Công nghệ luyện thép 10GNA từ thép phế để chế tạo vỏ thân đạn rocket R122

 luyện phải đảm 
yêu cầu chặt chẽ về thành phần, tổ chức và cơ tính. Sau khi nấu luyện từ thép phế được đưa qua rèn, cán và 
nhiệt luyện rồi tiến hành dập vuốt tạo phôi ống để chế tạo vỏ thân rocket R122. Kết quả nghiên cứu cho thấy 
thép 10GNA do Việt Nam chế tạo đảm bảo các tiêu chí kỹ thuật đề ra để chế tạo vỏ thân đạn rocket R122. 
Từ khóa: Thân đạn R122, nấu luyện, thép phế, thép 10GNA, dập vuốt.
1. Đặt vấn đề
Đạn phản lực cỡ 122 (rocket R122) là loại tên 
lửa không có điều khiển, có uy lực sát thương lớn, 
khả năng bắn tập trung càn quét trên diện rộng nên 
được trang bị nhiều cho Quân đội. Quả đạn R122 
được lắp ghép từ nhiều chi tiết, trong đó đầu và 
động cơ (thân) là hai chi tiết quan trọng nhất. Vỏ 
thân được chế tạo từ thép hợp kim thấp độ bền cao 
10GNA. Vỏ thân gồm hai đoạn mỗi đoạn dài khoảng 
1000 mm có đường kính ngoài 122 mm được ghép 
nối với nhau bằng ren. Do quá trình gia công phải 
qua nhiều bước biến dạng tạo hình, điều kiện làm 
việc khắc nghiệt nên yêu cầu đặt ra cho thép làm 
vỏ thân phải có hàm lượng P,S thấp (<0,025%) [1].
Hiện nay việc chế tạo vỏ thân được thực hiện 
bằng phương pháp dập vuốt từ thép tấm nhập khẩu 
từ nước ngoài, do Việt Nam chưa có cơ sở nào cung 
cấp thép tấm hợp kim đáp ứng yêu cầu đề ra, vậy 
nên chưa chủ động được việc cung cấp phôi đầu vào 
cho quá trình sản xuất đạn R122. Xuất phát từ nhu 
cầu này, việc chế tạo thép làm vỏ thân phải được 
nghiên cứu thực hiện, đây là khâu quan trọng đầu 
tiên nhằm đảm bảo chất lượng phôi chế tạo vỏ thân 
R122.
Nghiên cứu chế tạo thép và phôi làm vỏ thân 
R122 gồm nấu luyện, rèn, cán tạo phôi và nhiệt 
luyện. Quy trình luyện thép để sản xuất vỏ động cơ 
được thực hiện như Hình 1.
Hình 1. Tiến trình luyện thép 10GNA và chế tạo 
phôi dập vỏ thân
ISSN 2354-0575
Journal of Science and Technology22 Khoa học & Công nghệ - Số 26/Tháng 6 - 2020
Tiến hành khảo sát vật liệu trên vỏ thân đạn 
R122 sản xuất tại nước ngoài, kết quả khảo sát:
- Thành phần hóa học của vật liệu như Bảng 1. 
Bảng 1. Thành phần hóa học vật liệu khảo sát từ 
vỏ thân.
Thành phần hóa học (% khối lượng)
C Si Mn Cr Ni
0,120 0,412 0,76 0,13 0,572
Mo Al Cu P S 
0,004 0,02 0,048 0,014 0,016
- Cơ tính của thép 10GNA làm vỏ đạn R122 
phải đạt yêu cầu: Giới hạn bền bv ≥ 800 MPa; giới 
hạn chảy cv ≥ 600 Mpa; độ cứng: 105 ' 145HB.
Dựa vào kết quả khảo sát trên và yêu cầu kỹ 
thuật của vật liệu [1], làm căn cứ cho quá trình nấu 
luyện thép chế tạo vỏ đạn R122. 
2. Thực nghiệm
2.1. Nguyên vật liêu, thiết bị
a. Chuẩn bị nguyên liệu:
Thép phế: Từ kết quả khảo sát cho thấy, thép 
làm vỏ thân R122 có thành phần cacbon thấp nên 
liệu đầu vào dùng thép phế là thép 08, đã được làm 
sạch và cắt nhỏ cho phù hợp với kích thước lò nấu 
[2, 3].
Nguyên liệu hợp kim hóa là các fero có thành 
phần như sau: 
- Fero Mn: dùng loại FeMn70 (TCVN3870 - 
83) có hàm lượng Mn khoảng 70 %.
