3. Tinh luyện thép ngoài lò bằng KLĐH

    Về mặt kỹ thuật, những yêu cầu đối với chất lượng thép ngày càng nghiêm ngặt, chủ yếu thể hiện ở tiêu chuẩn độ sạch cao, tính dị hướng nhỏ, phạm vi thành phần hóa học mác thép hẹp. Sau khi nấu luyện đạt thành phần hóa học mác thép yêu cầu, phải thực hiện bước công nghệ rất quan trọng là tiến hành loại bỏ các tạp chất sinh ra trong quá trình nấu luyện để nâng cao độ sạch của mẻ thép. Đó là mục đích của tinh luyện thép.

    Do độ hoạt hóa của nguyên tố KLĐH cao hơn nhiều so với các kim loại thành phần trong thép hợp kim, nên những khả năng ảnh hưởng của nguyên tố KLĐH tới cấu trúc và tính chất của thép hợp kim thể hiện như sau:

    Khả năng tinh luyện thép:

    Nguyên tố KLĐH tác dụng với các nguyên tố có hại trong thép như O2, S,… tạo thành hợp chất hóa học ổn định và được tách ra khỏi thép lỏng thành pha riêng.

    Khả năng biến tính thép:

    Nguyên tố KLĐH tác động lên hình thái kết tinh sơ cấp và tác động tới mức độ phân tán của pha kết tinh và khả năng vi hợp kim hóa thép.

    Bản chất của vấn đề tinh luyện thép là quá trình các phản ứng hóa-lý xảy ra giữa xỉ và kim loại lỏng với môi trường không khí. Đại bộ phận các phản ứng luyện kim trong quá trình luyện thép là phản ứng nhiều pha xảy ra ở nhiệt độ cao. Thông thường phản ứng xảy ra tương đối nhanh nhưng vì tốc độ truyền chất thường là rất chậm nên phần lớn trường hợp tốc độ phản ứng bị kìm hãm. Để cải thiện động lực học của các phản ứng luyện kim này cần phải tìm kiếm các giải pháp công nghệ mới như khuấy trộn tạo điều kiện để các pha như thép lỏng – xỉ – KLĐH tiếp xúc tốt hơn [4]. Nguyên tố KLĐH có ái lực hóa học rất lớn với oxy và lưu huỳnh (bảng 2).

Bảng 2, 3

Bảng 2 và 3

    Từ bảng 2 có thể thấy ái lực hóa học với oxy và lưu huỳnh của nguyên tố KLĐH cao hơn nhiều so với các chất khử thông thường khác và do đó KLĐH được sử dụng rộng rãi trong tinh luyện thép ngoài lò. Nguyên tố KLĐH có ái lực hóa học với nitơ giống như Ti, Al và các nguyên tố tạo thành nitrit khác. Nhiều công bố cho biết rằng nguyên tố KLĐH có thể tác dụng với phốt pho tạo thành phot- phit, thí dụ như: CeP, LaP để khử bỏ chúng. Như vậy, có thể thấy nhiệt tạo thành hợp chất tạp chất trong thép lỏng của nguyên tố KLĐH giảm dần theo trình tự sau: oxyt, sunfit, nitrit, tức là ái lực hóa học của nguyên tố KLĐH với oxy là mạnh nhất.

4. Những thí dụ trong thực tế sản xuất

    Trong những năm gần đây, chúng tôi đã sử dụng KLĐH để sản xuất bi, đạn nghiền, tấm lót máy nghiền cho các nhà máy ximăng ở Công ty Cơ khí Đông Anh. Nhà máy đã sử dụng FeSi-đất hiếm và Ferroceri để tinh luyện thép trong gầu. Kết quả tạp chất đã giảm sâu, cơ tính thép nâng cao, cấu trúc hạt nhỏ mịn. Tiếp đó đã sản xuất má giá và xà nhún tàu hỏa, cuối cùng là tâm ghi đường sắt tại nhà máy Cơ khí đường sắt Đông Anh. Chúng tôi vẫn sử dụng 2 loại KLĐH như trên. Kết quả tạp chất phi kim trong thép rất ít, hạt có cấu trúc nhỏ mịn, cơ tính, độ dai va đập và tính chịu mài mòn của thép rất tốt. Các thí dụ trên chứng tỏ các nguyên tố KLĐH đã mở ra khả năng rất lớn trong tinh luyện thép ngoài lò.

5. Kết luận

    Ngày nay, các nguyên tố KLĐH được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp quan trọng, kể cả công nghiệp quốc phòng, nhưng ứng dụng phổ biến hơn cả là trong lĩnh vực luyện kim. Do các nguyên tố KLĐH có ái lực mạnh nhất với oxy, lưu huỳnh,… nên chúng là chất khử sâu các tạp chất có trong những công nghệ tinh luyện thép ngoài lò để nâng cao cơ tính, tính chống ăn mòn,… của các loại thép. Việt Nam là nước có trữ lượng lớn về KLĐH, đó là nguồn nguyên liệu quan trọng cần được khai thác, chế biến để góp phần phát triển nền công nghiệp gang-thép non trẻ của nước nhà.

 

Tài liệu trích dẫn

  1. Bùi Văn Mưu, Báo cáo tổng kết đề tài khoa học cấp nhà nước “Tinh luyện thép ngoài lò”, Mã số 24B-02-08
  2. Bùi Văn Mưu, Diss. B, BA Freiberg, 1983
  3. Bùi Văn Mưu, Bằng độc quyền sáng chế số 3809 “Phương pháp tinh luyện thép ngoài lò”
  4. Bùi Văn Mưu, Hiệu quả khử oxy, lưu huỳnh trong thép của các chất khử sẵn có ở Việt Nam, Neue Huette, 29, 1986, S.128-132

 

Bình luận

Thư điện tử của bạn sẽ không được hiện thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Bạn có thể sử dụng các thẻ HTML và thuộc tính sau: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>