BỘ CÔNG THƯƠNG
TỔNG CÔNG TY THÉP VIỆT NAM
VIỆN LUYỆN KIM ĐEN

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC & PHÁT TRIỂN CẤP BỘ Tên đề tài:
“
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THÉP BỀN NHIỆT MÁC
15Cr11MoV DÙNG CHẾ TẠO PHỤ TÙNG TUABIN HƠI NƯỚC
”
Cơ quan chủ quản: TỔNG CÔNG TY THÉP VIỆT NAM
Cơ quan chủ trì: VIỆN LUYỆN KIM ĐEN
Chủ nhiệm đề tài: Ths. NGUYỄN QUANG DŨNG

Tên đề tài:
“
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THÉP BỀN NHIỆT MÁC
15Cr11MoV DÙNG CHẾ TẠO PHỤ TÙNG TUABIN HƠI NƯỚC
” VIỆN LUYỆN KIM ĐEN
VIỆN TRƯỞNG Đinh Văn Tâm HÀ NỘI, 12/2009
3

Danh sách những người thực hiện chính

3. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 19
3.1. Công nghệ sản xuất thép hợp kim mác 15Cr11MoV 19
3.1.1. Công nghệ luyện thép 19
3.1.2. Công nghệ tinh luyện 21
3.1.3. Công nghệ gia công áp lực 24
3.1.4. Công nghệ nhiệt luyện 25
3.2. Các tính chất của thép 15Cr11MoV 27
3.2.1. Thành phần hoá học 27
3.2.2. Tính chất cơ lý 28
3.2.3. Cấu trúc pha 28
3.2.4. Tính chống gỉ của thép 32
3.3. Chế tạo s
ản phẩm 34
4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 35
4.1. Kết luận 35
4.2. Kiến nghị 35
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO 36
6. PHỤ LỤC 37
5

MỞ ĐẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, ngành điện đóng
một vai trò vô cùng quan trọng. Đây là một ngành xương sống cho các ngành
công nghiệp khác. Để tạo ra điện năng có nhiều kỹ thuật khác nhau như nhiệt
điện, thủy điện, điện hạt nhân,… tuy nhiên trong các ngành này, lĩnh vực nhiệt
điện đóng một vai trò quan trọng. Trong vài năm gầ
n đây, lĩnh vực nhiệt điện
càng phát triển mạnh hơn như các nhà máy nhiệt điện Phả Lại, Vũng Áng, Ninh
Bình,…

phần hoá học, công dụng của chúng, cấu trúc tồn tại,…
Đối với thép không gỉ, thông thường người ta hay dùng cách phân loại theo
dạng tồn tại cấu trúc của thép. Trong hệ thép không gỉ có những họ thép như
sau: thép austenit, dạng ferit, dạng máctenxit, dạng bền hoá tiết pha, dạng song
pha. Trong các loại thép này thì thép máctenxit có giá thành thấp trong khi
chúng lại có tính chất t
ốt của loại thép không gỉ.
Thông thường, đối với thép không gỉ máctenxit nếu chỉ có một nguyên tố hợp
kim là Crôm thì hàm lượng Crôm tối thiểu phải lớn hơn 11,5% còn nếu có thêm
các nguyên tố hợp kim khác như Mo, V, Ni, Ti, W,… thì hàm lượng Cr có thể nhỏ
hơn 11,5%. Nhờ có các nguyên tố hợp kim này mà thép có được tính chống gỉ tốt
và có độ bền cơ học cao. Ngoài ra thép máctenxit còn có nhiều ứng dụng trong các
lĩnh vực như cơ khí, dụng cụ và các chi ti
ết sử dụng ở nhiệt độ cao.
Thành phần hoá học của hệ thép không gỉ máctenxit được nêu trong bảng 1.
Bảng 1: Thành phần hóa học của hệ thép không gỉ và bền nhiệt máctenxit
(theo tiêu chuẩn của Mỹ)
TT Mác thép Thành phần hoá học của các nguyên tố (%)
AISI ASTM C Si Mn
P ≤ S ≤
Cr Ni Mo Khác
1 403 403
≤0,15 ≤0,50 ≤1,00
0,040 0,030 11,5-
13,0

