Đề tài Nghiên cứu chế tạo hỗn hợp sơn khuôn đúc gang thép hợp kim chất lượng cao thay thế nhập ngoại để đúc các chi tiết máy phục vụ xuất khẩu

hành phần hỗn hợp của n−ớc ngoài FQT290) là các mẫu M14 và M18. Thành phần hỗn hợp tối −u theo l−ợng thành phần là 200g MgO, 10g Al2O3, 15g bentônít, 10-15g nhựa thông, 200g cồn hoặc xăng. 2.3. Nghiên cứu công nghệ nghiền tuyển, pha chế hỗn hợp sơn khuôn đúc Để chế tạo đ−ợc hỗn hợp sơn khuôn chất l−ợng thì điều quan trọng tr−ớc tiên là quá trình chế tạo bột chịu nhiệt manhêzi. Đi từ công nghệ nghiền tuyển −ớt đề tài đã nghiền tuyển cả khô đạt kết quả bột mịn tới khoảng 20àm. Qua nhiều đợt thí nghiệm nghiền tuyển với số l−ợng trên 500kg đề tài đã xác lập đ−ợc công nghệ nghiền tuyển chế hỗn hợp sơn khuôn. 2.31. Qui trình công nghệ nghiền tuyển chế tạo bột manhêzi 1. Phần kiểm tra thiết bị, dụng cụ, vật liệu 1. Kiểm tra cẩn thận về điện, n−ớc (kể cả thoát n−ớc thải), môtơ, bi trục, các dây côroa (đủ độ khít, không sây s−ớc), bảo đảm máy nghiền ở vị trí cân bằng, bôi mỡ con lăn .v.v. tr−ớc khi vận hành máy. 27 2. Kiểm tra, xem xét cẩn thận về độ sạch của bi đạn, tang quay sau mỗi chu kỳ vận hành. 3. Kiểm tra, xem xét cẩn thận về độ sạch của vật liệu–bột nghiền, nếu không đúng chủng loại, độ sạch về màu, tạp chất, chất bẩn nhìn thấy bằng mắt th−ờng, phải thay đúng yêu cầu hoặc xử lý đạt yêu cầu tr−ớc khi đổ vật liệu vào máy nghiền. 2. Phần thao tác, vận hành 1. Xả n−ớc vào khoảng 1/3 tang (ngập hết bi đạn trong tang), đóng điện cho nghiền không bột khoảng 15 đến 20 phút sau đó xả hết n−ớc và tiếp tục cho vào 1 l−ợng n−ớc nữa để rửa khi nào thấy n−ớc thải không còn mầu mới thôi. 2. Đổ bột từ bao tải vào tang quay theo yêu cầu về l−ợng cho 1 mẻ ( 100, 200, 300kg). 3. Xả n−ớc vào cho tới khi đầy 1/2 tang (ngập trên bột tối thiểu 20cm). 4. Đóng khít các cửa tang quay để không còn dò dỉ. 5. Đóng điện, vận hành máy nghiền. 6. Cứ sau 15 phút nghiền phải kiểm tra, theo dõi, quan sát 1 lần các biểu hiện về điện, n−ớc, bột và chuyển động của tang quay. 7. Sau khoảng 2 giờ (với 100kg bột/mẻ) và 3,5 giờ (với 200kg bột/mẻ) thì kiểm tra độ huyền phù (có nghĩa là độ nhuyễn-mịn bột). Khi thấy n−ớc bột chỉ có một màu nh− n−ớc sơn, không còn sa lắng là đạt. 8. Xả n−ớc vào tang quay để tháo bột ra thùng đựng. 9. Ngắt điện máy, tiến hành hoà tách, chắt n−ớc riêng, bột riêng (kể cả bẩn chất nếu có) ở trong thùng đựng với thời gian khoảng 1/2 ngày (tới ngày hôm sau), có che chắn chống bẩn bột. 10. Xúc đổ bột vào túi vải lọc để tách n−ớc cho đến khi tách đ−ợc 1 l−ợng tối đa, bột còn lại ở dạng sệt, phải có che chắn chống bẩn bột. 3. Phần xử lý kỹ thuật 1. Nếu có dò, dỉ chảy n−ớc qua các khe cửa, tang phải xử lý tr−ớc khi đóng điện vào máy. 3. Lắng nghe tiếng của của môtơ và tang quay, nếu thấy âm lạ phải xem xét xử lý. 4. Nếu dò bột qua cửa cho bi đạn vào và cửa tháo bột ra hoặc có tr−ờng hợp sủi bọt tự trào bột ra ngoài phải xem xét, xử lý bịt kín lại bằng các vật liệu có thể ( miếng cao su, mút hoặc keo dính). 