Nguyên Liệu Sản Xuất Thép – Nguyên Tắc Và Quy Trình Sản Xuất

Ngành công nghiệp thép đã và đang phát triển mạnh mẽ và trở thành một phần quan trọng trong nền kinh tế toàn cầu. Vậy nguyên liệu sản xuất thép là gì? Nguyên tắc và quy trình sản xuất thép thế nào? Cùng Thép An Khánh tìm hiểu ngay trong bài viết này nhé!

1. Tìm hiểu về nguyên liệu sản xuất thép

1.1. Nguyên liệu sản xuất thép là gì?

Để hiểu quy trình sản xuất thép, đầu tiên ta cần phải nắm rõ về nguyên vật liệu sản xuất thép. Nguyên liệu sản xuất thép là những thành phần cơ bản được sử dụng để sản xuất thép trong quá trình luyện kim.

Thép ngày càng trở thành một nguyên vật liệu không thể thiếu trong ngành xây dựng từ những kiến trúc cầu đường đến kết cấu nhà cao tầng hay ở ngay trong chính nhà ở của mình. Vì vậy, các đơn vị sản xuất thép cần xem xét kỹ lưỡng từ khâu chọn nguyên liệu đầu vào đến quy trình sản xuất ra thành phẩm. 

1.2. Những nguyên liệu sản xuất thép được sử dụng phổ biến

Thép là một loại hợp kim của sắt, được sản xuất thông qua quá trình luyện kim. Hiện nay, mỗi loại thép sẽ được sản xuất bởi nguyên vật liệu và tỉ lệ phần trăm thành phần hóa học khác nhau tùy theo yêu cầu sử dụng. Tuy nhiên, về cơ bản, thép được sản xuất từ những nguyên vật liệu chính như Sắt, Cacbon, Mangan. Silic, Lưu hình,v,v…. Dưới đây, Thép An Khánh sẽ phân tích chi tiết về từng thành phần hóa học và mục đích của mỗi thành phần này:

• Sắt (FE): là thành phần chính của thép, đóng vai trò quan trọng trong việc tạo cấu trúc tinh thể của thép. Nó cung cấp độ cứng và độ dẻo cho thép
• Carbon (C): là thành phần chính đứng thứ hai trong nguyên vật liệu sản xuất ra thép. Đây là mọt trong những nguyên tố quan trọng nhất để xác định tính chất của thép. Carbon thường được thêm vào thép để tăng độ cứng và độ bền. Nồng độ carbon càng cao, thép sẽ càng cứng nhưng đồng thời cũng có thể trở nên dễ vỡ. Thông thường tỉ lệ của nguyên liệu này rơi vào khoảng từ 0.06 đến 0.3%  tùy vào từng loại mác thép.
• Silic (Si): Silic thường được sử dụng để tạo ra sự đồng nhất trong cấu trúc tinh thể của thép và cải thiện tính chất cơ học của nó. Từ đó, tăng cường độ cứng và khả năng chịu lực. Phần trăm của Silic có trong thép thường từ 0.12% đến khoảng 1%
• Mangan (Mn): Mangan là chất hóa học được thêm vào thép để cải thiện độ cứng, độ dẻo và khả năng chống ăn mòn của thép. Tỉ lệ của thành phần hóa học này từ 0.25%  hoặc có thể lên tới 1.8% theo từng loại mác thép
• Lưu huỳnh (S) và Photpho (P):  là thành phần tuy chiếm tỉ lệ rất ít trong việc sản xuất thép nhưng vẫn được nhà sản xuất cho thêm vào thép nhằm cải thiện tính chất gia công và xử lý nhiệt của thép. Hai thành phần này thường chỉ chiếm tỷ lệ từ 0.03% đến 0.05%.

Tìm hiểu thêm: Thép Chữ I – Vật Liệu Cốt Lõi Trong Công Trình Công Nghiệp

2. Nguyên tắc cơ bản sản xuất thép

Như ta đã biết, thép được ứng dụng rộng rãi từ các công trình xây dựng đến là bộ phận ứng dụng trong tàu thuyền,… Những ứng dụng này thường cần những nguyên vật liệu có tuổi thọ cao trung bình từ 50 năm đến 70 năm. Vì vậy, ngay từ khâu sản xuất thép, các đơn vị sản xuất cần đảm bảo thực hiện theo các nguyên tắc cơ bản để đảm bảo sản phẩm cuối cùng đạt được chất lượng cao. Dưới đây, Thép An Khánh sẽ đưa ra một số nguyên tắc chất lượng cơ bản trong sản xuất thép:

