CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
BỘ CÔNG THƯƠNG
Viện KH&CN Mỏ Luyện kim








BÁO CÁO TỔNG KẾT
DỰ ÁN SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM ĐIỆN CỰC HÀN
TỪ HỢP KIM ĐỒNG BỀN NHIỆT HỆ Cu-Cr-Zr



Chủ nhiệm dự án
: KS Phạm Bá Kiêm
Phụ trách đơn vị
: KS Nguyễn Tuấn





Ngày tháng năm 2009 Ngày tháng năm 2009
T.T Cơ quan chủ quản T.T Cơ quan chủ trì

7693
05/02/2010


Hà Nội, 2009

NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN

TT Họ và Tên Chức vụ Cơ quan
1 Phạm Bá Kiêm Nguyên GĐTT Viện KH&CN Mỏ-Luyện kim
2 Nguyễn Tuấn PGĐTT Viện KH&CN Mỏ-Luyện kim
3 Hoàng Văn Quân KS.LKim Viện KH&CN Mỏ-Luyện kim
4 Nguyễn Minh Đạt KS.Đúc Viện KH&CN Mỏ-Luyện kim
5 Ngô Văn Quyền KS.Điện Viện KH&CN Mỏ-Luyện kim
6 Phạm Văn Thoan KTV Viện KH&CN Mỏ-Luyện kim


























Báo cáo tổng kết dự án: Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt
Viện KH&CN Mỏ Luyện kim

2
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU……………………………………………………………………… 4
CHƯƠNG I TỔNG QUAN…………………………………………………… 5
1.1.TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ TRIỂN KHAI Ở NƯỚC NGOÀI 5

1.2.TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ TRIỂN KHAI Ở TRONG NƯỚC 6
1.3.LUẬN CỨ VỀ XUẤT XỨ VÀ TÍNH CẤP THIẾT CỦA DỰ ÁN 8
1.4.MỤC TIÊU CỦA DỰ ÁN 8
1.4.1.Mục tiêu tổng quát 8
1.4.2.Mục tiêu cụ thể. 8
1.5. PHƯƠNG ÁN TRIỂN KHAI DỰ ÁN. 9
1.5.1.Phương án tổ chức sản xuất thử nghiệm 9
1.5.2.Vật tư thiết bị chủ yếu phục vụ dự án 9
1.5.3.Phương án tài chính 10


CHƯƠNG II. NỘI DUNG THỰC HIỆN DỰ ÁN…………………………….12
2.1. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ 12

2.1.1. Sơ đồ công nghệ nấu luyện HKTG Cu-Cr-Zr 13
2.1.2.Sơ đồ công nghệ sản xuất phôi điện cực hàn 14
2.2. CÁC THIẾT BỊ, VẬT TƯ PHỤC VỤ DỰ ÁN 12
2.2.1.Các thiết bị sử dụng. 14
2.2.2. Vật tư phục vụ dự án 15
2.3. CÁC NỘI DUNG CẦN TRIỂN KHAI CỦA DỰ ÁN………………….15
2.3.1.Khảo sát chế độ công nghệ nấu luyện HKTG hệ Cu-Cr-Zr 15
2.3.2. Khảo sát chế độ CN nấu luyện HK Đồng bền nhiệt Cu-Cr-Zr…… 17
2.3.3. Khảo sát chế độ cán, ép phôi hợp kim Đồng bền nhiệt 18
2.4. THẢO LUẬN KẾT QUẢ KHẢO SÁT MỘT SỐ THÔNG SỐ 18
2.4.1.Công nghệ nấu luyện HKTG Cu-Cr-Zr 18
2.4.2.Công nghệ nấu luyện hợp kim Đồng bền nhiệt Cu-Cr-Zr 19
2.5. SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM 19
2.5.1. Sản xuất thử nghiệm HKTG Cu-Cr-Zr 19
2.5.2. Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt hệ Cu-Cr-Zr 21
2.5.3. Chế độ gia công ép, cán phôi điện cực hàn 22
2.5.4. Nhiệt luyện sản phẩm 22
2.6. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ ĐỀ NGHỊ 22
2.7. TÍNH TOÁN CHỈ TIÊU KINH TẾ, GIÁ THÀNH SẢN PHẨM 24
2.7.1. Các chỉ tiêu kinh tế, giá thành hợp kim trung gian 24
2.7.2. Các chỉ tiêu kinh tế, giá thành hợp kim Đồng bền nhiệt 25
CHƯƠNG III. DỰ KIẾN PHÁT TRIỂN SẢN XUẤT 26
3.1. ĐỊA CHỈ ÁP DỤNG 26

3.2. DỰ KIẾN XÂY DỰNG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT 26
3.2.1. Xuất xứ 26

3.2.2. Sản phẩm của dự án 26
3.2.3. Thiết bị sử dụng cho dự án 27
3.2.4. Vật tư cho dự án 27
3.2.5. Dự kiến giá thành sản phẩm của dự án 27
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 28
TÀI LIỆU THAM KHẢO 30
PHỤ LỤC 31
Báo cáo tổng kết dự án: Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt
Viện KH&CN Mỏ Luyện kim

3
MỤC LỤC HÌNH & BẢNG

TT
TÊN
Trang
1 Bảng 1. Thành phần và ứng dụng của một số hợp kim đồng bền nhiệt 7
2 Hình 1: Sơ đồ công nghệ nấu luyện hợp kim trung gian …………………. 13
3 Hình2: Sơ đồ công nghệ sản xuất phôi điện cực hàn ………… 14
4 Bảng 2. Kết quả thí nghiệm thay đổi thời gian nấu luyện …………… 16
5 Hình 3. Hiệu suất thu hồi Cr (1), Zr (2) theo thời gian nấu luyện…… 17
6 Bảng 3. K
ết quả sản xuất thử ………………………………… 20
7 Bảng 4. Thành phần hóa học hợp kim Đồng bền nhiệt Cu-Cr-Zr………. 21
8 Hình 4. Sơ đồ công nghệ sản xuất HKTG ……………………………… 22
9 Hình 5. Sơ đồ công nghệ sản xuất hợp kim Đồng bền nhiệt Cu-Cr-Zr…. 23
10 Bảng5. Chi phí sản xuất HKTG Cu-Cr-Zr …………………………… 24
11 Bảng 6. Chi phí sản xuất hợp kim Đồng bền nhiệt Cu-Cr-Zr ………… 25

















