ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU - - TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ ĐÚC ĐỀ TÀI: Lịch sử phát triển ngành đúc tình hình sản xuất đúc giới 1990-2014 Họ tên SV MSSV Nguyễn Văn Trường V1204220 Nguyễn Thị Hồng Nga V1202313 Lớp: VL12Kl TP Hồ Chí Minh, 28/03/2015 MỞ ĐẦU Nghề đúc đời cách khoảng sáu ngàn năm, coi kết hợp khéo léo nghệ thuật đồ gốm với thuật luyện kim Trải qua hàng bao kỷ, nghề đúc mang đậm tính huyền bí cổ truyền Khoảng trăm năm gần đây, nhờ nhiều ngành khoa học soi sáng, dụng cụ đo lường ngày đầy đủ xác hơn, lại trang bị khí hóa tự động hóa, nghề đúc trở thành ngành kỹ nghệ có đầy đủ sở lý luận khoa học, chiếm vị trí xứng đáng Ở nước tiên tiến, với tiến ngành chế tạo máy, ngành đúc phấn đấu tạo sản phẩm ngày bền hơn, xác hơn, nhẹ rẻ Công nghệ đúc tứ đại thiên vương chuyên ngành kim loại hợp kim việc hiểu rõ để định hướng vào ngành điều vô cấp thiết Sản xuất đúc phát triển mạnh sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp, khối lượng vật đúc trung bình chiếm khoảng 40% đến 80% tổng khối lượng máy móc, ngành khí khối lượng vật đúc chiếm đến 90% mà giá thành chiếm có 20% đến 25% Ứng dụng lớn xe xe tải hạng nhẹ vào khoảng 31% Các lĩnh vực khác bao gồm xây dựng, khai khoáng dầu khí khoảng 6%, đường ống khớp nối 15%, máy bơm nén khí 3%, đô thị 3%, đường sắt 6%, máy nông nghiệp 6%, van 5%, động đốt 5% Ngành đúc giới trải qua nhiều giai đoạn phát triển để có thành tựu ngày nay, giai đoạn mà nhu cầu số lượng chất lượng sản phẩm đúc ngày cao song song với việc bảo vệ môi trường thúc đẩy sản xuất nghiên cứu cải tiến thiết bị dây chuyền đúc Giai đoạn từ năm 1990 đến giai đoạn phát triển vượt bậc ngành đúc mà sản lượng đúc toàn giới tăng nhanh, đáp ứng đủ nhu cầu cho phát triển công nghiệp, đánh giai đoạn then chốt để ngành đúc có ổn định Bài tiểu luận nhóm em xin trình bày “Tình hình phát triển ngành đúc giai đoạn 1990 – 2014’’, bao gồm thống kê sản lượng đúc giới, xu hướng sử dụng hợp kim thay kim loại truyền thống thay đổi công nghệ nấu luyện – công nghệ đúc Trong trình tìm hiểu viết tiểu luận có thiếu sót, nhóm em mong thầy góp ý sửa chữa! MỤC LỤC CÔNG NGHỆ ĐÚC I TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN VÀ SẢN LƯỢNG CÔNG NGHIỆP ĐÚC CỦA THẾ GIỚI GIAI ĐOẠN 1990 - 2012 Theo t h ố n g k ê Casting Directory, tháng 4/2012, doanh nghiệp hoạt động lĩnh vực đúc 27 nước cho thấy có 8.200 doanh nghiệp (gồm sản xuất đúc, chế tạo thiết bị đúc chế tạo mẫu tư vấn ngành đúc) Từ cho thấy, Mỹ, Ấn Độ, Nhật Bản, Ý, Đức, Canada Trung Quốc nước có nhiều doanh nghiệp đúc hoạt động Đương nhiên, số liệu phản ánh doanh nghiệp thuộc 27 nước giới Nếu có số thống kê toàn giới tổng số doanh nghiệp hoạt động lĩnh vực đúc lớn gấp nhiều lần Sản lượng vật đúc số nước giới 1.1 Giai đoạn 1990 đến 2007 Ngành đúc ngành chế tạo phôi cho hầu hết ngành công nghiệp Từ ngành truyền thống, ngành đúc trở thành ngành công nghệ vật liệu chủ chốt, đại, bao hàm tính khoa học thực tiễn cao Ngành tiếp thu nhiều tinh hoa lĩnh vực toán tin, vật lý, hoá học, học, công nghệ thông tin, tự động hoá…biến chúng từ ngành truyền thống trở thành ngành khoa học công nghệ đại, đáp ứng yêu cầu cao ngành công nghiệp khác Sản lượng vật đúc số nước có công nghiệp phát triển đưa đây: Bảng 1: Sản lượng đúc số nước từ năm 1989 tới 2007 1989 1997 2001 USA 11,1 14,3 11,8 Trung Quốc 9,8 11,1 14,9 Ấn Độ 3,1 3,3 3,2 Nhật 7,8 7,0 5,8 Đức 4,2 4,1 4,6 *) Nga 18,0 5,4 6,2 Braxin 2,2 2,1 1,8 Trang (Triệu tấn) 2007 11,8 31,3 7,8 7,0 5,8 7,8 3,2 CÔNG NGHỆ ĐÚC Từ bảng cho thấy số nước phát triển gia nhập nước công nghiệp Trung Quốc, Ấn Độ, Braxin; sản lượng đúc không ngừng tăng để đáp ứng nhu cầu CNH HĐH Ở nước công nghiệp phát triển Mỹ, Nhật, nhu cầu đúc bão hoà, họ trì sản lượng tích cực nâng cao chất lượng sản phẩm