5. Nếu bột bị sa lắng (còn thô) phải đổ bột vào tang quay nghiền lại. 4. Kết thúc 1. Đổ bột đã qua túi lọc vào bao, đóng kín, chuyển sang máy vắt khô. 2. Hoàn thành công nghệ nghiền chế bột. 28 Trong công nghệ nghiền bột đề tài đã tiến hành theo hai ph−ơng pháp đó là nghiền n−ớc và nghiền khô. Sơ đồ công nghệ của 2 quá trình nghiền tuyển bột manhêzi đ−ợc cho thấy trên các hình 13,14. Hình 13, Sơ đồ công nghệ nghiền tuyển n−ớc bột hỗn hợp sơn khuôn manhêzi Sạn manhêzi N−ớc Sàng lọc Tuyển, rửa Nghiền −ớt = đạn Khuấy Cấp liệu Tháo vào bể lắng Chắt bột Lọc bột Phơi, sấy bột Bao gói sản phẩm Nghiền trộn Tách –lọc mịn 29 Hình 13, Sơ đồ công nghệ nghiền tuyển khô bột hỗn hợp sơn khuôn manhêzi Công nghệ nghiền n−ớc đã hoàn chỉnh qui trình công nghệ chế tạo và ban hành ở Viện Khoa học Vật liệu không chỉ với bột MgO mà cả với các loại bột vật liệu chịu lửa khác nh− crômít, sericit, silicát zecôni. Với công nghệ nghiền n−ớc, đề tài đã đạt đ−ợc bột MgO mịn tới 15mà. Đây là loại bột dễ ràng tạo huyền phù trong các loại dung môi đã nêu ở trên. Nh−ng có nh−ợc điểm là sau khi khô bị vón cục bền chắc tái thô trở lại rất khó xử lý, thậm trí ảnh h−ởng đến cả độ tan lẫn trong dung môi làm tăng độ sa lắng. Với công nghệ nghiền n−ớc thì có thể sử dụng d−ới dạng bột trong n−ớc ở thể huyền phù nh− n−ớc sơn là tốt nhất. Từ những nh−ợc điểm của ph−ơng pháp nghiền n−ớc đề tài đã chuyển sang ph−ơng pháp nghiền khô. Để đạt đ−ợc bột mịn nh− nghiền n−ớc, ph−ơng pháp nghiền khô phải tiến hành trong tang có nhiều chủng loại đạn nghiền nihart. Thời gian nghiền kéo dài hơn nghiền n−ớc khoảng 1 giờ tổng cộng 4 giờ 30 phút. Nh−ng Sạn manhêzi Sàng lọc Tuyển từ Nghiền đạn các cỡ Cấp liệu Tách bột Thu bột mịn Bao gói sản phẩm Nghiền trộn hỗn hợp sơn Tách –lọc mịn Cấp chất kết dính 30 theo ph−ơng pháp này các giai đoạn tiếp theo sẽ đơn giản; không phải phơi sấy, nghiền lại và bảo quản tránh hút ẩm để vón cục, đóng cứng tái thô. Để hoàn thiện công nghệ nghiền khô, đề tài đã nghiền tới 400kg. 2.3.2. Qui trình công nghệ pha chế hỗn hợp sơn khuôn Qua nhiều đợt thí nghiệm theo bảng 5 để lựa chọn thành phần hỗn hợp tối −u, tìm ra dung môi pha thích hợp, đề tài đã tiến hành thử nghiệm rất nhiều loại bột manhêzi nh− bột manhêzi (khoảng >94% MgO), sạn đầm lò manhêzi của Trung Quốc, Nga, Triều Tiên, Hàn Quốc theo bảng 3. Đề tài đã thử nghiệm 5 loại chất kết dính từ hydrôphốtphát nhôm, ôxýt nhôm, bentônít, CaO, nhựa thông và có lẫn cả sét. Dung môi pha đã thử nghiệm tất cả 5 loại từ cồn, xăng, dầu, xylen và tôluen. Từ các đợt thí nghiệm lựa chọn, nghiền chế, pha chế có so sánh với các loại hỗn hợp sơn của Trung Quốc, đề tài đã hoàn chỉnh công nghệ chế tạo hỗn hợp sơn khuôn. Qui trình pha chế hỗn hợp sơn khuôn Pha chế hỗn hợp sơn khuôn tiến hành theo các b−ớc sau: 1. Cân đủ thành phần hỗn hợp chất chịu lửa MgO; vật liệu chính của hỗn hợp sơn khuôn và chất phụ gia cho vào thùng trộn. 2. Cân đủ l−ợng chất kết dính cho mẻ trộn, hoà tan chất dính vào trong dung môi tan (cồn công nghiệp 96o, xăng). Chất kết dính dạng khô độ hạt < 1- 3 mm cho vào thùng