Báo cáo tổng kết dự án: Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt
Viện KH&CN Mỏ Luyện kim

4
MỞ ĐẦU
Ở Việt Nam, hầu như các nhà máy chế tạo ôtô, nhà máy cơ khí và các xưởng
cơ khí sửa chữa nhỏ đều có máy hàn tiếp xúc. Tuỳ theo nhu cầu sản phẩm mà cực
hàn có các hình dạng khác nhau. Vật liệu làm điện cực hàn là hợp kim đồng bền
nhiệt thuộc các hệ: Đồng-Nikien, Đồng-Crom, Đồng-Crom-Zirconi.
Hiện nay mặt hàng này hoàn toàn được nhập khẩu để phục vụ sản xuất. Với
mục đích phát triể
n các kết quả nghiên cứu của đề tài cấp Bộ, sản xuất sản phẩm
mới, thay thế các điện cực hàn nhập khẩu, Bộ Công thương cho phép triển khai dự
án “ Dự án sản xuất thử nghiệm điện cực hàn từ hợp kim đồng bền nhiệt hệ Cu -
Cr- Zr ”, trên cơ sở phát triển kết quả nghiên cứu khoa học của các đề tài cấp Bộ
đã

triển khai trước đây.
Đề tài” Nghiên cứu và sản xuất các loại hợp kim đồng bền nóng để làm
bánh xe hàn và cực hàn” Tác giả Nguyễn Văn Chiến - Viện KH&CN Mỏ-Luyện
kim, được HĐKHCN cấp Bộ nghiệm thu năm 2004.
Đề tài “ Nghiên cứu công nghệ sản xuất hợp kim trung gian đồng –zirconi -
magie, đồng - crom bằng phương pháp nhiệt nhôm ”. Tác giả Phạm Bá Kiêm -
Viện KH&CN Mỏ - Luyện kim, được HĐ
KHCN cấp Bộ nghiệm thu năm 2006.
Kết quả các đề tài đã sản xuất thành công hợp kim trung gian Cu-Cr, Cu-Cr-Zr
và hợp kim bền nhiệt hệ Cu-Cr-Zr có hàm lượng các nguyên tố: Cr:0,4-0,8%; Zr:
0,1-0,2%; Al: 0,15-0,25%; Mg: 0,15-0,25% còn lại Cu, nhưng chỉ dừng lại ở quy
mô phòng thí nghiệm. Hiện nay nghành cơ khí ôtô ở nước ta được đầu tư và phát
triển nhanh chóng. Từ năm 2000 đến nay đã có hàng chục nhà mắy lắp ráp ôtô đi
vào hoạt động và hàng năm sản xuất ra nhiều nghìn chiếc ôtô các lo
ại, do vậy
nhu cầu là rất lớn về điện cực hàn bằng hợp kim đồng bền nhiệt hệ Cu-
Cr,Cu-Cr-Zr





Báo cáo tổng kết dự án: Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt
Viện KH&CN Mỏ Luyện kim

5
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Tình hình nghiên cứu và sản xuất ở nước ngoài
Ở nước ngoài người ta sản xuất hợp kim đồng bền nhiệt đi từ các hợp kim
trung gian được nấu luyện từ các kim loại sạch: đồng kim loại, crom kim loại,

zirconi kim loại và magie kim loại có độ tinh khiết cao trong lò cảm ứng chân
không [3]. Ở Nga và Ucraina đã sản xuất các hợp kim bền nhiệt Mц4 (0,4-0,8%Cr; 0,15-
0,25%Al; 0,15-0,25%Mg còn lại Cu), Mц5 ( 0,4-0,6Cr, 0,2-0,85Zr, và Cu còn lại ), Mц5A
( 0,2-0,35Cr, 0,2-0,35Zr, Cu còn lại).
Trong công nghiệp chế
tạo máy, hợp kim đồng bền nhiệt được ứng dụng
rộng rãi. Các hợp kim này được dùng làm điện cực hàn tiếp xúc (hàn điểm, hàn
lăn ), các chi tiết máy làm việc ở nhiệt độ cao như động cơ phản lực, tên lửa và
các lĩnh vực kỹ thuật khác.
Với lĩnh vực ứng dụng khác nhau yêu cầu các mác hợp kim khác nhau.
Trong lĩnh vực điện cực hàn không chỉ yêu cầu độ
bền nhiệt cao mà còn cần có
độ dẫn điện, dẫn nhiệt cao, tính ổn định của điện cực hàn khi làm việc.
Các công trình nghiên cứu cho thấy rằng để thoả mãn các nhu cầu trên hợp
kim đồng được hợp kim hoá bằng một lượng không lớn các kim loại (Ni, Si, Cr,
Zr, Cd, Al, Mg…) khi đó độ dẫn điện, dẫn nhiệt của đồng giảm không đáng kể còn
độ bền của hợp kim đồng ở
nhiệt độ thường cũng như nhiệt độ cao được tăng cao.
Các hợp chất Ni
3
Al, NiAl, Ni
2
Si, Cr
2
Zr khi đưa vào đồng làm tăng độ cứng của
đồng ở 500
0
C lên 4 - 9 lần, làm giảm không đáng kể độ dẫn điện, tăng độ bền nhiệt
từ 2,5 - 4 lần ở cùng nhiệt độ làm việc.
Ví dụ: Hợp kim bền nhiệt bậc 3 БpKH 0,4-1,6 có thể tăng độ bền 2 lần khi