2 410 410
≤0,15 ≤1,00 ≤1,00
0,040 0,030 11,5-
13,5

≤0,15 ≤1,00
1,50-
2,50
0,060 0,150 12,0-
14,0

≤0,60

8 416Se 416Se
≤0,15 ≤1,00 ≤1,25
0,060 0,060 12,0-
14,0
Se>0,15
9 420 420
≤0,15 ≤1,00 ≤1,00
0,040 0,030 12,0-
14,0

10 420F 420F
≤0,15 ≤1,00 ≤1,25
0,060 0,150 12,0-
14,0

≤0,60

11 420F Se 420F Se 0,30-
0,40
≤1,00 ≤1,25
0,06 0,06 12,0-
14,0

≤1,00 ≤1,00
0,040 0,030 16,0-
18,0

≤0,75

16 440C 440C 0,95-
1,20
≤1,00 ≤1,00
0,040 0,030 16,0-
18,0

≤0,75

17 440F - 0,95-
1,20
≤1,00 ≤1,00
0,06 0,15 16,0-
18,0

Mo/Zr≤0,75
18 440F Se - 0,95-
1,20
≤1,00 ≤1,00
0,06 0,06 16,0-
18,0
Se>0,15
19 501 501
≤0,10 ≤1,00 ≤1,00
0,040 0,030 4,00-

C Si Mn
P ≤ S ≤
Cr Ni Mo W Ti Khác
1 15X5
≤0,15 ≤0,50 ≤0,50
0,030 0,025 4,50-
6,00
≤0,60
- - - -
2 15X5M
≤0,15 ≤0,50 ≤0,50
0,030 0,025 4,50-
6,00
≤0,60
0,45-
0,60
≤0,03 ≤0,03 V ≤0,05
3 15X5BФ
≤0,15
0,30-
0,60
≤0,50
0,030 0,025 4,50-
6,00
≤0,60
- 0,40-
0,70
≤0,03
V: 0,40-
0,70

0,030 0,025 9,00-
10,50
≤0,60
0,70-
0,80
-

≤0,20
-

7 15X11MФ
0,12-
0,19
≤0,50 ≤0,70
0,030 0,025 10,0-
11,5
≤0,60
0,60-
0,80
-
≤0,20
V: 0,25-
0,40
8
18X11MHФБ
0,15-
0,21
≤0,60
0,60-
1,00

0,030 0,025 10,5-
12,0
1,50-
1,80
0,35-
0,50
1,60-
2,00
≤0,20
V: 0,18-
0,30
11 16X11H2B2MФ
0,14-
0,18
≤0,60 ≤0,60
0,030 0,025 10,5-
12,0
1,40-
1,80
0,35-
0,50
1,60-
2,00
≤0,20
V: 0,18-
0,30
12 20X13
0,16-
0,25
≤0,80 ≤0,80

3,00
≤0,80
0,030 0,025 12,0-
14,0
6,00-
7,50
≤0,30 ≤0,20 ≤0,20
-
16 13X14H3B2ФP
0,10-
0,16
≤0,60 ≤0,60
0,030 0,025 13,0-
15,0
2,80-
3,40
≤0,30
1,60-
2,20
≤0,50
V: 0,18-
0,28; B: ≤
0,004
17 25X13H2 0,20-
0,30
≤0,50
0,80-
1,20
0,030 0,025 12,0-
14,0

4,00-
4,50
≤0,30 ≤0,20 ≤0,20
Nb: 0,05-
0,15
Qua bảng 1 và bảng 2 ta thấy hệ thép không gỉ máctenxit được phân chia làm
3 nhóm chính gồm nhóm thép chỉ có Cr khoảng 13%, nhóm có chứa Cr+Ni và
nhóm có chứa Cr cộng thêm một số nguyên tố hợp kim vi lượng như Mo, V, Ti.

