Đề tài : Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngoài lò

Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 1
MỤC LỤC

LỚI MỞ ĐẦU trang 02

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ THÉP KHÔNG RỈ, THÉP ĐÚC BỀN NHIỆT
VÀ CÔNG NGHỆ TINH LUYỆN THÉP HP KIM NGÒAI LÒ
1.1 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ HP KIM 03
1.1.1 Ảnh hưởng nguyên tố Si
1.1.2 Ảnh hưởng nguyên tố Mn
1.1.3 Ảnh hưởng nguyên tố Ni
1.1.4 Ảnh hưởng nguyên tố Cr
1.1.5 Ảnh hưởng nguyên tố Mo
1.2 TỔNG QUAN VỀ THÉP KHÔNG GỈ 06
1.3
TỔNG QUAN VỀ THÉP BỀN NHIỆT 14
1.4
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TINH LUYỆN THÉP HP KIM NGÒAI LÒ 17

Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 28
2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

Chương 3 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯC
3.1 CÔNG NGHỆ ĐÚC 30
3.2 CÔNG NGHỆ NẤU LUYỆN. 30
3.3 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯC. 34

Chương 4 SỬ DỤNG THỬ NGHIỆM 35

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 36

5.1 KẾT LUẬN
5.2 KIẾN NGHỊ

PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO
6.1 Phụ lục 1: Công nghệ đúc các chi tiết
6.2 Phụ lục 2: Các quy trình công nghệ
6.3 Phụ lục 3: Các sản phẩm đúc đã thực hiện.
6.4 Phụ lục 4: Kết quả kiểm tra cơ tính và tổ chức kim lọai
6.5 Phụ lục 5: Bảng tính giá thành chế tạo
6.6 Phụ lục 6: Nhận xét của khách hàng sử dụng
6.7 Tài liệu tham khảo
Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 2
LỜI MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, thép không gỉ và thép hợp
kim bền nhiệt đã trở thành vật liệu của tương lai, do đáp ứng được các yêu cầu
ngày càng khắt khe của các ngành kỹ thuật nên nó được sử dụng rộng rãi trong
đời sống hàng ngày và trong nhiều lónh vực kỹ thuật.
Tuy nhiên, thép không gỉ và thép hợp kim bền nhiện là lọai thép có thành
phần hợp kim (Cr, Ni) cao nên quá trình sản xuất phải thực hiện theo một quy
trình công nghệ phức tạp.
Hiện nay thép không gỉ và thép hợp kim bền nhiệt được sử dụng tại Việt
nam chủ yếu là nhập ngọai dạng thanh, tấm, ống với giá thành cao. Dạng các chi
tiết máy thì phải đặt hàng ở nước ngoài với giá thành rất cao và luôn bò phụ
thuộc.
Là một thành viên của ngành luyện kim Việt Nam, công ty Cổ phần cơ khí
Luyện Kim chúng tôi đã trăn trở rất nhiều trước vấn đề trên.Các đề tài: Chế tạo
cụm van của trược của thùng rót thép, Chế tạo trục cán gang hai lớp bằng
phương pháp ly tâm, chế tạo thép khuôn mẫu… đã được chúng tôi thực hiện trong
những năm qua.

Tinh luyện thép hợp kim ngòai lò để đúc thép không gỉ, thép hợp kim bền
nhiệt là tâm huyết của chúng tôi với mong muốn khắc phục một phần vấn vấn đề
trên và góp nâng cao chất lượng thép đúc Việt Nam trên con đường công nghiệp
hóa, hiện đại hóa đất nước.
Chúng tôi xin chân thành cám ơn Vụ Khoa học Công nghệ- Bộ Công
Thương, Công ty Tôn Phương Nam, Công Ty Thép Biên Hòa, Công ty Capital
(Anh quốc) đã tạo điều kiện giúp đỡ chúng tôi hòan thành đề tài này.
Do hạn chế về thời gian, trang thiết bò công nghệ và trình độ công nghệ,
chắc chắn đề tài của chúng tôi sẽ còn một số tồn tại nhất đònh, rất mong nhận
được sự đóng góp quý báu của các cấp, các cách ngành, đặc biệt là các nhà
chuyên môn.
Xin trân trọng cám ơn

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI




Phạm Mạnh Cường

Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 3
Chương 1

TỔNG QUAN VỀ THÉP KHÔNG RỈ, THÉP ĐÚC BỀN NHIỆT VÀ CÔNG NGHỆ TINH
LUYỆN THÉP HP KIM NGÒAI LÒ

I. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ HP KIM
1.1 Ảnh hưởng nguyên tố Si
Silic là nguyên tố mở rộng vùng α và không tạo ra cácbit. Silic làm
tăng tính thấm tôi của thép, nhưng chỉ ở mức độ trung bình ( Hệ số thấm tôi

của Mangan là 4, còn của silic là 1,7 ). Ngoài ra, silic còn có tác dụng làm
tăng tính ổn đònh ram, nhưng không làm tăng tính dòn ram của thép. Silic
còn có khả năng chống oxy hoá ở nhiệt độ cao và tăng độ bền rão. Tuy
nhiên, khi tăng hàm lượng silic trong thép sẽ làm dòch chuyển đường cong
chữ “C” chuyển biến đẳng nhiệt austenit của hợp kim sang bên trái, thúc
đẩy quá trình tiết cácbit thứ cấp, tạo peclit làm giảm độ cứng và tính chòu
mài mòn. Trong vùng chuyển biến mactensit thì silic lại làm tăng nhiệt độ
Ms làm cho chuyển biến mactensit xẩy ra triệt để hơn.