đúc Một số nước Nga, Đức lại tăng số lượng chất lượng, biến chúng thành ngành sản xuất hàng hoá có giá trị cao để thoả mãn nhu cầu nước tăng mạnh khả xuất khấu, đặc biệt sang nước EU Bảng 2: Thống kê số tiêu sản xuất đúc Đức nước Tây Âu (CAEF, kể Ba Lan Hunggari) từ năm 1999 tới 2006 Đại lượng so sánh 1999 Tổng sản lượng gang, thép gang dẻo (triệu tấn/năm) Sản lượng gang đúc (Triệu tấn/năm) (% / tổng sản lượng) Sản lượng gang cầu (triệu tấn/năm) (% / tổng sản lượng) Giá trị tổng sản lượng (tỷ € ) Số xí nghiệp đúc Số người làm việc Năng suất đầu người (tấn/năm) Tỷ phần vật đúc cho công nghiệp ôtô (%) Tỷ lệ xuất (%) Đức 2001 2006 CAEF 1999 2001 3,56 3,80 5,52 10,70 11,60 2,12 59,7 2,3 60,6 2,58 57,2 6,27 58,6 6,78 58,5 1,22 34,2 1,27 33,4 1,66 36,8 3,75 34,7 4,03 36,6 4,940 310 45.157 5,434 288 44.796 7,226 265 44.217 11,477 1.706 180.000 12,655 1.504 169.000 80,4 84,6 102,1 49 25,5 49,8 27,1 60 69 Không Không công bố 54,6 công bố 36,5 28,1 CHLB Đức nước sản xuất xuất nhiều sản phẩm đúc Thế giới Năm 2006, nước Đức sản xuất lượng lớn vật đúc gang, thép gang dẻo để cung cấp 4.14 triệu cho công nghiệp nước, 1.38 triệu cho xuất Trang CÔNG NGHỆ ĐÚC Trong nước, tỷ phần gang, thép đúc cho ngành kinh tế chủ chốt gồm 54.6% cho ngành giao thông vận tải, 23.8% cho ngành chế tạo máy, 4.8% cho ngành xây dựng 16.9% cho ngành khác Cũng ngành kinh tế khác, ngành sản xuất đúc tập trung theo hướng chuyên môn hoá cao (tuy nhiều ngoại lệ tính truyền thống), trang bị đại Thí dụ, ngành công nghiệp đúc Đức nước Tây Âu từ năm 1999 tới 2006 có tiêu kinh tế kỹ thuật cho sản phẩm đúc gang, thép bảng Từ bảng cho thấy khuynh hướng phát triển ngành đúc Đức nước Tây Âu rõ: Tổng sản lượng đúc ngày tăng đầu tư đặn, số lượng nhà máy đúc ngày giảm, số lượng lao động nhà máy giảm Điều thể ngành đúc ngày tập trung hoá đại hoá, mang lại hiệu kinh tế, kỹ thuật lớn Năm 2006, ngành sản xuất đúc Đức đạt tiêu sau: - Tổng sản lượng đúc toàn quốc đạt 5.52 triệu Trong đó: - Xuất 1.385.085 tấn/năm - Sản lượng trung bình đơn vị sản xuất (một nhà máy) 17.038 tấn/năm - Sản lượng đúc/1 đầu người lao động đạt 102.1 tấn/năm - Doanh thu năm 2006 7.226 triệu EU - Giá trị bình quân đạt 1.600 EUR/1 vật đúc Có thể nói, đây, ngành đúc trở thành ngành sản xuất hàng hoá quan trọng, cung cấp phôi đúc chất lượng cao cho công nghiệp nước mà trở thành thương phẩm có giá trị cho xuất (chủ yếu sang 15 nước EU) Để đánh giá trình độ phát triển ngành đúc nước, người ta thường dùng tiêu: số lượng vật đúc đầu người (bảng 3) Theo thống kê dự đoán K Feller J A Masson tỷ lệ trọng lượng vật đúc tính theo đầu người nước phát triển nước công nghiệp (bảng 3) thấy: bình quân tỷ lệ trọng lượng vật đúc đầu ngưới nước phát triển không ngừng tăng (7.2 kg/ đầu người Trang CÔNG NGHỆ ĐÚC năm 1970 lên 14.6 kg/ đầu người năm 2000) dự đoán đạt giá trị bão hoà khoảng 40 kg/ đầu người nước công nghiệp phát triển) Từ số liệu sản lượng đúc dân số nước năm 2003 2007 cho phép tính gần khối lượng vật đúc đầu người số nước bảng Từ bảng cho thấy rõ: bên cạnh nước có công nghiệp lâu đời, ổn định Mỹ, Anh, Pháp, Nhật, Áo (có tỷ lệ trọng lượng vật đúc đầu người cao, bão hoà ( >35kg/đầu người), số nước (Đức, Nhật, Nga), đặc biệt nước CNH, HĐH mạnh mẽ phải tiếp tục xây dựng ngành đúc lớn hơn, chất lượng Đài Loan, Hàn Quốc, Braxin, Trung Quốc, Ấn Độ… Bảng 3: Sản lượng vật đúc đầu người số nước giới TT Nước Tổng sản lượng Dân số ( triệu Bình quân V.