ, vấn đề làm tan chảy sắt xốp, vấn đề phối liệu tỷ lệ sắt xốp/sắt vụn, vấn đề vật liệu xây vỏ lò và xây vỏ lò, tuổi thọ của vỏ lò, chế độ nhiệt và vai trò của chúng trong quá trình khử khí và tạp chất.

Xuất phát từ thực tế trên, đề tài “Nghiên cứu công nghệ luyện đúc phôi thép cac bon từ C30 đến C60 sử dụng sắt xốp trong lò điện” thuộc Dự án KH&CN: “Hoàn thiện công nghệ sản xuất sắt xốp và nghiên cứu sử sụng sắt xốp để luyện một số thép hợp kim phục vụ kinh tế và quốc phòng” do PGS.TS. Đinh Văn Chiến, Viện trưởng Viện KHCN cơ khí, tự động hóa và môi trường làm chủ nhiệm được thực hiện với các mục tiêu bao gồm:

- Làm chủ công nghệ luyện và đúc phôi thép các bon mác từ C30 đến C60 sử dụng sắt xốp trong lò điện đảm bảo chất lượng theo tiêu chuẩn Việt Nam;

- Thiết kế, xây dựng và lắp được dây chuyền đúc phôi thép các bon mác từ C30 đến C60 sử dụng sắt xốp trong lò điện;

- Chế tạo thử nghiệm các loại phôi thép các bon mác từ C30 đến C60 từ sắt xốp sử dụng trong công nghiệp.

Việc chọn mác thép để nghiên cứu cũng rất quan trọng. Đề tài chọn thép C30-C60 có ý nghĩa, đây là các mác thép chuẩn, mang tính cơ bản và nền cho việc luyện các mác thép cacbon khác và thép hợp kim. Để nghiên cứu thép cacbon C30-C60, cần tập trung xử lý công nghệ khử cacbon, điều chỉnh thành phần cacbon theo yêu cầu mác thép và vấn đề khử ôxi, khử tạp chất trong đó có khử P% và S% để đạt được độ sạch cao. Đưa ra được quy luật đề có thể khống chế, điều khiển quá trình công nghệ tùy theo yêu cầu sản phẩm sau này. Các công nghệ này sẽ làm công nghệ nền, phục vụ không những luyện thép cacbon chất lượng với hàm lượng C% siêu thấp, hay hàm lượng cacbon cao mà còn có ý nghĩa cho việc luyện các mác thép hợp kim sau này, như các thép không gỉ với hàm lượng cacbon thấp, thép hợp kim kết cầu độ bền cao. Khi nghiên cứu, cần dựa trên một hệ thống thiết bị cụ thể làm cơ sở cho nghiên cứu công nghệ. Chính vì vậy, cần thiết kế lắp đặt một dây chuyền công nghệ mang tính thử nghiệm, có tương đối đầy đủ chủng loại thiết bị, đảm bảo cho công tác nghiên cứu.

Sau hơn 2 năm triển khai thực hiện đề tài số 8: “Nghiên cứu công nghệ luyện đúc phôi thép cacbon từ C30 đến C60 sử dụng sắt xốp trong lò điện” thuộc dự án KHCN “Hoàn thiện công nghệ sản xuất sắt xốp và nghiên cứu sử sụng sắt xốp để luyện một số thép hợp kim phục vụ kinh tế và quốc phòng”, nhóm nghiên cứu đã hoàn thành các nội dung theo hồ sơ đăng ký. Tất cả các sản phẩm của đề tài đã hoàn thành. Các kết quả chính đạt được bao gồm:

1/ Khẳng định khả năng ứng dụng sắt xốp để luyện và đúc phôi thép ở mức sản xuất công nghiệp ở Việt Nam, góp phần mang lại hiệu quả kinh tế, xã hội trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở Việt Nam

2/ Đã nghiên cứu lập được 26 bộ quy trình công nghệ về vận hành, luyện, tinh luyện và đúc phôi thép C30 - C60 từ sắt xốp trong lò cảm ứng. Đã thiết kế được 7 bộ bản vẽ, chế tạo và đưa vào sử dụng các thiết bị phụ trợ như: cơ cấu cấp liệu sắt xốp cho lò cảm ứng, giàn giá thiết bị đúc, hệ thống hút bụi và dây chuyền công nghệ thiết bị luyện, đúc phôi thép C30 - C60 từ sắt xốp trong lò điện với công suất 10.000 tấn /năm.

3/ Đã sản xuất thử nghiệm 5000 kg phôi thép C30 từ sắt xốp trong lò điện. Đã rèn, cán và thử cơ tính, tổ chức của vật liệu. Chất lượng sản phẩm đáp ứng các thành phần theo yêu cầu đặt ra.

4/ Đã sản xuất thử nghiệm 5000 kg phôi thép C60 từ sắt xốp trong lò điện. Đã rèn, cán và thử cơ tính, tổ chức của vật liệu. Chất lượng sản phẩm đáp ứng các thành phần theo yêu cầu đặt ra.

5/ Kết quả nghiên cứu đã được công bố ở 2 bài báo khoa học trên tạp chí cơ khí Việt Nam và 1 báo cáo tại Hội nghị cơ khí toàn quốc về Cơ khí - Động lực năm 2016. Kết quả nghiên cứu góp phần tham gia đào tạo 01 tiến sĩ ngành kỹ thuật cơ khí

Với kết quả đạt được, sản phẩm của đề tài góp phần thúc đẩy phát triển của ngành thép Việt Nam cũng như ngành khai thác khoáng sản, khẳng định khả năng luyện thép hợp kim phục vụ cho các ngành kinh tế và cho quốc phòng từ 120 sắt xốp. Ngoài ra góp phần nâng cao trình độ đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật, trình độ tổ chức, nghiên cứu, thiết kế trong nước hoàn thiện và tiến tới khả năng làm chủ trong việc tính toán, thiết kế, sản xuất các loại thép từ sắt xốp tại Việt Nam.

Việc nghiên cứu thành công đề tài, ngoài ý nghĩa về khoa học còn có tác dụng lớn đối với kinh tế xã hội. Thông qua việc nghiên cứu đã đào tạo được đội ngũ cán bộ trong nước tiếp cận công nghệ mới trong thiết kế, chế tạo tạo thêm công ăn việc làm cho người lao động, góp phần đảm bảo an sinh xã hội.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (Mã số 15034) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

P.K.L (NASATI)