Nghiên cứu chế tạo tấm lót nguội chịu lửa và cách nhiệt dùng để xây lớp lót thùng trung gian chứa nước thép thay thế vật liệu nhập ngoại

Trong những năm qua, Tổng công ty Thép Việt Nam và các doanh nghiệp khác đã đầu tư rất nhiều cho công nghệ luyện cán thép mới với công suất cao, áp dụng công nghệ đúc liên tục cho khâu tạo phôi. Đi đôi với sự phát triển của ngành thép, nhu cầu về vật liệu chịu lửa cũng ngày càng tăng, đồng thời phải đáp ứng được

những yêu cầu kỹ thuật khắt khe của công nghệ đúc liên tục hiện đại.

 Chỉ tính riêng tấm lót nguội GARNEX dùng cho thùng trung gian chứa nước thép ở nước

ta đã cần đến khoảng 2.700 tấn trong năm 2005 và cần tới trên 7.000 tấn vào năm 2007. Cho đến nay, Việt Nam vẫn phải nhập khẩu tấm lót nguội từ Trung Quốc với giá cao, lại không chủ động được trong sản xuất cho ngành Thép. Hơn nữa, nguyên liệu cơ bản cho tấm lót nguội lại rất sẵn tại nước ta. Vì vậy, được sự hỗ trợ của Bộ Công nghiệp, Công ty Cổ phần Vật liệu chịu lửa Thái Nguyên đã tiến hành nghiên cứu chế tạo tấm lót nguội chịu lửa và cách nhiệt dùng để xây lớp lót thùng trung gian chứa nước thép thay thế vật liệu nhập ngoại, đồng thời triển khai sản xuất loại sản phẩm này phục vụ các nhà máy sản xuất thép trong nước, đem lại hiệu quả kinh tế cao.

Quá trình nghiên cứu cho thấy, vật liệu xây lớp lót trong thùng trung gian phải thỏa mãn được 2 điều kiện: Chịu được nhiệt độ làm việc từ 1.5500C-1.6100C; Giảm tổn thất nhiệt qua tường thùng ra môi trường xung quanh. Dựa theo các tiêu chuẩn kỹ thuật tấm lót nguội của Trung Quốc, nhóm nghiên cứu đã xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật tấm lót nguội để xây lót thùng trung gian như sau: (Bảng 1)

Nguyên liệu chính để sản xuất tấm lót nguội bao gồm: Cát quắczit; Bột mịn quăczit; Bột mịn đất sét; Bã giấy lighin; Sợi bông gốm; Nhựa; Chất hóa cứng. Các nguyên liệu này đều là loại dễ mua và có trữ lượng lớn, có thể khai thác lâu dài. Sau khi có nguyên liệu, tiến hành khâu chuẩn bị sơ chế như sàng lọc nghiền, loại bỏ tạp chất trước khi đưa vào sử dụng.

1. Nghiên cứu sản xuất mẫu nhỏ tấm lót nguội1.1. Khảo sát độ xốp biểu kiến, khối lượng thể tích, cường độ nén và nhiệt độ sấy, thành

phần hóa, độ chịu lửa của sản phẩmNhóm nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu 3 mẫu phối liệu có tỉ lệ phối liệu như sau:a) Đợt 1: Tiến hành làm 5 mẫu thử nghiệm. (Xem bảng 2)b) Đợt 2: Tiến hành làm 5 mẫu thử nghiệm. (Xem bảng 3)c) Đợt 3: Tiến hành làm 5 mẫu thử nghiệm. (Xem bảng 4)1.2. Tạo mẫu sấy:- Phối liệu trên được trộn đều với độ ẩm 30-35% trong khoảng 30-35 phút sao cho các

loại nguyên liệu được phân bố đồng đều.- Phối liệu được ép bởi máy ép có hút chân không; các tấm mẫu thử nghiệm có kích

thước 50x50 mm. Đem mẫu sấy ở nhiệt độ 1700C-1900C.- Qua phân tích, kiểm tra các thông số kỹ thuật cho thấy có 3 mẫu đạt được các thông số

kỹ thuật mong muốn. (Xem bảng 5)Qua các kết quả nghiên cứu mẫu nhỏ với các tỉ lệ phối liệu trên, nhóm nghiên cứu đã xác

định được tỉ lệ phối liệu và nhiệt độ sấy cùng các tính năng kỹ thuật của sản phẩm để xác định công nghệ sản xuất qui mô nhỏ bán công nghiệp cho sản phẩm tấm lót nguội dùng xây lớp lót thùng trung gian chứa thép lỏng.