- Fero Si: dùng loại FeSi70 (TCVN8247 - 1) 
có hàm lượng Si khoảng 70 %.
- Fero Cr: dùng loại FeCr60 (TCVN3855 - 83) 
có hàm lượng Cr khoảng 60 %.
- Ni ken: Loại dùng làm điện cực với hàm 
lượng Ni trên 96 %.
Hệ xỉ có thành phần: 8% SiO2; 38% CaF2; 
25% Al2O3; 20% CaO; 9% MgO. 
Nguyên liệu được đập nhỏ chuẩn bị sẵn theo 
khối lượng được tính toán cho từng mẻ nấu sau khi 
phân tích liệu ban đầu.
b. Chuẩn bị khuôn đúc, gầu rót:
Khuôn đúc được chế tạo từ thép hàn để đảm 
bảo bù ngót tốt, phần đậu ngót được lắp thêm chao 
(làm từ cát) có sơn bột phát nhiệt. Trước khi đúc 
phải sấy khuôn, khi nhiệt độ khuôn đạt (250 ÷ 300) 
oC thì quét lên bề mặt làm việc của khuôn hai lớp 
sơn (lớp lót và lớp sơn phủ). Riêng đầu rót được sơn 
chịu nhiệt với lớp dày trên 0,5 mm sau đó sơn lớp 
bột phát nhiệt.
Gầu rót được làm bằng thép tấm có chiều dày 
3 mm, dung tích phù hợp với khuôn (chứa được 100 
kg thép lỏng), bên trong đắp một lớp chịu nhiệt tạo 
ống rót Φ = 40÷50 mm và được sấy nóng đỏ bề mặt 
trước khi rót thép [4].
2.2. Nấu luyện
Thép được nấu luyện trong lò cảm ứng trung 
tần 500 kg/mẻ [2], có nồi nấu được đầm bằng vật 
liệu mang tính bazơ. Khi nấu luyện mức độ cháy 
hao được tính theo các tài liệu tham khảo của các đề 
tài trước đây, theo đó độ cháy hao của các nguyên 
tố như Bảng 2: 
Bảng 2. Mức độ cháy hao các nguyên tố, (% khối 
lượng) trên lò cảm ứng trung tần
C Si Mn Cr
10 -12 8 - 10 5 - 8 5 - 7
Ni Cu Fe
1 -3 1 - 5 10
Hệ số thu hồi các loại ferro được lấy: Ferro 
Mangan (FeMN70): 0,8; Ferro Silic (FeSi70): 0,75. 
Trên cơ sở đó, sau khi tính toán xác định được thành 
phần phối liệu như Bảng 3.
Bảng 3. Bảng tính toán phối liệu mác thép nghiên 
cứu (cho 500 kg)
STT Nguyên liệu Khối lượng (kg)
1 Thép phế sạch 491,5
2 Fero Mangan 3,0
3 Fero Silic 4,0
4 Fero Crom 1,0
5 Ni 3,0
6 Đất hiếm 1,5
7 Nhôm dây 1,0
8 Vôi củ 10
9 Huỳnh thạch 5,0
10 Bột sa mốt 8,0
11 Đát đèn 3,0
12 Vảy cán 8,0
13 Vụn điện cực 3,0
Để thép đạt được độ sạch cao, chất lượng tốt 
phải tiến hành khử một phần P, S và Oxy kết hợp với 
ISSN 2354-0575
Khoa học & Công nghệ - Số 26/Tháng 6 - 2020 Journal of Science and Technology 23
hợp kim hóa trong quá trình nấu luyện. Khử oxy và 
biến tính bằng Fero Silic và Al. Chất trợ dung (tạo 
xỉ), gom xỉ được sử dụng trong quá trình nấu luyện: 
Chất tạo xỉ tính bằng (5÷6)% [5]; chất gom xỉ (slag 
coagulant) của Anh: 0,5% khối lượng mẻ nấu. Quy 
trình nấu luyện thép được tiến hành như sau:
- Cho khoảng 1/3 lượng chất trợ dung và vôi 
bột xuống lò, xếp đầy miệng lò và tiến hành đóng 
điện thực hiện quá trình nấu. Khi lớp liệu bắt đầu 
nóng đỏ và chảy ra, liệu sụt xuống thì nạp thêm thép 
phế vào lò. Khi liệu chảy hoàn toàn tiến hành vớt 
xỉ ban đầu (cho thêm huỳnh thạch để tăng độ loãng 
của xỉ), quá trình được tiến hành 2 lần với chất gom 
xỉ [2,3].