đưa một lượng nhỏ Zr, Cr, Mg. Trong bảng 1 nêu một số hợp kim đồng bền nhiệt.
Độ bền nhiệt cao của một số hợp kim M
Ц
2, M
Ц
3, M
Ц
5, M
Ц
5A khi thêm một
lượng nhỏ các hợp chất hoá học bền nhiệt Ni
2
Si – trong M
Ц
2, Cr
2
Zr trong M
Ц
5,
M
Ц
5A, độ bền nhiệt tăng cao đặc biệt khi thêm Be, Al, Mg.
Gần đây có nhiều công trình nghiên cứu quá trình động học, phản ứng nhiệt
kim hoàn nguyên oxyt crom, oxyt Zirconi bằng phương pháp nhiệt kim có thể sản
xuất hợp kim trung gian Cu-Cr, Cu-Cr-Zr có hàm lượng Cr, Zr từ một, hai phần
Báo cáo tổng kết dự án: Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt
Viện KH&CN Mỏ Luyện kim

6
trăm đến hàng chục phần trăm.

Từ Đồng và các hợp kim trung gian Cu-Cr, Cu-Cr-Zr người ta đã sản
xuất các loại hợp kim Đồng bền nhiệt làm điện cực hàn có chất lượng cao,
cũng như các điện cực Cu-Cr-Zr mạ bạc đo thế điện động trong chân không.
1.2. Tình hình nghiên cứu và triển khai trong nước
Các hợp kim Đồng bền nhiệt hệ Cu-Cr, Cu-Cr-Zr đã được nghiên cứu.
Trong những năm cu
ối của thế kỷ 20 trong Quân đội, Viện Công nghệ quân đội
đã triển khai nấu luyện hợp kim Đồng bền nhiệt hệ Cu-Cr, Cu-Cr-Zr đi từ các
kim loại sạch Cr và Zr. Nhưng hiệu suất thu hồi Cr và Zr rất thấp do nấu luyện
trong lò hở, không có khí bảo vệ.
Năm 2004 Viện nghiên cứu Mỏ và Luyện kim tiếp tục nghiên cứu công
nghệ nấu luyện hợp kim bền nóng hệ Đồng-Crom và Đồng-Zirconi như
ng cũng
đi từ các kim loại sạch.
Năm 2006 tiếp tục triển khai đề tài KHCN cấp Bộ: “Nghiên cứu công nghệ
sản xuất hợp kim trung gian Đồng-Zirconi-Magiê, Đồng-Crôm bằng phương
pháp nhiệt nhôm”. Từ các kết quả nghiên cứu trên đã sản xuất sản phẩm điện cực
hàn hợp kim Cu-Cr-Zr đã được ứng dụng tại nhà máy ôtô 1-5. Chất lượng được thực
tế chấp nhận.
Tuy nhiên do thi
ết bị chưa đồng bộ và quy mô còn nhỏ nên khả năng đáp
ứng nhu cầu thực tế bị hạn chế.












Báo cáo tổng kết dự án: Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt
Viện KH&CN Mỏ Luyện kim

7
Bảng 1. Thành phần và ứng dụng của một số hợp kim đồng bền nhiệt của Nga
Thành phần hoá học (%)
Mác
hợp
kim
Ni Si Mg Be Al Cr Zr Cd Cu
Lĩnh vực
ứng
dụng
Mц2
1,5
÷
1,7
0,4
÷
0,6
0,15
÷
0,3


Còn
lại

Hàn nối
tải trọng
lớn
Mц3
0,9
÷
1,1

0,1
÷
0,2
0,15
÷
0,25


Còn
lại
Vòng điện
cực máy
phát điện
Mц4
0,15
÷
0,25

0,15
÷
0,25
0,4

÷
0,7


Còn
lại
Đ/cực hàn
điểm thép
HK Ni
Mц5
0,4
÷
0,6
0,2
÷
0,85

Còn
lại
- nt-
Mц5A
0,2
÷
0,35
0,2
÷
0,35


Còn

lại
Đ/cực hàn
điểm các
HK Al-
Mg, HK
Mg và
thép
Mц5B
0,15
÷
0,25

0,2
÷
0,3
Còn
lại
-nt-
MpX1




0,8
÷
1,0

Còn
lại
Các điện

cực hàn
khác



Báo cáo tổng kết dự án: Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt
Viện KH&CN Mỏ Luyện kim

8
1.3. Luận cứ về xuất xứ và tính cấp thiết của dự án
Hợp kim đồng bền nhiệt hệ Cu-Cr-Zr có giá thành cao. Hàng năm các nhà
máy chế tạo ôtô, các nhà máy cơ khí chế tạo sử dụng điện cực hàn bằng hợp kim
đồng hệ Cu-Cr-Zr đến hàng chục tấn, phải nhập khẩu với giá rất cao từ 50-
70USD/Kg. Trong lúc đó chúng ta có thể sản xuất được bằng các thiết bị hiện có
và các vật t
ư trong nước có thể cung cấp đủ không phải nhập khẩu. Từ đồng đỏ,
nhôm kim loại, magie kim loại, oxyt crom sản xuất từ quặng cromit Cổ Định,
Thanh Hoá, oxyt Zirconi từ Silicat Zirconi trong sa khoáng ven biển Miền trung
từ Thanh Hoá đến Bình Thuận, có trữ lượng rất lớn, có thể sản xuất ra hợp kim
đồng bền nhiệt hệ Cu-Cr-Zr để làm điện cực hàn và cho nhiều mục đích khác.
Các nhà máy có sử dụng các loại điệ
n cực hàn bằng hợp kim đồng bền nhiệt
hệ Cu-Cr-Zr là nhà máy cơ khí ôtô 1-5, nhà máy ôtô 3-2, nhà máy ôtô Ngô Gia
Tự, nhà máy ôtô Hoà Bình, Công ty sản xuất ôtô Xuân Kiên, Công ty Trường Hải
ôtô, các nhà máy cơ khí Cẩm Phả, nhà máy cơ khí Mạo khê, cơ khí Xuân Hoà, cơ
khí Đông Hải (Bình Định).
Qua khảo sát thị trường cho thấy nhu cầu về điện cực hàn là rất lớn.Từ kết
quả nghiên cứu của hai đề tài cấp Bộ đã nêu ở trên, thấy rằng cầ
n có dự án sản
xuất thử nghiệm để hoàn thiện công nghệ, thiết bị sản xuất ra một số lượng sản

