Giỏ hàng

Quy trình hàn đắp trục cán trong nhà máy thép

1. NGÀNH SẢN XUẤT GANG THÉP Ở VIỆT NAM

Ngành sản xuất gang thép (Steelmaking) ở Việt Nam còn rất non trẻ, được xây dựng từ những năm 60 của thế kỷ 20, với sự ra đời mẻ gang đầu tiên vào năm 1963, nhưng phải đến năm 1975 mới có mẻ thép đầu tiên ra đời tại công ty gang thép Thái Nguyên. Trong giai đoạn từ 1975 đến 1990, ngành thép Việt Nam phát triển rất chậm, phần lớn sử dụng nguồn thép của các nước Đông Âu và Liên Xô cũ, sản lượng trong giai đoạn này duy trì ở mức 40.000 – 80.000 tấn/năm. Từ năm 1990 đến nay ngành thép Việt Nam có nhiều đổi mới và tăng trưởng mạnh. Sự ra đời của Tổng Công ty thép Việt Nam năm 1990 đã góp phần quan trọng vào sự bình ổn và phát triển của ngành. Năm 1996 là năm đánh dấu sự chuyển mình của ngành thép với sự ra đời của 4 công ty liên doanh sản xuất thép đó là, liên doanh thép Việt Nhật (Vinakyoei), Việt Úc (Vinausteel), Việt Hàn (VPS) và Việt Nam – Singapore (Nasteel) với tổng công suất khoảng 840.000 tấn/năm. Từ 2002 – 2005 nhiều doanh nghiệp tư nhân và doanh nghiệp liên doanh với nước ngoài được thành lập, ngành thép Việt Nam thực sự phát triển mạnh mẽ với tổng công suất lên tới trên 6 triệu tấn/năm.

Hiện nay, có hai công nghệ được sử dụng trong các nhà máy luyện thép đó là: lò thổi oxy (Basic oxygen furnace), hoặc lò hồ quang điện (Electric arc furnace). Ở Việt Nam do điều kiện thiếu gang lỏng của nước ta, phần lớn thép được sản xuất bằng công nghệ lò điện hồ quang – đúc liên tục. Xét về công nghệ, ưu điểm của công nghệ lò thổi oxy (BOF) là khả năng tiêu thụ điện năng thấp hơn so với công nghệ đang được đa số doanh nghiệp ngành Thép Việt Nam sử dụng, lò điện (EAF).

 

2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT THÉP CỞ BẢN

Có thể hiểu đơn giản quy trình sản xuất thép được trải qua qua 4 giai đoạn chính sau:

Quy trình cán thép - double good jsc

Giai đoạn 1 : Xử  lý quặng

Trong giai đoạn này các nguyên liệu đầu vào như: Quặng viên (Pellet), quặng sắt (Iron ore), quặng thiêu kết, và các chất phụ gia như than cốc (coke), đá vôi (lime stone) được đưa vào lò cao (Blast furnace). Nếu là phế liệu cũng sẽ được nung nóng tới nhiệt độ nhất định để làm thành dòng kim loại nóng chảy (hot metal).

Giai đoạn 2: Tạo dòng thép nóng chảy

Dòng kim loại nóng chảy được hình thành từ giai đoạn 1, được dẫn tới lò thổi oxy (Basic oxygen furnace), hoặc lò hồ quang điện (Electric arc furnace). Tại đây, kim loại nóng được xử lý, tách tạp chất và tạo ra sự tương quan giữa các thành phần hoá học sử dụng lò cảm ứng trung tần, giai đoạn này gọi là lò tinh luyện thứ cấp. Là cơ sở để  quyết định mẻ thép tạo ra cho loại sản phẩm nào, thuộc mác thép nào. Các thành phần hoá học sẽ được điều chỉnh ngay ở giai đoạn này để cho ra mác thép theo yêu cầu của tiêu chuẩn.

Giai đoạn 3 : Đúc tiếp liệu

Dòng kim loại sau khi ra khỏi giai đoạn 2 được đưa tới dây chuyền đúc liên tục (continuous Casting). Từ lò này sẽ đúc ra 2 loại phôi bán thành phẩm (Semi-finished steel):

  • Phôi thanh (Billet) là loại phôi thanh có tiết diện 100×100, 125×125, 150×150  dài 6-9-12 m. Thường dùng để cán kéo thép cuộn xây dựng, thép thành vằn.
  • Phôi dẹt/ phôi dạng phiến (Slab) loại phôi thành thường dùng để cán ra thép cuộn cán nóng, thép tấm cán nóng, thép cuộn cán nguội hoặc thép hình.Có Phôi Bloom là loại phôi có thể sử dụng thay thế cho phôi thanh và phôi phiến.