trộn để hoà tan trong khoảng 10- 30 phút. 3. Cho dung dịch đã hoà tan chất kết dính vào thùng chứa MgO, trộn đều và nhuyễn (sao cho ở dạng nhão đồng nhất), có thể trộn bằng máy trộn cánh khuấy, tốc độ 1000 vòng/phút (chú ý đậy nắp thùng trộn và giữ an toàn khi trộn), cũng có thể trộn thủ công; thận trọng và liên tục. 4. Kiểm tra chất l−ợng hỗn hợp sơn khuôn đ−ợc tiến hành đo tỷ trọng độ nhớt và sa lắng. 5. Hỗn hợp sơn khuôn đ−ợc cất giữ bảo quản trong thùng kín có nắp đậy để bảo đảm chất l−ợng sản phẩm khoảng 6 tháng (đựng trong thùng nhựa hoặc kim loại), khi sử dụng lại khuấy trộn đều. 2.4. Nghiên cứu chế tạo thử sản phẩm hỗn hợp sơn khuôn đúc hệ manhêzi Để chế tạo thử nghiệm thành công hỗn hợp sơn khuôn hệ manhêzi đề tài đã tiến hành các mẫu thí nghiệm (xem hình 15) và 11 đợt thử nghiệm với thành phần hỗn hợp theo bảng 6. Mỗi đợt đã tiến hành khoảng 5 thí nghiệm để chọn ra kết quả đặc tr−ng. Các kết quả nghiên cứu chế tạo thử nghiệm hỗn hợp sơn khuôn hệ manhêzi đặc tr−ng đ−ợc cho thấy ở bảng 8. 31 Hình 15, Các mẫu sơn khuôn thí nghiệm có so sánh với loại zecôni số 0 Bảng 8, Kết quả chế tạo thử nghiệm hỗn hợp sơn khuôn hệ manhêzi Đợt Thành phần hỗn hợp (g) mẫu Manhêzi Chất kết dính Dung môi pha (MgO) Al(HPO4) Al2O3Bentônít CaO Nhựa thông Cồn Xăng Dầuhoả Xylen Tôluen M10 200 - - 10 - 10 - 200 - - - M11 200n−ớc - - 10 - 15 - - 200 - - M12 200n−ớc - - 10 - 15 - - 200 - - M13 200n−ớc - - 10 - 10 - - 200 - - M14 200n−ớc - 10 15 - 15 - 200 - - - M15 200n−ớc - 10 - - 15 - 200 - - - M16 200 - 10 - - 15 - - - 200 - M17 200 - 10 - - 15 - - - 200 - M18 200 - 10 15 - 10 200 - - - - M19 200 - 10 15 - 10 - - - - 200 M20 200 - - 15 - 15 - - - - 200 32 Các thử nghiệm hỗn hợp sơn khuôn hệ manhêzi ở khuôn cát trắng n−ớc thuỷ tinh CO2 đ−ợc cho thấy trên hình 16. Các chỉ tiêu kỹ thuật và ph−ơng pháp kiểm tra chất l−ợng hỗn hợp sơn khuôn đ−ợc cho thấy ở bảng 9. Bảng 9, Chỉ tiêu kỹ thuật và ph−ơng pháp kiểm tra chất l−ợng TT Chỉ tiêu Nội dung 1 Thành phần hỗn hợp Phân tích các thành phần pha chế 2 Độ đồng nhất dung dịch Quan sát bằng mắt hoặc kính phóng đại, kiểm tra độ đồng nhất của dung dịch. Phân tích độ sa lắng hay thể vẩn theo thời gian (h). 3 Tỷ trọng Đo tỷ trọng bằng tỷ trọng kế ở 200C hoặc cân khối l−ợng chia cho thể tích: ρ= v m ρ: g/cm3; g/ml ; hoặc đo bằng Bômê kế 4 Độ nhớt của dung dịch Đo độ nhớt Engle của chất lỏng bằng cách đo thời gian (S) chảy hết 200cm3 chất lỏng ra khỏi bình chuẩn ở 200C (qua lỗ φ4 hoặc φ5) 5 Chất l−ợng chịu nhiệt - Kiểm tra thành phần chủ yếu và tạp chất. - Kiểm tra độ hạt qua bộ sàng tiêu chuẩn. - Kiểm tra độ chịu lửa để xác định nhiệt độ bắt đầu biến dạng của mẫu (hỗn hợp vật liệu và chất dính tối −u). Hình 16, Các khuôn cát đ−ợc sơn bằng hỗn hợp sơn khuôn MgO để đúc thép 33 Kết quả thử nghiệm hỗn hợp sơn khuôn hệ manhêzi ở khuôn cát trắng n−ớc thuỷ tinh CO2 từ hình 16 đ−ợc cho thấy trên hình 17. Hình 17, Sản phẩm đúc nắp đậy thép Cr-Mn sử dụng hỗn hợp sơn khuôn MgO-M18 Nh− vậy là quá trình nghiên cứu thử nghiệm chế tạo thử sản phẩm hỗn hợp sơn khuôn đúc hệ manhêzi đã thành công với mẫu hỗn hợp sơn khuôn M14 và M18. 2.5. Nghiên cứu thử nghiệm, đánh giá kết quả hỗn hợp sơn khuôn đúc gang thép hợp kim chất l−ợng cao ở một số nhà máy đúc 2.5.1. Thử nghiệm các hỗn hợp sơn khuôn để đúc các sản phẩm Quá trình nghiên cứu thí nghiệm 4 loại dung môi, thay đổi thành phần chất sơn khuôn với tỷ lệ chất chịu nhiệt và phụ gia, đã chọn chất sơn khuôn kí hiệu SK-3 là sản phẩm có thành phần MgO, dung môi cồn công nghiệp. Các loại dung môi khác có nguồn gốc petrônat nh− tôluen, xylen, xăng, dầu hỏa khi dùng có gặp khó khăn cho sản xuất vì có mùi khó chịu, độc hại cho sức khoẻ, tốc độ hòa tan nhựa thông chậm, giá cung cấp cao. Chọn dung môi “cồn thơm” vừa đảm bảo kĩ thuật, dễ mua lại không độc hại, giống nh− các chất sơn đang đ−ợc cung cấp và sử dụng phổ biến hiện nay. Sơn khuôn đúc bằng ph−ơng pháp quét, nhúng hoặc phun. 34 Hỗn hợp sơn khuôn MgO sử dụng để sơn khuôn đúc các phụ tùng bơm cát, bơm bùn, xyclon từ hợp kim 18 - 28%Cr chịu mài mòn đã đạt đ−ợc kết quả. Các hỗn hợp sơn khuôn M14 (dung môi xăng) và M18 (dung môi cồn) đã sử dụng ổn đinh để đúc các chi tiết thiết bị thay thế nhập ngoại với số l−ợng lớn tại x−ởng đúc thuộc Viện Khoa học Vật liệu. Một số kết quả sử dụng hỗn hợp sơn khuôn MgO ở x−ởng đúc thuộc Viện Khoa học Vật liệu đ−ợc cho thấy trên các hình 18-20. Hình 18, Các chi tiết đúc gang trắng crôm xyclon sử dụng hỗn hợp sơn khuôn MgO-M12 35 Hình 19, Sản phẩm đúc xyclon từ gang trắng crôm sử dụng hỗn hợp sơn khuôn MgO-M14 Hình 20, Các chi tiết đúc gang trắng crôm dùng hỗn hợp sơn khuôn MgO-M16 Khuôn còn dính cát Bề mặt đã gia công 36 Từ các hình 18 đến 20 cho thấy hỗn hợp sơn khuôn chứa MgO, bentônít, nhựa thông với các chất dung môi pha là cồn, xăng và dầu hoả là thích hợp cho khuôn đúc gang hợp kim crôm. Hình 20 cho thấy với hỗn hợp sơn khuôn có thành phần theo l−ợng pha là 200gMgO, 5gCaO, 10g nhựa thông với dung môi pha là cồn ch−a thích hợp nên vẫn còn dính cát thậm trí có chi tiết còn dính phần lớn trên sản phẩm (hình 20). Hỗn hợp sơn khuôn của MgO, Al2O3, nhựa thông pha trong dung môi xylen sử dụng để đúc các chi tiết là không thích hợp; vẫn còn dính bám cát. Ban đầu đề tài có đ−ợc một ít Al(HPO4), chỉ tiến hành đ−ợc một số thí nghiệm đã hết không tìm mua ở đâu đ−ợc nữa, cũng không đủ sơn một chi tiết lớn, nh−ng nếu sử dụng loại phụ gia dính kết này chắc chắn sẽ có kết quả vì tr−ớc đây Al(HPO4) đã đ−ợc sử dụng để sơn điện cực hồ quang luyện thép ở Công ty Diesel Sông Công đã có tác dụng chống cháy hao thân điện cực. Kết quả cho thấy các sản phẩm đúc có sử dụng hỗn hợp sơn khuôn M14,M18 đạt đ−ợc bề mặt nhẵn; đặc biệt là chi tiết đúc sử dụng M14 có bề mặt nhẵn có độ chính xác cao. Hỗn hợp sơn khuôn M18 (SK-3) đã đ−ợc sử dụng để triển khai sơn khuôn đúc đúc tại Công ty Cổ phần Cơ khí Mê Linh. Một số chi tiết đúc từ thép X22H18C2, khối l−ợng 15kg, đ−ờng kính ∅450, dầy 23mm, 2 chi tiết đúc từ thép 45 khối l−ợng 30kg/ cái, đ−ờng kính ∅360 dầy 25mm đã sử dụng hỗn hợp sơn khuôn M18 của đề tài. Kết quả