1.2. Ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim lên cấu trúc và tính chất của
thép không gỉ máctenxit. .
Như đã biết, nguyên tố hợp kim cơ bản của thép không gỉ máctenxit là Cr
vào khoảng 11,5-18% ngoài ra còn có thêm một số nguyên tố hợp kim khác nữa.
Sau đây ta sẽ xem xét ảnh hưở
ng của các nguyên tố hợp kim đến cấu trúc và tính
chất của các loại thép không gỉ máctenxit.
Cácbon:
Cácbon là nguyên tố mở rộng vùng γ, tức là nguyên tố tăng độ ổn định của
pha austenit. Do có khả năng mở rộng vùng dung dịch rắn γ và tạo thành pha
cácbit có độ cứng cao nên cácbon là nguyên tố tăng bền rất tốt. Khi tăng nhiệt
độ thì khả năng tăng bền của cácbon giảm đi do có sự thay đổi c
ấu hình của
cácbit. Khi có các nguyên tố tạo cácbit mạnh trong hợp kim thì cácbon tập trung
chủ yếu vào những vị trí hình thành cácbit. Vì vậy, khi tăng hàm lượng cácbon
sẽ làm thay đổi sự phân bố các nguyên tố hợp kim giữa các pha dung dịch rắn và
pha cácbít. Điều này dẫn đến làm nghèo dung dịch rắn, ảnh hưởng đến tính chất
hợp kim. Cácbon cũng có ảnh hưởng xấu đến tính dẻo, giảm khả năng chống lại
sự phát triển củ
a vết nứt và giảm tính hàn của hợp kim. Vì vậy, hầu hết các loại
thép hợp kim đều chứa hàm lượng cácbon thấp như các loại thép không gỉ làm

C
3
và Cr
23
C
6
.
Cácbít Cr
23
C
6
có mạng tinh thể lập phương diện tâm với thông số mạng 0,64A
0

với nhiệt độ nóng chảy là 1520-1550
0
C.
Cácbít Cr
7
C
3
có mạng tinh thể ba nghiêng với thông số mạng a=3,89A
0
và
c=41,323A
0
, nhiệt độ nóng chảy là 1630-1670
0
C. Đối với thép được hợp kim
nhiều nguyên tố thì Cr thường tạo ra cácbit phức ở dạng (Fe,Cr)

Ngoài các nguyên tố hợp kim trên ra, trong thép không gỉ máctenxit có thể
có thêm một số nguyên tố hợp kim khác nữa như Ni, W, Ti, Nb,… Trong số các
nguyên tố này thì Ti và Nb cũng có tác dụng tạo pha cácbit để nâng cao độ bền,
tính chịu nhiệt và tính chống gỉ. Hình 2: Giản đồ trạng thái hệ Fe-V.

Molypđen:
Mo là nguyên tố hợp kim thu hẹp vùng γ và mở rộng vùng α trong hợp kim
với sắt. Mo làm tăng độ bền cơ học, độ bền mỏi và làm tăng tính chịu nhiệt của
thép. Mo cũng là nguyên tố tạo cácbít mạnh như Cr. Trong thép hợp kim có
chứa Mo thông thường tạo thành cácbit đơn như MoC, Mo
2
C và một số loại
cácbít phức khác.

11

Hình 3: Giản đồ trạng thái hệ Fe-Mo
1.3. Nhiệt luyện thép không gỉ máctenxit
Để nhận được cấu trúc máctenxit nhằm đảm bảo cơ tính cao, thép không gỉ
phải được nhiệt luyện. Công đoạn nhiệt luyện bao gồm các khâu chủ yếu sau:
austenit hoá, tôi và ram.
Austenit hoá:
Nhiệm vụ của khâu austenit hoá là tạo ra dung dịch rắn γ đồng nhất để
chuẩn bị cho khâu tôi tiếp theo. Vì vậy, nhiệt độ austenit hoá là phải cao hơn
nhi
ệt độ Ac
3

thép không gỉ máctenxít còn có thể có một lượng nhỏ σ-pherit. Đôi khi còn có
cả austenit dư khi tốc độ làm nguội không đủ lớn.
Ram:
Máctenxit nhận được sau khi tôi là một dung dịch rắn quá bão hoà, có độ