Sau khi phôi được đúc xong có thể để ở hai trạng thái: Trạng thái nóng và trạng thái làm nguội. Trạng thái nóng (hot direct rolling) duy trì phôi ở một nhiệt độ cao sau khi ra khỏi quá trình hình thành phôi để đưa thẳng vào quá trình cán sản phẩm. Trạng thái nguội của phôi để chuyển tới các nhà máy khác và sẽ được làm nóng lại (Reheating furnace) tại các nhà máy đó để đưa vào quá trình cán sản phẩm.

Giai đoạn 4 : Cán

Phôi được đưa vào các nhà máy thép cán nóng (Hot rolling mill), phôi sẽ được cán ra thép cuộn cán nóng (Hot roll coil-HRC, nhiệt độ làm việc khoảng 780 oC), hoặc  thép cuộn cán nguội (Cold roll coil-CRC, giảm nhiệt độ làm việc khoảng 480 oC và tiếp tục cán giảm độ dày). Các sản phẩm thép thành phẩm như: thép hình (Section mill) như thép ray (rail); Sheet pile (thép cừ lòng máng); Shape (thép hình các loại); Bar (thép thanh xây dựng), thép cuộn trơn xây dựng (wire rode mill); thép tấm (Plate mill),  thép ống hàn (welded pipe mill), thép ống đúc (Seemless pipe mill)…

 

3. ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA TRỤC CÁN, TRỤC CON LĂN

Tùy vào công dụng làm việc khác nhau, có thể phân loại rất nhiều trục cán thông dụng như: Trục cán thép hình, trục cán thép tấm, trục cán thép ống, trục cán ren, trục cán bi, trục cán phôi rèn, trục cán bánh xe lửa… Thông thường vật liệu làm trục thường là thép cacbon cao (~0.45 %C), ví dụ thép 4130 và 8620 có thành phàn hóa học như bảng dưới đây là một trong những thép trục thông dụng.

vật liệu làm trục cán - double good jsc

Theo phân tích ở trên, trục cán luôn tiếp xúc với phôi cán ở nhiệt độ cao của phôi vừa trong lò nung, khi đó lượng nhiệt sẽ truyền sang trục là rất lớn. Mặt khác khi dùng một ngoại lực để đưa vật cán vào hai trục cán đang quay ngược chiều nhau nhờ ma sát tiếp xúc vật cán được tiếp xúc liên tục vào trục cán. Ngoài điều kiện làm việc trên khi cán trục cán chủ động phải truyền mô men xoắn từ động cơ truyền tới rất lớn, chịu va đập với phôi khi bắt đầu tiếp xúc với lỗ hình của trục cán đặc biệt bản thân trục cán còn phải chịu lực ma sát rất lớn khi cán tại hai ngõng trục lắp trên ổ trượt.

Trong điều kiện làm việc như vậy trục cán hay có hiện tượng cong vênh, mòn, sứt mẻ, bề mặt bị tróc rỗ hoặc bị gãy khi trục quá tải. Để đảm bảo điều kiện làm việc tốt cho trục, cần phải lựa chọn vật liệu cho trục cán hợp lý và có các biện pháp kỹ thuật để xử lý các chi tiết khi bị mài mòn. Hàn đắp phục hồi (Hàn đắp chống mài mòn, hàn đắp hardfacing) được biết đến là một trong những phương pháp phổ biến dùng để xử lý các chi tiết trục cán bị mòn do điều kiện làm việc khắc nghiệt. phân loại và ưu điểm của hàn hardfacing được đề cập trong bài viết https://doublegood.com.vn/han-dap-hardfacing-la-gi/. Trong bài viết này, chúng tôi xin gửi đến bạn đọc các khuyến cáo về công nghệ hàn đắp trục cán, cách lựa chọn que hàn đắp trục cán, dây hàn đắp trục cán…

Hàn đắp trục cán thép - double good jsc
Trục cán bị hỏng hóc

 

4. KHUYẾN CÁO CÔNG NGHỆ HÀN ĐẮP TRỤC CÁN

Với các trục cán bị nứt, vỡ… khu vực hỏng hóc cần được đào bỏ đi một lớp kim loại bằng cách gouging, sau đó bề mặt cần phải được làm sạch khỏi dầu mỡ, bụi bẩn trước khi hàn.