phẩm nhất định khoảng 200kg để tiếp cận thị trường, khẳng định chất lượng, đi
đến sản xuất ổn định từ 2 đến 5 tấn sản phẩm năm, tiến tới đáp ứng đủ nhu cầu
của thị
trường. Gía thành điện cực sản xuất trong nước chỉ bằng 70% giá nhập
ngoại. Hợp kim đồng bền nhiệt do Viện KH&CN Mỏ-Luyện kim sản xuất không
những chỉ có giá thành hạ mà còn có lợi nhuân cao.
1.4. Mục tiêu của dự án
1.4.1. Xây dựng quy trình công nghệ và thiết bị sản xuất một số loại điện cực
hàn bằng hợp kim đồng bền nhiệt quy mô 10 tấn/năm.
1.4.2. Sản xu
ất một lượng phôi điện cực hàn các loại 200kg (
φ
35,
φ
25,
φ
20,
φ
18,
φ
16), sau khi có sản phẩm, tiếp cận thị trường, chào hàng, sử dụng thử,
bán sản phẩm cho một số cơ sở sản xuất, thu hồi vốn.


Báo cáo tổng kết dự án: Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt
Viện KH&CN Mỏ Luyện kim

9
1.5. Phương án triển khai dự án
1.5.1. Phương án tổ chức sản xuất thử nghiệm

Địa điểm thực hiện dự án: Tổ chức thí nghiệm, khảo sát các thông số công
nghệ trong phòng thí nghiệm và sản xuất thử nghiệm tại Trung tâm thực nghiệm
Tam hiệp, Thanh trì, Hà nội
Thuận lợi
: - Xưởng thực nghiệm có mặt bằng rộng, ở xa nơi dân cư, tiện đường giao
thông, xe tải lớn có thể ra vào thuận tiện. Có 2 trạm biến áp cấp điện riêng, công suất
mỗi trạm 560KVA. Khu vực sản xuất được cấp nước đầy đủ. Nhà xưởng mặt bằng
hiện có 800m
2
trên tổng diện tích 12.600m
2
rộng, thoáng mát, đủ điều kiện thực hiện
dự án, không phải cải tạo mở rộng, rất thuận tiện.
Môi trường
: Thiết bị lò nấu luyện có hệ thống thu hút khói, bụi xử lý qua bể
nước, không gây ảnh hưởng đến môi trường. Chất thải khí và chất thải rắn ít, tác
động đến môi trường không lớn. Các thiết bị phục vụ dự án đang sản xuất, đã
được lắp đặt các thiết bị bổ trợ khắc phục tác động môi trường như quạt hút, hệ
thống ống dẫ
n, bể nước, ống khói…
1.5.2. Vật tư thiết bị chủ yếu phục vụ dự án
-Thiết bị
: Lò cảm ứng trung tần 1kg/mẻ, lò cảm ứng trung tần 10-20kg/mẻ, lò cảm
ứng trung tần 250kg/mẻ, máy cán φ250,40KW, các loại lò, máy tiện, máy cắt…đã
và đang sản xuất, sẵn sàng phục vụ cho dự án
- Vật tư
:
- Đồng đỏ kim loại thu hồi từ phế liệu dây điện, nguồn cung cấp rất lớn, ổn
định,chất lượng cao có hàm lượng Cu ≥ 99,5%.
- Nhôm kim loại tái sinh, nhôm dây điện, nhôm phoi làm chất hoàn nguyên thu

hồi từ phế liệu kim loại, có hàm lượng Al ≥ 99,7%, nguồn cung cấp ổn định,
đảm bảo chất lượng.
- Oxyt Crom được sản xuất từ quặng Cromit Thanh Hoá có hàm lượng
Cr
2
O
3
≥80,0%, giá thành rẻ, cung cấp ổn định, số lượng không hạn chế, chủ
động không phụ thuộc nhập khẩu.
- Oxyt Zirconi được sản xuất từ SilicatZircon, là một sản phẩm từ quá trình sản
xuất Imenit từ sa khoáng ven biển, Oxyt Zircon có hàm lượng ZrO
2
khoảng
Báo cáo tổng kết dự án: Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt
Viện KH&CN Mỏ Luyện kim

10
80%, dễ mua, nguồn cung cấp ổn định.
- Các phụ gia như: CaO, CaF
2
sẵn có , giá thành rẻ, dễ mua.
- Nhân lực
: Số lượng cán bộ chuyên môn thực hiện dự án 6 người: 5 cán bộ có trình
độ đại học, 1 kỹ thuật viên. Nhu cầu đào tạo: 1 cán bộ, 1 kỹ thuật viên, 1 công nhân.
Điều kiện thiết bị, vật tư và nhân lực thực hiện dự án là rất thuận lợi. Dự án
có thể triển khai ngay, không phải chờ đợi lắp đặt họăc sửa chữa thiết bị cũng
như mua s
ắm vật tư.
1.5.3.Phương án tài chính
- Tổng kinh phí cần thiết cho dự án: 1400 (triệu đồng)