cứng cao và dòn. Vì vậy để thép có những tính chất cơ lý cao nhất theo yêu cầu
thì cần thiết phải tiến hành ram thép. Trong quá trình ram thép có xảy ra các
hiện tượng như phân huỷ austenit dư ở khoảng nhiệt độ 220-260
0
C. Kết quả của
quá trình này tính chịu mài mòn của thép tăng lên. Hiện tượng phân huỷ dung
dịch rắn xảy ra ở nhiệt độ 320-430
0
C
Kết quả của quá trình ram là cấu trúc hợp kim ở trạng thái ổn định, độ cứng
giảm đi nhưng tính dẻo tăng lên. Các tính chất khác như tính chống gỉ cũng
được tăng lên.
1.4. Thép không gỉ máctenxit mác 15Cr11MoV.
Thép không gỉ máctenxit mác 15Cr11MoV thuộc về nhóm thép có chứa
11%Cr và được hợp kim hoá thêm các nguyên tố hợp kim Mo và V. Đây là hệ
thép đã được nghiên cứu và sản xuất ở nhiều nước trên thế giới. Các nước đã
đư
a ra tiêu chuẩn hoá mác thép này. Bảng 3 đưa ra mác thép, tiêu chuẩn và
thành phần hoá học của loại thép này của các nước như Trung Quốc, Liên Xô
cũ, Thụy Điển.
Bảng 3: Thành phần hoá học mác thép 15Cr11MoV và các mác tương đương
Chế độ gia công thép không gỉ máctenxit mác 15Cr11MoV như sau:
- Chế độ rèn: 1100-900
0
C. Sản phẩm sau rèn được làm nguội chậm.

≤0,60
4
15X11MΦ
Liên Xô 0,12-
0,19
≤0,50 ≤0,70 ≤0,030 ≤0,025 10,0-
11,50
0,60-
0,80
0,25-
0,40
≤0,60
5 2317 Thụy
Điển
0,18-
0,24
0,10-
0,50
0,30-
0,80
≤0,035 ≤0,035 11,0-
12,5
0,80-
1,20
0,25-
0,35
0,30-
0,80
13
- Chế độ ủ: 800-860

t lý dùng để chuyển đổi nhiệt năng thành
cơ năng. Tùy theo yêu cầu cụ thể để biến đổi thành các loại năng lượng khác và
cũng tùy vào nguồn nhiên liệu cụ thể để cho ra một nguồn năng lượng mong
muốn.
Tuabin hơi nước đầu tiên xuất hiện vào đầu thế kỷ XIX. Những người đầu
tiến chế tạo ra tuabin hơi nước là Gutav Laval (Thụy Sỹ) và Charles Parsons
(Anh). Năm 1883, Laval đã ch
ế tạo ra tuabin xung lực một tầng với những ống
phun to dần, công suất của loại tuabin này nhỏ. Tuabin này được chế tạo theo
nguyên lý này tức là trong tuabin quá trình bành trương hơi chỉ xảy ra trong dãy
cánh tĩnh được gọi là tuabin xung lực.
Vào năm 1884, kỹ sư người Anh Charles Parsons đã chế tạo ra tuabin nhiều
tầng. Mỗi tầng gồm một dãy ống phun và một dãy cánh động, trong đó hơi báh
trướng từ tầng này tới tầ
ng khác. Tuabin loại này hơi không chỉ bành trướng
trong dãy cánh động mà còn bành trướng trong dãy cánh tĩnh gọi là tuabin phản
lực. Năm 1912 tuabin hướng trục đầu tiên do hai an hem người Thụy Điển Iustre
chế tạo.
Vào thế kỷ XIX ngành chế tạo tuabin phát triển với nhịp độ cao: năm 1924
người ta đã chế tạo ra tuabin ngưng hơi với công suất 200MW và thông số hơi
ban đầu là 1,1Mpa, 300
0
C. Năm 1928 sản xuất được tuabin 200MW, 12,8Mpa,
565
0
C. Vào thập niên 70-80, thế giới đã cho ra đời loại tuabin sử dụng trong nhà
máy điện nguyên tử với công suất 70MW, 225MW, 500MW, 1030MW, với tần
số 25 - 50 vòng/s.
14
1.5.2. Nguyên lý hoạt động.

