Nghiên cứu công nghệ ép đóng bánh sắt xốp làm nguyên liệu cho các lò luyện thép

Sắt xốp là nguyên liệu luyện thép hợp kim rất tốt, do chúng có hàm lượng C thấp, P và S thấp so với nguyên liệu gang và thép phế, đồng thời sắt xốp còn chứa một lượng nhỏ FeO và khí, tạo điều kiện làm sôi nước thép, khuấy đảo tạp chất nổi lên và đi vào xỉ, nhờ đó, đã giảm thiểu chi phí và thời gian luyện, khử cacbon và tạp chất, làm tăng chất lượng thép, làm cơ sở cho luyện các mác thép hợp kim và giảm giá thành sản phẩm.

Sắt xốp đã được thế giới coi là một nguyên liệu chiến lược để luyện các mác thép hợp kim độ bền cao và siêu cao. Sắt xốp có rất nhiều ưu điểm, nhưng do là nguyên liệu mới nên xuất hiện hàng loạt các vấn đề khoa học công nghệ cần giải quyết, trong đó, cần phải giải quyết bài toán nâng cao mật độ viên sắt xốp nhằm khăc phục nhược điểm cơ bản của sắt xốp là tỷ trọng thấp và độ xốp cao - là nguyên nhân làm giảm tuổi thọ lò, cụ thể, do sắt xốp có tỷ trọng thấp, độ xốp cao nên khi luyện thép gây lên hiện tượng sôi sục nước thép làm tường lò bị bào mòn nhanh. Mặt khác, việc nạp liệu sắt xốp cũng khó khăn do dễ nổi nên bề mặt xỉ bởi tỉ trọng nhẹ, sắt xốp cũng dễ bị tái ô xi hóa do cấu trúc xốp và thêm nữa, do tỷ trọng nhẹ nên mật độ chất đống cao làm tăng không gian bao gói, lưu trữ nên gây khó khăn cho việc vận chuyển, giá thành vẫn chuyển cũng tăng. Để giải quyết bài toán trên, các nước tiên tiến đã dùng công nghệ ép đóng bánh nâng mật độ sắt xốp 6 đến 3,5 g/cm3, thậm chí đến 5,5 g/cm3.

Thực tế sản xuất của Công ty Cổ phần Khoáng sản và Luyện kim Việt Nam (MIREX), ngay khi sản phẩm sắt xốp đến với khách hàng, các nhược điểm trên đã được phản ảnh, các khách hàng yêu cầu cần tăng mật độ viên sắt xốp. Trong khi ngành thép Việt Nam đang đối mặt với một vấn đề nan giải là cần sản xuất được các loại thép hợp kim, thép chế tạo, nhất là các thép chất lượng cao phục vụ cơ khí xây dựng, cơ khí ô tô, sản xuất quốc phòng… sự xuất hiện một nguyên liệu mới - sắt xốp với rất nhiều ưu việt, đã từng bước chứng minh được vai trò của nó trong sản xuất thép chất lượng, cần phải được nghiên cứu hoàn thiện công nghệ, cũng như các giải pháp công nghệ chuyên biệt phù hợp để luyện chúng thành thép.

Ở Việt Nam, chưa có một cơ sở khoa học nghiên cứu và giải quyết hoàn chỉnh các cơ sở KHCN về công nghệ hoàn nguyên trực tiếp sắt DRI và công nghệ luyện thép từ sắt xốp. Từ đòi hỏi cấp bách của ngành thép, Công ty Cổ phần Khoáng sản và Luyện kim Việt Nam do TS. Đào Văn Lưu làm chủ nhiệm đề tài đã đề xuất thực hiện đề tài: “Nghiên cứu công nghệ ép đóng bánh sắt xốp làm nguyên liệu cho các lò luyện thépnhằm hoàn thiện công nghệ sản xuất được sắt xốp có chất lượng, đủ tiêu chuẩn luyện thép, đưa sắt xốp thành một nguyên liệu chiến lược - nguyên liệu tương lai cho ngành thép Việt Nam, Đồng thời, sắt xốp MIREX có thể luyện thành thép hợp kim, từ thép hợp kim thông dụng phục vụ kinh tế đến thép hợp kim đặc biệt phục vụ quốc phòng an ninh.

Sau một thời gian triển khai thực hiện, đề tài thu được các kết quả như sau:

1. Đề tài đã hoàn thành đúng mục tiêu, yêu cầu và nội dung được đặt ra theo yêu cầu của hợp đồng NCKH.

2. Đề tài đã đầy đủ các nội dung đăng ký, làm đầy đủ các dạng sản phẩm theo yêu cầu: Các chuyên đề khoa học, các sản phẩm bánh sắt xốp đúng và đủ số lượng và chất lượng theo đăng ký.

3. Sau 4 năm nghiên cứu, đề tài xây dựng được hệ thống thiết bị công nghệ đồng bộ để ép đóng bánh sắt xốp phù hợp công suất thiết bị ép đóng bánh đã có của Mirex (20 tấn/giờ), đã xác định được các giải pháp công nghệ ép đóng bánh sắt xốp đạt mật độ trên 3,5 g/cm3 , cụ thể :

- Chất kết dính ép bánh sắt xốp: nước thủy tinh/vôi bột;

- Tỷ lệ chất kết dính phù hợp từ 7-8%;

- Nhiệt độ sấy bánh sắt xốp: 150oC.

4. Đề tài đã tiến hành nấu luyện các mác thép cacbon từ C10 đến C30, khẳng định bánh sắt xốp dùng hiệu quả cho luyện thép, giảm đáng kể hiện tượng bào mòn tường lò do sắt xốp gây ra, tuổi thọ lò tăng, thời giản luyện giảm đáng kể khoảng 15%.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 17477/2020) tại Cục Thông tin khoa học và kông nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)