1.2 Ảnh hưởng nguyên tố Mn
Mangan có cấu trúc tinh thể lập phương với thông số mạng 9,894 A° .
Do có thông số mạng tinh thể lớn hơn nhiều so với sắt nên khi hợp kim hoá
mangan vào sắt sẽ làm tăng thông số mạng tinh thể của hợp kim. Tỷ trọng
của mangan nhỏ hơn của sắt nên khi tăng hàm lượng mangan trong sắt sẽ
làm giảm tỷ trọng của hợp kim ( ví dụ, khi Mn = 5% thì tỷ trọng của hợp
kim sẽ giảm từ 7,88 xuống 7,83 kg/dm
3
). Nhiệt độ nóng chảy của mangan
là 1247°C.
Mangan là nguyên tố hợp kim mở rộng vùng γ . Đối với cácbon,
mangan cũng tạo thành cácbit dạng ( Fe,Mn )
3
C với tính chất gần giống
như xêmentit. Khác với các cácbit crôm, cácbit mangan dễ hoà tan vào
dung dòch rắn như xêmentit và cũng dễ tiết ra từ dung dòch rắn khi ram.
Mangan làm tăng mạnh độ cứng và độ bền của ferit . Mangan cũng làm
tăng mạnh độ cứng của austenit như crôm. Đối với hợp kim Fe-Cr-Mn thì
khi tăng hàm lượng mangan sẽ làm chậm chuyển biến γ → α khi làm
nguội). Còn khi hợp kim chứa 1%C thì các điểm tới hạn khi làm nguội còn
giảm mạnh hơn. Do đó khi nung để tôi hợp kim chứa cácbon cao thì cácbit

Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 4
mangan dễ hoà tan vào austenit và độ bão hoà mangan trong dung dòch rắn
tăng lên. Ví dụ khi nung thép chứa 1%C đến 830°C thì có tới 80% mangan
hoà tan trong dung dòch rắn. Vì thế sự phân huỷ austenit khi làm nguội thép
Fe-Cr-C chứa 1%Mn xẩy ra rất chậm. Tốc độ làm nguội khi tôi nhỏ tính
thấm tôi cao. Điều này cho phép tôi trong môi trường yếu ( như dầu ).
Mangan làm giảm nhiệt độ bắt đầu chuyển biến mactensit Ms nên trong
thép tôi chứa mangan sẽ tăng hàm lượng austenit dư khi tăng hàm lượng
mangan.Ưu việt của thép chứa mangan là giảm chiều hướng biến dạng và
tăng tính thấm tôi.
Một ưu việt nữa của thép chứa mangan là mangan liên kết với lưu
huỳnh tạo thành hợp chất hoá học bền vững MnS nên làm giảm sự bở nóng
của thép. Khi hàm lượng của mangan từ 1 – 1,2% thì độ bền của thép được
tăng lên.
Mức độ tạo thành cácbit của mangan kém hơn so với crôm. Chỉ khoảng
50% mangan kết hợp với cácbon để tạo thành cácbit, 50% còn lại thì hoà
tan vào dung dòch rắn
.

1.3 Ảnh hưởng nguyên tố Ni
Niken kết tinh trong mạng tinh thể lập phương diện tâm, giống như γ-
Fe nên niken là nguyên tố hợp kim mở rộng vùng γ rất mạnh. Với một
lượng Ni thích hợp sẽ làm cho thép có tổ chức γ ngay cả ở nhiệt độ thông
thường. Thông số mạng của niken là 3,524 A°, lớn hơn của γ-Fe một chút.
Do niken làm tăng tính ổn đònh của austenit nên khi tăng hàm lượng niken
trong hợp kim thì lượng austenit dư sau khi tôi cũng tăng lên.

1.4 Ảnh hưởng nguyên tố Cr
Crôm có cấu trúc tinh thể tương tự như α-sắt, tức là có mạng tinh thể
lập phương thể tâm với thông số mạng 2,877A° . Tỷ trọng của crôm là 7,1

kg/dm
3
. Hệ số dãn nở nhiệt ở 20°C là 8,2.10
-6
và nhiệt độ nóng chảy của
crôm là 1615°C .
Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 5
Hợp kim Fe-Cr ở trạng thái rắn tạo ra một số dung dòch rắn γ, γ + α, α
và đặc biệt là trong khoảng 44-52% Cr sẽ tạo ra hợp chất liên kim không ổn
đònh σ . Pha này rất cứng, dòn và chứa 48,2% Cr ( xem hình 1 ).
Đến hàm lượng 2% thì crôm hoà tan hoàn toàn trong sắt. Do bán kính
nguyên tử của crôm gần bằng của sắt nên trong mạng tinh thể α-sắt, các
nguyên tử crôm nằm trong các nút mạng thay thế các nguyên tử sắt, tạo nên
dung dòch rắn thay thế với các tính chất cơ học cao hơn, đặc biệt là độ dai
va đập. Nguyên tố crôm nâng cao tính chống gỉ của thép, đặc biệt là khi
hàm lượng crôm lớn hơn 12%.
Trong hợp kim Fe-Cr-C thì một phần crôm liên kết với cácbon tạo
thành cácbit. Trong khoảng 1-2% Cr thì hầu như tất cả crôm liên kết với
cácbon tạo thành cácbit phức hợp ( Fe, Cr )
3
C. Cácbit này và cả Xêmentit
hoà tan trong γ-sắt khi nung lên 890-900°C.
Khi hàm lượng crôm tăng trên 2% thì trong thép sẽ tạo ra các loại
cácbit crôm đặc biệt, có công thức hoá học là ( Cr, Fe )
7
C
3
và kết tinh trong
hệ Tam tà ( Trigonal ). Loại cácbit này rất ổn đònh và chỉ hoà tan trong
austenit khi nung ở 1040-1070°C .

Khi hàm lượng crôm từ 10-11% trở lên sẽ tạo thành loại cácbit phức
tạp có công thức hoá học là ( Cr, Fe )
23
C
6
và kết tinh trong hệ lập phương.
Sự hình thành các loại cácbit phụ thuộc vào hàm lượng crôm và
cácbon. Nhờ có sự hình thành các loại cácbit này mà thép có độ cứng cao và
tính chòu mài mòn tốt.
Crôm có ảnh hưởng đến chuyển biến γ ↔ α ( nhiệt độ chuyển biến và
điều kiện tiết cácbit từ dung dòch rắn ). Do crôm trong austenit làm giảm độ
hoà tan của cácbon nên các đường giới hạn hoà tan của cácbit trong austenit
dòch chuyển về phía giảm hàm lượng cácbon, thu hẹp vùng γ . Tuy nhiên, sự
thu hẹp này cũng chỉ ở mức độ nhỏ do sự có mặt của cácbon-nguyên tố mở
rộng vùng γ.



Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 6

1800
o

1539
o
α+L
L
α+L

γ


α

910



α+σ
σ
α+σ


Fe 20 40 60 80 Cr

Hình 1. Giản đồ trạng thái Fe-Cr
1.5 Ảnh hưởng nguyên tố Mo
Môlypđen thu hẹp vùng γ và mở rộng vùng α hơn cả crôm. Môlypđen
là nguyên tố tạo cácbit rất mạnh. Cácbit môlypđen có tính ổn đònh rất cao
nên rất khó hoà tan vào austenit khi nung. Cùng với crôm, môlypđen làm
tăng mạnh độ thấm tôi của thép ( hệ số thấm tôi của môlypđen là 3,8 ).
Môlypđen cải thiện tính chống ram do nó tạo ra độ cứng thứ cấp khi ram
(do hình thành Mo
2
C ) và làm giảm sự nhậy cảm đối với hiện tượng dòn

ram.

II. TỔNG QUAN VỀ THÉP KHÔNG GỈ
Thép không gỉ bao gồm một họ hợp kim trên cơ sở Fe mà tính chất chủ
yếu của nó là bền chống ăn mòn trong các môi trường khác nhau. Tuy nhiên
được gọi là thép không gỉ nhưng cần phải hiểu một cách tương đối so với
thép thông thường. Thực ra mỗi lọai thép không gỉ chỉ có tính chống ăn mòn
cao trong một số môi trường nhất đònh và ngay cả trong môi trường đó nó
vẫn bò ăn mòn với tốc độ nhỏ <0.1mm/năm ( không đáng kể)
Thép không gỉ có một số đặc tính ưu việt là :
Hàm lượng crôm, % (theo khối lượng)
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800

770
o
α+
γ

1400
o

Nhiệt độ
o
C

850
o

Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 7
- Đặc điểm nổi bật của thép không gỉ là khả năng chống gỉ, ngày nay người
ta đã chế tạo được các lọai thép không gỉ có khả năng làm việc trong
nhiều môi trường xâm thực mạnh như: Acid, kiềm, phóng xạ…
- Có khả năng làm việc ở nhiệt độ cao.
- Có các chất cơ học ( Độ bền, tính dẻo) và công nghệ (tính đàn hồi, khả
năng dập sâu, tính gia công …) tốt.
- Có tính vệ sinh cao.
- Có ngọai hình thẩm mỹ cao.
- Có khả năng dùng lại lớn.
Cr Và Ni là 2 nguyên tố chính trong họ thép không gỉ, tùy thuộc vào
hàm lượng và tỷ lệ Cr và Ni để có thể tạo nên tổ chức chức khác nhau của
thép không gỉ (Xem hình 2- giản đồ Schaeffler
)

T
r
o
n
g

đ
o
ù
:

Hình 2. Giản đồ Schaeffler- Tổ chức của thép không gỉ phụ thuộc vào lượng

Cr, Ni quy đổi
M - vùng tồn tại của Mactenxit; α- Ferit; γ-austenit
Trong đó: Cr
tđb
= %Cr + %Mo + 1.5%Si + 0.5%Nb
Ni
tđb
= %Ni + 30%C + 0.5%Mn
Chính vì vậy có thể chia thép không gi thành 3 nhóm chính là : Thép
không gỉ mactenxit, Thép không gỉ austenit, thép không gỉ ferit. Ngòai ra
còn có cả lọai thép không gỉ ferit-austenit và thép không gỉ hóa cứng tiết
pha phân tán.
2.1 Thép không gỉ mactenxit
25
γ
γ + α
30
α
Μ + α
25
Cr
(td)
15 20
γ + α +Μ
γ +Μ
20
Μ
10
15
5

Μ + α
50 10
Ni
(tđ)
Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 8
Khi hàm lượng Cr chiếm từ 12% - 17% Thép không gỉ này sẽ có tổ
chức mactenxit, nếu vượt qua giới hạn trên sẽ trở thành thép austenit. Nếu
lượng Cr ở giới hạn dưới (12.5-1.3%) thi lượng Carbon phải hạn chế không
vượt quá 0.4% để tránh tạo thành quá nhiều pha cacbit crôm dẫn tới làm
nghèo crôm ở phần kim lọai nền và giảm khả năng chống gỉ của thép. Các
lọai thép này bao gồm (theo bảng 1)

SEA/
AISI
UNS JIS Cmax Mnmax Simax Cr Ni* Pmax Smax Các
nguyên
tố khác
403 S40300 SUS403 0.15 1.00 0.5 11.5-13.0 0.04 0.03
410 S41000 SUS410 0.15 1.00 1.00 11.5-13.0 0.04 0.03
416 S41600 SUS416 0.15 1.25 1.00 12.0-14.0 0.04 0.03 Mo:0.6
420 S42000 SUS420 0.15-0.40 1.00 1.00 12.0-14.0 0.04 0.03
420F S42020 SUS420F 0.26-0.40 1.00 1.25 12.0-14.0 0.04 0.15min Mo: 0.60
431 S43100 SUS431 0.2 1.00 1.00 15.0-17.0 1.25-2.5 0.04 0.03
440A S44002 SUS440A 0.60-0.75 1.00 1.00 16.0-10.0 0.04 0.03 Mo:0.75
440B S44003 SUS440B 0.75-0.95 1.00 1.00 16.0-18.0 0.04 0.03 Mo:0.75
440C S44004 SUS440C 0.95-1.2 1.00 1.00 16.0-18.0 0.04 0.03 Mo:0.75

Bảng 1. Thành phần hóa của các mác thép không gi Mactenxit
• Đối với các mác thép của JIS có bổ sung thêm 0.6 % Ni
Để nhiệt luyện thép không gỉ lọai này thường dùng: Austenit hóa, tôi

và ram. Nhiệt độ austenit hóa khá cao (950-1100
o
C) do Cr nâng cao điểm
chuyển pha α ↔ γ và cần phải hòa tan cacbit crôm vào γ. Do lượng Cr cao
nên thép này dễ tôi, có thể nguội trong dầu hoặc trong không khí vẫn có thể
nhận được tổ chức mactenxit. Nhiệt độ ram tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể,
nhưng cần chú ý tránh dòn ram lọai II ờ vùng nhiệt độ 350-575
o
C bằng cách
làm nguội trong dầu. Nếu nguội chậm trong vùng nhiệt độ trên sẽ hình
thành Cr
23
C
6
đây là nguyên nhân làm thép bò giòn và giảm khả năng chống
ăn mòn.
Công dụng của lọai thép này bao gồm: đối với lọai có % Carbon thấp
như: 403; 420… thường dùng làm đồ trang sức, ốc vít không gỉ, chi tiết chòu
nhiệt (dưới 450oC) như tuốc bin hơi, bộ phận crắc kinh dầu mỏ…. Còn đối
với một số lọai có % Carbon trung bình như: 420F; 431… có độ cứng cao hơn
và giới hạn đàn hồi cao hơn thường dùng lam lò xo không gỉ, dụng cụ đo…

Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 9
Riêng đối với một số lọai có % Carbon cao như: 440A; 440B; 440C… dùng
làm dụng cụ mổ (dao kéo), chi tiết chòu nhiệt và chòu mài mòn như supap xả
của động cơ điêzel, ổ bi làm việc trong một số môi trường ăn mòn.
Tóm lại thép không gỉ mactenxit có tính chống ăn mòn cao trong
không khí, nước sông, nước máy, do hiệu ứng thụ động hóa của Crôm nên
không bò ăn mòn trong acid HNO
3

, còn trong các acid khác chúng đều bò ăn
mòn. Cần chú ý rằng trong ba lọai thép không gỉ chính thì thép mactenxit là
lọai có tính chống ăn mòn kém nhất. Trong thực tế thường gặp thép Crôm
tối thiểu 12.5-13.0% vừa đủ để đảm bảo tính thụ động hóa của lớp bề mặt,
nhưng do một phần Cr tạo với C thành cacbit nên nó không thể tham gia tạo
ra màng thụ động làm cho lọai thép này có tính chống ăn mòn kém.

2.2 Thép không gỉ ferit
Thép không gỉ ferit có giới hạn đàn hồi cao hơn thép mactenxit, nhưng
mức độ biến dạng dẻo lại thấp hơn, nên chúng thích hợp cho việc gia công
biến dạng dẻo nguội (cán, kéo, gò, dập…) độ bền chống ăn mòn của chúng
phụ thuộc lượng crôm có trong thép, nhưng tốt nhất ở trạng thái ủ. Để hạn
chế hiện tượng ăn mòn cục bộ (ăn mòn điểm) phải tăng lượng crôm lên trên
20% và tốt hơn là cho thêm khỏang 2%Mo, cho phép sử dụng thép không
khí hậu biển, nước biển và trong môi trường acid. Các lọai thép này bao
gồm: (Xem bảng 2)


SEA/
AISI
UNS JIS Cmax Mnmax Simax Cr Pmax Smax Các
nguyên
tố khác
405 S40500 SUS405 0.08 1.00 1.00 11.5-14.0 0.04 0.03 AL:0.1-
0.3
430 S43000 SUS430 0.12 1.00 1.00 14.0-16.0 0.04 0.03
430F S43020 SUS430F 0.12 1.25 1.00 16.0-18.0 0.04 0.15
min
Mo:0.6
434 S43400 SUS434 0.12 1.00 1.00 16.0-18.0 0.04 0.03 Mo:0.6-

1.25
446 S44600 1.50 1.00 1.00 23.0-27.0 0.04 0.03 N:0.25

Bảng 2. Thành phần hóa của các mác thép không gỉ ferit
Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 10
Tùy theo lượng Crôm, thép không gỉ ferit được chia thành ba nhóm:
- Nhóm thép chứa khỏang 13%Cr như:( 405-Mỹ), lọai này chứa rất ít
Carbon (<0.08%C), khi cho thêm 0.2%Al, nhằm mở rộng vùng ∝ để ngăn
cản sự tạo thành austenit khi nung và tạo thuận lợi cho việc hàn, được
dùng nhiều trong công nghiệp dầu mỏ.
- Nhóm thép chứa tới 17% Cr như : (430F; 434-Mỹ), đây là lọai thép không
gỉ ferit được sử dụng nhiều nhất vì nó có thể thay thế thép không gỉ
austenit khi điều kiện sử dụng cho phép, lại không chứa Ni nên giá thành
chế tạo thấp. Được sử dụng trong công nghiệp sản xuất acid HNO
3
, hóa
thực phẩm, kiến trúc… Tuy nhiên nhược điểm của lọai thép này là khó
hàn, khi nhiệt độ vượt quá 950
o
C, vùng gần mối hàn trở nên giòn và xảy
ra hiện tượng ăn mòn theo biên hạt. Điều này có thể khắc phục bằng cách
hạ thấp lượng Carbon hoặc biến tính Ti vào thép.
- Nhóm thép chứa từ 20-30%Cr như (446-Mỹ) vì có %Cr cao nên chúng có
tính chống ôxihóa cao ( không bò tróc vẩy ở nhiệt độ cao 800-900
o
C).

2.3 Thép không gỉ austenit
Khi cho thêm Ni vào thép không gỉ, nguyên tố mở rộng vùng γ, với
lượng thích hợp sẽ làm cho thép có tổ chức γ ngay cả ở nhiệt độ thấp hơn

nhiệt độ thường, thép đó được gọi là thép austenit (bảng3)


SEA/A
ISI
UNS JIS Cmax Mnmax Simax Cr Ni* Pmax Smax
Các
nguyên tố
khác
201 S20100 SUS201 0.15 5.5-7.5 1.00 16.0-18.0 3.5-5.5 0.06 0.03 N:0.25
202 S20200 SUS202 0.15 7.5-10.0 1.00 17.0-19.0 4.0-6.0 0.06 0.03 N:0.25
301 S30100 SUS301 0.15 2.00 1.00 16.0-18.0 6.0-8.0 0.045 0.03
302 S30200 SUS302 0.15 2.00 1.00 17.0-19.0 8.0-10.0 0.045 0.03
303 S30300 SUS303 0.15 2.00 1.00 17.0-19.0 8.0-10.0 0.20 0.15
min
Mo: 0.60
303Se S30323
S
US303Se 0.15 2.00 1.00 17.0-19.0 8.0-10.0 0.2 0.06 Se<0.15
304 S30400 SUS304 0.08 2.00 1.00 18.020.0 8.0-10.5 0.05 0.03
304L S30403 SUS304L 0.03 2.00 1.00 18.0-20.0 8.0-12.0 0.045 0.03
305 S30500 SUS305 0.12 2.00 1.00 17.0-19.0 10.5-13.0 0.045 0.03
309S S30908 SUS309S 0.08 2.00 1.00 22.0-24.0 12.0-15.0 0.045 0.03
310S S31008 SUS310S 0.08 2.00 1.50 24.0-26.0 19.0-22.0 0.045 0.03
316 S31600 SUS316 0.08 2.00 1.00 16.0-18.010.0-14.0 0.20 0.15
min
Mo: 2.0-
3.0
Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 11
316L S31603 SUS316L 0.03 2.00 1.00 16.0-18.0 10.14.0 0.045 0.03 Mo: 2.0-

