công ty gang thép thái nguyên
nhà máy luyện thép lu xá báo cáo tổng kết
thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học cấp bộ

Tên đề tài:

"Nghiên cứu, sản xuất mác thép hợp kim thấp độ bền cao
tại Công ty Gang thép Thái Nguyên".

Chủ nhiệm đề tài: KS Luyện kim Trần Tất Thắng
6846
15/5/2008 Thái Nguyên, tháng 01 năm 2008. 1

thép Lu Xá lập báo cáo tổng kết quá trình thực hiện sản xuất mác thép SD490
theo tiêu chuẩn JIS G3112-87 của Nhật Bản của đề tài NCKH nêu trên trình
Bộ Công Thơng, Tổng Giám đốc Công ty Gang thép Thái Nguyên.
Đề nghị Tổng Giám đốc Công ty Gang thép Thái Nguyên, Vụ Khoa học và
Công nghệ Bộ Công Thơng tổ chức nghiệm thu kết quả thực hiện đề tài này.
chủ nhiệm đề tài
2
Mục lục

TT Hạng mục
trang

Danh sách những ngời thực hiện chính
5
Phần i
Tổng quan
6
I
Xuất xứ của đề tài.
6
II
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài.
7
III

Nội dung nghiên cứu của đề tài.
7

III.1.
Công đoạn Lò điện SCCS 30T
12
III.2.
Công đoạn Lò tinh luyện LF 40T
12
III.3.
Công đoạn đúc liên tục
13
III.4.
Lấy mẫu thép thành phẩm
13
III.5.
Yêu cầu phân tích thành phần hoá học của mẫu thép thành
phẩm, mẫu thép lỏng trong quá trình nấu luyện và mẫu xỉ
14
III.6.
Đánh mác và nhập kho
14
IV
Quy trình kỹ thuật công nghệ cán thép tròn đốt
D25, D18 mác SD490 tại Nhà máy Cán thép Thái Nguyên
14
IV.1.
Chọn chuẩn bị phôi
14
IV.2.
Nung phôi
15


17
II.1.
Thiết bị phục vụ cho nghiên cứu.
17
II.2.
Nguyên vật liệu chủ yếu phục vụ cho nghiên cứu
20
II.3.
Thiết bị phân tích phục vụ cho nghiên cứu
22
III.
Kết quả sản xuất thử nghiệm.
23
III.1.
Kết quả sản xuất thử nghiệm phôi thép SD490 tại Nhà máy
Luyện thép Lu Xá
23
III.1.1.
Thời gian sản xuất thử nghiệm
23
III.1.2.
Số lợng sản xuất thử nghiệm
23
III.1.3.
Chất lợng nguyên vật liệu chủ yếu dùng trong sản xuất
thử nghiệm.
23
III.1.4.
Tóm tắt quá trình nấu luyện và đúc rót.
24

III.2.4.
Tóm tắt công nghệ cán thép tròn đốt D25, D18 mác SD490.
45
III.2.5.
Các kích thớc cơ bản của sản phẩm thép tròn đốt D25, D18.
46
III.2.6.
Kết quả thử nghiệm cơ lý tính.
46
III.2.7.
Kết quả thực hiện một số chỉ tiêu KTKT chủ yếu
48
III.2.8.
Kết quả thực hiện giá thành sản xuất thử nghiệm sản phẩm
thép tròn đốt D25, D18 mác SD490.
49
IV
nhận xét, đánh giá .
50
IV.1.
Về sản xuất phôi thép
50
IV.2.
Về sản xuất thép cán 50
IV.3.
Cơ lý tính của sản phẩm thép tròn đốt D25, D18.
51
Phần iV
Kết luận và kiến nghị
52

4. Đoàn Dơng Tây
5. Đoàn Hữu Công
6. Trịnh Thị Dung
7. Phạm Hồng Quân
8. Đỗ Ngọc Giao
9. Vũ Mạnh Hà