+ Vốn cố định: 1000 (triệu đồng).
+ Vốn lưu động: 400 (triệu đồng).
- Phương án huy động và phân bổ các nguồn vốn:
Phương án sử dụng nguồn vốn hỗ trợ từ ngân sách
+ Cơ sở vật chất: nhà xưởng, thiết bị phục vụ cho dự án:
- Nhà xưởng 500m
2
150
- Thiết bị lò cảm ứng: 1kg/mẻ 100
- Thiết bị lò cảm ứng: 10kg/mẻ 100
- Thiết bị lò cảm ứng: 250kg/mẻ 350
- Máy cán trục φ250 40kw 50
- Lò nung 20kw 20
- Máy tiện T120 50
- Máy cắt kim loại 30
- Thiết bị thử nghiệm đo lường 50
- Thuê thiết bị 100
Phương án sử dụng nguồn vốn hỗ trợ từ ngân sách:
- Vật tư phục vụ dự án 280
- Nghiên cứu khảo sát các thông số 44
- Thuê khoán 37
- Chi khác 39
-Giá thành sản phẩm dự kiến theo từng chủng loại sản phẩm, thời gian thu hồi vốn:
Báo cáo tổng kết dự án: Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt
Viện KH&CN Mỏ Luyện kim

11
+ Giá thành: 410.000đ/kg.
+ Giá bán: 450.000đ/kg.
+ Thời điểm thu hồi vốn: tháng 12/2010.




























Báo cáo tổng kết dự án: Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt
Viện KH&CN Mỏ Luyện kim


12
CHƯƠNG II. NỘI DUNG THỰC HIỆN DỰ ÁN
2.1. Sơ đồ công nghệ của đề tài
Đề tài nghiên cứu đã đưa ra sơ đồ công nghệ như hình 1 và hình 2 (trang
12, 13). Các thông số công nghệ như sau:
- Quy mô thí nghiệm 600 kg/mẻ
- Tỷ lệ phối liệu đối với HKTG Cu-Cr:
Cu : 100
Cr
2
O
3
: 10
Al : 4
Trợ dung : 3
- Tỷ lệ phối liệu đối với HKTG Cu-Cr-Zr:
Cu : 100
Cr
2
O
3
: 10
ZrO
2
: 8
Al : 4
Mg : 8
Trợ dung : 8
- Thời gian nấu luyện: 10–13 phút
- Hiệu suất thu hồi: Cr kim loại đạt 82–83 %

Zr kim loại đạt 62–63 %
Cu kim loại đạt 93 %
* Dự kiến của dự án:

- Quy mô thí nghiệm 20-30 kg/mẻ
- Tiến hành sản xuất thử nghiệm với tỷ lệ phối liệu như kết quả của đề tài
- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nấu luyện đến hiệu suất thu hồi Cr, Zr,
Cu




Báo cáo tổng kết dự án: Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt
Viện KH&CN Mỏ Luyện kim

13
2.1.1. Sơ đồ công nghệ nấu luyện HKTG Cu-Cr-Zr

















Hình 1: Sơ đồ công nghệ nấu luyện hợp kim trung gian














Đồng kim
lo
ạ
i
Phụ gia
Phối liệu
Nấu luyện lò
cảm ứn
g
Nhôm+Magie
kim lo
ạ

i
Oxyt Crom
Ox
y
t Zirconi
Rót khuôn
Xỉ
*HKTG Cu-Cr-Zr
3-5%Cr, 1-2%Zr
*HKTG Cu-Cr
Cr: 3-5%
Báo cáo tổng kết dự án: Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt
Viện KH&CN Mỏ Luyện kim

14
2.1.2. Sơ đồ công nghệ sản xuất phôi điện cực hàn




















Hình2: Sơ đồ công nghệ sản xuất phôi điện cực hàn

2.2. Các thiết bị, vật tư phục vụ dự án
2.2.1.Các thiết bị sử dụng.
1. Lò cảm ứng trung tần 1kg/mẻ
2. Lò cảm ứng trung tần 15kg/mẻ
3. Lò cảm ứng trung tần 250kg/mẻ
4. Lò nung 1100
0
C, công suất 30KW, buồng lò 400x400x700
5. Máy cán φ250
6. Máy ép 120 tấn, khuôn φ35, φ25, φ20, φ18, φ16
7. Máy tiện, máy cắt kim loại
8. Cân các loại

Đồng kim loại
99,5%
HKTG
Cu-Cr-Zr
Trợ dung
Nấu luyện lò trung
tần các mác hợp kim
M
Ц
4, M

Ц
5
Đúc
phôi
Gia công cơ khí
bề mặt
Ép
cán nóng
Nhiệt
luyện
Phôi bán thành
phẩm
Báo cáo tổng kết dự án: Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt
Viện KH&CN Mỏ Luyện kim

15
2.2.2. Vật tư phục vụ dự án.
1. Đồng kim loại Cu≥ 99,5%
2. Nhôm kim loại Al≥ 99,7%
3. Magiê kim loại Mg≥ 99,0%
4. Oxyt crom CN Cr
2
O
3
≥ 80%.
5. Oxyt zirconi ZrO
2
≥ 80%.
6. Các phụ gia: CaO, CaF
2

…
2.3.Các nội dung cần triển khai của dự án
- Khảo sát lại một số thông số công nghệ sản xuất HKTG hệ Cu-Cr-Zr từ
nguyên liệu trong nước: ảnh hưởng của tỉ lệ phối liệu, thời gian nấu luyện đến
thành phần hoá học của HKTG khi nấu mẻ lớn
- Khảo sát lại một số thông số công nghệ sản xuất hợp kim Đồng bền nhiệt
từ
Đồng đỏ và HKTG: nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian nấu luyện đến thành
phần hợp kim
- Khảo sát chế độ cán, ép đùn tạo phôi các loại điện cực hàn (φ35, φ25,
φ20, φ18, φ16)
2.3.1.Khảo sát thời gian nấu luyện hợp kim trung gian Cu-Cr-Zr.
Kết quả của đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu công nghệ sản xuất HKTG
Đồng-Zirconi-Magie, Đồng-Crom bằng phương pháp nhiệt kim”, năm 2005, các
tác giả đã
đưa ra các thông số công nghệ như sau:
- Công nghệ sản xuất HKTG Cu-Cr:
Khối lượng mẻ nấu: 600g thí nghiệm trên lò cảm ứng trung tần 1kg/mẻ.
Tỷ lệ phối liệu (%):
Cu : 100
Cr
2
O
3
: 10
Al : 4
Trợ dung : 3
Thời gian nấu luyện tối ưu: 10-13 phút.
- Công nghệ sản xuất HKTG Cu-Cr-Zr:
Khối lượng mẻ nấu 600g.