- Bơm nước cấp: để bơm nước cấp vào lò hơi
- Máy phát điện: để phát điện.

1.5.3. Lựa chọn mác thép nghiên cứu

Nghiên cứu các điều kiện làm việc của tuabin cho thấy các chi tiết đều chịu
nhiệt độ cao (>500
0
C) và áp suất làm việc cao. Cùng với sự phá hủy do cơ học,
còn có sự ăn mòn điện hóa. Vì vậy, các phụ tùng của tuabin hơi nước phải được
chế tạo bằng vật liệu vừa có độ bền cơ học cao, vừa phải có tính chống ăn mòn
tốt. Thép không gỉ macstenxit mác 15Cr11MoV có độ chịu nhiệt cao, tính chống
gỉ tốt hoàn toàn có thể thỏa mãn các yêu cầu để chế tạo các phụ tùng của tuabin
hơi nước.
1.6. Kết quả chuyến đi khảo sát công nghệ sản xuất thép không gỉ tại Hàn
Quốc.

15
1.6.1. Các thông tin chung.
- Thành phần đoàn đi: gồm 3 người tham gia thực hiện đề tài gồm:
Đinh Văn Tâm, Viện trưởng Viện Luyện kim đen
Nguyễn Quang Dũng, Trưởng phòng Nghiên cứu, Viện Luyện kim đen
Nguyễn Văn Sưa, Nguyên Viện trưởng, Viện Luyện kim đen
- Thời gian đi khảo sát: 6 ngày (từ ngày 2/11/2009 đến 7/11/2009).
- Địa điểm khảo sát: Công ty sản xuất thép đặc biệt củ
a hàng POSCO
(POSCO Specialty Steel Co.,Ltd.) - Hàn Quốc, Viện Nghiên cứu vật liệu

không gỉ không hàn với kích thước sản phẩm có đường kính 40-170 mm,
Sau đó công ty cũng tiến hành giới thiệu về quy trình kiểm tra, giám sát quá
trình sản xuất cũng như các thiết bị thử nghiệm như: máy phân tích quang phổ,
16
hệ thống dây chuyền phân tích nguyên vật liệu dùng cho luyện kim, máy phân
tích độ dão của thép ở nhiệt độ cao, máy phân tích kéo nén ở nhiệt độ cao,…
Toàn bộ sản phẩm sản xuất ra đều được tiến hành phân tích thành phần hóa học,
cơ lý tính.
Trong quá trình làm việc với cán bộ của Công ty, đoàn đã tìm hiểu về công
nghệ sản xuất thép không gỉ máctenxit từ khâu chuẩn bị nguyên vật liệu, nấu
luyện tại lò điệ
n hồ quang, quá trình tinh luyện, quá trình đúc liên tục, quá trình
cán và gia công sản phẩm.
Buổi tối, công ty đã tiến hành tổ chức chiêu đãi đoàn.
Ngày thứ ba: (thứ tư, 4/11/2009).
Công ty đã tổ chức cho đoàn đi thăm một số bạn hàng của công ty gồm:
- Công ty TNHH Kim loại SeAH. Địa chỉ công ty: 50 Uong Nam-Dong
ChangWon Kyungnam, Korea.
Sản phẩm chủ yếu của công ty là sản xuất ống không gỉ. Nguyên liệu chủ
yếu là của công ty POSCO SS, một ph
ần khác được nhập khẩu. 40% sản phẩm
sản xuất ra được xuất khẩu, 60% còn lại được dùng trong nước.
Sản lượng của công ty hàng năm: 10.000 tấn. Nhà máy có dây chuyền kéo
dây thép không gỉ từ Φ6 - Φ3 mm. Công ty có lò ủ điện trở với nhiệt độ làm
việc cực đại: 1100
0
C. Sau khi ủ, nguyên liệu được tiến hành tẩy rửa, sấy khô và
cuộn thành cuộn.
- Công ty TNHH Sản xuất bu long đai ốc DONGAH. Địa chỉ công ty: 91,
92 Daewon-Dong, ChangWon, Korea