KS L.Kim, Cử nhân KT
KS Luyện Kim
KS Luyện Kim
KS Luyện Kim
KS Luyện Kim
Cử nhân Kinh tế
KS Luyện Kim
KS Luyện Kim
KS Luyện Kim N/m L.thép Lu Xá
-nt-
-nt-
-nt-
-nt-
-nt-
Công ty GTTN
-nt-
-nt-

cầu của đề tài đợc giao; Ông Trần Tất Thắng cùng với các thành viên tham gia
chính đã lựa chọn Phơng án Nghiên cứu, sản xuất mác thép SD490 theo tiêu
chuẩn JIS G3112-87 của Nhật Bản. Đây là mác thép có tính năng kỹ thuật tốt,
phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật của nghành Công nghiệp xây dựng đang đợc thị
tr
ờng trong nớc và Quốc tế a chuộng.

7
II. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài.
- Sản xuất thành công thép hợp kim thấp độ bền cao mác thép SD490 theo tiêu
chuẩn JIS G3112- 87 của Nhật Bản tại Công ty Gang thép Thái Nguyên.
- Sản phẩm thép cán đạt tiêu chuẩn chất lợng, đảm bảo hiệu quả kinh tế.
III. Nội dung nghiên cứu của đề tài.
- Lựa chọn thành phần hoá học của mác thép. Xây dựng quy trình nấu luyện,
tinh luyện, đúc phôi thép mác SD490 theo tiêu chuẩn JIS G3112- 87 của Nhật Bản
tại Nhà máy Luyện thép Lu Xá.
- Xây dựng quy trình cán phôi thép mác SD490 tại Nhà máy Cán thép Thái
Nguyên ( Cán sản phẩm qua hệ thống QTB).
- Sản xuất thử nghiệm phôi thép tại Nhà máy Luyện thép Lu Xá theo quy trình
công nghệ có sử dụng gang lỏng trong phối liệu.
- Cán thử sản phẩm trên tại Nhà máy Cán thép Thái Nguyên.
- Kiểm tra, đánh giá kết quả cơ lý tính của sản phẩm thép cán mác SD490.
- Phân tích đánh giá hiệu quả kinh tế và triển khai sản xuất ở quy mô công
nghiệp.
IV. Tình hình nghiên cứu trong nớc và nớc ngoài.
IV.1. Tình hình nghiên cứu nớc ngoài.
Ngành Công nghiệp xây dựng hiện nay đang có nhu cầu cao về thép chịu lực,
áp dụng trong việc xây dựng nhà cao tầng, cầu, đờng, sân bay và nhiều công trình
quan trọng khác. Trên thế giới đã nghiên cứu và tìm ra nhiều loại thép sử dụng trong
lĩnh vực này. Các nớc công nghiệp phát triển nh Mỹ, Nga, Nhật Bản, Đức luôn 9
Phần iI
Cơ sở lý thuyết

I
. xây dựng thành phần hoá học của mác thép
I.1.
tiêu chuẩn về cơ tính và thành phần hoá học của mác thép .
Theo tiêu chuẩn JIS G3112-87 của Nhật Bản, mác thép SD490 có cơ tính và
thành phần hoá học đợc quy định nh sau:
I.1.1. Cơ tính.

Mác thép
Giới hạn chảy
(MPa)
Giới hạn bền
(MPa, min)
Độ dãn dài
(%)
Độ uốn
(180
0
)
SD490
490 ữ 625
620

I.2.1. Những căn cứ để xây dựng thành phần hoá học của mác thép
* Tiêu chuẩn về cơ tính và thành phần hoá học của mác thép SD490 theo tiêu
chuẩn JIS G3112-87 của Nhật Bản.
* Lô phôi thép SD490 đợc cán tại Nhà máy Cán thép Thái Nguyên và cán sản
phẩm qua hệ thống QTB.

10
* Trên cơ sở nghiên cứu trên 200 mẫu thép SD390 đã đợc Phòng Quản lý chất
lợng sản phẩm và Đo lờng - Công ty Gang thép TN phân tích kiểm tra về cơ lí -
hoá sản phẩm thép cán từ phôi thép sản xuất tại Nhà máy Luyện thép Lu Xá từ năm
2003 đến nay; Sản phẩm thép cán đã đợc cán tại NM Cán thép Lu Xá - Công ty
Gang thép TN.