2. Sản xuất thử mẫu lớnNguyên liệu chính để sản xuất tấm lót nguội là cát quắc, quăczit, bông gốm, alumin,

nhựa, đất sét, bột giấy, chất đông kết. Sau khi được tuyển chọn phù hợp với yêu cầu được trộn và tạo hình bán thành phẩm với số lượng sản xuất thử là 22 viên. Tỉ lệ phối liệu cho 1 mẻ trộn 800

kg gồm: Cát thạch anh 390 kg; Quăczit 260 kg; Bột giấy 23 kg; Bông gốm 18 kg; Nhựa 36 kg; Chất đông kết 3 kg; Sét mịn 70 kg.

Các nguyên liệu này được phối liệu theo định lượng nêu trên, sau đó được đưa vào máy trộn theo thứ tự như sau: Cát thạch anh + nước, trộn 2-3 phút     Bông gốm  Nhựa  Chất đông kết  Sét mịn Bột giấy  Bột mịn quăczit. Phối liệu trên được trộn khoảng 25-30 phút với lượng ẩm 35-40%. Tạo hình ép hút chân không trên khuôn có kích thước (540 x 640 x 42). Sản phẩm được đưa lên xe sấy và chuyển vào hầm sấy đến nhiệt độ 170-180oC, kiểm tra sản phẩm đạt cường độ thì mới cho ra lò. (Xem bảng 6)

Qua kiểm tra các thông số kỹ thuật của mẫu lớn, nhóm nghiên cứu kết luận có thể áp dụng đưa vào sản xuất với qui mô công nghiệp.

Dự kiến đến năm 2007, cả nước cần khoảng 7.250 tấn tấm lót nguội  thì hiệu quả kinh tế (tính toán ở qui mô sản xuất bán công nghiệp) như sau:

- Giá thành tiêu thụ sản phẩm 5.107.117 đồng/tấn- Giá nhập hiện tại của các công ty: 5.909.090 đồng/tấn- Chênh lệch: 801.973 đồng/ tấn- Tổng mức tiết kiệm: 7.250tấn x 801.973 đồng/tấn = 5.814.304.250  đồng.Kết luận:Qua quá trình nghiên cứu và thử nghiệm, nhóm nghiên cứu có thể kết luận:- Nguồn nguyên liệu để sản xuất tấm lót nguội đều là các loại sẵn có trong nước;- Qui trình công nghệ sản xuất tấm lót nguội đã được thiết lập và có thể chủ động được

trong sản xuất cũng như đáp ứng được nhu cầu của các doanh nghiệp thép.- Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy, sản phẩm tấm lót nguội do Công ty sản xuất hoàn

toàn đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật, chất lượng cũng như hiệu quả kinh tế.- Giá cả của sản phẩm rẻ hơn so với nhập ngoại. Với dây chuyền sản xuất hiện nay, Công

ty có thể sản xuất với khối lượng lớn tấm lót nguội dùng để xây lót thùng đựng nước thép lỏng cho công nghệ luyện thép. Quá trình sử dụng sản phẩm của Công ty tại các nhà máy luyện thép của Công ty Gang thép Thái Nguyên, Công ty Thép Hòa Phát và một số nhà máy trong cả nước đều được đánh giá sử dụng tốt.

- Khi sản xuất tấm lót nguội sẽ giải quyết công ăn việc làm cho khoảng 50-60 lao động với mức thu nhập bình quân mỗi người 1,6 triệu đồng/tháng.Với những kết luận như trên, nhóm nghiên cứu kiến nghị Tổng Giám đốc Công ty Cổ phần Vật liệu Chịu lửa Thái Nguyên và Bộ Công nghiệp tạo điều kiện cho Công ty đầu tư bổ sung thiết bị dây chuyền công nghệ, phát triển sản xuất ở qui mô công nghiệp, đa dạng hóa sản phẩm nhằm cung cấp cho ngành thép trong cả nước và tiến tới xuất khẩu thu ngoại tệ.

Lê Văn Bình, Hồ Văn Sơn và các cộng sựKHCN tháng 3/2006 (trang 18)