đúc đúc (x1000 tấn) người) (Kg/ đầu người) 2003 2007 USA 12.070 11.800 Trung Quốc 18.146 31.300 Ấn Độ 4.039 7.800 Nhật 6.111 7.000 Đức 4.723 5.800 Nga 6.300 7.800 Braxin 3.200 3.200 Pháp 2.517 Ý 2.441 10 Hà Lan 126 11 Áo 299 12 Hàn Quốc 1.784 13 Đài Loan 1.468 14 Thái Lan 235 15 Ba Lan 729 16 Rumani 429 Trong kinh tế, sản phẩm thép 2003 2007 2003 2007 190,2 302,2 41,59 39,05 1.291,5 1.318,0 14,05 23,75 1.057,3 1.132,0 3,82 6,89 127,4 127,7 47,98 54,81 82,3 82,3 57,31 70,47 144,3 141,7 43,66 55,05 184,0 189,3 17,40 16,90 62,2 40,48 57,9 42,17 16,2 7,76 8,2 36,63 47,7 37,50 22,5 65,12 63,3 5,13 38,6 18,89 22,4 19,17 (thép cán sản phẩm đúc) tiêu thụ ngành khí, đóng tầu thuyền, xây dựng, sở hạ tầng, giao thông vận tải, chế tạo thiết bị toàn bộ, chế tạo ô tô-xe máy, máy động lực & máy nông nghiệp, cán Trang CÔNG NGHỆ ĐÚC thép, xi măng, mía đường, cao su, hoá chất v.v Giữa giá trị bình quân sản phẩm thép sản lượng vật đúc đầu người có mối liên hệ chặt chẽ với Bảng cho thấy mối quan hệ Bảng 4: Tiêu thụ thép vật đúc bình quân đầu người số nước năm 2007 Số Tên nước Bình quân đầu người, (kg/người) TT Tỷ lệ vật đúc/thép tiêu thụ, % Sản phẩmThép Lượng vật đúc Mỹ 353,9 39,05 9,06 Trung Quốc 307,3 23,75 12,9 Ấn Độ 43,4 6,89 6,3 Nhật Bản 625,9 54,81 11,4 Đức 463,4 70,47 6,57 Nga 279,9 55,05 5,08 Braxin 114,6 16,9 6,78 Nếu lấy giá trị trung bình nước trên, gồm nước phát triển phát triển, tỷ lệ sản lượng vật đúc so với tổng lượng thép tiêu thụ đầu người 8.3 % Theo báo cáo thường niên ngành đúc đại sản xuất đúc toàn cầu tăng trung bình 95 triệu vào năm 2007 tức khoảng 4% sản lượng năm 2006 Đây điều thường thấy vòng năm qua, 2006 có mức tăng 7.5% so với năm 2005 Tuy nhiên, số nước tiếp tục gia tăng sản lượng Trung Quốc tăng 11.3% vương lên chiếm 1/3 tổng số sản lượng đúc toàn giới Trong đó, Ấn Độ tăng gấp đôi sản lượng vòng năm đạt mức tăng 8% Ngoài Nga cho biết báo cáo Trang CÔNG NGHỆ ĐÚC sản lượng đúc tăng 13% kể từ 2005 Tám số 10 quốc gia hàng đầu lĩnh vực đúc có báo cáo vào năm 2007 Trong có hai nước thua lỗ Mỹ Nhật Bản Và năm thứ hai liên tiếp Mỹ có báo cáo thua lỗ sản xuất Trong đó, có chiến lược sản xuất hợp lí, Đức tiếp tục dẫn đầu lĩnh vực đúc đạt mức sản xuất gần 10.000 nhà máy luyện kim Bên cạnh đó, Áo đạt 357.000 tấn, tức 7.000 nhà máy Mỹ thua lỗ giữ vị trí nước có sản lượng cao với 5.434 nhà máy 1.1.1 Những quốc gia gây ý đến năm 2007 Đây nước nằm top 10 tăng trưởng họ năm ngoái vòng năm trở lại khiến phải ý, họ ngày vươn lên hướng tới vị trí siêu cường ngành đúc tương lai: Đài Loan: Với sản lượng tăng 4.5% vào năm 2007, đạt 1.6 triệu sản phẩm, Đài Loan gần với danh hiệu top 10 Tăng trưởng 13% vòng năm số ỏi, thực tế Đài Loan dần bắt kịp Mexico (một nước nằm top 10 năm ngoái, nước nhìn chung giảm sản lượng từ năm 2002) Thổ Nhĩ Kỳ: Trong vòng năm qua, sản lượng đúc nước tăng 43% (9% vào năm 2007) đạt sản lượng 1.3 triệu Sự tăng trưởng khiến nhà máy nước lien tục bận rộn với 90% công suất sử dụng Giới chức nước mong muốn nước tiếp tục mức 8% tăng trưởng vào năm 2008 Ba Lan: Đất nước nhỏ bé đạt mốc triệu Mức tăng 11% vào năm 2007 đưa tổng suất nước lên mức 942.000 tấn, tiếp nối mức tăng GDP 6% năm 2006 Từ năm 2002, sản lượng đúc Ba Lan tăng lên 43%, củng cố tầm quan trong ngành luyện kim Châu Âu Bên cạnh có nhóm nước xem nhẹ, mà vài năm trước, nước này tích bảng xếp hạng lọt nước Trang 10 CÔNG NGHỆ ĐÚC Công dụng chủ yếu gang cầu dùng làm chi tiết vừa chịu tải trọng kéo va đập cao (như thép) đồng thời lại dễ tạo hình phương pháp đúc Chi tiết quan trọng điển hình làm gang cầu trục khuỷu Đó chi tiết có hình dạng phức tạp, chịu tải trọng lớn va đập, chịu mài mòn làm thép (ví dụ C45) phải dùng phôi thép lớn qua rèn ép máy ép lớn tạo phôi gia công với lượng dư lớn, tốn công cắt, thay gang cầu thiết bị sử dụng có phần đơn giản tạo vật đúc gần với thành phẩm chi phí gia công thấp Hơn sau bề mặt, cổ trục khuỷu gang cầu có tính chống mài mòn cao so với thép Các hãng xe tiếng dùng gang cầu động xe du lịch tải nhỏ Trong thời gian gần gang cầu với sản lượng lớn dùng để chế tạo ống nước (đường kính lớn) dùng xây dựng có ưu điểm so với vật liệu thường dùng trước gang xám thép Tuy gang xám