3.0
316LN
S
US316LN 0.03 2.00 1.00 16.0-18.0 10.014.0 0.045 0.03 Mo: 2.0-3.0;
N:0.1-0.3

Bảng 3. Thành phần hóa của các mác thép không gỉ austenit
Thép không gỉ austenit có một số ưu điểm nổi bật như sau:
- Tính chống ăn mòn cao, chúng hòan tòan ổ đònh trong nước sông, nước
biển, trong hơi nước bão hòa và quá nhiệt, trong dung dòch muối. Trong
các dung dòch acid chúng có tính chống ăn mòn cao: ổn đònh trong acid
HNO
3
với mọi nồng độ và nhiệt độ, trong acid H2SO4 nguội, trong acid
HCl lõang, nguội. Vì vậy chúng được sử dụng trong công nghiệp sản xuất
acid, công nghiệp hóa dầu và thực phẩm, chi tiết chòu nhiệt tới 900-
1000
o
C, …
- Tính dẻo cao (δ = 45-60%), dễ cán, dập, gò ở trạng thái nguội, rất thích
hợp để chế tạo các thiết bò hóa học (làm bình, ống…). Cũng nhờ có cấu tạo
mạng lập phương diện tâm nên không bò dòn ngay cả khi có hạt lớn do
nung quá nhiệt , đặc biệt là không có điểm chuyển biến dẻo giòn, do vậy
có thể dùng ở nhiệt độ rất thấp như ở vùng băng giá, hoặc làm bình chứa
khí hóa lỏng, trong kỹ thuật làm lạnh…
- Cơ tính đảm bảo, mặc dầu không được hóa bền do nhiệt luyện (do không
có chuyển biến pha), nhưng lại hóa bền rất mạnh bằng biến dẻo dạng
nguội: ở trạng thái ủ (hoặc trạng thái tôi để có tổ chức hòan tòan austenit),
chúng có độ dẻo cao, nhưng độ bền thấp: δ
b

= 750MPa; σ
0.2
=250MPa,
nhưng sau biến cứng bằng biến dạng nguội có thể đạt độ bền rất cao: δ
b
=
1000MPa; σ
0.2
=750MPa, hòan tòan đáp ứng yêu cầu chòu tải của các thiết
bò hóa học. Sự hóa bền này là do phần lớn austenit ở phần bò biến dạng
mạnh đã chuyển thành mactenxit (gọi là mactenxit biến dạng, giống như
trường hợp của thép Mn cao). Cũng chính vì nguyên nhân này, thép bò
biến cứng rất nhanh sau mỗi làn biến dạng vì vậy để có biến dạng tiếp
phải đem thép ủ ở nhiệt độ thích hợp.
Do những ưu điểm trên, thép không gỉ austenit là lọai thép được dùng
phổ biến nhất, ví dụ ở Mỹ thép không gỉ austenit chiếm tới 70% sản lượng
thép không gỉ. Không những trong công nghiệp hóa học mà cả trong ngành
công nghiệp khác và làm đồ gia dụng. Tuy nhiên, khi sử dụng thép không gi
Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 12
người ta thường phai can nhắc vì thép không gỉ austenit còn tồn tại một số
nhược điểm như sau:
- Đắt tiền, do chứa nhiều Ni. Để khắc phục điều này có thể dùng Mn thay
thế một phần Ni để chế tạo các chi tiết làm việc trong môi trường acid
yếu (acid hữu cơ, muối, kiềm…) trong ngành công nghiệp hoá thực phẫm.
- Khó gia công cắt gọt do dẻo quánh, phoi khó gãy. Có thể cải thiện bằng
cách thêm sêlen hoặc lưu hùynh với lượng khỏang 0.15%, tuy nhiên điều
này có làm giảm chút ít khả năng chống mài mòn của thép.
- Bò ăn mòn trong một số trường hợp cụ thể: Như bò ăn mòn theo biên hạt ở
vùng ảnh hưởng nhiệt của mối hàn hoặc chi tiết phải thường xuyên làm
việc ở khỏang 400-800

o
C, ăn mòn tập trung (dạng điểm, dạng hang hốc),
ăn mòn dưới ứng suất và hiệu ứng tích luy do ăn mòn và mỏi, … do có sự
tiết pha crôm cacbit ở vùng biên hạt làm nghèo crôm ở vùng liền kề và
vùng đó sẽ bò ăn mòn nhanh hơn. Có thể khắc phục hiện tượng này bằng
cách giảm lượng carbon trong thép, hoặc thêm nguyên tố tạo cacbít mạnh
hơn như Ti hay Nb, hoặc Mo.
2.4 Thép không gỉ austenit-ferit
Khi tăng lượng crôm và giảm lượng Ni (18-28%Cr + 5-9%Ni) thép sẽ
có tổ chức hỗn hợp γ và α, đó là thép không gỉ austenit-ferit.
Lọai thép này có cơ tính rất tốt, hầu như không có hiện tượng giòn của
thép ferit, còn giới hạn đàn hồi có thể cao gấp 3 lần thép không gỉ austenit.
Bên cạnh đó độ bền chống ăn mòn đảm bảo, đặc biệt là trong điều kiện
chòu áp lực (ăn mòn ứng suất) hoặc ăn mòn tập trung (ăn mòn điểm) và ăn
mòn đạng hang hốc trong khí quyển có tính xâm thực mạnh. Theo JIS, thép
không gỉ austenit-ferit có các thành phần hóa cụ thể như sau: (xem bảng 4)