* Trên cơ sở nghiên cứu trên 40 mẫu thép SD390 đã đợc Phòng Quản lý chất
lợng sản phẩm và Đo lờng - Công ty Gang thép TN phân tích kiểm tra về cơ lí -
hoá sản phẩm thép cán từ phôi thép nhập khẩu trong năm 2007; Sản phẩm thép cán
đã đợc cán tại Nhà máy Cán thép Thái Nguyên và cán sản phẩm qua hệ thống QTB.

Trong quá trình nghiên cứu kết quả phân tich cơ lí - hoá của trên 240 mẫu thép
SD390 nêu trên, chúng tôi đã tiến hành loại bỏ những mẫu ngoại lai và đã tìm ra
đợc 50 mẫu thép sản xuất tại Nhà máy Luyện thép Lu Xá - Cán tại NM Cán thép
Lu Xá và 06 mẫu thép từ phôi thép nhập khẩu - Cán tại NM Cán thép Thái Nguyên
để làm căn cứ nghiên cứu quy luật ảnh hởng của các nguyên tố trong thép (C, Mn,
Si, P, S) đến cơ tính của sản phẩm thép cán.

I.2.2. Thành phần hoá học của mác thép SD490 đợc xây dựng nh sau:
Sau khi đã tiến hành nghiên cứu, chúng tôi xây dựng thành phần hoá học của
mác thép SD490 nh sau (Xây dựng trong Phơng án và thực hiện):

Mác thép %C %Mn %Si

0,040 0,040
0,56ữ0,60

II
. Sản phẩm cán và số lợng sản phẩm sản xuất thử
nghiệm
II.1. Số lợng sản phẩm phôi thép sản xuất thử nghiệm
Số lợng sản phẩm phôi thép sản xuất thử nghiệm theo Phơng án xây dựng là
240 tấn, tơng đơng với 06 mẻ thép nấu luyện và đúc rót. Trong đó đợc chia làm
02 đợt sản xuất:
1. Số mẻ thép sản xuất thí nghiệm đợt 1:
- Phơng án xây dựng: 03 mẻ, tơng đơng khoảng 120 tấn phôi thép thành
phẩm.
- Thực hiện sản xuất thử nghiệm ngày 07/9/2007: 03 mẻ, tổng sản lợng là
122,360 tấn phôi thép thành phẩm.
Sau khi cán xong lô phôi thép sản xuất thử nghiệm đợt 1, tiến hành sơ kết rút
kinh nghiệm, sau đó mới tiến hành sản xuất thử nghiệm đợt 2.
2. Số mẻ thép sản xuất thử nghiệm đợt 2:
- Phơng án xây dựng: 03 mẻ, tơng đơng khoảng 120 tấn phôi thép thành
phẩm.
- Thực hiện sản xuất thử nghiệm ngày 24/10/2007: 03 mẻ, tổng sản lợng là
133,665 tấn phôi thép thành phẩm.
Sau khi cán xong lô phôi thép sản xuất thí nghiệm đợt 2, tiến hành tổng kết
quá trình thực hiện và kết quả thực hiện đề tài NCKH.
II.2. Sản phẩm cán.
Lựa chọn sản phẩm cán là thép tròn đốt D18 ữ D25 đạt đợc các thông số kỹ
thuật theo tiêu chuẩn JIS G3112-87 của Nhật Bản.

12
III.

thông thờng.