Tỷ lệ phối liệu:
Báo cáo tổng kết dự án: Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt
Viện KH&CN Mỏ Luyện kim

16
Cu : 100
Cr
2
O
3
: 10
ZrO
2
: 8
Al : 4
Mg : 8
Trợ dung : 8
Hiệu suất thu hồi Crom kim loại đạt : 82-83 %
Hiệu suất thu hồi Zirconi kim loại đạt : 62-63 %
Hiệu suất thu hồi Đồng kim loại đạt : 93 %
Từ các thông số công nghệ nêu trên chúng tôi thấy trong quá trình thực hiện
dự án sản xuất thử nghiệm, khối lượng mẻ nấu 20-30 kg/mẻ, cần thiết phải khảo
sát ảnh hưởng của thời gian nấu luyện.
Tỷ lệ ph
ối liệu lấy như kết quả của đề tài nghiên cứu:
Khối lượng mẻ nấu 27,6 kg.
Cu : 100
Cr
2
O

3
: 10
ZrO
2
: 8
Al : 4
Mg : 8
Trợ dung : 8
Thời gian nấu luyện thay đổi từ 45 phút đến 65 phút.
Kết quả khảo sát được trình bày trong bảng 2.
Bảng 2. Kết quả thí nghiệm thay đổi thời gian nấu luyện

Hàm lượng (%) Hiệu suất (%)
STT
Thời gian
(phút)
Lượng HK
thu được (kg)
Cr Zr Al Mg Cr Zr
1 45 23,0 3,81 1,26 0,50 0,47 80,39 52,98
2 50 23,0 3,90 1,32 0,46 0,41 82,29 55,50
3 55 22,5 3,62 1,15 0,42 0,36 71,72 47,30
4 60 21,0 3,40 0,95 0,40 0,31 65,50 36,47
5 65 21,0 3,35 0,87 0,39 0,27 64,30 33,40

Báo cáo tổng kết dự án: Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt
Viện KH&CN Mỏ Luyện kim

17


Hình 3. Hiệu suất thu hồi Cr (1), Zr (2) theo thời gian nấu luyện

Kết quả khảo sát thời gian nấu luyện cho thấy khi số lượng mẻ nấu tăng lên
thì thời gian nấu luyện cũng phải kéo dài hơn với mẻ nấu từ 25-30 kg thời gian
nấu luyện tối ưu từ 45-50 phút, hiệu suất thu hồi Cr đạt 80 %, hiệu suất thu hồi Zr
đạt 55-56 %.
Kết quả thí ngiệm tương đương với kết quả của nghiên cứu đề tài, hi
ệu suất
thu hồi Zr có thấp hơn, do khi thí nghiệm lượng lớn, oxyt Zirconi ZrO
2
có hàm
lượng thấp hơn oxyt Zirconi ZrO
2
sử dụng nghiên cứu (80%).
2.3.2. Khảo sát chế độ công nghệ nấu luyện hợp kim Đồng bền nhiệt Cu-Cr-Zr.
Từ hợp kim trung gian Cu-Cr-Zr (Cr: 3,9%; Zr: 1,2%) đưa vào trong mẻ nấu
20 kg (có hàm lượng Cr: 0,6-0,8 %; Zr: 0,1-0,2 %), ta lấy hàm lượng Cr 0,8% để
tính toán cho 20 kg phối liệu:
Lượng HKTG lấy 4,1kg
Lượng Đồng kim loại 15,9 kg
Báo cáo tổng kết dự án: Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt
Viện KH&CN Mỏ Luyện kim

18
Nấu luyện trong lò cảm ứng trung tần, nhiệt độ nấu luyện 1200-1250
0
C, che phủ
bằng than gỗ, đúc trong khuôn kim loại ɸ50, cao 300 và đúc khuôn kim loại
dạng tấm 200x20x500.
Kết quả nấu luyện hợp kim điện cực hàn: nhiệt độ nấu luyện 1200-1250

0
C,
sau khi nóng chảy Đồng kim loại, cho hợp kim trung gian Cu-Cr-Zr vào, hòa tan
hoàn toàn, thời gian khoảng 15-20 phút, khử khí, vớt xỉ, đúc khuôn, hiệu suất thu
hồi kim loại 98%.
Thành phần hóa học hợp kim Đồng bền nhiệt:
Cr: 0,74; Zr: 0,12; Al: 0,09; Mg: 0,10; Cu còn lại
Hiệu suất thu hồi hợp kim từ 97-98 %, quá trình nấu luyện hợp kim Đồng
bền nhiệt từ Đồng kim loại và HKTG Cu-Cr-Zr cháy hao kim loại từ 2-3 %.
2.3.3. Khảo sát chế độ cán, ép phôi hợp kim Đồng bền nhiệt.
- Từ phôi φ
50 được nung nóng đến 850
0
C, ép qua máy ép 120 Tấn được
phôi φ35 hoặc φ25.
Từ φ25 Æ φ20 qua 3 bước cán:
φ25 Æ φ23 dạng ovan Æ φ21 Æ φ20
Từ φ20 Æ φ16 qua 3 bước cán:
φ20 Æ φ18 Æ φ17 Æ φ16
Cắt đoạn dài 500.
- Từ phôi dạng tấm kích thước 200x20x500 nung đến 950
0
C, cán nóng qua
4 lần cán xuống 200x15 (d20 Æ d18 Æ d17 Æ d16Æ d15), thu được sản phẩm
dạng tấm 200x15x320.
Hiệu suất cán cho loại cây tròn đạt 95%; loại dạng tấm đạt 97%.
Sản phẩm phôi điện cực hàn dạng cây φ tròn và dạng tấm được nhiệt luyện
trong lò điện trở:
Tôi ở 950
0