• Kiểm soát nguyên liệu đầu vào: Đây là nguyên tắc cơ bản nhất trong việc sản xuất thép. Chỉ khi nhà sản xuất thép kiểm soát được nguyên liệu đầu vào, thì thành phẩm cung cấp ra thị trường mới đáp ứng được những tiêu chuẩn chất lượng về sản phẩm. Từ đó, gia tăng sự uy tín của công ty trong ngành công nghiệp thép, tạo được niềm tin từ khách hàng và đối tác.
• Quản lý quá trình: là nguyên tắc về việc đảm bảo chất lượng, an toàn và hiệu suất của quá trình sản xuất. Để tạo ra thành phẩm đồng nhất từ tính chất cơ học đến thông số kỹ thuật, đơn vị sản xuất thép cần chú trọng quá trình sản xuất từ luyện kim đến đúc và xử lý nhiệt. Trong quy trình này, bạn đảm bảo các quá trình sản xuất như luyện mở, luyện điện, xử lý hóa học và nhiệt luyện được kiểm soát chặt chẽ và tuân thủ các tham số quy định để đạt được tính chất mong muốn của sản phẩm cuối cùng. 
• Kiểm tra và kiểm soát chất lượng: Từ những bước đầu tiên như luyện kim đến bước xử lý nhiệt, doanh nghiệp sản xuất thép cần liên tục kiểm tra chất lượng để đảm bảo rằng chúng diễn ra theo các tham số quy định và không có sự biến đổi ngoài dự kiến.
• Bảo trì và cải tiến:  là quy trình bảo dưỡng và nâng cấp các thiết bị, máy móc và hệ thống sản xuất nhằm đảm bảo hiệu suất và giảm thiểu rủi ro sự cố.  Hàng quý hoặc hàng năm, các thiết bị máy móc cần theo dõi định kì hoặc thay thế bộ phận, làm sạch và bôi trơn để giữ cho thiết bị hoạt động một cách hiệu quả. Trong trường hợp có sự cố xảy ra, đơn vị sản xuất thép cần thực thi các biện pháp sửa chữa kịp thời tránh ảnh hưởng đến tiến độ sản xuất. Ngoài ra, việc nâng cấp và cải tiến các thiết bị và quy trình sản xuất cũng nên được chú trọng.  Từ đó, tìm ra cơ hội tối ưu hóa hiệu suất sản xuất cũng như chất lượng sản phẩm.
• Đào tạo và nâng cao năng lực nhân viên: là một quy trình quan trọng để đảm bảo rằng nhân viên luôn có kiến thức, kỹ năng và sự hiểu biết để thực hiện công việc một cách hiệu quả và an toàn. Yếu tố con người luôn là nguyên tắc đi đầu trong việc tạo nên một sản phẩm, dịch vụ chất lượng cao. Việc có đội ngũ nhân viên mạnh giúp cho sản phẩm đầu ra mang bước tiến đột phá cao. Để thực hiện được nguyên tắc này, doanh nghiệp nên: thiết lập chương trình đào tạo, khuyến khích nhân viên học hỏi hoặc cung cấp đánh giá hiệu suất,v.v….
• Tuân thủ quy định và tiêu chuẩn: là nguyên tắc đảm bảo rằng các hoạt động sản xuất được thực hiện theo các quy định và tiêu chuẩn được xác định trước. Chúng bao gồm: 
  • Quy định pháp luật của cơ quan quản lý về lao động, bảo vệ môi trường và các quy định khác liên quan đến hoạt động sản xuất.
  • Tiêu chuẩn công nghiệp xây dựng bởi các tổ chức hoặc hiệp hội trong ngành công nghiệp thép để định rõ các yêu cầu về chất lượng, an toàn, và môi trường cho các sản phẩm và quy trình sản xuất. 
  • Những yêu cầu và tiêu chuẩn đặc biệt của khách hàng.

Có thể bạn quan tâm: Bảng tra trọng lượng thép hình mới nhất 2024

3. Quy trình sản xuất thép đúng tiêu chuẩn

Với mỗi loại thép, đơn vị sản xuất thép sẽ có một quy trình sản xuất khác nhau. Dưới đây, Thép An Khánh sẽ cung cấp quy trình sản xuất thép đúng tiêu chuẩn bao gồm 5 bước chính trong quy trình sản xuất thép: xử lý quặng, đúc thép hình nguồn nóng chảy, đúc tiếp nguyên liệu, cán và mạ kẽm.