JIS Cmax Mnmax Simax Cr Ni* Pmax Smax
Các nguyên tố
khác
SUS329J1 0.08 1.50 1.00 23.0-28.0 3.0-6.0 0.04 0.03 Mo:1.0-3.0
SUS329J3L 0.030 2.00 1.00 21.0-24.0 4.5-6.5 0.04 0.03 Mo:2.5-3.5;
N:0.08-0.2
SUS329J4L 0.03 1.500 1.00 24.0-26.0 5.5-7.5 0.04 0.03 Mo:2.5-3.5;
N:0.08-0.2

Bảng 4. Thành phần hóa của các mác thép austenit-ferit
Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 13

2.5 Thép không gỉ hóa cứng tiết pha (thép austenit-mactenxit)

Thép không gỉ hóa cứng tiết pha có thể tiến hành gia công biến dạng
nguội, cắt gọt ở trạng thái tương đối mềm và khó thể hóa bền bằng hóa gìa ở
vùng nhiệt độ thấp (tránh biến dạng cong vênh và sự ô xi hóa)
Thép không gỉ hóa cứng tiết pha là sản phẩm của quá trình nhiệt luyện: nung
nóng sau đó làm nguội ngòai không khí để nhận được tổ chức austenit và các
hạt cacbit nhỏ mòn, sau đó gia công lạnh để chuyển một phần austenit (có thể
là tòan bộ) thành mactenxit. Cuối cùng đem hóa già thì sẽ nhận được cơ tính
cực đại, đó là sự hóa bền cấu trúc nhờ tiết ra các phần tử nhỏ mòn.Thành phần
hóa của thép không gỉ hóa cứng tiết pha tham khảo (bảng5)


SEA/A
ISI
UNS JIS Cmax Mnmax Simax Cr Ni* Pmax Smax
Các nguyên
tố khác
630 S17400 SUS630 0.07 1.00 1.00 15.0-17.
5
3.0-5.0 0.04 0.03 Cu:3.0-5.0;
Nb:0.15-0.45
631 S17700 SUS631 0.09 1.00 1.00 16.0-18.
0
6.5-7.75 0.04 0.03 Al:0.75-1.5

Bảng 5. Thàng phần hóac của một số mác thép không gỉ hóa cứng tiết pha
(austenit-mactenxit)

III. TỔNG QUAN VỀ THÉP HP KIM BỀN NHIỆT
Thép hợp kim bền nhiệt phải thỏa mãn được hai yêu cầu cơ bản:
- Có tính ổn đònh nhiệt (tính bền hóa học ở nhiệt độ cao)

- Có tính bền nhiệt (giữ được độ bền cơ học ở nhiệt độ cao)
Tính ổn đònh nhiệt là khả năng của kim lọai chống lại sự phá hủy của
môi trường nhiệt độ cao (không khí nóng, sản phẩm cháy của động cơ chứa
các khí có hại như CO
2
, SO
2
, H
2
S…, muối nóng chảy và bốc hơi chứa nhiều
ion Cl
-
). Trong đó dạng phá hủy nguy hiểm thường gặp nhất là sự ô xi hóa ở
nhiệt độ cao, tức là tạo thành vẩy oxit kim lọai Fe
2
O
3
; Fe
3
O
4
; FeO… đối với
thép thông thường. Đặc biệt FeO có cấu tạo mạng không sít chặt nên quá
trình ô xi hóa ở nhiệt độ cao phát triển và phá hủy rất nhanh.
Để tăng khả năng chống ô xi hóa cho thép ở nhiệt độ cao thường dùng
các nguyên tố hợp kim Cr, Al và Si. Các nguyên tố này khi bò ô xihóa tạo ra
các oxit tương ứng là : Cr
2
O
3

; Al
2
O
3
; SiO
2
, chúng có cấu tạo mạng sít chặt,
Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 14
tạo nên màng bảo vệ sít chặt, vững chắc trên bề mặt thép. Tuy nhiên, lượng
Al và Si thường chỉ sử dụng trong giới hạn 1-2% vì nếu nhiều quá lớp oxit
tương ứng của chúng dễ bò giòn, bong ra làm mất khả năng bảo vệ thép.
Riêng đối với Cr là chất chống ô xi hóa rất hiệu quả, luôn được đưa vào
thép làm việc ở nhiệt độ cao. Nhiệt độ làm việc càng cao thì %Cr phải càng
lớn. Tính chống oxi hóa của Cr không phụ thuộc vào tổ chức của thép mà
chỉ phụ thuộc vào hàm lượng Cr có trong thép.
Tính bền nhiệt là khả năng của kim lọai chòu được tải trọng (tức là giữ
được độ bền) ở nhiệt độ cao. Khi kim lọai làm việc ở nhiệt độ cao, dưới tác
dụng của tải trọng không đổi trong thời gian dài, kim lọai sẽ bò biến dạng
dẻo (dão), đó là sự nối tiếp nhau một cách liên tục của hai quá trình ngược
nhau: biến dạng dẻo gây hóa bền và kết tinh lại gay nên thải bền. Hiện
tượng dão sẽ trở nên đặc biệt nguy hiểm nếu nhiệt độ làm việc cao hơn
nhiệt độ kết tinh lại, kim lọai sẽ bò biến dạng dẻo và dẫn tới phá hủy sau
một thời gian nhất đònh.
Kim lọai có nhiệt độ nóng chảy cao thì có tình bền nhiệt càng cao, có
cùng nhiệt độ nóng chảy, kim lọai nào có nhiệt độ kết tinh cao hơn sẽ có
tính bền nhiệt cao hơn. Mọi yếu tố nâng cao nhiệt độ kết tinh đều làm tăng
tinh bền nhiệt. Tổ chức của hợp kim cũng ảnh hưởng đến tính bền nhiệt:
Thép có tổ chức austenit có tinh bền nhiệt cao hơn thép có tổ chức ferit.
Do ở nhiệt độ cao biên giới hạt kém bền hơn so với bền trong hạt, quá
trình biến dạng dão dẫn tới phá hủy thường xảy ra trước tiên ở biên giới

