Báo cáo Nghiên cứu quy trình hoàn nguyên oxyt sắt thành bột sắt (Phần 1)

Nội dung text: Báo cáo Nghiên cứu quy trình hoàn nguyên oxyt sắt thành bột sắt (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH HỒN NGUYÊN OXYT SẮT THÀNH BỘT SẮT S K C 0 0 0 2 8 1 MÃ SỐ: T2011 - 49 S K C 0 0 3 6 3 7 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 2011
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG Nghiên cứu qui trình hồn nguyên oxyt sắt thành bột sắt Mã số: T2011 – 49 Chủ nhiệm đề tài: GV. ThS. NGUYỄN NHỰT PHI LONG Tp. HCM, 12/2011
3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ MÁY BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG Nghiên cứu qui trình hồn nguyên oxyt sắt thành bột sắt Mã số: T2011 – 49 Chủ nhiệm đề tài: GV. ThS. NGUYỄN NHỰT PHI LONG Tp. HCM, 12/2011
4. DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THAM GIA ĐỀ TÀI STT Họ và tên Đơn vị công tác Nhiệm vụ được giao 1 Bộ mơn CNKL Trần Thế San Cố vấn – Khoa CKM ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH STT Tên đơn vị trong và ngoài nước Nội dung phối hợp 1 Công ty TNHH cơ khí chính xác Quốc An 2 Công ty CPCN Thép Mới Nghiên cứu thực tế
5. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2011 – 49 THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Thơng tin chung: - Tên đề tài: Nghiên cứu qui trình hồn nguyên oxyt sắt thành bột sắt. - Mã số: T2011 – 49 - Chủ nhiệm: Nguyễn Nhựt Phi Long - Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. HCM - Thời gian thực hiện: 01/2011 – 12/2011 2. Mục tiêu: Xây dựng qui trình hoàn nguyên oxyt sắt thành bột sắt xốp qui mô nhỏ. 3. Nội dung chính: - Tìm hiểu qui trình luyện kim bột từ các loại oxyt kim loại. - Tìm hiểu tính chất của oxyt sắt phát sinh trong quá trình cán nĩng thép. - Xác định qui trình hồn nguyên oxyt sắt thành bột sắt xốp qui mơ nhỏ 4. Kết quả nghiên cứu: - Kết quả thí nghiệm qui trình công nghệ hoàn nguyên oxyt sắt thành bột sắt xốp 5. Sản phẩm: - Qui trình công nghệ hoàn nguyên oxyt sắt thành bột sắt xốp 6. Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng: - Tận dụng phế liệu phát sinh trong quá trình cán nĩng thép, xử lý và bổ sung vào thành phần phối liệu luyện thép, cho phép giảm chi phí, tiết kiệm năng lượng, giảm ơ nhiễm mơi trường, gĩp phần giải quyết nguyên liệu cho quá trình luyện thép. - Chuyển giao kết quả trực tiếp cho Cơng ty TNHH Cơ khí Chính xác Quốc An. Ngày 28 tháng 11 năm 2011 Trưởng Đơn vị Chủ nhiệm đề tài (ký, họ và tên, đĩng dấu) (ký, họ và tên)
6. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2011 – 49 SUMMARY 1. General information: Project Title: Reducing – process iron oxides in to porous iron powder Code number: T2011 – 49 Coordinator: Long Nguyen Nhut Phi Implementing Institution: University of Technical Education HCMC Cooperating Institution (s): - QUOC AN Precision Mechanical Company Limited - San Tran The Duration: from 01/2011 to 12/2011 2. Objective(s): Building an experimental reducing – process iron oxides into porous iron powder. 3. Main Contents: - Basics of powder metallurgy technology from metallic oxides. - Characteristics of oxide – scale developping on steel stocks during steel hot – rolling processes. - Building an experimental reducing – process iron oxides in to porous iron powder. 4. Results obtained: - Results from experiments of reducing process iron oxides into porous iron powder. 5. Products: - Experimental technology process reducing oxide – scale into porous iron powder. 6. Effect, transfer results, and possible aplications: - Utilizing wast oxide – scale developing during steel hot – rolling to produce iron powder, using for steel – making in inducing furnaces, that allowing energy – economice, decreasing cost, and protecting environment, contributting to suplly raw materials to steel – making. - Transfer directly the experimental results to Company Quoc An.
7. MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ở trong và ngồi nước 1 2. Tính cấp thiết 1 3. Mục tiêu 1 4. Cách tiếp cận 1 5. Phương pháp nghiên cứu 1 6. Đối tượng nghiên cứu 1 7. Phạm vi nghiên cứu 1 8. Nội dung nghiên cứu 1 Chƣơng 1 - GIỚI THIỆU SƠ LƢỢC VỀ CƠNG NGHỆ LUYỆN KIM BỘT 2 1.1. Đặc điểm chung 2 1.2. Quy trình luyện kim bột 3 1.3. Các phương pháp luyện kim bột 4 1.4. Đặc điểm tổ chức tế vi của vật liệu kim loại bột 9 1.5. Tính chất của vật liệu kim loại bột 11 1.6. Một số phương pháp tạo bột/hạt 13 Chƣơng 2 - SƠ LƢỢC VỀ QUÁ TRÌNH CÁN THÉP. SỰ PHÁT SINH OXYT SẮT TRONG QUÁ TRÌNH CÁN NĨNG THÉP 24 2.1. Sơ lược về quá trình cán thép 24 2.2. Sự phát sinh oxyt sắt trong quá trình cán nĩng thép 27 Chƣơng 3 - XÁC ĐỊNH QUI TRÌNH HỒN NGUYÊN OXYT SẮT THÀNH BỘT SẮT XỐP QUI MƠ NHỎ 28 3.1. Cơ sở nghiên cứu và xác định 28 3.2. Xây dựng quy trình hồn nguyên oxyt sắt thành bột sắt xốp qui mơ nhỏ 29 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 PHỤ LỤC CÁC BÀI BAO LIÊN QUAN 38
8. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2011 – 49 MỞ ĐẦU 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ở trong và ngồi nước - Công nghệ hoàn nguyên oxyt sắt, tạo thành sắt xốp - Brasile. - Ứng dụng luyện kim bột để sản xuất sắt xốp trên qui mô lớn – Nhật Bản. - Dự án liên doanh Việt – Nhật sản xuất bột sắt xốp qui mô 1 triệu tấn/năm đặt tại Hà Tĩnh - Công nghệ tạo bột sắt xốp từ oxyt sắt. 2. Tính cấp thiết - Nhu cầu thực tế: Khu công nghiệp phía Nam hiện đang phát triển các nhà máy luyện cán thép qui mô nhỏ và vừa, một trong các chất phế thải là vảy cán, với thành phần chính là oxyt sắt. Để tăng tính bảo vệ môi trường và tăng hiệu quả kinh tế, cần thu gom, xử lý vảy cán tạo thành sắt xốp. Bột sắt xốp sẽ làm nguyên liệu bổ sung cho sắt, thép phế liệu khi luyện thép trong lò điện trung tần qui mô nhỏ. Đây là nhu cầu cấp bách của các công ty luyện cán thép hiện nay. 3. Mục tiêu - Xây dựng qui trình hoàn nguyên oxyt sắt thành bột sắt xốp qui mô nhỏ. 4. Cách tiếp cận - Tiếp cận thực tế 5. Phương pháp nghiên cứu - Tài liệu - Thực nghiệm 6. Đối tượng nghiên cứu - Cơng nghệ hồn nguyên oxyt sắt 7. Phạm vi nghiên cứu - Qui trình hoàn nguyên oxyt sắt thành bột sắt xốp qui mô nhỏ. 8. Nội dung nghiên cứu - Tìm hiểu qui trình luyện kim bột từ các loại oxyt kim loại. - Tìm hiểu tính chất của oxyt sắt phát sinh trong quá trình cán nĩng thép. - Xác định qui trình hồn nguyên oxyt sắt thành bột sắt xốp qui mơ nhỏ. Trang 1
9. Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường T2011 – 49 Chương 1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CƠNG NGHỆ LUYỆN KIM BỘT Lĩnh vực luyện kim bột (PM: Powder metallurgy) được phát triển từ những năm đầu thế kỷ XVIII. Ngày nay, cơng nghệ luyện kim bột được ứng dụng ngày càng rộng rãi để chế tạo các chi tiết máy phức tạp, những chi tiết kết hợp từ các vật liệu khác nhau (kim loại-chất dẻo; kim loại- thủy tinh; vv ), những chi tiết cĩ độ cứng cao và nhiệt độ làm việc siêu cao trong ngành cơng nghiệp hạt nhân, vũ trụ; đồng thời người ta cũng đã ứng dụng rất nhiều những sản phẩm chế tạo từ luyện kim bột trong đời sống. Tuy nhiên, lĩnh vực luyện kim bột của nước ta cịn chưa phát triển. Rất nhiều chi tiết, vật liệu được chế tạo theo phương pháp luyện kim bột chúng ta phải đặt mua từ nước ngồi. Vì vậy, đây là lĩnh vực đầu tư cĩ triển vọng nếu được chú ý phát triển. Luyện kim bột là quá trình cơng nghệ gắn kết bột kim loại hoặc hợp kim, tạo thành sản phẩm cĩ cấu trúc gần như dạng lưới (theo dạng mạng tinh thể) dựa vào tính chất cơ học, vật lý xảy ra trong quá trình ép và kết dính bột. Điều quan trọng là phải xác định mối liên hệ của các quá trình trên, vì một sự thay đổi rất nhỏ trong quá trình chế tạo cĩ thể là nguyên nhân làm thay đổi tính chất của sản phẩm. 1.1. Đặc điểm chung  Nguyên liệu được sử dụng gần như triệt để (tổn hao nguyên liệu ít ).  Sản phẩm tạo ra cĩ tính đồng nhất cao và ít phải gia cơng.  Cấu trúc tế vi : khơng xít chặt, luơn cĩ độ xốp. Độ xốp thay đổi từ 2 đến vài chục % tùy theo cơng nghệ và yêu cầu chế tạo sản phẩm. Các tính chất, đặc điểm của bột và những yêu cầu của sản phẩm sẽ quyết định việc lựa chọn phương pháp PM  Kích thước của sản phẩm: do tính chất vật lý của quá trình và tính kinh tế khi chế tạo các thiết bị, dẫn đến những giới hạn về kích thước sản phẩm. Với một số quá trình PM thì kích thước sản phẩm hạn chế (như phun ép áp lực), trong khi đĩ đối với ép nĩng đẳng tĩnh thì kích thước sản phẩm ít hạn chế hơn. Trang 2