Bước 1: Xử lý quặng sắt

Trong quy trình sản xuất thép, xử lý quặng sắt là bước quan trọng nhất. Sau khi được khai thác từ dưới lòng đất lên, quặng sắt được đưa vào lò nung và nung ở nhiệt độ cao khoảng 2000ºC, tạo ra thép đen nóng chảy. Trong quá trình này, các chất như Carbon, Silic, Lưu Huỳnh và các tạp chất khác được loại bỏ. Cuối cùng, thép đen được tinh lọc để tạo thành thép nóng chảy nguyên chất. Đây là bước quan trọng giúp đảm bảo chất lượng và tiêu chuẩn của sản phẩm thép.

Bước 2: Luyện kim

Sau khi thu được dòng thép nóng chảy từ quá trình xử lý quặng sắt, nó sẽ tiếp tục qua giai đoạn tinh chế. Tại đây, dòng thép sẽ trải qua quá trình xử lý trong lò cơ bản hoặc lò hồ quang điện để loại bỏ các thành phần tạp chất và điều chỉnh thành phần hóa học. Mục tiêu là đảm bảo sự tương quan giữa các thành phần hoá học để sản xuất ra các mác thép.

Ở bước này, nhà sản xuất thép cần đảm bảo về mức độ tinh khiết của thép có chất lượng cao và đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật. Bên cạnh đó, đây là bước quyết định đến tỷ lệ các nguyên tố hóa học. Vì vậy, ở giai đoạn này đòi hỏi sự kiểm soát kỹ thuật tối đa nhằm đảm bảo đáp ứng các yêu cầu của mác thép. 

Bước 3: Thổi khuôn

Sau khi được tinh chế, dòng thép nóng chảy được chuyển đến lò đúc phôi. Lúc này, các khuôn đúc được chuẩn bị trước với kích thước và hình dạng phù hợp với sản phẩm cần tạo. Thông thường sẽ là các loại phôi cơ bản như phôi thanh, phôi phiến và phôi Bloom. Khuôn đúc thường được làm từ chất liệu chịu nhiệt cao như thép hợp kim để đảm bảo độ bền và độ chính xác của sản phẩm cuối cùng. Ở bước này, các phôi có thể ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội.

• Đối với trạng thái nóng: phôi được duy trì ở nhiệt độ cao và đưa thẳng vào quá trình cán nóng. 
• Đối với trạng thái nguội được sử dụng để xuất bán hoặc chuyển tới các nhà máy khác, và sau đó được làm nóng lại để sản xuất thép cán nguội. 

Quá trình thổi khuôn yêu cầu phải đảm bảo rằng các sản phẩm thép được tạo ra có độ chính xác cao về kích thước và hình dạng, đồng thời đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật và chất lượng.

Bước 4: Đóng khuôn và làm nguội

Sau giai đoạn thổi khuôn, phôi sẽ được chuyển đến các nhà máy thép hình để cán thành các sản phẩm thép xây dựng khác nhau như thép ray, thép cừ lòng máng, thép hình chữ U, V, I, H và thép thanh. Quy trình sản xuất các loại thép khác nhau sẽ tuân thủ các bước tương ứng:

• Đối với thép tấm đúc, phôi được chuyển đến nhà máy thép tấm.
• Đối với thép cuộn cán nóng, phôi được chuyển đến nhà máy thép cán nóng.
• Đối với thép cuộn cán nguội, sau khi hạ nhiệt độ phôi, nó được chuyển qua dây chuyền tẩy rỉ trước khi đưa vào máy cán.

Bước 5: Hoàn thiện

Sau khi hình thành, thép tiếp tục qua quá trình mạ kẽm bằng công nghệ NOF để bảo vệ bề mặt và tăng độ bền. Lớp mạ kẽm này không chỉ hoàn thiện bề mặt mà còn cung cấp một lớp bảo vệ chống ăn mòn, giúp sản phẩm kéo dài tuổi thọ. Đặc biệt, công nghệ NOF tạo ra lớp mạ có độ bám dính cao, giúp lớp mạ kẽm không bị bong tróc hay phai màu trong quá trình sử dụng. Điều này làm cho sản phẩm thép cuối cùng có hiệu suất sử dụng cao và thích hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau trong môi trường khắc nghiệt.