dễ chế tạo (nấu chảy, đúc, rẻ) song tính thấp không chịu đựng áp suất nước ống dẫn cao tới hàng chục at thời gian dài (lúc nước thẩm thấu qua grafit dài với bề mặt lớn dễ đánh thủng phần kim loại mỏng xen tấm, gây rò rỉ, phá hủy, thép khó đúc nhiệt độ chảy cao, co ngót lớn) Chính ưu điểm khiến cho tăng trưởng không ngừng hàng năm gang cầu vào khoảng 3-5% làm thay đổi nhiều cấu sử dụng vật liệu, đặc biệt nước công nghiệp phát triển Tỷ lệ sử dụng vật đúc gang cầu so với tổng sản lượng đúc tăng từ năm 1973 tới năm 2003 Mỹ từ 10.3% lên 31.7%, Nhật từ 16.3% lên 31.6%, Pháp từ 17.8% lên 43.4% Năm 2003, sản lượng gang cầu so với tổng sản lượng vật đúc Đức 34.8%, Hà Lan: 47.3%, Áo: 45.6%, Trung Quốc: 24%, Hàn Quốc: 30.2% Đài Loan: 17.5% Thép đúc phát triển theo hướng tăng chất lượng, giảm số lượng thay phần gang cầu Hợp kim nhôm, tỷ bền cao, chịu ăn mòn mài mòn điều kiện khí nên ngày dùng nhiều, đặc biệt ngành giao thông vận tải, hàng không vũ trụ Các nước đúc hợp kim nhôm nhiều Nhật (20.7%), Ý (33.0%), Áo (34.9%) so với toàn hợp kim đúc, có công nghiệp ô tô phát triển Một xu sử dụng hợp kim nhôm chế tạo composite nhôm cốt hạt gốm cho tính sử dụng tổng hợp Như vậy, gang cầu hợp kim nhôm Trang 18 CÔNG NGHỆ ĐÚC nhóm hợp kim đúc có tăng trưởng vượt bậc, đặc biệt nước công nghiệp phát triển Cơ cấu sử dụng hợp kim đúc ngành công nghiệp Do đặc thù ngành công nghiệp, nhu cầu chủng loại hợp kim đúc khác Cơ cấu sử dụng loại gang thép đúc Đức khoảng thời gian năm 1975 1995 thể bảng năm 2002 bảng Bảng 7: Cơ cấu sử dụng gang, thép đúc ngành công nghiệp Đức 1975 1995 Kim loại Năm Gang xám Gang cầu Gang dẻo Thép đúc 1975 1995 1975 1995 1975 1995 1975 1995 Tổng sản lượng x10 Ô tô CTạo Máy Khác Tổng Máy NN 800 1000 200 750 2800 1000 600 65 235 1900 65 90 310 80 545 300 200 310 40 850 123 13,6 15 28,4 180 50 0 30 80 36 145 137 318 23 110 47 180 Ô tô 30,4 52,6 11,9 35,3 68,3 62,5 11,3 12,8 Tỷ lệ % CTạo Máy Khác Máy NN 35,7 7,1 26,8 31,6 3,4 12,4 16,5 56,9 14,7 23,5 36,5 4,7 7,6 8,3 15,8 0 37,5 45,6 - 43,1 61,1 - 26,1 Bảng 8: Cơ cấu sử dụng gang, thép đúc ngành công nghiệp Đức năm 2002 (x1000 tấn) Ngành Gang xám 1.259 65,30 Gang cầu 645 33,45 49 Gang dẻo 18,154 0,94 Thép đúc 5,716 0,29 Tổng Ô tô, (trọng lượng) 1.928 % 100 Trong đó, Trục ô tô: Các chi tiết cho mô tơ: truyền động: 93 1,278 Các chi tiết khác: 494 4,438 CTM (trọng lượng) 584,24 279 1,283 53,478 918 % 63,64 30,39 0,13 5,82 100 Ống dạng ống Trang 19 CÔNG NGHỆ ĐÚC (trọng lượng) % Khác (trọng lượng) % Tổng (trọng lượng) % 360,03 63,38 2.205 58,80 270 100 81 14,26 1.275 34,00 13,558 113,162 2,38 19,92 32,995 172,356 0,87 4,59 271 100 568 100 3.750 100 Từ bảng 7, cho thấy: ngành công nghiệp, ngành chế tạo máy ngành tảng công nghiệp, cần ưu tiên phát triển sớm sản lượng trình phát triển giữ vững Ngành đúc phải cung cấp nhiều phôi chất lượng cao hơn, thí dụ tỷ lệ sản lượng gang cầu ngày lớn (30.39% năm 2002) Kết cầu chi tiết đúc phải thay đổi phần nhu cầu tin học hoá máy móc Ngành giao thông vận tải Đức có xu phát triển mạnh từ 22.1% năm 1970 tới 54.6% năm 2006, trở thành ngành thu hút sản lượng đúc lớn ngành có đòi hỏi cao công nghệ chế tạo Theo điều tra Ngân hàng Thế giới, tới năm 2030, sản lượng PKW (xe con), đặc biệt số nước vùng lãnh thổ tăng vọt So với năm 1997, tốc độ tăng trưởng sau: • Trong nước EU USA: 10 đến 15% • Các nước Đông Âu: 200%, • Mê xi cô: 250%, • Các nước phát triển: 300% Khuynh hướng tăng trưởng công nghiệp ôtô theo dự đoán Ngân hàng Thế giới toàn cầu thể hình số nước công nghiệp vào đầu kỷ 21 thể hình Như biết, việc giảm trọng lượng thân ô tô vấn đề quan trọng Người ta chứng minh rằng: giảm trọng lượng ô tô xuống 100 kg, giảm nhu cầu chất đốt tới 500ml cho 100km Khi giảm thiểu chất đốt hạn chế lượng khí CO2 môi trường Con đường thực sử dụng vật liệu có tỷ bền cao, mà trước hết thay chi tiết gang xám vật đúc nhôm Sử dụng hợp kim Trang 20 CÔNG NGHỆ ĐÚC nhôm có ưu điểm: • Giảm ½ trọng lượng riêng • Giảm nhiệt độ rót, cho phép đúc khuôn kim loại • Tính gia công tuyệt vời • Khả tản nhiệt tốt Vì vậy, nước EU, 90% tất đầu xi lanh ~ 50% động đốt đúc từ nhôm Theo biểu đồ trên, toàn chi tiết đúc xe PKW nặng 160 kg, phân bố sau: • 32kg (~ 22%) từ gang cầu • 60kg (~38%) từ gang xám gang giun • 60kg (~38%) từ vật đúc nhôm Trang 21 CÔNG NGHỆ ĐÚC • Còn lại hợp kim Mg, Zn khác Về mặt hợp kim, gang xám, gang cầu ngày dùng nhiều, đặc biệt ngành sản xuất ống nước Thép đúc dùng nhiều ngành chế tạo máy ngành công nghiệp khác Gang dẻo dùng nhiều ngành chế tạo ô tô số ngành khác Bảng cho thấy rõ: cấu sử dụng hợp kim nhôm từ năm 1995 tới 1997 nước công nghiệp Tây Âu; đó, sản lượng nhôm đúc Ý Đúc chiếm non 2/3 sản lượng Nhôm đúc chủ yếu dùng ngành giao thông vận tải Ngoài ngành máy điện, xây dựng thiết bị gia đình Bảng 9: Cơ cấu sử dụng vật đúc nhôm số nước Châu Âu (Tổng sản lượng vật đúc nhôm Tây Âu 1,5 triệu tấn; đó,tại Ý 449.500 tấn, Đức 432.500 tấn) *) **) Năm Đức (%) Pháp (%) Ý (%) Anh (%) 1995 76,5 82,4 59,0 64,0 1996 77,7 84,2 58,0 69,0 **) 84,2 1997 78,8 58,0 69,0 1995 10,3 4,8 7,0 5,0 Chế tạo máy 1996 9,3 3,3 8,0 5,0 **) 1997 8,3 8,0 3,0 3,3 1995 4,2 5,0 10,0 14,0 Máy điện 1996 3,7 4,9 10,0 13,0 **) 1997 3,6 10,0 13,0 4,9 1995 3,1 0,6 16,0 4,0 Xây dựng 1996 2,5 0,4 16,0 3,0 **) 1997 2,4 16,0 3,0 0,4 3,2 4,2 8,0 13,0 Thiêt bị gia đình 1995 1996 3,2 3,9 8,0 12,0 Văn phòng **) 1997 2,4 8,0 12,0 4,9 *) - Bao gồm xuất **) - Số liệu dự đoán Ngành Giao thông vận tải Qui mô nhà máy đúc Từ sản lượng hợp kim đúc cho bảng 11, kết hợp với số lượng nhà máy đúc nước khác nhau, quy mô trung bình nhà máy đúc bảng 8, có Trang 22 CÔNG NGHỆ ĐÚC thể rút nhận xét sau: Trong sản lượng vật đúc nhiều nước tăng trưởng đạt bão hoà, số xí nghiệp đúc ngày giảm Điều chứng tỏ sản xuất đúc, đặc biệt đúc gang, thép ngày tập trung hoá Trong nước công nghiệp, mức độ tập trung hoá ngày lớn Đức, Ý, Nhật… Phụ thuộc vào họ hợp kim đúc, mức độ tập trung hoá khác nhau: Các xí nghiệp đúc gang gang cầu thường lớn, xí nghiệp đúc hợp kim nhôm hợp kim màu nói chung thường có công xuất không cao, lại chuyên môn hoá cao nhà máy đúc áp lực cao, áp lực thấp chế tạo chi tiết ô tô, xe máy… Là ngành truyền thống, Đức, quy mô xưởng đúc nhôm thường nhỏ Năm 2000, 2/3 xưởng đúc có số lao động 50 người 10% xưởng có số lao động lớn 200 Từ bảng 11 cho thấy rõ: nhờ tập trung hoá sản xuất, xí nghiệp có điều kiện tập trung thiết bị, khoa học công nghệ, xuất lao động người công nhân ngày cao, giá trị sản phẩm ngày lớn Thí dụ: việc sản xuất gang, thép Đức, so sánh năm 1980 với năm 2006 ta thấy: quy mô sản lượng nhà máy tăng từ ~ 6.600 lên ~ 17.000 làm tăng xuất lao động từ 40.2 tấn/người năm lên 102.1 tấn/người năm, giá trị sản phẩm từ 1.203 EUR/1 lên 1.600 EUR/1tấn vật đúc Tuy nhiên, Đức năm 2006, số xí nghiệp có công xuất 5.000 tới ~ 20.000 /năm chiếm tới gần nửa nhà máy đúc, ~30% xí nghiệp có công xuất < 5000T/năm ~ 20% > 20.000 tấn/năm Trang 23 CÔNG NGHỆ ĐÚC Bảng 10: Số nhà máy đúc sản lượng trung bình (tấn) năm 1997 so với năm 1996 số nước Nước Số Gang Sản lg Nhà TB Thép Kimloại màu Số Sảnlg Số Sảnlg Nhà TB Nhà Ai cập *) máy 62 3.640 má 1NM 1.833 máy Arhentina*) 160 810 10 1.100 190 Belarus 44 5.970 22 61 Bỉ 70 2.200 11 1.270 55 Braxin *) 517 2.580 74 1.270 496 T Quốc *) 5997 1.480 2.708 570 2.292 Đan Mạch 11 7.720 Đức 280 11.560 60 2.950 370 Phần Lan 15 7.130 3.400 15 Pháp 173**) 11.380 304 Anh 306 3.650 80 800 400 Iran *) 90 3.170 18 1.050 37 Ý 267 5.410 31 2.580 100 Nhật 613 8.790 107 3.330 637 Canada 85 7.760 27 5.740 98 Hàn Quốc 412 3.300 104 1.290 224 Kroatia 30 1.100 41 Mexicô 102 6.960 27 2.250 Na Uy *) 17 3.050 1.000 19 