gian vừa qua và hướng nghiên cứu sắp tới của hãng POSCO. Sau đó Viện đã
dẫn đ
oàn đi thăm các cơ sở nghiên cứu chính của Viện như: Trung tâm nghiên
cứu thép không gỉ, trung tâm nghiên cứu không phá hủy mẫu, trung tâm nghiên
cứu hàn,…
Buổi chiều, đoàn đã ra sân bay Pohang để bay lên thủ đô Seoul. Tại đây các
cán bộ của Trung tâm Nghiên cứu POSCO (POSRI) đã tiếp đoàn. Các cán bộ
của Trung tâm nghiên cứu POSRI bao gồm: Park, kyuingsuh – Global Research
Center, Senior Economist; KumYoung, Lee – Senior Economist and Project
Manager for Stainless Steel & Specialty Steel/Center for Steel Industry Study.
Hai bên đã trao đổi công việc của hai bên. Công việc chủ yếu của POSRI là
nghiên cứu đưa ra các chiến lượ
c phát triển trong tương lai của Tập đoàn
POSCO, các lĩnh vực đang quan tâm.
Hiện nay, Viện POSRI có 100 người, trong đó 80 người làm công tác
nghiên cứu, 20 người làm công tác phục vụ. Năm 1994, Tập đoàn Gang Thép
POSCO thành lập Viện POSRI. Về lĩnh vực gang thép, có các chuyên ngành tài
chính và sản xuất chủ yếu nghiên cứu về sản xuất thép cho ngành công nghiệp
sản xuất ôtô và đóng tàu. Hiện nay, lĩnh vực đang quan tâm của Viện chính là
vấn đề tiết ki
ệm năng lượng và môi trường.
Vừa qua,Viện POSRI đã ký được hợp đồng hợp tác với Viện Nghiên cứu
chính sách, chiến lược (Bộ Công Thương, Việt Nam) nghiên cứu lập quy hoạch
phát triển ngành thép Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến 2025.
Hiện nay, tập đoàn POSCO đang hỗ trợ 100% ngân sách hoạt động cho
Viện POSRI.
Sau khi làm việc với các cán bộ của POSRI, đoàn đã về nghỉ tại khách sạn
Ibis Myeong-dong, trung tâm th
ủ đô Seoul.
Ngày thứ năm: (thứ sáu, 6/11/2009).

- Sử dụng thiết bị tinh luyện điện xỉ 100 KVA để tinh luyện thép.
- Sử dụng búa rèn 750kg để rèn thỏi điện x
ỉ ra các chi tiết theo yêu cầu.
- Sử dụng lò nung bằng dây điện trở để xác định công nghệ nhiệt luyện thép
hợp kim mác 15Cr11MoV.
- Sử dụng phương pháp phân tích hoá học truyền thống và phương pháp
phân tích quang phổ trên thiết bị ARL 3460-OES để xác định thành phần
hoá học của thép.
- Sử dụng máy đo độ cứng theo tiêu chuẩn TCVN 256-1.
- Sử dụng máy kéo nén để xác định các tính chất cơ lý của thép nghiên c
ứu.
- Sử dụng kính hiển vi quang học để nghiên cứu tổ chức tế vi của thép.
- Sử dụng các thiết bị đo độ ăn mòn của thép nghiên cứu theo phương pháp
ăn mòn điện hóa.

19
3. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

3.1. Công nghệ chế tạo thép hợp kim mác 15Cr11MoV
Sau khi nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn trong nước cũng như trên thế
giới, đề tài đã đi theo hướng công nghệ luyện thép, tinh luyện điện xỉ, gia công
áp lực, ủ mềm, gia công cơ khí, nhiệt luyện và tạo ra sản phẩm là các phụ tùng
dùng trong tuabin hơi nước (đầu ti van, bạc dẫn hướng, ống chèn, nắp chèn,…).
Lưu trình công ngh
ệ này sẽ tạo ra sản phẩm có các tính chất cơ lý tính tốt nhất.
Sau đây là các kết quả đạt được trong quá trình tiến hành thí nghiệm.
3.1.1. Công nghệ luyện thép
Thép hợp kim mác 15Cr11MoV thuộc về hệ thép không gỉ máctenxit có
thành phần hóa học: C = 0,11 - 0,18%, Si ≤ 0,50%, Mn ≤ 0,60%, P ≤ 0,035%,
S ≤ 0,030%, Cr = 10,00 - 11,50%, Mo = 0,5 - 0,7%, V = 0,25 - 0,40%. Ni ≤