* Điều kiện ra trạm:

13
- Thành phần hoá học: Đạt thành phần hoá học theo quy định của
mác thép.
- Nhiệt độ ra trạm:
+ Mẻ đúc lần 1: 1640 ữ 1650
o
C
+ Mẻ đúc lần 2, lần 3: 1610 ữ 1625
o
C.
* Quy định lấy mẫu xỉ, thép lỏng ở Lò tinh luyện LF40T: Trong mỗi mẻ tinh
luyện, tiến hành lấy 03 mẫu xỉ và 03 mẫu thép lỏng vào các thời điểm sau:
- Trớc khi bắt đầu thực hiện tinh luyện (Vào trạm tinh luyện).
- Sau khi đã tinh luyện đợc khoảng 25 ữ 35 phút (Vào khoảng giữa thời kì
tinh luyện).
- Kết thúc tinh luyện.
III.3. công đoạn Đúc liên tục:
* Chuẩn bị tốt các điều kiện để đảm bảo đúc chồng cả 3 mẻ thép SD490 trên
cùng một thùng trung gian
* Chỉ đợc sử dụng thùng trung gian lắp tấm ganex thông thờng (Nền vật liệu
là SiO
2
) để đúc rót 3 mẻ thép SD490.
* Nhiệt độ mở bàn trợt:
+ Mẻ đúc lần 1: 1625 ữ 1635
o

Yêu cầu phân tích: %C; %Mn; %Si; %P; %S.
III.3.5.4. Đối với mẫu xỉ:
Yêu cầu phân tích: %CaO; %SiO
2
; %FeO; %MnO; %MgO; %Al
2
O
3
.
III.6. Đánh mác và nhập kho:
- Các mẻ thép mác SD490 khi đúc xong phải ghi rõ ràng, đầy đủ số hiệu mẻ
luyện, ký hiệu mác thép lên 2 đầu phôi và bề mặt phôi của tất cả các phôi (kể cả các
phôi loại 3m; 1,5m và phôi có chiều dài < 1,5m )
- Những phôi có chiều dài < 1,5m phải đợc xếp riêng để tránh nhầm lẫn với
phôi thép mác C thông thờng.
IV.
Quy trình kỹ thuật công nghệ cán thép tròn đốt
mác SD490 tại Nhà máy Cán thép Thái Nguyên

IV.1. Chọn chuẩn bị phôi:
Thực hiện theo các quy định cụ thể sau đây:
- Phôi 120x120x6000mm mác SD490, đợc tuyển chọn theo tiêu chuẩn phôi
TC 008-2006.
- Mặt cắt phôi phải phẳng và vuông góc.

15
- Bề mặt phôi không có khuyết tật nứt, kẹp tạp chất, lồi lõm cục bộ, cong
vênh, vặn xoắn quá tiêu chuẩn cho phép.
- Kiểm tra thành phần hoá học của phôi (Khi cần).


áp lực vào
(Bar)
áp lực ra
(Bar)
Ghi chú
1
D18 ữ D25
SD490
26ữ29 220ữ230 10ữ12 2,5ữ3,0 * Nếu sản phẩm vợt bền điều chỉnh giảm áp lực nớc, hoặc giảm các coolers.
* Nếu sản phẩm bền thấp điều chỉnh tăng áp lực nớc, hoặc tăng các coolers
- Thực hiện cán từng thanh một, kiểm tra các yêu cầu kỹ thuật và cơ lý sản phẩm:
+ Nếu cơ lý không đạt yêu cầu phải dừng để điều chỉnh các thông số hệ
thống QTB theo yêu cầu cụ thể của kỹ thuật.
+ Nếu đạt yêu cầu thì tăng dần tốc độ cán cho phù hợp thực tế của sản xuất.

16
IV.5. Cắt phân đoạn sản phẩm:
Cắt phân đoạn, đặt tự động theo bội số x 11,7 mét. Điều chỉnh đảm bảo sau
khi cắt đoạn thơng phẩm trên máy cắt nguội đuôi thừa 300mm/ mỗi phân đoạn.
IV.6. Làm nguội:
Sau khi cắt phân đoạn, thanh sản phẩm đợc làm nguội tự nhiên trên sàn
nguội thanh răng, di chuyển tự động theo cài đặt, vận hành tại bàn điều khiển khu
vực.
IV.7. Cắt đoạn sản phẩm:
- Chiều dài cắt thơng phẩm: 11,7m.
- Nhiệt độ cắt: 200
0