- Lấy mẫu tiến hành phân tích thành phần 
nhanh trước lò, khi có kết quả nhanh chóng tính 
toán xử lý thành phần kim loại lỏng. Tiếp tục cho 
chất trợ dung khuấy kỹ rồi nâng nhiệt độ lên trên 
1550 oC, vớt sạch xỉ.
- Tiếp tục lấy mẫu và phân tích nhanh thành 
phần, kiểm tra mức độ khử P, S trong quá trình nấu 
luyện, hàm lượng phải đảm bảo yêu cầu (< 0,025%). 
Tiến hành bổ sung C đảm bảo hàm lượng từ (0,09 - 
0,13)%. Fero man gan được bổ sung vào lò, tạo xỉ 
mới, nâng nhiệt kim loại lỏng lên khoảng 1600 oC 
và khuấy đều trong thời gian 5 phút. 
- Tiếp tục cho fero crôm, fero molipden, niken, 
tiến hành đồng thời vớt xỉ lấy mẫu phân tích nhanh 
thành phần và tạo xỉ mới (yêu cầu cần xỉ phải loãng), 
nếu đạt yêu cầu thì chuẩn bị rót khuôn. Trong gầu 
rót có một lượng nhôm kim loại để khử khí trước 
khi rót vào khuôn [2, 3, 6].
Tiến hành lấy mẫu và phân tích nhanh thành 
phần khi rót được một nửa mẻ thép để đảm bảo kết 
quả là thành phần trung bình của mẻ nấu. Sau khi 
nấu luyện thép đúc được thỏi có kích thước 150x150 
mm để đem đi rèn. 
2.3. Rèn thép
Rèn phôi sau khi đúc ngoài việc tạo kích thước 
phôi cho cán còn cho tổ chức kim loại đồng đều, 
mịn chặt hơn [6]. Trong quá trình rèn mức độ biến 
dạng càng lớn thì tổ chức của thép càng mịn và 
đồng đều. Tuy nhiên, mức độ biến dạng lớn gây ra 
sự mất ổn định, gây nứt và vẩy rèn dễ đi sâu vào 
trong phôi sinh khuyết tật. Do vậy, cần tính toán 
chọn mức độ biến dạng phù hợp trong quá trình rèn. 
Để thiết lập chế độ gia công cần phải xác định mức 
độ biến dạng cho phép, nhiệt độ rèn và nhiệt độ kết 
thúc rèn [9,10]. Đối với thép đúc mức độ biến dạng 
cho phép nằm trong khoảng (20 – 50)%. Chế độ 
nung được chọn theo tài liệu tham khảo [7, 8]: Nhiệt 
độ bắt đầu rèn T = 1250 oC; nhiệt độ kết thúc rèn: 
T $ 950 oC.
Phôi thỏi đúc có tiết diện vuông 150x150 
mm được cắt đoạn dài 300 mm nung trong lò phản 
xạ, rồi tiến hành rèn (chồn) trên búa máy 1000 kg 
theo chiều đứng xuống thành tấm có kích thước 
400x360x50 mm. Việc rèn phôi cũng có thể tạo đĩa 
có kích thước theo yêu cầu để đưa đi dập vuốt. Tuy 
nhiên, theo một số nghiên cứu thực nghiệm trước 
đây cho thấy phôi rèn không đảm bảo chất lượng 
cho quá trình dập vuốt. Do vậy, sau khi rèn phôi 
được đem đi cán tấm rồi tiến hành cắt đĩa. 
2.4. Cán thép
Sau khi rèn, phôi được nung nóng đến nhiệt 
độ T = 1300 oC rồi tiến hành cán trên máy 3 trục có 
đường kính Φ160 mm, nhiệt độ kết thúc cán T $ 
850 oC. Sau khi tính toán mức độ biến dạng, phôi 
được cán qua 4 lần [7, 8]: Lần 1 giảm chiều dày 
từ 50 mm xuống 47,5 mm; lần 2 giảm từ 47,5 mm 
xuống 35,6 mm; lần 3 giảm từ 35,6 mm xuống 25 
mm; lần 4 giảm từ 25 mm xuống 21 mm. Qua mỗi 
lần cán cho thấy phôi chỉ giảm chiều dày, tăng chiều 
dài, chiều rộng phôi tăng rất ít.
Sau khi 4 lần cán phôi được đưa qua gia công 
cơ (phay) để loại bỏ các nhấp nhô, vết xước trên các 
bề mặt và đạt được chiều dày theo yêu cầu 18,4 mm. 