Sau đó, quá trình hàn đắp được thực hiện. Thông thường sẽ được tiến hành thông qua 3 lớp hàn chính đó là: Lớp hàn đệm (butter layers), lớp hàn đắp bù kích thước (buildup layers), và lớp hàn đắp chống mài mòn (hardfacing layers). Trong đó, lớp hàn đệm thông thường có chiều dày khoảng 3.2mm, sau đó lớp đắp bù kích thước thường bảo đảm chiều dày sao cho khi hàn đắp lớp tăng cứng đạt dung sai không quá 12.7mm hoặc tùy theo yêu cầu kích thước làm việc của chi tiết trong từng trường hợp cụ thể.

Cần lưu ý, việc nung nóng sơ bộ cho vùng chi tiết được hàn đắp sẽ giúp tránh được nứt trong khi hàn. Nhiệt nung sơ bộ tối thiểu thường là 316 oC , và khi quá trình hàn được thực hiện thì cần được tiến hành liên tục mà không nên dừng hoặc gián đoạn. Trong trường hợp bất khả kháng nếu phải dừng hàn thì nên duy trì nhiệt độ nung sơ bộ ở 316 oC cho tới khi việc hàn được thực hiện lại, việc này sẽ giúp tránh được chuyển biến martensite của lớp đắp cứng trước khi mối hàn hoàn thiện.

các bước hàn đắp trục cán thép - double good jsc
Các bước hàn đắp trục cơ bản

 

5. KHUYẾN CÁO LỰA CHỌN VẬT LIỆU HÀN ĐẮP TRỤC

Tùy vào điều kiện làm việc khác nhau, chi tiết trục cán thép có thể bị hỏng hóc do bị ăn mòn (corrosion), do ma sát làm việc giữa các chi tiết (abrasion), do biến dạng dẻo (plastic deformation), hoặc nứt hỏng do nhiệt (thermal fatigue and cracking). Bởi vậy, khi lựa chọn vật liệu hàn cần lưu ý bổ sung các kim loại thích hợp đề thỏa mãn tính chất làm việc của chi tiết. ví dụ: Chromium sẽ giúp tăng khả năng chống ăn mòn, Nickel giúp cải thiện độ dẻo dai và tính chống ăn mòn, Carbon quyết định độ cứng của kim loại mối hàn, Molybdenum/Vanadium chịu nhiệt và cải thiện độ bền khi chịu ảnh hưởng của ứng xuất dư.

Đối với mỗi lớp đắp, tùy thuộc vật liệu cơ bản và điều kiện làm việc, khuyến cáo lựa chọn các vật liệu hàn đắp khác nhau. Lincoln Electric đưa ra các khuyến cáo lựa chọn vật liệu hàn đắp trục cán làm từ thép cacbon như sau:

Vật liệu hàn đắp cho lớp hàn đệm (butter layer):

Khi vật liệu cơ bản có hàm lượng cacbon vượt quá 0.3%, cần phải đắp một lớp hàn đệm bằng thép cacbon thấp với chiều dày khoảng 3.2mm, khuyến cáo có thể sử dụng dây hàn đắp Lincolnweld L-61 và thuốc hàn đắp 801.

Vật liệu hàn đắp cho lớp hàn đắp bù kích thước (buildup layer):

Thông thường với lớp này thì chọn vật liệu hàn phù hợp với kim loại cơ bản làm trục. Ví dụ, với thép 8620 thì sử dụng dây hàn đắp Lincore 20 (có đặc điểm chống nứt tốt, độ bền cao và tạo ra được lớp hàn có tính luyện kim tốt), dây hàn đắp Lincore 8620 thì có đặc điểm mềm hơn so với dây lincore 20 và sẽ dễ gia công hơn, dây hàn đắp lincore 4130 có độ cứng tương tự với dây hàn lincore 8620 nhưng có bổ sung thêm hàm lượng Cr-Mo dành cho trục được làm từ thép chứa Cr-Mo.

Vật liệu hàn đắp cho lớp hàn chịu mài mòn (hardfacing layer):

Vật liệu thông dụng để đắp trục thép cabon đó là vật liệu hàn thuộc nhóm thép không gỉ 420 với hàm lượng cacbon trung bình từ 0.15-0.2% và hàm lượng Crom từ 11-13%. Ví dụ: dây hàn đắp tăng cứng chịu mài mòn Lincore 96S (có hàm lượng cacbon cao và độ cứng cao), dây hàn đắp trục Lincore 410 (tạo lớp đắp hàm lượng cacbon thấp, mềm hơn và dễ gia công),, dây hàn đắp cứng Lincore 410NiMo (tạo lớp đắp mềm hơn so với các loại dây khác, mục đích tăng độ dẻo dai), dây hàn đắp Lincore 420 thích hợp với hầu hết các loại trục cán, với ưu điểm có độ cứng cao và có khả năng gia công tốt, dây hàn đắp lincore 423L tạo lớp đắp mềm hơn so với dây hàn đắp lincore 420 nhưng có khả năng chống mềm hóa khi ở nhiệt độ trên 482 oC. Ngoài ra còn có thể sử dụng một số các loại dây hàn đắp khác như: Lincore 424A, Lincore 102W, Lincore 102HC. Ngoài ra, khi hàn dưới lớp thuốc các dây hàn đắp lincore có thể kết hợp với các thuốc hàn 880, 801 hoặc 802 tùy vào ứng dụng cụ thể. Dưới đây là bảng độ cứng tham khảo mà các loại vật liệu hàn đắp của Lincoln có thể đạt được.