Áo 21 7.520 1.370 33 Ba Lan 204**) 3.200 308 Bồ Đào Nha 51 1.540 11 1.540 63 Rumani 177 1.650 44 1.720 134 Thuỵ Điển 37 6.350 13 1.230 85 Thuỵ Sĩ 23 4.950 46 Slovakia 19 2.260 1.330 Slovenia 13 3.920 6.000 16 TâyBanNha 185 3.670 38 1.860 85 ThổNhĩ Kỳ 1270 630 62 1.510 107 USA 700 15.070 400 3.280 1850 Tổng 18.000 3.800 8.000 *) Thống kê năm 1996 **) Bao gồm nhà máy đúc thép Trang 24 TB Tổng NM 1997 1996 10.370 76 102 89 300 300 1.320 127 430 136 140 280 997 420 10.997 850 21 1.680 710 863 1.530 35 35 1.020 477 670 786 1.450 145 145 7.200 398 594 2.220 1357 1455 680 210 210 250 740 170 75 73 227 250 680 39 39 2.150 62 60 210 512 220 125 144 200 355 432 540 135 136 410 69 70 2.000 34 430 32 1.440 308 269 320 1439 1.150 2950 30.853 32.423 CÔNG NGHỆ ĐÚC III SỰ THAY ĐỔI VỀ CÔNG NGHỆ ĐÚC VÀ NGÀNH ĐÚC Về thiết bị nấu luyện 1.1 Lò chõ nấu gang kim loại mầu Đây loại lò thủ công, tiêu tốn nhiều nhiên liệu, lượng Thường doanh nghiệp đầu tư loại lò có khả đầu tư hệ thống lọc bụi giảm thiểu tác động tới môi trường điều kiện lao động công nhân không đảm bảo yêu cầu vệ sinh công nghiệp Hiện loại lò sử dụng công nghiệp luyện gang thép 1.2 Lò đứng / lò Quibilô Là loại lò tiến lò chõ, dùng để nấu gang với nhiên liệu than đá dạng cục, than cốc dầu Loại lò qua nhiều hệ có cải tiến đáng kể nhằm tăng suất lò, tăng hiệu sử dụng nhiệt cách thu hồi tái sử dụng nhiệt thừa khí thải để sấy liệu, gió nóng có trang bị hệ thống lọc bụi, hệ thống nạp liệu kiểu khí v.v Loại lò thường doanh nghiệp cỡ trung đầu tư có sản lượng 500 tấn/năm Công nghiệp đại dùng lò đứng luyện gang, người ta chuyển sang lò cao nhiều ưu điểm 1.3 Lò cao Lò cao loại lò quan trọng ngành công nghiệp gang thép có dạng hình trụ Chiếc lò cao có thiết kế thổi không khí bánh xe chạy sức nước xây dựng vào năm 1589 Giambatista della Porta Trải qua trình phát triển lâu dài, đến ngày lò cao thiết bị luyện gang chủ yếu sử dụng rộng rãi toàn giới với quy mô công nghệ ngày đại Kích thước lò cao ngày tăng lên để đáp ứng nhu cầu nấu luyện kim loại Những năm 1960 kích thước lò cao trung bình 2.000 m3, đến năm 1970 lên tới 5.000m3, năm 1986 Liên Xô (cũ) xây dựng lò cao tích 5.500 m3 Nhật Bản, cường quốc luyện kim nắm giữ tay 27 lò cao có 13 lò 5.000 m3 Trang 25 CÔNG NGHỆ ĐÚC Trung Quốc có 43 lò cao lớn (1.000 – 4.350 m3), 289 lò cao vừa (từ 100 m3) 2.889 lò cao nhỏ (< 100 m3) Lò cao loại lò công nghiệp có hiệu suất cao giữ vai trò sản xuất nguyên liệu cho luyện thép Trong năm 2011, có 1.099 triệu gang giới sản xuất lò cao, sắt xốp đạt 73.3 triệu tân, sắt thép phế khoảng 540 triệu Trong tương lai xu hướng tăng thể tích lò cao mà tập trung vào hoàn thiện công nghệ Tuổi thọ thể xây lò cao thường vào khoảng 15 năm, Nhật Bản phát triển công nghệ để kéo dài tuổi thọ lò cao lên đến 20 năm Thông thường, lò cao thường dùng để sản xuất gang lỏng cấp cho luyện thép gang đúc (dạng múi) cấp cho xưởng đúc Ngày nay, số sở luyện kim nước kết hợp lắp đặt dây chuyền đúc ống gang cầu bên cạnh lò cao (thiết bị cầu hoá dàn đúc ống ly tâm ) để giảm bớt khâu nấu chảy gang lỏng, mở rộng mặt hàng tăng sức cạnh tranh cho sản phẩm Ở Việt Nam, chưa có lò cao kết hợp với đúc ống chi tiết dạng sản phẩm đúc 1.4 Lò điện hồ quang Lò điện hồ quang phát minh từ năm 1900, thời gian đầu sử dụng điện nên giá thành sản phẩm cao dùng để sản xuất thép đặc biệt Tuy nhiên, 50 năm gần có nhiều cải tiến với hàng loạt tiến kỹ thuật áp dụng, nâng cao suất lò, giảm tiêu hao nguyên nhiên vật liệu cường hoá ôxy, phun thêm nhiên liệu phụ (than bột, chất tạo xỉ bọt ), làm nguội điện cực, làm nguội tường, nắp lò, lỗ tháo kim loại từ đáy lệch tâm, tinh luyện lò, lò LF, sục khí trơ v.v Trình độ công nghệ ngành luyện thép lò điện hồ quang (EAF) chia thành nhóm: - Các lò điện đại: 50 – 90 T/mẻ - Các lò điện trung bình : 20 – 40 T/mẻ - Các