Các tấm đều được cắt kèm theo 01 mẫu để kiểm 
tra cơ lý tính theo tiêu chuẩn, đóng dấu kí hiệu để 
riêng. Mỗi tấm được cắt thành 3 phôi dạng đĩa và 
gia công cơ khí đạt kích thước Φ350x18,4 mm rồi 
đưa đi nhiệt luyện.
2.5. Nhiệt luyện
Nhiệt luyện thép 10GNA được thực hiện qua 
ba công đoạn: Ủ, tôi và ram cao.
- Trình tự tiến hành ủ: Phôi được xếp vào lò 
H45, nung lên nhiệt độ 800 oC rồi hạ xuống 720 oC 
và giữ nhiệt trong 2 giờ; cắt điện để nguội cùng lò 
[9], giản đồ nhiệt ủ như Hình 2.
- Trình tự tiến hành tôi: Xếp phôi vào lò nung 
lên nhiệt độ 920 oC và giữ nhiệt 2 giờ rồi tiến hành 
ISSN 2354-0575
Journal of Science and Technology24 Khoa học & Công nghệ - Số 26/Tháng 6 - 2020
làm nguội trong dầu. Nhiệt độ nung tôi được khảo 
sát ở các mức 760 oC, 820 oC, 860 oC và 920 oC 
nhằm đạt được tổ chức tốt nhất (cấp hạt nhỏ, pha 
peclit phân bố đều). Kết quả cho thấy nung tôi ở 
nhiệt độ C cho tổ chức tốt nhât và giản đồ nhiệt tôi 
như Hình 3.
Hình 2. Giản đồ nhiệt ủ thép
Hình 3. Giản đồ nhiệt tôi thép
- Trình tự tiến hành ram: Phôi được xếp vào lò 
nung đến nhiệt độ 660 oC và giữ nhiệt 4 giờ sau đó 
làm nguội trong không khí [9], giản đồ nhiệt ram 
như Hình 4.
Hình 4. Giản đồ nhiệt ram thép
3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Phôi đĩa sau khi nhiệt luyện được gia công cơ 
và tiến hành cắt mẫu (như Hình 5), đưa đi kiểm tra 
thành phần, tổ chức và cơ tính; nếu đạt mới đưa đi 
dập vuốt để chế tạo vỏ thân R122.
Hình 5. Ảnh phôi thép khi cắt mẫu để kiểm tra
3.1. Thành phần hóa học
Thép sau khi nấu luyện có thành phần đạt tiêu 
chuẩn theo thép 10GNA, hàm lượng các nguyên tố 
chính nằm trong giới hạn cho phép. Đặc biệt hàm 
lượng P, S thấp dưới giới hạn cho phép (< 0,025%) 
như nêu trên Bảng 4, điều này phù hợp với tiêu 
chuẩn chế tạo vũ khí và đáp ứng yêu cầu dập vuốt 
sâu có biến mỏng thành của chi tiết [1].
Bảng 4. Thành phần thép 10GNA do Việt Nam chế 
tạo, % khối lượng
C Si Mn Ni
0,13 0,41 0,77 0,75
Al Cu P S#
0,03 0,05 0,013 0,012
3.2. Tổ chức thép sau khi cán
Tiến hành cắt mẫu phôi sau khi cán (trước khi 
cắt đĩa và xử lý nhiệt luyện) đưa đi chụp kim tương 
để kiểm tra tổ chức, kết quả cho thấy tổ chức chủ 
yếu là ferit và austenit một số ít hạt peclit/ xementit. 
Các pha ferit là vùng có màu sáng (trắng) với hình 
thái là các hạt sáng đa cạnh, vùng tối là các hạt 
peclit hoặc ferit nhìn ở góc phản chiếu khác. Tổ 
chức không khuyết tật nhưng hạt thép còn thô, phân 
bố không đều như Hình 6. 
ISSN 2354-0575
Khoa học & Công nghệ - Số 26/Tháng 6 - 2020 Journal of Science and Technology 25
Hình 6. Tổ chức thép sau khi cán (500x)
3.3. Tổ chức thép làm vỏ thân
Sau khi xử lý nhiệt phôi thép được gia công cơ 
khí để hoàn chỉnh phôi đĩa rồi tiến hành cắt mẫu để 
chụp kim tương kiểm tra tổ chức (Hình 5), nếu đạt 
yêu cầu mới chuyển đi phốt phát hóa để dập vuốt. 
Kết quả cho thấy tổ chức chủ yếu là peclit, một số ít 
hạt xementit phân bố đều, nhỏ mịn không có khuyết 
tật (Hình 7). 