độ cứng lớp hàn đắp trục cán - double good jsc

 

6. KHUYẾN CÁO THIẾT BỊ SỬ DỤNG ĐỂ HÀN ĐẮP TRỤC CÁN

Mặc dù nhiều ứng dụng vẫn sử dụng nguồn CC vẫn có thể cho kết quả thỏa mãn, tuy nhiên thiết bị hàn được khuyến cáo sử dụng cho hàn đắp trục cán thép là máy hàn có đặc tính nguồn CV. Các nguồn hàn thông dụng thế hệ mới của Lincoln với công nghệ điều khiển powerwave giúp điểu chỉnh và kiểm soát tốt được thông số chế độ hàn, do đó kiểm soát tốt được chất lượng lớp đắp. Một số nguồn hàn thông dụng như: DC-600, AC/DC 1000 SD, DC-1500, kết hợp với các bộ cấp dây LN-7, LN-8, LN-9 và bộ điều khiển NA-3, NA-5. Với các yêu cầu đắp trục số lượng lớn và thường xuyên, Double Good có đội ngũ kỹ sư hàn và kỹ sư thiết kế máy sẽ giúp thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị hàn đắp trục chuyên dụng giúp tăng năng suất và chất lượng cho khách hàng. Để biết thêm chi tiết, xin vui lòng liên hệ trực tiếp với chúng tôi để nhận được tư vấn tốt nhất.

thiết bị hàn đắp trục cán - double good jsc
Thiết bị hàn Lincoln Electric

 

7. KHUYẾN CÁO LỰA CHỌN THÔNG SỐ HÀN ĐẮP

Dưới đây là bảng thông số chế độ hàn đắp được khuyến cáo bởi hãng Lincoln Electric. Với mỗi trường hợp cụ thể, chúng tôi luôn tư vấn cho khách hàng chạy quy trình hàn đắp trục để bảo đảm được các yêu cầu kỹ thuật cho từng sản phẩm cụ thể.

Chế độ hàn đắp trục cán - double good jsc

 

8. KHUYẾN CÁO XỬ LÝ NHIỆT KHI HÀN ĐẮP TRỤC CÁN

Để tạo được lớp hàn đắp đạt yêu cầu chất lượng, và không bị nứt thì một việc vô cùng quan trọng cần lưu ý đó là chi tiết cần phải được làm nguội chậm có kiểm soát cho tới khoảng 93 oC trong vòng không ít hơn 6h, sau đó mới cho trục nguội tự nhiên trong không khí tới nhiệt độ phòng để đạt được độ cứng tốt nhất. Tùy thuộc vào độ cứng mong muốn của lớp đắp mà có thể sử dụng nhiệt độ ram thấp ở 427 oC hoặc ram cao ở 649 oC. Ram ở nhiệt độ cao sẽ tạo lớp đắp mềm hơn và dẻo dai hơn. Việc ảnh hưởng của nhiệt độ ram còn phụ thuộc vào việc có hay không các nguyên tố như: Molybdenum, Vanadium, và Tungsten, vì nó ảnh hưởng tới sự phân tán của Cacbit trong quá trình ram. Các nguyên tố này giúp cho lớp kim loại đắp duy trì được độ cứng ở nhiệt độ làm việc cao. Ví dụ như trong bảng 5 dưới đây, dây hàn Lincore 423L tạo được lớp đắp sau khi hàn có độ cứng 43 HRC thấp hơn so với độ cứng 50 HRC của dây hàn đắp Lincore 420. Tuy nhiên, sau khi xử lý nhiệt ram ở nhiệt độ 538 oC thì độ cứng của lớp đắp do dây hàn Lincore 423L (38 HRC) lại cứng hơn so với lớp đắp của dây hàn Lincore 420 (33 HRC).

Xử lý nhiệt khi hàn đắp trục cán - double good jsc
Facebook Instagram Youtube Twitter Google+ Top