C
Nung, ủ ở 400
0
C trong 6 giờ
Bao gói, nhập kho sản phẩm phôi điện cực hàn.
2.4. Thảo luận kết quả khảo sát một số thông số.
2.4.1. Công nghệ nấu luyện HKTG Cu-Cr-Zr.
Báo cáo tổng kết dự án: Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt
Viện KH&CN Mỏ Luyện kim

19
Công nghệ nấu luyện HKTG Cu-Cr-Zr đóng vai trò quyết định trong dự án
sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt hệ Cu-Cr-Zr.
Qua thí nghiệm mẻ lớn, từ kết quả nghiên cứu của đề tài cho thấy quá trình
công nghệ sản xuất HKTG Cu-Cr-Zr đi từ oxyt Crom và oxyt Zirconi bằng
phương pháp nhiệt kim dùng Nhôm và Magie làm chất hoàn nguyên, có sử dụng
phụ gia oxyt Canxi và huỳnh thạch, có thể thực hiện được trên lò cảm ứng trung
tần, n
ồi nấu luyện là nồi grafit. Các chế độ công nghệ như sau:
- Tỷ lệ phối liệu: Cu : 100
Cr
2
O
3
: 10
ZrO
2
: 8
Al : 4
Mg : 8

Trợ dung : 8
- Thời gian nấu luyện: 50 phút đối với mẻ nấu 25-30 kg phối liệu.
Thành phần HK thu được: Cr: 3-4 %
Zr: >1,0 %
Al và Mg nằm trong giới hạn cho phép, còn lại là Cu.
Hiệu suất thu hồi Cr > 80%, thu hồi Zr đạt 55%.
Tính ổn định cao, có thể sản xuất hàng loạt.
2.4.2. Công nghệ nấu luyên hợp kim Đồng bền nhiệt Cu-Cr-Zr.
Từ HKTG Cu-Cr-Zr nghiên cứu phối liệu với Đồng kim loại theo tỷ lệ:
HKTG : 20,5 %
Cu : 79,5 %
Công nghệ nấ
u luyện: nạp Đồng kim loại vào lò, nấu chảy đến nhiệt độ 1200
0
C, cho HKTG Cu-Cr-Zr vào, dìm xuống dưới Đồng lỏng có che phủ bằng than
gỗ, tan hoàn toàn hợp kim trung gian, tiến hành khử khí, tinh luyện và rót hợp
kim, sản phẩm có thành phần hóa học như mong muốn
Tính chất cơ học của hợp kim Đồng-Zirconi sau nhiệt luyện độ cứng HB =
110.
2.5. Sản xuất thử nghiệm.
2.5.1. Sản xuất thử nghiệm hợp kim trung gian Cu-Cr-Zr.
Báo cáo tổng kết dự án: Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt
Viện KH&CN Mỏ Luyện kim

20
Từ kết quả khảo sát thông số thời gian nấu luyện, dự án đã tiến hành sản
xuất 5 mẻ HKTG Cu-Cr-Zr theo tỷ lệ phối liệu:
Cu : 100
Cr
2

O
3
: 10
ZrO
2
: 8
Al : 4
Mg : 8
Trợ dung : 8
Thời gian nấu luyện 50 phút/mẻ.
Kết quả sản xuất thử trình bày trong bảng 3.
Bảng 3. Kết quả sản xuất thử

Hàm lượng (%) Hiệu suất (%)
STT
Lượng HK
thu được (kg)
Cr Zr Cr Zr
1 23,2 3,80 1,28 81,09 53,40
2 23,0 3,90 1,30 82,29 55,50
3 23,1 3,85 1,16 81,59 54,89
4 23,2 3,90 1,25 83,00 54,28
5 23,0 3,86 1,32 81,45 55,50

Nấu luyện hợp kim trung gian Cu-Cr-Zr bằng phương pháp nhiệt kim dung
Nhôm và Magie làm chất hoàn nguyên có trợ dung Vôi và Huỳnh thạch ở một tỷ
lệ nhất định cho kết quả khá ổn định hàm lượng Cr trong HKTG từ 3,5-4 %, hàm
lượng Zr từ 1,2-1,3 %. Hiệu suất thu hồi Cr đạt trên 80% và thu hồi Zr đạt 55%.
* Nhận xét:
Sản xuất hợp kim trung gian Cu-Cr-Zr có thể thực hiện trong lò cảm

ứng trung tần, nồi nấu luyện grafit đi từ nguyên liệu đầu:
Đồng đỏ có hàm lượng: Cu : > 99,5 %
Nhôm kim loại có hàm lượng: Al : 99,7 %
Magie kim loại có hàm lượng: Mg : 99,0 %
Oxit Crom có hàm lượng: Cr
2
O
3
: ≥ 80 %
Oxit Zirconi có hàm lượng: ZrO
2
: ≥ 80 %
Báo cáo tổng kết dự án: Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt
Viện KH&CN Mỏ Luyện kim

21
Vôi luyện kim có hàm lượng: CaO

: ≥ 80 %
Huỳnh thạch có hàm lượng: CaF
2
: ≥ 80 %
Khối lượng mẻ nấu : 25-30 kg.
Tỷ lệ phối liệu: Cu : 100
Cr
2
O
3
: 10
ZrO