chuẩn chất lợng của mác thép SD490.
I.2. Sử dụng phơng pháp tính toán để lựa chọn thành phần hoá học phù hợp
với điều kiện thiết bị, công nghệ của Nhà máy Luyện thép Lu Xá và Nhà máy Cán
thép Thái Nguyên Công ty Gang thép Thái Nguyên.
I.3. Trên cơ sở nghiên cứu tài liệu và điều kiện thiết bị, công nghệ hiện nay của
Nhà máy Luyện thép Lu Xá; Xây dựng quy trình nấu luyện, tinh luyện, đúc phôi
thép mác SD490 theo tiêu chuẩn JIS G3112- 87 của Nhật Bản tại Nhà máy Luyện
thép Lu Xá.
I.4. Trên cơ sở nghiên cứu tài liệu và điều kiện thiết bị, công nghệ hiện nay của
Nhà máy Cán thép Thái Nguyên, xây dựng quy trình cán phôi thép mác SD490 tại
Nhà máy Cán thép Thái Nguyên.
II. thiết bị, nguyên vật liệu và hoá chất phục vụ cho
nghiên cứu.
II.1. thiết bị phục vụ cho nghiên cứu.
Phơng án đa mác thép SD490 theo tiêu chuẩn JIS G3112-87 của Nhật
Bản vào nấu luyện tại Nhà máy Luyện thép Lu Xá - Công ty Gang thép Thái
Nguyên trên dây chuyền công nghệ: Lò điện SCCS 30T - Lò tinh luyện LF 40T -
Đúc liên tục 4 dòng với sản phẩm là phôi vuông 120x120x6000 mm; Phôi thép
đợc cán tại Nhà máy Cán thép Thái Nguyên (Công nghệ cán có hệ thống QTB) ra
sản phẩm là thép tròn đốt D18 ữ D25 đạt đợc các thông số kỹ thuật theo tiêu
chuẩn JIS G3112-87 của Nhật Bản.

18
Thông số kỹ thuật chủ yếu của dây chuyền công nghệ
II.1.1. Lò điện SCCS 30T:

- Dung lợng danh nghĩa : 30 tấn/mẻ.

- Đờng kính điện cực: 450 mm.
- Đờng kính vòng phân bố điện cực: 1150 mm.
- Hành trình lên xuống điện cực: 3100 mm.
- Góc nghiêng lò: 25
0
/15
0
(ra thép/ra xỉ).
- Lợng tiêu hao nớc làm nguội: 580 m
3
/h.
- Chu kỳ mẻ luyện: 80 phút.
- Tốc độ nâng/ hạ điện cực: 6/4 m/phút.
I.1.2. Một số thông số kỹ thuật chủ yếu đối với Lò tinh luyện LF40Tấn/mẻ
- Dung lợng danh nghĩa: 40T/mẻ.
- Đờng kính bể luyện: 2090mm.
- Chiều cao không gian tự do: 540mm.
- Khoảng cách tâm tai thùng thép: 3050mm.
-
Tốc độ chạy xe thùng thép: 2 ữ 20 m/ph

- Đờng kính điện cực: 350mm
- Đờng kính phân bố điện cực: 600mm.
- Hành trình lên xuống điện cực: 2000mm.
- Tốc độ nâng/hạ điện cực: 4,8/3,6 (m/ph).
- Tốc độ nâng nhiệt của lò: 4,5
0
C/ph
- Dung lợng máy biến thế: 7000KVA
- Điện áp sơ cấp: 35KV.