hạt, do vật hạt càng nhỏ (biên giới càng nhiều) thì tính bền nóng càng kém.
Điều này ngược lại so với độ bền ở trạng thái nguội. Thực nghiệm đã chứng
minh rằng hợp kim có tổ chức một pha với hạt lớn có tính bền nnhiệt cao
hơn so với hạt nhỏ.
Đối với thép, các nguyên tố hợp kim như Mo; W; Nb; Ti; Zr có tác
dụng tạo các pha hóa cứng phân tán (cacbit, nitrit) có tác dụng chống dão,
còn các nguyên tố có tác dụng ổn đònh tổ chức austenit, … đều có tác dụng
nâng cao tính bền nhiệt.
Thép có độ bền nhiệt tốt nhất là là lọai thép hợp kim cao có tổ chức
austenit cũng chỉ chòu được nhiệt độ 750-800
o
C (dưới áp suất cao) là do bò
Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 15
hạn chế bởi nhiệt độ nóng chảy của Fe. Muốn tăng cao tính bền nóng phải
dùng các hợp kim trên cơ sở Ni; Cr và các kim lọai có nhiệt độ nóng chảy
cao hơn như W, Mo…
Hợp kim bền nóng trên cơ sở Ni gồm hai lọai chính là nicrôm và
nimônic.
Nicrôm là hợp kim của Ni và Cr với hàm lượng C rất nhỏ, có tổ chức
một pha, lọai hợp kim này có cơ tính thấp nhưng chòu được nhiệt độ cao,
thường chỉ dùng làm dây điện trở.
Nimônic là hợp kim bền nhiệt tốt, gồm bốn nguyên tố Ni-Cr-Ti-Al. nay
là hợp kim hóa bền tiết pha phân tán, sau khi tôi và hóa già, tổ chức gồm
γ+γ’ (trong đó γ là dung dòch rắn của Ni hòa tan Cr, Ti; Al có mạng lập
phương diện tâm như austenit, còn γ’ là các phần tử rắn siêu nhỏ được tiết
ra trong quá trình hóa già có tác dụng hóa bền γ. Nếu hợp kim hóa nimônic
bằng B; Ce, W; Mo; Co, … sẽ tăng tính bền nóng của nó rất nhiều. Chúng
thường được ứng dụng để chế tạo các chi tiết làm việc ở nhiệt độ cao trong
các động cơ phản lực, tuốc bin khí.
- Hợp kim bền nóng trên cơ sở Cr cóthể làm việc ở nhiệt độ cao tới 1100

o
C
- Hợp kim bền nóng trên cơ sở Mo cóthể làm việc ở nhiệt độ cao tới
1500
o
C.
- Hợp kim bền nóng trên cơ sở W cóthể làm việc ở nhiệt độ cao tới 2000
o
C
Hiện nay người ta thường dùng các mác thép đúc bền nóng (Bảng 6)

SEA/A
ISI
UNS JIS C
max
Mn
max
Si
max
Cr Ni*
P; S
max
Mo
max
Các
nguyên tố
khác
HD J93005 SCH11 0.40 1.00 2.00 24.0-28.0 4.0-6.0 0.04 0.50 N≤ 0.2
HH J93503 SCH13 0.2-0.5 2.00 2.00 24.0-28.011.0-14.0 0.04 0.50
HT-30 SCH16 0.2-0.35 2.0 2.5 13.0-17.033.0-37.0 0.04 0.50

HI J94403 SCH18 0.2-0.5 2.0 2.0 26.0-30. 14.0-18.0 0.04 0.5
HN J94213 SCH19 0.2-0.5 2.0 2.0 19.0-23.0 23.0-27.0 0.04 0.5
HK J94224 SCH22 0.35-0.45 1.50 1.75 23.0-27.019.0-22.0 0.04 0.5 N≤ 0.2
HL J94604 SCH23 0.2-0.6 2.0 2.0 28.0-32.018.0-22.0 0.04 0.5
HP J95705 SCH24
0
.35-0.75 2.0 2.0 24.0-28.033.0-37.0 0.04 0.5
HC J92605 SCH2 0.4 1.0 2.0 25.0-28.0 1.0 0.04 0.5
HF J92603 SCH12 0.2-0.4 2.0 2.0 18.0-22.0 8.0-12.0 0.04 0.5
HH-2 SCH13A 0.25-0.5 2.5 1.75 23.0-26.0 12.0-14.0 0.04 0.5
HT J94203 SCH15 0.35-0.7 2.0 2.5 15.0-19.0 33.0-37.0 0.04 0.5
Bảng 6. Thành phần hóa của một số mác thép hợp kim bền nhiệt
Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 16

IV. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TINH LUYỆN THÉP HP KIM NGÒAI LÒ

Phương pháp tinh luyện thép hợp kim ngòai lò (còn được gọi là phương
pháp luyện thép thứ cấp) được áp dụng để nhằm đạt được những mục đích
chủ yếu sau:
- Kiểm sóat thành phần của thép hợp kim.
- Khử khí (giảm hàm lượng ô xi và hydro trong thép hợp kim)
- Tạo được độ tinh khiết ở mức vó mô cho thép hợp kim (lọai bỏ các phi
kim lọai, các ôxit và sun phít không mong muốn)
- Biến đổi các chất lẫn (thay đổi thành phần hoặc hình dạng các chất
không mong muốn có trong thép hợp kim để nó phù hợp với cơ tính
của thép hợp kim đúc).
Nguyên lý họat động chủ yếu sử dụng trong phương pháp tinh luyện
thép hợp kim đúc ngòai lò đựa trên cơ sở đưa thép lỏng vào môi trường áo
suất thấp để lọai bỏ các chất khí (Chủ yếu là oxi và hydro)â trong thép. Dựa
vào nguyên lý trên, có các phương pháp khác nhau và có thể chia thành bốn

nhóm:
- Khử khí dòng thép trong chân không.
- Khử khí bắng cách lưu thông.
- Tinh luyện trong thùng rót.
- Khử khí chân không cùng với việc nâng nhiệt bổ sung.