vật đúc không bị cháy dính bám cát, dễ làm sạch, bề mặt nhẵn t−ơng tự nh− chất sơn khuôn hiện đang sử dụng tại x−ởng. Tại Viện Công nghệ, hỗn hợp sơn khuôn của đề tài đã đ−ợc sử dụng để sơn ruột khuôn cát n−ớc thuỷ tinh cho đúc răng gầu xúc loại 16kg, kết quả chất l−ợng bề mặt tốt, bong cát nh− chất sơn zecôni đang sử dụng. Công ty Cơ khí Xây dựng Phúc Sơn, Văn Điển cũng đã sử dụng hỗn hợp sơn khuôn manhêzi M18 của đề tài để đúc các chi tiết lớn thép mangan, crômniken chịu mài mòn và bền nhiệt đạt kết quả tốt. 2.5.2. Kết quả nghiên cứu thử nghiệm, đánh giá kết quả sử dụng hỗn hợp sơn khuôn đúc gang thép hợp kim chất l−ợng cao ở một số nhà máy đúc Hỗn hợp sơn khuôn dùng trong sản xuất đúc có tác dụng chống hiện t−ợng cháy dính cát, nâng cao độ nhẵn và tăng chất l−ợng bề mặt vật đúc. Hỗn hợp sơn khuôn đ−ợc pha chế từ hỗn hợp manhêzi có nguồn gốc là sạn đầm t−ờng lò luyện kim đã đạt chất l−ợng tốt. Chất l−ợng hỗn hợp sơn khuôn phụ thuộc vào độ mịn của bột MgO đ−ợc nghiền, th−ờng phải đạt cỡ hạt 15 - 45 àm (95% lọt qua sàng 0,0063mm). Qua quá trình pha chế hỗn hợp sơn đã chọn dung môi hòa tan hợp lý để tạo đ−ợc dung dịch huyền phù (có thể vẩn cao hoặc ít sa lắng). Hai vấn đề cơ bản 37 đã đ−ợc đề tài nghiên cứu giải quyết là chế tạo bột mịn từ sạn manhezi cỡ hạt khoảng 2-3 mm có thành phần MgO 97,70%, Fe2O3 0,40%.... Sau khi tuyển rửa, nghiền thành bột siêu mịn có cỡ hạt 15 - 30 àm, thành phần MgO trên 94%. Pha chế dung dịch sơn có thành phần dung môi cồn công nghiệp chất phụ gia tạo huyền phù tốt nhất là hydrô phốt phát nhôm Al(HPO4), bentônít và nhựa thông. Dung dịch sơn đạt đ−ợc tỷ trọng 1,25 - 1,35, thể vẩn sau 1 giờ là 93 - 96% t−ơng đ−ơng với một số chất sơn đang sử dụng. Kết quả áp dụng ở một số cơ sở cho các vật đúc bằng hợp kim 18-28%Cr; thép 45, thép hợp kim X22H18C2... thép mangan cao đạt kết quả tốt; bề mặt vật đúc nhẵn, dễ làm sạch bong cát. Các hỗn hợp sơn khuôn của đề tài đã sử dụng đạt chất l−ợng có thể so sánh với chất sơn zecôni hiện đang sử dụng trong sản xuất ở một số cơ sở. 38 Phần III, Kết quả nghiên cứu đề tài và đánh giá kết quả 3.1. Thành phần hoá Qua hơn 20 mẫu thí nghiệm và 25 lần thử nghiệm các loạt hỗn hợp sơn khuôn với các loại dung môi pha là cồn, xăng, dầu hoả, xylen và tôluen đề tài đã tiến hành phân tích các mẫu đặc tr−ng, kết quả đ−ợc cho thấy trên bảng 9. Bảng 9, Thành phần hoá các mẫu đặc tr−ng Ký Thành phần hoá (%) Ghi chú hiệu mẫu MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3T TiO2 CaO P S Khác M1 94,24 0,35 0,23 0,48 0,01 1,34 0,01 0,005 . PTViệnĐC M2 66,78 6,64 0,69 0,97 0,01 4,21 0,04 0,002 có Cr2O3PTViệnĐC M3 67,21 4,04 0,46 0,83 0,02 1,64 0,02 0,008 . PTViệnĐC M4 68,14 4,44 0,46 0,91 0,01 1,17 0,02 0,017 . PTViệnĐC M5 68,24 4,72 4,86 0,92 0,02 0,94 0,01 0,004 . PTViệnĐC M6 64,24 2,55 1,67 1,08 0,02 1,12 0,01 0,008 . PTViệnĐC M11 69,19 5,96 2,66 0,92 0,01 1,65 0,40 0,00 . 133 TN M12 68,00 4,34 1,63 0,88 0,02 3,00 0,02 0,001 . PTViệnĐC M13 68,24 4,55 2,34 0,98 0,01 1,34 0,01 0,002 . PTViệnĐC M14 67,13 12,55 1,85 3,42 0,01 3,11 0,40 0,00 . 