Nghiên cứu công nghệ chế tạo thép hợp kim thấp độ bền cao, mác 30CrMnSi từ sắt xốp bằng lò điện

Thép 30CrMnSi là một mác thép dùng sản xuất nhiều dạng chi tiết khác nhau trong vũ khí, xe tăng, tên lửa, đáp ứng đầy đủ tính năng chiến đấu, tính công nghệ và tính kinh tế, do chúng có độ bền siêu cao và độ bền riêng cao để giảm nhẹ khối lượng phần cơ khí, giúp tăng phần hỏa lực chiến đấu, độ dẻo tốt khi biến dạng tạo hình, có giá thành hạ.

Nhằm nghiên cứu sản xuất được mác thép 30CrMnSi từ nguồn sát xốp DRI Việt Nam, đủ các tính năng cơ học, có thể ứng dụng sản xuất chi tiết trong vũ khí và xe quân sự, thay cho nhập ngoại, nhóm nghiên cứu Công ty Cổ phần Khoáng sản và Luyện kim Việt Nam, do PGS.TS. Nguyễn Trường An làm chủ nhiệm đã đề xuất thực hiện đề tài: “Nghiên cứu công nghệ chế tạo thép hợp kim thấp độ bền cao, mác 30CrMnSi từ sắt xốp bằng lò điện”.

Qua thời gian thực hiện đề tài với rất nhiều khó khăn vất vả về điều kiện địa lý, kinh phí, nhiều nguyên nhân khách quan, chủ quan dẫn đến sự chậm trễ trong mua sắm trang thiết bị làm cho đề tài đã bị kéo dài. Tuy nhiên được sự quan tâm chỉ đạo, tạo điều kiện của Bộ KH&CN, Ủy ban Nhân dân tỉnh Cao Bằng, Tổng công ty Khoáng sản và Luyện kim Việt nam (Mirex), cùng với sự nỗ lực của các thành viên đề tài, đội ngũ chuyên gia và nguồn nhân lực của Mirex, đề tài đã hoàn thành được các nhiệm vụ đã được phê duyệt trong thuyết minh. Cụ thể như sau:

1. Đề tài hoàn thành các nội dung, sản phẩm khoa học công nghệ:

– Sản phẩm dạng I: có lớn hơn 1000 kG thép 30CrMnSi nấu luyện từ sắt xốp được gia công biến dạng có đường kính Æ32.

 – Sản phẩm dạng II: + Chuyên đề khoa học, quy trình công nghệ, báo cáo phân tích thuộc tính nhiệt của mác thép nghiên cứu, báo cáo sản xuất thử nghiệm mác thép 30CrMnSi: 33 cuốn. + Chương trình tính toán phối liệu nấu luyện thép, + Tài liệu thống kê số liệu, kết quả thử nghiệm nghiên cứu của đề tài: 01 cuốn, + Tài liệu thiết kế + Bản vẽ: 01 bộ bản vẽ thiết kế nhà máy nấu luyện – rèn, cán thép, + Tiêu chuẩn cơ sở: 01 tiêu chuẩn.

– Sản phẩm dạng III, đào tạo, sản phẩm ứng dụng và đăng kí bảo hộ + Đăng 04 bài báo (03 tạp chí, 01 hội thảo KH), + Đào tạo (đã tốt nghiệp): 01 tiến sỹ và 01 thạc sỹ, + Chế tạo và thử nghiệm đĩa ma sát li hợp xe tăng, + Nộp hồ sơ đăng kí 01 giải pháp hữu ích.

2. Giá trị Khoa học:

– Nghiên cứu toàn diện từ Nấu luyện – Gia công biến dạng – Xử lý nhiệt – Tạo sản phẩm về mác thép độ bền siêu cao 30CrMnSi;

 – Vai trò quan trọng của sắt xốp, nguồn nguyên liệu sạch và tác dụng làm sạch thép của sắt xốp dùng luyện các mác thép hợp kim chất lượng cao, nhất là thép dùng cho quân sự;

– Vai trò xử lý Cơ nhiệt: vận dụng các thành tựu khoa học tân tiến hiện đại sau năm 2000 về lý thuyết độ bền và độ dẻo, kết hợp biến dang với xử lý nhiệt, tạo tổ chức có hạt nhỏ mịn, tạo pha tăng bền siêu mịn làm tác nhân cản trở lệch làm tăng bền và tăng dẻo;

 – Đã kết hợp với NCS, tìm được quy luật về tác dụng thông số công nghệ: Luyện và tinh luyện thép – Biến dạng dẻo – Xử lý nhiệt đến hình thành tổ chức pha thấp tạp chất phi kim, kích thước hạt nhỏ mịn từ đó làm cơ sở cho tăng bền và tăng dẻo cho mác thép;

 – Các quy luật khoa học được rút ra từ thực nghiệm, theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm, cho phép xây dựng các đồ thị, biểu đồ có giá trị làm cơ sở cho thiết lập các quy trình công nghệ;

– Các chuyên đề có thể làm tài liệu chuyên khảo cho các Nghiên cứu sinh hoặc các Kỹ sư làm việc tại các nhà máy luyện kim.

3. Giá trị thực tiễn

– Các quy trình công nghệ cùng với kết quả của các đề tài khác đã được thử nghiệm và ứng dụng ngay để sản xuất sản phẩm cùng loại, nhất là quy trình công nghệ về lò và nấu luyện thép trong lò luyện chân không VIM. Lần đầu tiên ở Việt Nam, có lượng thép lớn được nấu và tinh luyện trong lò chân không với khối lượng 300kg/mẻ (Các lò khác chỉ <20kg/mẻ).

– Lần đầu tiên Việt Nam, nghiên cứu đưa ra được một công nghệ để tạo ra mác thép có độ bền cao trên 1500MPa, trong khi đó, độ giãn dài vẫn cao hơn 10%.

Như vậy, sử dụng lò cảm ứng trung tần có thể nấu được mác thép 30CrMnSiA. Công nghệ có thể sử dụng để sản xuất thép AHSS có độ bền siêu cao trên 1500 MPa theo yêu cầu của Bộ Quốc phòng. Công nghệ có thể chuyển giao cho các nhà máy – Z153 hoặc các nhà máy sản xuất phụ tùng ô tô. Làm cơ sở xây dựng Dự án sản xuất thử nghiệm cấp Quốc gia, đưa sản xuất mác thép dạng công nghiệp.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 17556/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)