Để tính toán phối liệu các mẻ nấu thí nghiệm, chúng tôi đã sử dụng các số
liệu thống kê về hệ số cháy hao của các nguyên tố C, Cr, Mn, Si, Mo, V trong lò
cảm ứng trung tần và kinh nghiệm luyện thép của Viện Luyện kim đen cũng như
tham khảo các tài liệu khác để đưa ra số liệu tham khảo.
Hệ số cháy hao của các nguyên tố hợp kim khi nấu luyện trong lò cảm ứng
trung tần được nêu trong bảng 5.
B
ảng 5: Hệ số cháy hao của các nguyên tố hợp kim
TT Nguyên tố hợp kim Hệ số cháy hao (%)
1 C 6 -10
2 Cr 2 - 3
3 Mn 3 - 6
4 Si 6 - 10
5 Mo 1 - 2
6 V 10 - 15
Dựa vào thành phần hoá học của nguyên liệu (bảng 3), hệ số cháy hao của
các nguyên tố hợp kim (bảng 4) và kinh nghiệm luyện thép thực tế nhiều năm,
chúng tôi đã tính toán phối liệu cho mẻ nấu thí nghiệm như nêu trong bảng 6.
Bảng 6: Thành phần phối liệu thí nghiệm (kg)
STT Tên nguyên liệu Mẻ số 1 Mẻ số 2
1 Phế thép không gỉ X17 199 200
2 Phế thép CT3 86 86
3 FeMn - -
4 FeSi - -
5 FeMo 3,3 3,3
6 FeV 2,0 2,0
7 Phế thép 304 8,7 7,7
8 Nhôm dây 1,0 1,0
Tổng cộng 300 300


C Mn Si Cr Mo V S P Ni
Phân tích bằng
PP quang phổ
0,175 0,528 0,451 11,37 0,666 0,386 0,0095 0,0208 0.392
Thành phần
tiêu chuẩn
0,11-
0,18
≤ 0,6 ≤ 0,50
10,00-
11,50
0,50-
0,70
0,25-
0,40
≤ 0,030 ≤ 0,035 ≤ 0,60
Qua các số liệu trong bảng 7, ta thấy mẻ nấu thí nghiệm đã đạt yêu cầu về
thành phần hoá học. Thành phần hóa học của các nguyên tố hóa học đều nằm
trong giới hạn cho phép. Đặc biệt, hàm lượng các tạp chất có hại như S, P đều
rất nhỏ so với giới hạn cho phép chứng tỏ quá trình lựa chọn nguyên liệu nấu
luyện và công nghệ nấu luyện là phù hợp với đi
ều kiện hiện có của quá trình thí
nghiệm.
3.1.2. Công nghệ tinh luyện bằng phương pháp điện xỉ
Thép hợp kim không gỉ máctenxit mác 15Cr11MoVlà loại thép hợp kim
cao với cấu trúc phức tạp: máctenxit, pherit và các loại cácbít phức hợp dạng
M
3
C, M
2

- Công suất máy thiết kế: 100KVA
- Dòng điện: 1500 A
- Điện áp: 50 V
- Đườ
ng kính điện cực: 600mm
- Đường kính thỏi đúc điện xỉ: 120mm

Sơ đồ nguyên lý của thiết bị điện xỉ được mô tả trên hình 4.

