Sơ lược về thép
Thép là hợp kim của sắt và Cacbon, chứa hàm lượng Cacbon dưới 2%, hàm lượng Mangan (Mn) dưới 1% và bao gồm một số nguyên tố hóa học khác như Lưu Huỳnh(S), Photpho (P), Silic (Si) và Oxi. Thép là một trong nhưng vật liệu quan trọng nhất cho ngành kỹ thuật và xây dựng. Thép được ứng dụng phổ biến và rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, chúng ta có thể thấy sự có mặt của thép ở khắp mọi nơi, thép làm nên những công trình vĩ đại, những tòa nhà cao chọc trời, từ những chiếc máy bay hiện đại hay những chiếc xe hơi sang trọng, cho đến nhưng cái bàn, cái ghế, cái bút mà chúng ta bắt gặp hàng ngày.
Thép được sản xuất như thế nào
Hiện nay, trên thế giới có hai phương pháp chính được dùng để sản xuất thép, đó là sản xuất thông qua lò cơ bản (BOF) và thông qua lò hồ quang điện (EAF).
Sự khác biệt lớn nhất của hai phương pháp này đó là sự tham gia của các thành phần nguyên vật liệu đầu vào trong quá trình sản xuất. Nguyên vật liệu tham gia vào qúa trình sản xuất của lò Oxi cơ bản đó là quặng sắt, than đá, thép phế liệu, trong khi đó, thành phần nguyên vật liệu được sử dụng chủ yếu ở lò hồ quang điện đó là thép phế liệu. Tùy thuộc vào mục đích của nhà sản xuất cũng như số lượng thép phế liệu có sẵn để điều chỉnh tăng hoặc giảm các thành phần nguyên vật liệu trong quá trình sản xuất một cách phù hợp nhất.
Hiện nay, 70% sản lượng thép trên thế giới được sản xuất thông qua lò Oxi cơ bản.
Bước 1:
Đầu tiên thì quặng sắt và các loại nguyên liệu khác được nung nóng chảy ở nhiệt độ cao, thông thường là 1300 độ C, sau khi thu được hỗn hợp nóng chảy, sẽ tiến hành tách tạp chất có lẫn trong hỗn hợp để thu được kim loại nóng chảy.
Đây cũng là giai đoạn để quyết định mác thép được sản xuất, bằng cách điều chỉnh thành phần và tỉ lệ phần trăm của nguyên liệu đầu vào một cách phù hợp.
Bước 2:
Sau khi có được hỗn hợp kim loại nóng chảy, sẽ tiến hành đúc để tạo ra các loại phôi thép, thông thường có các loại phôi thép như phôi thanh (billet), phôi phiến (slab), và phôi bloom (phôi bloom là loại phôi có thể thay thế cho phôi phiến và phôi thanh).
Bước 3:
Phôi được đưa vào các máy cán để cán mỏng và tạo hình theo kích thước yêu cầu. Các sản phẩm sau khi cán và tạo hình sẽ cho ra các sản phẩm như thép xây dựng, thép hình, thép cuộn, thép tấm…
Với phương pháp sản xuất thép bằng hồ quang điện
Thép phế liệu sẽ được đưa vào lò nung chảy ở một nhiệt độ nhất định, ngoài thép phế liệu thì các chất phụ gia khác như Niken, Crom, Lưu Huỳnh… cũng được thêm vào nhằm điều chỉnh đặc điểm cơ lý tính của sản phẩm. Nguồn năng lượng nhiệt điện có thể được bổ sung bằng cách thổi oxi vào lò. Khoảng 29% sản lượng thép trên thế giới được sản xuất bằng phương pháp này.
Có 1% sản lượng thép còn lại được sản xuất bằng phương pháp OHF, đây là phương pháp tách các tạp chất và lượng cacbon dư thừa ra khỏi hỗn hợp thép nóng chảy. Phương pháp này được áp dụng khi quá trình sản xuất thép gặp khó khăn, nguồn nhiên liệu và nhiệt độ của lò nung không đáp ứng được quá trình sản xuất. Tuy nhiên, ngày nay, phương pháp này không còn được ưa chuộng do có những tác động không tốt đến môi trường.