Tìm hiểu thêm: THÉP HÌNH U100 LÀ GÌ? ĐẶC ĐIỂM, QUY CÁCH VÀ ỨNG DỤNG PHỔ BIẾN

4. Các yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn nguyên liệu

Để đảm bảo được thành phẩm thép đạt tiêu chuẩn chất lượng cao. nhà sản xuất thép cần lưu ý cân nhắc kỹ lưỡng khi chọn lựa nguyên liệu đầu vào. Sau đây, Thép An Khánh sẽ đưa ta một số yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến lựa chọn nguyên liệu sau: 

• Tính chất cơ học: Đây là yếu tố tiên quyết do nó ảnh hưởng trực tiếp đến đặc tính cơ học của sản phẩm thép cuối cùng. Nguyên liệu cần cần phải có độ cứng, độ dẻo và độ bền phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm cuối cùng. Điều này bảo bảo rằng, nguyên vật liệu có khả năng chịu được lực tác động va đập, tải trọng và không bị uốn cong trong quá trình sử dụng. Với mỗi tính chất cơ học sẽ có mức tiêu chuẩn ví dụ: độ cứng trong khoảng từ 20 HB đến 300 HB, độ dẻo từ 20%-30%,…..
• Tính chất hóa học: đóng vai trò quan trọng trong việc xác định đặc tính và chất lượng của sản phẩm cuối cùng. Tính chất hóa học sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới thành phần hóa học, mức độ tinh khiết, cấu trúc tinh thể và tính chất chống oxy hóa. Vì vậy, thành phần hóa học này cần được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng và yêu cầu kỹ thuật cụ thể.
• Khả năng chịu nhiệt độ và áp suất: Trong quá trình sản xuất thép, nguyên vật liệu có thể phải có khả năng chịu được nhiệt độ cao mà không bị biến dạng hay mất đi tính cơ học. Bởi, trong bước luyện kim, nguyên liệu thép có thể chịu nhiệt từ khoảng -50°C đến 1000°C. Cũng tương tự với nhiệt độ, nguyên liệu thép cũng cần có khả năng chịu được áp lực lớn. Tính chất này để đảm bảo thành phẩm khi ứng dụng vào công trình xây dựng luôn kiên cố, không bị biến dạng hay vỡ vụn trong thời tiết khắc nghiệt.
• Khả năng tái chế: là khả năng tái sử dụng hoặc tái chế thành sản phẩm mới sau khi đã qua quá trình sử dụng. Điều này làm giảm tác động của việc sản xuất thép mới lên môi trường, giảm lượng chất thải, và tiết kiệm tài nguyên tự nhiên. Từ đó, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, giữ cho nguồn tài nguyên tự nhiên luôn được bảo tồn.
• Tính đồng nhất và ổn định: Nguyên liệu phải có độ đồng nhất và ổn định để đảm bảo quá trình sản xuất diễn ra một cách nhất quán và hiệu quả.

Xem thêm: Tiêu Chuẩn Nghiệm Thu Thép Hình Mới Nhất 2024

5. Tình hình giá cả nguyên liệu sản xuất thép hiện nay

Theo Hiệp hội thép Việt Nam (VSA) đã có nhận định: tình hình kinh tế trong nước quý I/2024 đang bắt đầu có dấu hiệu phát triển tích cực. Song nhu cầu tiêu thụ thép vẫn còn yếu. Do sản lượng bán hàng thép thành phẩm còn đạt khá thấp, nên nguyên vật liệu sản xuất thép đang có xu hướng giảm so với thời điểm cuối năm 2023.

Giá đầu vào giảm khiến tâm lý các nhà sản xuất thép có chút dè chừng., do đó, việc mua bán thành phẩm cũng giảm. Các nhà máy giảm giá bán từ ngay sau Tết, cùng với các nhà phân phối cũng phải giảm giá để giảm mức tồn kho (từ tháng 12/2023 và tháng 1/2024).

Nhận định về thị trường tới gian tới, Ông Nguyễn Việt Thắng – Tổng giám đốc Tập đoàn Hòa Phát có dự báo: Do nền kinh tế vĩ mô chưa có dấu hiệu phục hồi, nên có thể thị trường thép vẫn còn yếu. Vì vậy, đơn vị sản xuất thép nên đặt ra kế hoạch lợi nhuận phù hợp để phòng ngừa những kịch bản xấu có thể xảy ra,

Trên đây, Thép An Khánh đã cung cấp đầy đủ các kiến thức về nguyên liệu sản xuất thép: Thành phần, nguyên tắc và quy trình sản xuất nguyên vật liệu thép. Mong thông tin này hữu ích tới Quý bạn đọc. Mọi thắc mắc xin vui lòng liên hệ qua số Hotline: 033 803 7676 – 0243.885.2184 – 0243.885.0915 để được đội ngũ nhân viên tư vấn cụ thể!