4.1 Khử khí dòng thép trong chân không thường sử dụng các phương pháp:
4.1.1 Khử khí dòng thép từ thùng rót tới khuôn (hình 3):

Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 17














Hình 3. Sơ đồ bố trí thiết bò đúc trong chân không theo phương pháp khử
khí trên dòng thép lỏng từ thùng rót tới khuôn
Nguyên lý của phương pháp này là đặt khuôn trong buồng chân không,
thép được lấy từ lò luyện qua thùng rót. Khi rót thép từ thùng rót đáy vào
thong rót nhỏ gắn trên buồng chân không. Khi dòng thép lỏng đi vào vùng
được tạo chân không trong buồng chân không, nó được phá vỡ thành nhữ

giọt ly ti, làm tăng đáng kể diện tích bề mặt thép lỏng làm tăng quá trình
khử khí.
4.1.2 Khử khí dòng thép từ thùng rót tới thùng rót (hình 4).
Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 18













Hình 4. Sơ đồ bố trí thiết bò đúc sử dụng phương pháp khử khí cho dòng thép
từ thùng rót tới thùng rót
Phương pháp này cũng đặt thùng rót trong buồng chân không, bên cạnh
việc khử khí trong chân không, oxy có thể được lọai bỏ bằng cách khử oxit
carbon trong chân không. Để thực hiện được điều này bằng cách bổ sung
thêm một lượng FeSi và nhôm theo yêu cầu thông qua phễu chuyên dùng
được sử dụng sao cho không xảy ra sự tổn thất bằng chân không.

Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 19
4.1.3 Khử khí dòng thép lúc ra thép (hình 5)














Hình 5. Sơ đồ bố trí thiết bò đúc sử dụng phương pháp khử khí lúc ra thép
Phương pháp này dùng thùng rót kín để thay thế cho buồng chân
không. Trong quá trình khử khí, chất khử oxy cần dùng được đưa vào vào
thép lỏng trong thùng rót.

4.2 Khử khí bằng cách lưu thông
Trong phương pháp khử khí bằng cách lưu thông, kim lọai lỏng trong
thùng rót bò áp suất môi trường được vào buồng khử khí được tạo chân
không, khi đó kim lọai lỏng được đưa vào vùng áp suất thấp sau đó chảy trở
lại thùng rót. Chu kỳ này có thể được lặp đi lặp lại 40-50 lần nhằm đạt được
mức độ khử khí theo mong muốn.

Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 20
4.2.1 Phương pháp D-H (Dortmund-Horder)















Hình 6. Sơ đồ trình bày nguyên lý họat động của phương pháp D-H
Phương pháp này đặt buồng chân không phía dưới, do áp suất môi
trường làm cho thép lỏng được hút lên đi vào buồng chân không nơi thép
được khử khí. Sau đó buồng chân không được nâng lên trong khi phần dưới
vẫn nằm trong thép lỏng, vì vậy làm cho thép quay trở lại thùng rót. Ở giai
đọan khử khí sau cùng, việc cho thêm các trợ dung mong muốn được thực
hiện.




Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 21
4.2.2 Phương pháp Ruhrstahl – Heraes)

Hình 7. Sơ đồ hệ thống khử khí trong chân không R-H
Trong phương pháp R-H, hai ống “thông hơi” (Snorkel) được bố trí ở
đáy buồng chân không. Một chất khí trơ được đưa vào một trong hai ống
này và dòng hỗn hợp khí-thép đi từ thùng rót lên buồng chân không bằng
ống này, nơi đó sẽ được khử khí và sau đó nhờ vào trọng lực của nó chảy
qua ống còn lại để trở về thùng rót.




Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 22
4.2.3 Phương pháp RH-OB

Hình 8. Sơ đồ hệ thống khử khí trong chân không RH-OB
Phương pháp RH-OB tương tự như phương pháp R-H. Nhưng sự khác
nhau ở chỗ chất khí được phun vào hệ thống không phải là khí trơ mà là khí
trơ có lẫn ôxi. Khí trơ có nhiệm vụ khuấy đảo kim lọai lỏng còn ôxi trợ giúp
cho việc khử Carbon của thép lỏng. Phương pháp này được sử dụng chủ yếu
để lọai bỏ hydrô và một lượng nhất đònh carbon ra khỏi thép.






Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 23
4.3 Tinh luyện trong thùng rót
4.3.1 Phương pháp khuấy đảo bằng cảm ứng

Hình 9. Sơ đồ bố trí thiết bò sử dụng trong phương pháp khử khí với khuấy
đảo bằng cảm ứng trong thùng rót.
Trong phương pháp khuấy đảo bằng cảm ứng thì hiệu quả khuấy đảo
có được bởi dòng xóay tạo ra trong thép lỏng bằng cuộn dây cảm ứng. Thép
được chứa trong thùng rót làm bằng thép không rỉ, không nhiễm từ. Để tạo
được sự khử khí, thùng rót được đặt vào trong buồng chân không.



Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 24
4.3.2 Phương pháp khử Carbon bằng ôxy trong chân không (VOD)

Hình 10. Sơ đồ phương pháp khử Carbon bằng ô xi trong chân không
Đây là phương pháp được sử dụng để sản xuất thép không rỉ. Phương
pháp này dùng thùng rót đã được nung nóng đặt vào trong buồng chân
không, ôxy được thổi qua vòi phun phía trên bề mặt thép lỏng và argon
được thổi qua viên gạch xốp đặt ở đáy thùng.


Nghiên cứu áp dụng phương pháp tinh luyện thép hợp kim đúc ngòai lò (trong lò trung tần) 25
4.3.3 Khử khí bằng oxy và argon AOD

Hình 11. Các bước xử lý để tinh luyện thép không gỉ bằng phương pháp AOD
Phương pháp khử carbon bằng oxy và argon (AOD) chủ yếu được sử
dụng để sản xuất thép không gỉ. Phương pháp này được thực hiện ở áp suất
môi trường, bao gồm các bước sau:
- Nấu chảy liệu trong lò điện.
- Rót thép vào thùng AOD
- Khử carbon bằng cách thổi argon và oxy cùng với chất trợ dung được cho
vào trong quá trình thổi.
- Bổ sung các lọai Ferro và khuấy đảo.
- Kiểm tra mẫu và điều chỉnh thành phần hợp kim.
- Ra thép.
- Phương pháp AOD cho phép giảm lượng hydro tới mức <2ppm và hàm
lượng Nitơ, lưu huỳnh <0.005%. Phương pháp này có khả năng thực hiện
tất cả các chức năng luyện kim, ngọai trừ việc kiểm sóat hình dạng của
sunphít.