Hầu hết toàn bộ sắt thép được duy trì sử dụng hàng chục năm hoặc lâu hơn trước khi biến nó thành thép phế liệu, do đó, nguồn phế liệu để sản xuất thép theo phương pháp hồ quang điện không đủ. Vậy nên, hầu như các nhà máy sản xuất chỉ tận dụng lượng thép phế liệu nhỏ có sẵn để đưa vào sản xuất thép theo phương pháp lò cơ bản.
Thông thường, phương pháp sản xuất thép bằng phế liệu sẽ tiết kiệm được rất nhiều nhiên liệu, có thể tiết kiệm được đến 65% nguồn năng lượng so với việc dùng phương pháp lo cơ bản.
Hầu hết các mẻ luyện và chế tạo thép đều có một lượng thép phế thải, thép không đạt tiêu chuẩn chất lượng và không thể bán ra ngoài thị trường, chúng sẽ được tận dụng để tái và cho ra đời những sản phẩm mới, có thế sử dụng lại được.
Có bao nhiêu loại thép
Không chỉ có một loại sản phẩm duy nhất có tên gọi là thép, nó có tới 3.500 loại thép khác nhau, chúng không những khác nhau về chủng loại mà mỗi chủng loại thép lại có nhiều mác thép khác nhau. Những loại thép này có tính chất vật lý và hóa học khác biệt. Sự đa dạng về chủng loại nhằm đáp ứng đầy đủ nhu cầu sử dụng của nhiều ngành nghề, lĩnh vực khác nhau.
Ước chừng có hơn 75% loại thép mới được tạo ra trong gần 20 năm qua, nếu tòa tháp Eiffel nổi tiếng tại nước Pháp được xây dựng lại từ đầu thì chỉ cần ⅓ số lượng thép đã bỏ ra lúc đầu để xây dựng nó.
Những chiếc xe hơi hiện đại được sản xuất bằng thép cường độ cao, có độ cứng, độ bền cao hơn, nhưng có trọng lượng nhẹ hơn đến 35% so với các loại xe hơi được sản xuất trước đây.
Thép có thân thiện với môi trường?
Thép rất thân thiện với môi trường, thép hoàn toàn có thể tái chế, so với các loại vật liệu khác, nguồn nhiên liệu cần để sản xuất thép cũng an toàn hơn. Ngoài ra, các sản phẩm thép cao cấp và chuyên dụng cũng được dùng trong việc chế tạo ô tô, máy bay, đường ray xe lửa…, việc tận dụng thép trong các lĩnh vực này giúp tiết kiệm được một nguồn nhiên liệu và chi phí đáng kể. Trong những thập niên gần đây, toàn bộ ngành sản xuất thép đang không ngừng cố gắng, nỗ lực để hạn chế những tác động xấu đến môi trường. Nguồn năng lượng tiêu thụ và khí thải tính đến thời điểm hiện nay tăng ½ so với đầu những năm 1960.
Thép được tái chế như thế nào?
Do tính từ khác biệt có trong thép mà nó dễ dàng được tách ra trong dòng chảy các tạp chất phế thải để tái chế lại. Các tính chất hóa lý tính của thép hoàn toàn không thay đổi cho dù nó được tái chế hàng ngàn, hàng vạn lần.
Các lò hồ quang điện có thể sử dụng nguồn phế liệu thép duy nhất để sản xuất ra các sản phẩm thép.
Tại sao thép bị gỉ?
Nhiều loại nguyên vật liệu được tạo thành thông qua các phản ứng hóa học, thép cũng không ngoại lệ, thép để ngoài không khí, sẽ phản ứng với oxi và nước có trong tự nhiên và sẽ trở lại với dạng sơ khai ban đầu, đó là oxit sắt.
Ngày nay, với công nghệ sản xuất thép hiện đại, có thể ngăn chặn việc thép bị gỉ, oxi hóa bằng nhiều biện pháp khác nhau. Ví dụ sơn dùng để làm lớp áo khoác bảo vệ vỏ xe hơi, hay men dùng để bảo vệ tủ lạnh và nhiều vật dụng làm đẹp khác. Một số cách khác như, niken và crom được thêm vào trong quá trình sản xuất để tạo thành thép không gỉ.