134 TN M16 61,21 4,80 7,30 0,78 0,01 3,05 0,30 0,00 . 135 TN M18 67,80 9,72 4,17 2,04 0,01 3,89 0,40 0,00 . 136 TN Từ bảng 9 cho thấy thành phần của M1 là bột MgO sau khi nghiền tới khoảng 20 àm ch−a pha thành hỗn hợp. Từ vật liệu ban đầu là bột MgO của Trung Quốc để đầm lò tần số có thành phần hoá 97%MgO. Sau khi nghiền tuyển đã có chuyển biến còn lại chỉ 94,24%MgO, đây là hiện t−ợng đặc biệt ch−a rõ nguyên nhân. Các mẫu M2,3,4,5,6,12,13 đ−ợc phân tích tại Viện địa chất khoáng sản. Các mẫu M11, 14, 16, 18 đ−ợc tiến hành phân tích theo 39 ph−ơng pháp hoá học TCN01/PTH/94-TCN-IIHTNT/94 trên thiết bị TQ(UV1201V), TQNL-Jenway của Anh ở Trung tâm phân tích thí nghiệm địa chất. Kết quả phân tích thành phần hoá các mẫu ở Trung tâm phân tích thí nghiệm địa chất cho thấy hàm l−ợng MgO xê dịch từ 67 đến 69%. Hàm l−ợng silic xê dịch từ 4 đến 5%. Thành phần nhôm do tăng c−ờng kết dính bentônít nên có hàm l−ợng cao hơn một chút so với tiêu chuẩn dự tính. Thành phần phốt pho cũng cao hơn do phải chuyển hoá kết dính thay cho hydrôphốtphát nhôm. Nh−ng từ phân tích đối chứng ở Viện địa chất khoáng sản với số l−ợng mẫu gấp 2 lần thì kết quả phân tích phốt pho có phần nhầm lẫn tới 10 lần, vì vậy thành phần phốt pho là d−ới 0,04%P đạt tiêu chuẩn. Nh− vậy là thành phần hoá học của hỗn hợp sơn khuôn đúc đã đạt yêu cầu kỹ thuật, chỉ tiêu chất l−ợng đối với sản phẩm (xem phụ bản). Đi từ các phần 2.2., 2.4.và 2.5., thì kết quả phân tích thành phần ổn định là 67-69%MgO, 4-5%SiO2, 1,6-2,6%Al2O3, 0,7-1%Fe2O3T, 1-2%CaO, P,S<0,04%. 3.2 Độ chịu nhiệt Độ chịu nhiệt của hỗn hợp sơn khuôn đ−ợc tiến hành đo nh− ở phần 2.1 hình 12 bằng cách xác định biến dạng nhiệt theo hình thái và đo độ co thắt xem hình 21 và bảng 10. Bảng 10, Xác lập độ chịu nhiệt của các hỗn hợp sơn khuôn Mẫu Môi tr−ờng Hình thái chịu nhiệt Độ co Ghi chú M lò đèn /OC/ Biến Phồng Rộp Nứt Bong Cháy /mm/ xì mềm M5 X - 1550 lớn lớn lớn - nhỏ - 3 bắt lửa M6 X - 1550 nhỏ nhỏ nhỏ - - - 2,5 không bắt lửa M8 - X 1600 - - nhỏ - nhỏ - 2 bắt lửa M10 - X 1600 - - nhỏ - - - 2 bắt lửa M11 - X 1600 - - - nhỏ - - 1,5 bắt lửa M12 X - 1600 - - - - - - 1 bắt lửa M14 X - 1550 - - - - - - - bắt lửa M16 X - 1550 - - - - - - - bắt lửa M17 - X 1600 - - - - - nhỏ 1 bắt lửa M18 - X 1600 - - - - - - - không bắt lửa 40 Hình 21, Hình thái biến dạng nhiệt ở nhiệt độ 1550O và 1600OC 3mm 2mm 1,5mm 1mm Biến mềm nhỏ M14, Đèn xì Rộp nhỏ Phồng rộp M12, Lò tần số M8, Đèn xì M6, Lò tần số M5, Lò tần số M18, Đèn xì 41 Các mẫu sơn khuôn từ hỗn hợp silicát để so sánh đ−ợc cho thấy ở hình 22. Một số giá trị đo kiểm trực tiếp độ biến dạng nhiệt của các mẫu sơn khuôn đ−ợc cho thấy trên bảng 11. Hình 22,Các mẫu khuôn cát trắng đ−ợc sơn bằng hỗn hợp silicát (bột mica cao nhôm) M02, Đèn xì M01, Đèn xì M03, Lò tần số 6,5mm 3,5mm 42 Bảng 11, Độ co thắt ở nhiệt độ 1550O và 1600OC có so sánh với hỗn hợp sơn khuôn silicát Hỗn hợp Khối l−ợng riêng Độ co /kg/dm3/ /mm/ M01 2,99 3 M02 1,97 2 M03 2,50 1,5 M5 1,99 3 M6 2,08 2 M8 2,34 1,5 M10 2,04 1 M12 