2
: 8
Al : 4
Mg : 8
Trợ dung : 8 (6+2)
Thời gian nấu luyện: 50 phút.
2.5.2. Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt hệ Cu-Cr-Zr.
Từ kết quả thí nghiệm mục 2.3.2, tiến hành sản xuất HK Đồng bền nhiệt Cu-
Cr-Zr.
Khối lượng mẻ nấu : 50 kg.
Nồi nấu luyện: nồi grafit
Khuôn đúc: - Khuôn kim loại đúc phôi tròn để ép, cán sản phẩm
dạng cây φ50, cao 500.
- Khuôn kim loại dạng tấm để cán tấm 200x20x350-500
L
ượng hợp kim trung gian lấy 10,25 kg.
Lượng Đồng đỏ kim loại lấy 39,75 kg.
Sản xuất thử 4 mẻ, khối lượng 50 kg/mẻ.
Sản xuất thu được 195 kg, hiệu suất thu hồi kim loại chung đạt 97,5%, hao
hụt 2,5% nằm trong giới hạn kết quả nghiên cứu và đạt yêu cầu đề ra.
Kết quả phân tích hóa học mẫu nghiên cứu sản xuất thử nêu ra trong bảng 4.
Bảng 4. Thành phần hóa học hợp kim Đồng b
ền nhiệt Cu-Cr-Zr
Thành phần hóa học (%)
STT
Cr Zr Al Mg Cu Tạp chất
1 0,68 0,14 0,10 0,10 Còn lại < 0,5
2 0,74 0,12 0,09 0,10 Còn lại < 0,5
3 0,76 0,15 0,12 0,12 Còn lại < 0,5
Báo cáo tổng kết dự án: Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt

Viện KH&CN Mỏ Luyện kim

22
2.5.3. Chế độ gia công ép, cán phôi điện cực hàn.
Từ phôi đúc dạng cây φ50, nung nóng đến 850-900
0
C, trong 2 giờ, ép trên
máy 120 Tấn, được phôi φ30, φ25. Từ sản phẩm dạng cây φ25, nung 850
0
C, cán
qua các bước cán:
φ25 Æ φ20 qua 3 bước cán
φ20 Æ φ16 qua 3 bước cán
Từ phôi đúc dạng tấm 200x20x300, nung nóng 900
0
C trong 2 giờ, cán tấm
trên máy cán 2 trục, công suất 45 KW, qua 4 bước cán được được sản phẩm
200x15x320. Sản phẩm cán có bề mặt nhẵn, không nứt, không có vảy…
2.5.4. Nhiệt luyện sản phẩm.
Hợp kim Đồng bền nhiệt nhiệt luyện theo chế độ tôi ở 950
0
C, môi trường
nước. Sau đó ủ ở 400
0
C trong 6 giờ (môi trường hoàn nguyên), thực hiện trong
lò nung dây điện trở 20 KW, môi trường bột than. Thực hiện theo quy trình trong
tài liệu
[4], để nguội trong không khí.
Sản phẩm nhập kho, xuất cho khách hàng gia công chi tiết.
2.6. Sơ đồ công nghệ đề nghị.

Các bước công nghệ sản xuất hợp kim Đồng bền nhiệt hệ Cu-Cr-Zr thứ tự
như sau:
- Tiến hành sản xuất hợp kim trung gian Cu-Cr-Zr có thành phần Cr: 3-4%;
Zr: 1,0-1,5%; Al: 0,45%; Mg: 0,45%; còn lại Cu, theo sơ đồ công nghệ hình 4:

Hình 4. Sơ đồ công nghệ sản xuất HKTG
Đồng kim
loại
Oxyt Cr
2
O
3
+ ZrO
2

Al, Mg
kim loại
Trợ dung
CaO+ CaF
2

Nấu luyện
lò cảm ứng
HKTG Cu-Cr-Zr
>3%Cr, 1.0-1.5%Zr
Xỉ
Báo cáo tổng kết dự án: Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt
Viện KH&CN Mỏ Luyện kim

23

Nhiệt độ nấu luyện: 1600
0
C
Thời gian nấu luyện: 50’
Tỷ lệ phối liệu: Cu Cr
2
O
3
ZrO
2
Al Mg Trợ dung
100 10 8 4 8 8
Sau khi có sản phẩm HKTG Cu-Cr-Zr,tiến hành nấu luyện hợp kim Đồng
bền nhiệt theo sơ đồ hình 5:























Hình 5. Sơ đồ công nghệ sản xuất hợp kim Đồng bền nhiệt Cu-Cr-Zr






Đồng kim loại

HKTG
Cu-Cr-Zr
Trợ dung
Than gỗ
Nấu luyện
lò cảm ứng
Tinh luyện
Đúc khuôn
Gia công ép, cán
Nhiệt luyện
Sản phẩm
Báo cáo tổng kết dự án: Sản xuất thử nghiệm hợp kim Đồng bền nhiệt
Viện KH&CN Mỏ Luyện kim

24

2.7. Tính toán chỉ tiêu kinh tế, giá thành sản phẩm.
2.7.1. Các chỉ tiêu kinh tế, giá thành hợp kim trung gian.
Tính cho 100 kg sản phẩm.
Bảng5. Chi phí sản xuất HKTG Cu-Cr-Zr

TT Danh mục chi phí Số lượng Đơn giá (VNĐ) Thành tiền Cộng
1 Đồng kim loại 100 kg 120.000 12.000.000
2 Oxyt Crom 10 kg 80.000 800.000
3 Oxyt Zirconi 8 kg 150.000 1.200.000
4 Nhôm kim loại 4 kg 50.000 200.000
5 Magie kim loại 8 kg 70.000 560.000
6 Trợ dung 8 kg 24.000 192.000
7 Điện năng 100 Kwh 1.200 1.200.000
16.152.000
8 Khấu hao thiết bị 5 % 807.600
9 Chi phí lao động 1 c 300.000 300.000
17.259.600
10 Quản lý phí 5 % 862.980
18.122.580
11 Thuế 10 % 1.812.258
19.934.838
12 Chi phí khác 30 % 5.980.451

TỔNG CỘNG

25.945.289

Chi phí để thu được 100kg sản phẩm ≈ 26.000.000 VNĐ
Đơn giá cho 1kg sản phẩm : 260.000 VNĐ/kg.