Gang là một vật liệu quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp. Để đảm bảo chất lượng và tính ứng dụng của gang, quy trình sản xuất phải tuân thủ các tiêu chuẩn nghiêm ngặt. Bài viết này sẽ trình bày chi tiết các bước trong quy trình sản xuất gang đạt tiêu chuẩn, từ khâu chuẩn bị nguyên liệu đến kiểm tra chất lượng sản phẩm cuối cùng.

1. Chuẩn bị nguyên liệu

Giai đoạn đầu tiên và cũng là nền tảng của quá trình sản xuất gang là chuẩn bị nguyên liệu. Các nguyên liệu chính bao gồm:

Xem Tại: Đặc điểm và tính chất của gang

Quặng sắt: Nguồn cung cấp sắt chính, thường ở dạng hematite (Fe2O3) hoặc magnetite (Fe3O4). Quặng sắt cần được phân tích để xác định hàm lượng sắt, các tạp chất có hại như lưu huỳnh, phốt pho và các nguyên tố khác.

Xem Thêm Tại: Tìm hiểu chi tiết khái niệm và thành phần của gang

Than cốc: Đóng vai trò là chất khử trong lò cao, cung cấp carbon monoxide (CO) để khử oxit sắt thành sắt kim loại. Than cốc cần có độ bền cơ học cao, hàm lượng tro thấp và khả năng phản ứng tốt.

Xem Thêm Tại: Tổng hợp các loại gang phổ biến hiện nay

Chất trợ dung: Thường là đá vôi (CaCO3) hoặc dolomit (CaMg(CO3)2). Chất trợ dung giúp tạo xỉ, loại bỏ các tạp chất trong quặng sắt và bảo vệ thành lò khỏi bị ăn mòn.

Các nguyên liệu này cần được xử lý trước khi đưa vào lò cao. Quặng sắt được nghiền nhỏ, sàng lọc và có thể được nung kết để tăng độ xốp. Than cốc được nung ở nhiệt độ cao để loại bỏ tạp chất và tăng cường độ bền. Chất trợ dung được nghiền nhỏ và trộn đều với quặng sắt và than cốc theo tỷ lệ thích hợp.

2. Nấu luyện gang trong lò cao

Lò cao là thiết bị chính trong quá trình sản xuất gang. Nó có dạng hình trụ lớn, được xây dựng bằng gạch chịu lửa và được trang bị hệ thống thổi gió nóng. Nguyên liệu được nạp từ đỉnh lò, trong khi không khí nóng được thổi từ phía dưới lên trên. Quá trình nấu luyện gang trong lò cao diễn ra theo các giai đoạn sau:

Giai đoạn sấy: Không khí nóng được thổi vào lò để làm khô nguyên liệu và làm nóng lò.

Giai đoạn khử: Than cốc cháy trong không khí nóng tạo ra carbon monoxide (CO). CO khử các oxit sắt thành sắt kim loại, đồng thời tạo ra carbon dioxide (CO2).

Giai đoạn tạo xỉ: Chất trợ dung phản ứng với các tạp chất trong quặng sắt tạo thành xỉ lỏng. Xỉ nổi lên trên bề mặt gang lỏng và được tách ra.

Giai đoạn nóng chảy: Sắt kim loại nóng chảy và hòa tan một phần carbon, tạo thành gang lỏng. Gang lỏng chảy xuống đáy lò và được rút ra định kỳ.

3. Xử lý gang lỏng

Gang lỏng sau khi ra khỏi lò cao thường chứa nhiều tạp chất như silic (Si), mangan (Mn), lưu huỳnh (S) và phốt pho (P). Các tạp chất này ảnh hưởng đến tính chất của gang và cần được kiểm soát hoặc loại bỏ. Các phương pháp xử lý gang lỏng phổ biến bao gồm:

Khử silic: Thêm oxy hoặc các chất oxy hóa khác vào gang lỏng để oxy hóa silic thành silica (SiO2), sau đó nổi lên trên bề mặt gang dưới dạng xỉ và được loại bỏ.

Khử mangan: Thêm các chất khử mangan như ferromangan hoặc silicomangan vào gang lỏng để giảm hàm lượng mangan.