2,12 0,02 M14 2,00 0,00 M16 2,09 0,01 M17 2,12 0,00 M18 2,10 0,00 Từ hình 21,22 và bảng 11 cho thấy các mẫu từ 11 trở đi đã đạt yêu cầu của các nội dung nghiên cứu về độ chịu nhiệt. Các hỗn hợp sơn khuôn của MgO với bentônít và nhựa thông (một số có thêm Al2O3) trong dung môi pha là xăng, dầu, cồn đều đạt tiêu chuẩn. Thành phần hoá học của hỗn hợp sơn khuôn đạt độ bền nhiệt ổn định là 68%MgO, 5%SiO2,1,63%%Al2O3, 0,88% Fe2O3T, 0,02%TiO2, 3%CaO, P,S<0,04%. Các mẫu so sánh sơn khuôn từ hỗn hợp silicát có độ co lớn trên 2 lần so với hỗn hợp sơn khuôn MgO, bentônít và nhựa thông của đề tài. Khối l−ợng riêng của hỗn hợp sơn khuôn xê dịch trong khoảng từ 1,9 đến 2,3 kg/dm3. Từ hình 23 cho thấy hỗn hợp sơn khuôn silicát ở nhiệt độ thấp có độ biến dạng nhiệt nh− các hỗn hợp sơn khuôn manhêzi, ở nhiệt độ cao thì độ biến dạng tăng rất nhanh, còn các hỗn hợp sơn khuôn manhêzi thì tăng chậm và sau đó gần nh− không thay đổi. 43 Hình 23, Độ biến dạng nhiệt của các mẫu hỗn hợp sơn khuôn cát Với hỗn hợp sơn khuôn manhêzi M14,18 không xuất hiện bong vẩy, không tạo gợn và hổng khí, có độ co không đáng kể và nh− vậy cho thấy độ co màng sơn phủ ít, độ bền nhiệt ổn định cao. Kết quả của đề tài có thể đ−ợc so sánh với sản phẩm sơn khuôn của FOSECO đang tồn tại ở một số nhà máy của Việt Nam. Hệ số thu hồi sản phẩm ở 2 loạt thí nghiệm (mỗi loạt 10 mẫu) đã xác lập đ−ợc trong khoảng 98% (gần nh− không có mẫu nào bị dính cát không sử dụng đ−ợc), tỷ lệ phế phẩm dự tính chỉ khoảng 1,5%. Nh− vậy là các hỗn hợp sơn khuôn manhêzi có độ bền nhiệt cao hơn hỗn hợp sơn khuôn silicát (mica) hơn 2 lần. 2,0 1,0 ∆ l/% / Hỗn hợp sơn khuôn silicát Hỗn hợp sơn khuôn manhêzi Š Š ƒƒ ƒ ƒ ƒ ƒ Š Š Š Š Š Š ƒ 500 1000 1500 OC 44 3.3. Các tính chất cơ học của hỗn hợp sơn khuôn đúc Việc xác định độ bền nén của các hỗn hợp sơn khuôn ở Trung tâm phân tích địa chất đất đá rất khắt khe. Các kết quả đo kiểm bị huỷ nhiều, một số mẫu đặc tr−ng đ−ợc cho thấy ở bảng 12. Bảng 12, Các tính cơ học của hỗn hợp sơn trên khuôn cát Hỗn hợp Khối l−ợng riêng Độ bền nén /kg/dm3/ Tải trọng phá C−ờng độ huỷ mẫu kháng nén kG /kG/cm2/ M11 2,12 129,0 22,1 M18 2,10 474,2 161,7 Bảng 12 cho thấy với các mẫu đặc tr−ng là đạt yêu cầu tiêu chuẩn c−ờng độ kháng nén của hỗn hợp sơn khuôn. Việc xác định độ bền nén của mẫu hỗn hợp là để cùng với các tính chất vật lý khác của hỗn hợp sơn khuôn đánh giá độ xít chặt và bền chắc của lớp sơn sẽ đ−ợc cho thấy ở phần sau. 3.4. Hình thái của lớp hỗn hợp sơn khuôn Các kết quả phân tích đánh giá hình thái mặt gẫy (EDS - fractograph) của các mẫu hỗn hợp sơn khuôn đặc tr−ng phủ trên bề mặt sản phẩm thép crôm và mangan cao đ−ợc cho thấy trên các hình 24 – 29. Từ các hình 24 đến 29 cho thấy các lớp phủ của hỗn hợp sơn khuôn còn l−u lại trên bề mặt sản phẩm các thép crôm, mangan cao có cấu trúc bền chắc, phủ kín, xít chặt, dễ dàng bong tróc nhanh để lại bề mặt nhẵn sau giải phóng khuôn. Đặc biệt là mẫu M14 cho thể bền chắc spinel rõ rệt. 45 Hình 24, ảnh EDS mặt gãy của mẫu hỗn hợp sơn khuôn M7 Hình 25, ảnh EDS