Hình 7. Tổ chức tế vi phôi thép làm vỏ thân (500x)
3.4. Cơ tính thép làm vỏ thân
Ngoài việc kiểm tra thành phần, tổ chức tiến 
hành thực hiện cắt mẫu để kiểm tra cơ tính của vật 
liệu. Kết quả cơ tính của 3 mẫu như Bảng 5: 
Bảng 5. Cơ tính thép làm vỏ thân đạn R122 do Việt 
Nam chế tạo
STT Giới hạn chảy 
cv , Mpa
Giới hạn bền 
bv , Mpa
Độ cứng, 
HB
M1 620 815 115
M2 625 825 130
M3 635 845 125
Từ kết quả trên cho thấy cơ tính đáp ứng được 
yêu cầu đề ra của thép 10GNA.
4. Kết luận
- Xây dựng được quy trình nấu luyện được 
thép 10GNA đảm bảo về thành phần hóa học, hàm 
lượng P, S thấp, tổ chức và cơ tính tốt đáp ứng yêu 
cầu sản xuất vỏ thân đạn R122. 
- Nghiên cứu và đã xây dựng được quy trình 
công nghệ nhiệt luyện cho phôi thép 10GNA.
- Xây dựng được quy trình chế tạo phôi dạng 
đĩa bằng phương pháp cán từ thép tấm sau khi rèn 
phôi đúc thỏi cho kết quả tốt trong quá trình dập 
vuốt chế tạo vỏ thân.
- Thép 10GNA nấu luyện sau khi rèn, cán, cắt 
đĩa đem đi dập vuốt tạo phôi ống để chế tạo vỏ thân; 
đạt yêu cầu kỹ thuật đạn rocket R122. Điều này cho 
thấy Việt Nam hoàn toàn tự chủ trong việc chế tạo 
phôi vỏ thân đạn rocket R122.
Tài liệu tham khảo
[1]. Viện Công nghệ, Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng, Điều kiện kỹ thuật phôi vỏ thân đạn rocket 
R122, 2013.
[2]. Trần Văn Dy, Kỹ thuật lò điện luyện thép, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2006
[3]. Nguyễn Hữu Dũng, Kỹ thuật nấu luyện hợp kim đúc, Nhà xuất bản Bách khoa Hà Nội, Hà Nội, 
2012.
[4]. Ngô Trí Phúc và Nguyễn Sơn Lâm, Thiết bị và công nghệ đúc phôi thép, Nhà xuất bản Bách khoa 
Hà Nội, Hà Nội, 2006. 
[5]. Nguyễn Trường Huy, Nguyễn Hà Tuấn và Nguyễn Sơn Lâm, Nấu luyện, tinh luyện và xử lý nhiệt 
thép 38XHMΦA chế tạo sản phẩm dạng ống bền cao, Khoa học và Công nghệ Kim loại, 53, 4/2014 
[6]. Nguyễn Văn Thái, Nguyễn Hữu Dũng, Phạm Quang Lộc, Bùi Chương và Nguyễn Anh Dũng; 
Công nghệ vật liệu, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2006.
ISSN 2354-0575
Journal of Science and Technology26 Khoa học & Công nghệ - Số 26/Tháng 6 - 2020
[7]. Phạm Văn Nghệ, Đinh Văn Phong, Nguyễn Mậu Đằng, Trần Văn Cứu, Nguyễn Trung Kiên, Công 
nghệ dập tạo hình khối, Nhà xuất bản Bách khoa Hà Nội, Hà Nội, 2008.
[8]. S.I. XELIKOV, biên dịch : Võ Trần Khúc, Sổ tay lý thuyết cán kim loại, Nhà xuất bản Hải Phòng, 
2008.
[9]. Nghiêm Hùng, Vật liệu học cơ sở, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2007.
THE 10GNA STEEL SMELTING PROCESS FROM SCRAP STEEL
TO PRODUCE THE BODY SHELL OF ROCKET R122
Abstract:
This paper presents a metling process of 10GNA steel to make body shell of rocket R122. High Strength 
Low Alloy Steel 10GNA is used to produce weapon, so the content of P, S must be very low and its smelting 
process must follow strict requirements on composition, microstructure and mechanical properties. After 
being smelted from scrap steel, 10GNA steel is put through forging, rolling and heat treatment, then deep 
drawing to make tube-shaped embyos to produce the body shell of roket R122. Research results show that 
10GNA steel made in Vietnam ensures defined specifications in production of rocket shells R122.
Keywords: Rocket shell R122, smelting, scrap steel, steel 10GNA, deep drawing.