Khử lưu huỳnh: Thêm vôi (CaO) hoặc soda (Na2CO3) vào gang lỏng để tạo thành canxi sulfide (CaS) hoặc natri sulfide (Na2S), sau đó nổi lên trên bề mặt gang dưới dạng xỉ và được loại bỏ.

Khử phốt pho: Thêm các chất oxy hóa như quặng sắt hoặc đá vôi vào gang lỏng để tạo thành canxi phosphate (Ca3(PO4)2), sau đó nổi lên trên bề mặt gang dưới dạng xỉ và được loại bỏ.

4. Biến tính gang (nếu cần)

Để tạo ra các loại gang có tính chất đặc biệt, người ta có thể thêm các chất biến tính vào gang lỏng. Các chất biến tính phổ biến bao gồm:

Magie (Mg): Tạo gang cầu, có độ bền và độ dẻo cao hơn gang xám thông thường.

Xeri (Ce): Tạo gang cầu với kích thước hạt graphit nhỏ hơn, phân bố đều hơn và cải thiện tính chất cơ học.

Calci (Ca): Tạo gang dẻo, có độ dẻo và độ dai cao hơn gang xám và gang cầu.

5. Đúc gang

Gang lỏng sau khi được xử lý và biến tính (nếu cần) được rót vào khuôn để tạo hình sản phẩm. Có nhiều phương pháp đúc gang khác nhau, tùy thuộc vào hình dạng, kích thước và yêu cầu của sản phẩm. Các phương pháp đúc gang phổ biến bao gồm:

Đúc trong khuôn cát: Phương pháp đơn giản và linh hoạt, thích hợp cho sản xuất các chi tiết có hình dạng phức tạp và số lượng ít.

Đúc mẫu chảy: Phương pháp có năng suất cao, thích hợp cho sản xuất các chi tiết có hình dạng đơn giản và số lượng lớn.

Đúc áp lực: Phương pháp tạo ra các chi tiết có độ chính xác kích thước cao và bề mặt nhẵn.

Đúc ly tâm: Phương pháp tạo ra các chi tiết có dạng ống hoặc hình trụ rỗng.

6. Nhiệt luyện gang (nếu cần)

Nhiệt luyện là quá trình xử lý nhiệt gang để thay đổi cấu trúc và tính chất của nó. Các phương pháp nhiệt luyện gang phổ biến bao gồm:

Ủ: Làm mềm gang và giảm ứng suất dư.

Tôi: Tăng độ cứng và độ bền của gang.

Ram: Giảm độ cứng và tăng độ dẻo của gang.

7. Gia công gang

Sau khi đúc và nhiệt luyện (nếu cần), gang được gia công để đạt được hình dạng, kích thước và độ bóng bề mặt theo yêu cầu. Các phương pháp gia công gang phổ biến bao gồm tiện, phay, bào, mài, khoan, doa và cắt dây.

8. Kiểm tra chất lượng

Trước khi xuất xưởng, sản phẩm gang cần được kiểm tra chất lượng để đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn và yêu cầu của khách hàng. Các phương pháp kiểm tra chất lượng gang bao gồm:

Kiểm tra thành phần hóa học: Sử dụng các phương pháp phân tích quang phổ hoặc hóa học ướt để xác định hàm lượng các nguyên tố trong gang.

Kiểm tra cơ tính: Thực hiện các thử nghiệm kéo, nén, uốn, va đập để đánh giá độ bền, độ dẻo, độ dai và độ cứng của gang.

Kiểm tra khuyết tật: Sử dụng các phương pháp không phá hủy như siêu âm, chụp X-quang, kiểm tra bằng hạt từ tính để phát hiện các khuyết tật bên trong gang như rỗ khí, rạn nứt, bọt khí.

Kết luận

Quy trình sản xuất gang đạt tiêu chuẩn là một quá trình phức tạp, đòi hỏi sự kiểm soát chặt chẽ ở từng công đoạn. Bằng cách tuân thủ các bước do Nhà Máy P69 chia sẻ, các nhà sản xuất có thể tạo ra các sản phẩm gang có chất lượng cao, đáp ứng yêu cầu của khách hàng và đóng góp vào sự phát triển của ngành công nghiệp.

#Gang_Là_Gì, #GangLàGì, #Gang, #CơKhíP69, #Cơ_Khí_P69

Tổng hợp các bước trong quy trình sản xuất gang