lò điện lạc hậu: – 15 T/mẻ Trang 26 CÔNG NGHỆ ĐÚC Đây loại lò có tính động cao, nấu mác hợp kim theo yêu cầu chủ động tạo môi trường oxy hoá khử, có nhiều gam công suất ứng với qui mô sản lượng vật đúc Ngày nay, lò điện hồ quang trở thành phương pháp luyện thép giới Trong năm 2012 giới sản xuất 1.547 triệu thép lò chuyển chiếm 1.082,9 triệu (70%), lò điện hồ quang chiếm 433,2 triệu (28%), loại lò khác 30,9 triệu (2%) 1.5 Lò cảm ứng (cao tần, trung tần tần số công nghiệp) Lò cảm ứng ban đầu ứng dụng chủ yếu cho phòng thí nghiệm xưởng đúc, sau sử dụng công nghiệp gang thép, loại lò thường sử dụng Ấn Độ, Trung Quốc Việt Nam Ấn Độ năm gần sản xuất tới 14 triệu phôi thép lò cảm ứng Đây loại lò sử dụng lượng điện để cấp nhiệt nấu chảy kim loại Lò cao tần có hạn chế dung lượng lò (tấn/mẻ) với lò tần số công nghiệp lò trung tần cho phép trọng lượng mẻ nấu lớn (> 10 tấn/mẻ) Các loại lò cảm ứng tần số đảm nhận viêc nấu chảy nên, để có thành phần hoá học hợp kim đúc mong muốn, đòi hỏi việc tính toán phối liệu phải chuẩn xác; nguyên liệu đưa vào lò phải lựa chọn kỹ Ngày nay, với tiến khoa học, công nghệ - lò cảm ứng dùng động máy phát để tạo tần số cao mà thường sử dụng hệ thống điện tử Loại lò có ưu điểm dễ phù hợp với qui mô xưởng đúc (từ nhỏ đến lớn), điều kiện vệ sinh môi trường lao động tốt (ít bụi) sử dụng nhiên liệu điện Tuy nhiên, nhược điểm loại lò yêu cầu nước làm mát vòng cảm ứng Diode (KK) phải sạch, nước mềm nhằm tránh tượng đóng cặn gây cháy linh kiện điện tử vòng cảm ứng, tuổi thọ lớp lót vật liệu chịu lửa thấp, nấu kim loại mầu cần có nồi lò Graphit, giai đoạn hoàn nguyên nên khó điều chỉnh thành phần hoá học hợp kim đúc Vì nhược điểm mà lò điện cảm ứng sử dụng rộng rãi giới Trang 27 CÔNG NGHỆ ĐÚC Sự thay đổi công nghệ đúc Công nghệ sử dụng để nấu luyện gang Đức năm 1993 giới thiệu bảng 17 Việc sản xuất gang đúc năm 1985 1993 Đức thực lò đứng gió nguội (23 21.2%), gió nóng (41 44.5%), lò điện (27 26.7%), lò cao (9 7.5%) Như vậy, sản lượng gang đúc nấu lò đúc gió nóng có suất cao, chất lượng gang tốt đặc biệt, hiệu kinh tể cao Lò điện giải chất lượng gang, song giá thành đắt sử dụng sản xuất gang chất lượng cao Một biện pháp tổng hợp ưu điểm lò đứng gió nguội lò điện cảm ứng nấu kép lò đứng-lò điện, sử dụng lò điện cảm ứng làm lò tiền cho lò đứng Để nâng cao hiệu kinh tế nữa, sử dụng gang lỏng lò cao có sử lý thêm để trực tiếp sản xuất gang, kể gang cầu chất lượng vừa phải ống nước gang cầu, đúc dây chuyền đúc ly tâm Bảng 11: Tỷ lệ sử dụng thiết bị nấu luyện để sản xuất gang lỏng cho đúc năm 1993 Đức Gang xám Lò đúc gió nguội (%) Lò đúc gió nóng (%) Lò điện (%) Lò cao (%) Tổng (%) Gang cầu x1000 % x1000 tấn 629 29,5 74 Gang dẻo Tổng 1993 % x1000 % x1000 % tấn 6,4 29 17,8 723 21,2 (85,9) (10,1) 1060 49,6 372 32,4 (4,0) 103 63,1 (100) 1535 44,5 (69,1) 421 19,7 (45,6) 25 1,2 (9,6) 2135 100 (61,9) (6,7) 31 19,1 (3,4) 0 (0) 115 100 (4,7) (100) 992 26,7 (100) 259 7,5 (100) 3448 100 (100) (24,2) 470 40,8 (51,0) 234 20,4 (90,4) 1150 100 (33,4) Tổng 1985 % 23 41 27 100 Công nghệ tạo hình cho vật đúc thực chủ yếu theo phương pháp làm Trang 28 CÔNG NGHỆ ĐÚC khuôn sở cát-sét (hiện chiếm 60% sản lượng đúc), khí hoá, tự động hoá cao đặc biệt dây chuyền đúc Phương pháp cho chất lượng sản phẩm đúc tốt, hiệu kinh tế lớn Hỗn hợp làm khuôn ruột sở cát - nhựa, theo phương pháp hộp nguội (Cold Box) phương pháp hộp nóng (Hot Box) cho phép nâng cao độ xác chất lượng sản phẩm Hỗn hợp Cold Box dùng để sản xuất tới 48% Hot Box tới 8% so với loại ruột có dùng chất dính hữu nước thuỷ tinh CO2 Phương pháp tạo hình cho hợp kim nhôm Đức năm 2000, hầu công nghiệp, chủ yếu đúc áp lực: 70%, đúc khuôn kim loại: 16% khuôn cát: 14% Ngoài ra, công nghệ đúc Reocasting, Thixocasting, đem lại hiệu kỹ thuật kinh tế lớn Rất nhiều phương pháp