1

2

3

4

5

6 Hình 4: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị điện xỉ
1 Điện cực 4 Bể kim loại lỏng
2 Hộp kết tinh 5 Kim loại rắn
3 Bể xỉ lỏng 6 Tấm thép mồi ban đầu
23
Để đạt được các mục tiêu tinh luyện, chúng tôi đã chọn hệ xỉ AHF6 có
thành phần các cấu tử như sau: 70% CaF
2

điện để quá trình bù ngót cho thỏi đúc vẫn tiếp tục cho đến khi bề mặt trên
của thỏi đúc phẳng (thời gian khoảng 3 phút) thì ta tiến hành ngắt điện và
kết thúc quá trình tinh luyện.
-
Khi quá trình điện xỉ kết thúc, tiến hành tháo thỏi thép điện xỉ khỏi hộp
kết tinh và đưa ngay toàn bộ thỏi điện xỉ vào đống cát đã được sấy nóng
nhằm giảm ứng suất nhiệt xảy ra .
- Thực tế thí nghiệm, chúng tôi đã tiến hành điện xỉ mẻ nấu luyện thứ nhất
được một thỏi có trọng lượng 32kg.
-
Thời gian tiến hành tinh luyện một thỏi đúc điện xỉ kéo dài 45 phút.
Thành phần hoá học của mẻ nấu thí nghiệm sau khi tinh luyện điện xỉ được
nêu trong bảng 8.
Bảng 8: Thành phần hoá học của các mẻ nấu thí nghiệm sau khi tinh luyện.
STT C Mn Si Cr Mo V S P
Thành phần sau
điện xỉ
0,201 0,410 0,307 10,76 0,683 0,364 0,009 0,023
Thành phần
trước điện xỉ
0,175 0,528 0,451 11,37 0,666 0,386 0,0095 0,0208
24
Qua kết quả này ta thấy rằng, thành phần hoá học của thép sau điện xỉ có
nguyên tố Mn, Cr, Mo, V không thay đổi nhiều trừ nguyên tố Si bị giảm nhiều
do quá trình điện xỉ sử dụng hệ xỉ bazơ nên cháy hao của Si tăng nhiều. Ngoài
ra, nguyên tố C cũng có sự thay đổi ngoài dự kiến, có thể có sai số trong quá
trình phân tích. Đối với thành phần tạp chất có hại (S và P), về lý thuyết sẽ giảm
m
ạnh nhưng thực tế thay đổi ít vì hàm lượng S, P đã rất thấp nên khó giảm
xuống thấp được nữa.

thỏi đúc vào khoảng 2 giờ.
Nhiệt độ kết thúc rèn là nhiệt độ mà tại đó thép vẫn còn đủ tính dẻo cần
thiết cho sự biến dạng mà vẫn không tạo ra các vết nứt tế vi. Đối với thép mác
15Cr11MoV, nhiệ
t độ kết thúc rèn là 900
0
C.

Biến dạng khi rèn.
Quá trình rèn thép không gỉ máctenxit mác 15Cr11MoV được tiến hành
trong khoảng nhiệt độ 900
0
C-1100
0
C. Ở giai đoạn đầu cần tiến hành biến dạng
nhẹ để phá vỡ tổ chức đúc của thỏi đúc sau đó tăng lực ép để gia công rèn. Quá
25
trình rèn kết thúc khi chi tiết rèn đạt kích thước yêu cầu (về đường kính ngoài và
chiều cao).
Làm nguội phôi rèn.
Như đã nêu ở phần trên, thép không gỉ mactenxít mác 15Cr11MoV rất nhạy
cảm với ứng suất nhiệt, nhất là từ 800
0
C trở xuống. Vì vậy, vật rèn từ thép này
phải được làm nguội chậm (50
0
C/giờ) thì mới có thể gia công cơ khí được. Thực
tế, sau khi rèn xong do điều kiện của phân xưởng rèn không có thiết bị nung và
giữ nhiệt chi tiết ngay nên chúng tôi chỉ có thể làm nguội chi tiết bằng cách vùi
chi tiết vào cát nóng để tránh tạo ra ứng suất sau khi rèn mà thôi.

, giữ một thời
gian nhất định tuỳ theo kích thước sản phẩm để đồng đều nhiệt trong toàn bộ chi
tiết rồi tiến hành làm nguội chậm với tốc độ nhất định. Nguyên công này thường
được thực hiện sau nguyên công rèn. Lợi ích của nguyên công này còn làm giảm
ứng suất dư sinh ra khi rèn và cấu trúc không đồng đều, dẫn đến độ cứng giảm,
tính dẻo của chi tiết tăng lên. Với trạng thái như
vậy, thép có thể gia công cơ khí