mặt gãy của mẫu hỗn hợp sơn khuôn M10 46 Hình 26, ảnh EDS mặt gãy của mẫu hỗn hợp sơn khuôn M12 Hình 27, ảnh EDS mặt gãy của mẫu hỗn hợp sơn khuôn M13 47 Hình 28, ảnh EDS mặt gãy của mẫu hỗn hợp sơn khuôn M14 Hình 29, ảnh EDS mặt gãy của mẫu hỗn hợp sơn khuôn M16 Trên cơ sở phân tích lớp sơn còn l−u lại trên bề mặt sản phẩm đúc, đề tài đã tiến hành chụp cấu trúc mặt cắt ngang của vật đúc để xem xét ảnh h−ởng của lớp sơn đến cấu trúc lớp bề mặt của thép chịu mài mòn (xem các hình 32- 38). Cở sở tiến hành nghiên cứu đ−ợc cho thấy trên hình 30. 48 Hình 30, Ph−ơng pháp đo kiểm và đánh giá ảnh h−ởng của lớp hỗn hợp sơn khuôn Hình 31, ảnh cấu trúc hiển vi quang học của mẫu sử dụng hỗn hợp sơn khuôn M12,Tẩm thực hệ Glyceregia, độ phóng đại 500x Hình 32a, ảnh cấu trúc hiển vi quang học của mẫu sử dụng hỗn hợp sơn khuôn M14, Tẩm thực hệ Glyceregia, độ phóng đại 200x Lớp hỗn hợp sơn khuôn Nền thép 49 Hình 32b, ảnh cấu trúc hiển vi quang học của mẫu sử dụng hỗn hợp sơn khuôn M14, Tẩm thực hệ Glyceregia, độ phóng đại 100x Hình 33, ảnh cấu trúc hiển vi quang họccủa mẫu sử dụng hỗn hợp sơn khuôn M16, Tẩm thực hệ Glyceregia, độ phóng đại 500x Lớp hỗn hợp sơn M16 50 Hình 34, ảnh cấu trúc hiển vi quang học của mẫu sử dụng hỗn hợp sơn khuôn M18, Tẩm thực hệ Glyceregia, độ phóng đại 200x Hình 35, ảnh cấu trúc hiển vi quang học của mẫu hỗn hợp sơn khuôn M20, Tẩm thực hệ Glyceregia, độ phóng đại 500x Từ các hình 31 đến 35 cho thấy các lớp hỗn hợp sơn khuôn đã thể hiện rõ vai trò chịu nhiệt, che chắn bề mặt để không gây phản ứng cháy cát dẫn đến dính bám vào sản phẩm thép đúc. Lớp hỗn hợp sơn khuôn đã làm cho cấu trúc bề mặt của sản phẩm thép mịn hơn (xem các hình 32,34). Các lớp hỗn hợp sơn khuôn hầu nh− không còn dính lại trên bề mặt thép, chứng tỏ độ sạch bề mặt 51 cao. Lớp hỗn hợp sơn trên bề mặt sản phẩm đúc chỉ quan sát thấy ở mẫu M16, nó thể hiện rất rõ là có độ xít chặt, bền chắc không tốt, trong nó còn nhiều lỗ khí, xốp. Cấu trúc gần bề mặt sản phẩm có cỡ hạt thô. Đây là hiện t−ợng đặc biệt duy nhất thấy đ−ợc ở mẫu này, hiện tại vẫn ch−a lý giải đ−ợc. Hiện t−ợng cấu trúc thô ở lớp gần bề mặt thép còn quan sát thấy ở mẫu M20. 3.5. Phân tích, đánh giá hiệu quả kinh tế, khả năng áp dụng vào thực tế sản xuất 3.5.1. Nguyên vật liệu Các sạn manhêzi sau khi sử dụng hết tuổi thọ lò đều phải dỡ bỏ. Các gạch lò hồ quang từ manhêzi đã đ−ợc nghiền tạo sạn tái sử dụng cho đầm lò tần số. Tất cả các loại vật liệu này ở trong n−ớc đều có và giá thành không quá 4000đ/kg. Sử dụng các sạn manhêzi sau lò là bảo đảm sạch môi tr−ờng và có hiệu quả về độ bền nhiệt, vì những chất kém bền nhiệt đã bị phân huỷ. Qua nghiên cứu pha chế, thử nghiệm các hỗn hợp sơn khuôn trong các dung môi đã cho thấy không bị hạn chế về chủng loại dung môi pha. Xăng, dầu, cồn đều sử dụng đ−ợc nên sẽ giảm giá thành dung môi và mùi khó chịu của xylen và tôluen. 3.5.2. Công nghệ chế tạo Thành phần hỗn hợp sơn khuôn tối −u là 200g MgO, 10g bentônít + 5g Al2O3(Sơn nhũ), 15g nhựa thông hoà trong dung môi 200g cồn, xăng hoặc