đúc đặc biệt đúc áp lực cao, thấp, đúc đối áp, đúc li tâm, đúc bán lỏng, đúc nhờ mẫu tự thiêu,…đem lại hiệu chất lượng, suất giảm hẳn khả gia công Về nhân lực cho sản xuất đúc Để nâng cao chất lượng, đổi công nghệ giải tốt môi trường sản xuất đúc, nước tập trung đào tạo công nhân lành nghề, cán kỹ thuật kỹ sư đặc biệt tiến sĩ cách tích cực Hiện nay, làm việc ngành đúc – luyện kim số ngành có mức lương cao hàng đầu giới, điều thúc đẩy mạnh mẽ việc đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao phục vụ cho phát triển ngành công nghiệp Lấy đơn cử Đức năm 2006, có 44.217 người làm việc xí nghiệp đúc gang thép, hàng năm đào tạo thêm 2500 công nhân lành nghề, báo đảm trì phát triển tốt sản xuất Riêng lĩnh vực đào tạo đại học sau đại học, Đức có trường đại học cao đẳng đúc, 10 năm từ 1993 tới 2002, đào tạo 500 kỹ sư (~50 kỹ sư/năm) tới 113 tiến sĩ (11 tiến sĩ/năm), điều hành tốt sản xuất đảm bảo cho nhà máy có phòng nghiên cứu phát triển mạnh, có đủ điều Trang 29 CÔNG NGHỆ ĐÚC kiện “chất xám”, Trường Viện nghiên cứu giải nhu cầu phát triển ngành đúc đặt Công nghiệp phù trợ cho sản xuất đúc Để nâng cao tính ổn định chủ động cho sản xuất đúc, cần thiết phải tăng tính ổn định nguyên vật liệu đầu vào cho loại hợp kim đúc, trình chế tạo trình tạo hình Xu hướng ngày phát triên ngành công nghiệp phụ trợ song song với ngành đúc để sản phẩm ngành đúc ngày có chất lượng cao Về nguyên vật liệu phối liệu phải phân loại cho chủng loại hợp kim Về vật liệu làm khuôn chất dính kết, có xí nghiệp riêng chế tạo đóng bao theo tiêu chuẩn Vật liệu đầm lò, xây lò cần chuyên môn hoá Có vậy, sản xuất đúc ổn định mặt chất lượng, đáp ứng yêu cầu tăng tỷ lệ nội địa hoá ngành ô tô, xe máy, chế tạo máy, công nghiệp đóng tàu, xi măng, v.v IV KẾT LUẬN Ngành Đúc phát triển mạnh để đáp ứng nhu cầu ngành công nghiệp khác Xu hướng chuyển vị trí nhà sản xuất nước (chủ yếu nước Đông Á Đông Nam Á) yêu cầu môi trường khắt khe thách thức lớn cho ngành Thêm vào việc thay đổi công nghệ đúc, nấu luyện cho đạt chất lượng, suất cao thân thiện với môi trường nâng cao chất lượng hợp kim đúc mục tiêu phát triển Thương mại toàn cầu cho ảnh hưởng đến ngành đúc vật đúc xuất qua nước Tuy nhiên, tỷ lệ khối lượng xuất khẩu/nhập so với lượng sản xuất nước khoảng 5% So sánh với sản phẩm khác xe hơi, thiết bị điện máy móc, tỷ lệ vật Trang 30 CÔNG NGHỆ ĐÚC đúc thấp Ở nước công nghiệp, lượng vật đúc “chảy” qua đường biên giới thấp Trong trường hợp, cộng tác gần gũi người sử dụng nhà sản xuất điều quan trọng Thêm vào đó, khối lượng thể tích vật đúc lớn làm tăng chi phí vận chuyển Do đó, gia tăng đáng kể thương mại toàn cầu ngành đúc không diễn vài năm tới, mà ổn định tương đối năm gần V TÀI LIỆU THAM KHẢO /1/ Nguyễn Văn Thái Nghiên cứu đề xuất mô hình phát triển ngành Đúc Việt Nam đáp ứng yêu cầu CNH – HĐH đất nước /2/ Census of World Casting Producation Modern Casting 1990 – 2014 /3/ Gms - sef.org EAT session Lò ngành công nghiệp thép /4/ Trương Văn Chính, Huỳnh Ngọc Hiếu, Lê Văn Huỳnh, Nguyễn Sỹ Quý Giáo trình vật liệu khí /5/ Timeline of Casting Technology _ AFS Technical Department Trang 31 CÔNG NGHỆ ĐÚC ******* HẾT ******* Trang 32 ... dần vào ổn định Biểu đồ 1: Biểu đồ sản lượng đúc năm 1995-2012 II CÁC DẠNG HỢP KIM ĐÚC VÀ MÔ HÌNH CÔNG NGHIỆP ĐÚC TRÊN THẾ GIỚI Hợp kim đúc sản lượng giới Là phần quan trọng cấu thành sản phẩm đúc, ... bày Tình hình phát triển ngành đúc giai đoạn 1990 – 2014 ’, bao gồm thống kê sản lượng đúc giới, xu hướng sử dụng hợp kim thay kim loại truyền thống thay đổi công nghệ nấu luyện – công nghệ đúc. .. luận có thiếu sót, nhóm em mong thầy góp ý sửa chữa! MỤC LỤC CÔNG NGHỆ ĐÚC I TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN VÀ SẢN LƯỢNG CÔNG NGHIỆP ĐÚC CỦA THẾ GIỚI GIAI ĐOẠN 1990 - 2012 Theo t h ố n g k ê Casting Directory,