II.2.1. Tiêu chuẩn chất lợng nguyên vật liệu chủ yếu dùng cho
lò điện SCCS 30T
II.2.1.1. Thép phế:
Loại bỏ hoàn toàn các vật liệu gây nổ nh ống kín, chất gây nổ
Hàm lợng các nguyên tố kim loại mầu 0,05%.
Có độ sạch cao ( Tổng trọng lợng tạp chất): 0,5%.
Kích thớc chiều dài max 400 mm.
Trọng lợng: 50Kg/cục.
Tổng hàm lợng lu huỳnh 0,07%.
Tổng hàm lợng phốt pho 0,07%.
Không sử dụng thép phế ép đóng bánh và thép phế là chi tiết thép đúc
hợp kim để hạn chế hàm lợng kim loại màu trong liệu.
21
II.2.1.2. Gang lỏng ( Gang thành phẩm từ lò cao).
- Toàn bộ gang lỏng từ lò cao sang phải đợc rót vào lò trộn nớc gang 300T
sau đó mới đợc rót ra để đa vào phối liệu ở lò điện SCCS30T.
- Nhiệt độ gang lỏng trớc khi rót vào lò điện SCCS30T 1250
0
C.
- Thành phần hoá học của gang lỏng :
[C] 4,5% ; [Mn] 3,5% ; [Si] 2,5% ; [P] 0,07% ; [S] 0,07%.
II.2.1.3. Các loại nguyên vật liệu khác phải đạt đợc theo tiêu chuẩn chất lợng
nguyên vật liệu hiện hành.
II.2.2. Tiêu chuẩn chất lợng nguyên vật liệu chủ yếu dùng cho
lò tinh luyện LF40T
II.2.2.1. Thép lỏng:
Thép lỏng trong thùng LF trớc khi đa vào tinh luyện phải đảm bảo các yêu

Max
% Si % P
Max
%S
Max

FeSi45 0,8 0,5
42 ữ 47
0,05 0,04

22
- Cỡ hạt: 10 ữ 50 mm.
II.2.2.2.3. SiMn17.
- Thành phần hóa học:
Loại Ferô %Mn %C % Si % P
Max
%S
Max

SiMn17
60 ữ 65 1,5 ữ 2,5 14 ữ 17
0,20 0,035
- Cỡ hạt: 10 ữ 50 mm.
Trong trờng hợp không có SiMn17; FeMnC65; FeSi45 (Hoặc lợng cung cấp
không đủ theo yêu cầu trong phơng án), cho phép thay thế SiMn17; FeMnC65;
FeSi45 bằng SiMn14; SiMn20; FeMnC75; FeSi75 với lợng quy đổi tơng đơng
Chú ý
:. Khi sử dụng các loại SiMn14; SiMn20; FeMnC75; FeSi75 thay thế nêu
trên, phải căn cứ vào thành phần hoá học cụ thể của các loại Ferô này để tính toán
mức độ thay thế cho phù hợp, nhằm đảm bảo thành phần hoá học theo yêu cầu của

- Tổng sản lợng sản phẩm phôi thép: 256,025 (Tấn). Trong đó:
+ Sản xuất thử nghiệm đợt 1: 122,360 (Tấn).
+ Sản xuất thử nghiệm đợt 2: 133,665 (Tấn)

III.1.3.
chất lợng nguyên vật liệu chủ yếu dùng trong sx thử nghiệm.
III.1.3.1. Chất lợng nguyên vật liệu chủ yếu dùng trong sản xuất thử
nghiệm đợt 1:
III.1.3.1a. Thép phế:
Chất lợng thép phế đạt yêu cầu về tiêu chuẩn chất lợng nh đã nêu ở mục
II.2.1.1.
III.1.3.1b. Gang lỏng ( Gang thành phẩm từ lò cao).
Thành phần hoá học của gang lỏng (Bình quân):
[C] = 4,11% ; [Mn] = 1,06% ; [Si] = 0,91% ; [P] = 0,055% ; [S] = 0,049%.
III.1.3.1c
FeMnC65 .
- Thành phần hóa học :
Loại Ferô %Mn %C % Si % P %S
FeMnC65 62,96 6,37 2,11 0,24 0,027
- Cỡ hạt: 14 ữ 42 mm.
III.1.3.1d
FeSi45.
- Thành phần hóa học:
Loại Ferô %Mn %C % Si % P %S
FeSi45 0,54 0,44 42,7 0,044 0,038

24
- Cỡ hạt: 13 ữ 44 mm.
III.1.3.1e
SiMn17.