1.Khái ni m chung và m t vài đc tính v thépệ ộ ặ ề
Thép là h p kim v i thành ph n chính là s t (Fe), v i cacbon (C), t 0,02% đn 2,06% ợ ớ ầ ắ ớ ừ ế
theo tr ng l ng, và m t s nguyên t hóa h c khác. Chúng làm tăng đ c ng, h n ọ ượ ộ ố ố ọ ộ ứ ạ
ch s di chuy n c a nguyên t s t trong c u trúc tinh th d i tác đng c a nhi u ế ự ể ủ ử ắ ấ ể ướ ộ ủ ề
nguyên nhân khác nhau. S l ng khác nhau c a các nguyên t và t l c a chúng ố ượ ủ ố ỷ ệ ủ
trong thép nh m m c đích ki m soát các m c tiêu ch t l ng nh đ c ng, đ đàn ằ ụ ể ụ ấ ượ ư ộ ứ ộ
h i, tính d u n, và s c b n kéo đt. Thép v i t l cacbon cao có th tăng c ng đ ồ ể ố ứ ề ứ ớ ỷ ệ ể ườ ộ
c ng và c ng l c kéo đt so v i s t, nh ng l i giòn và d gãy h n. T l hòa tan t i ứ ườ ự ứ ớ ắ ư ạ ễ ơ ỷ ệ ố
đa c a carbon trong s t là 2,06% theo tr ng l ng ( tr ng thái Austenit) x y ra ủ ắ ọ ượ ở ạ ả ở
1.147 đ C; n u l ng cacbon cao h n hay nhi t đ hòa tan th p h n trong quá trình ộ ế ượ ơ ệ ộ ấ ơ
s n xu t, s n ph m s là xementit có c ng l c kém h n. Pha tr n v i cacbon cao ả ấ ả ẩ ẽ ườ ự ơ ộ ớ
h n 2,06% s đc gang. Thép cũng đc phân bi t v i s t rèn, vì s t rèn có r t ít hayơ ẽ ượ ượ ệ ớ ắ ắ ấ
không có cacbon, th ng là ít h n 0,035%. Ngày nay ng i ta g i ngành công nghi p ườ ơ ườ ọ ệ
thép (không g i là ngành công nghi p s t và thép), nh ng trong l ch s , đó là 2 s n ọ ệ ắ ư ị ử ả
ph m khác nhau. Ngày nay có m t vài lo i thép mà trong đó cacbon đc thay th ẩ ộ ạ ượ ế
b ng các h n h p v t li u khác, và cacbon n u có, ch là không đc a chu ng.ằ ỗ ợ ậ ệ ế ỉ ượ ư ộ
Tr c th i kì Ph c H ng ng i ta đã ch t o thép v i nhi u ph ng pháp kém hi u ướ ờ ụ ư ườ ế ạ ớ ề ươ ệ
qu , nh ng đn th k 17 sau tìm ra các ph ng pháp có hi u qu h n thì vi c s ả ư ế ế ỉ ươ ệ ả ơ ệ ử
d ng thép tr nên ph bi n h n. V i vi c phát minh ra quy trình Bessemer vào gi th ụ ở ổ ế ơ ớ ệ ữ ế
k 19, thép đã tr thành m t lo i hàng hoá đc s n xu t hàng lo t ít t n kém. Trong ỉ ở ộ ạ ượ ả ấ ạ ố
quá trình s n xu t càng tinh luy n t t h n nh ph ng pháp th i ôxy, thì giá thành s nả ấ ệ ố ơ ư ươ ổ ả
xu t càng th p đng th i tăng ch t l ng c a kim lo i. Ngày nay thép là m t trong ấ ấ ồ ờ ấ ượ ủ ạ ộ
nh ng v t li u ph bi n nh t trên th gi i và là thành ph n chính trong xây d ng, đ ữ ậ ệ ổ ế ấ ế ớ ầ ự ồ
dùng, công nghi p c khí. Thông th ng thép đc phân thành nhi u c p b c và đcệ ơ ườ ượ ề ấ ậ ượ
các t ch c đánh giá xác nh n theo chu n riêng.ổ ứ ậ ẩ
Đc tínhặ
Cũng nh h u h t các kim lo i, v c b n, s t không t n t i v Trái Đt d i d ngư ầ ế ạ ề ơ ả ắ ồ ạ ở ỏ ấ ướ ạ
nguyên t , nó ch t n t i khi k t h p v i ôxy ho c l u hu nh. S t d ng khoáng v t ố ỉ ồ ạ ế ợ ớ ặ ư ỳ ắ ở ạ ậ
bao g m Fe2O3-m t d ng c a ôxít s t có trong khoáng v t hematit, và FeS2 - qu ng ồ ộ ạ ủ ắ ậ ặ
sunfit s t. S t đc l y t qu ng b ng cách kh ôxy ho c k t h p s t v i m t ắ ắ ượ ấ ừ ặ ằ ử ặ ế ợ ắ ớ ộ
nguyên t hoá h c nh cacbon. Quá trình này đc g i là luy n kim, đc áp d ng l nố ọ ư ượ ọ ệ ượ ụ ầ
đu tiên cho kim lo i v i đi m nóng ch y th p h n. Đng nóng ch y nhi t đ h n ầ ạ ớ ể ả ấ ơ ồ ả ở ệ ộ ơ
1.080 °C, trong khi thi c nóng ch y 250 °C. Pha tr n v i cacbon trong s t cao h n ế ả ở ộ ớ ắ ơ
2,06% s đc gang, nóng ch y 1.392 °C. T t c nhi t đ này có th đt đc v i ẽ ượ ả ở ấ ả ệ ộ ể ạ ượ ớ
các ph ng pháp cũ đã đc s d ng ít nh t 6.000 năm tr c. Khi t l ôxy hoá tăng ươ ượ ử ụ ấ ướ ỉ ệ
nhanh kho ng 800 °C thì vi c luy n kim ph i di n ra trong môi tr ng có ôxy th p.ả ệ ệ ả ễ ườ ấ
Trong quá trình luy n thép vi c tr n l n cacbon và s t có th hình thành nên r t nhi u ệ ệ ộ ẫ ắ ể ấ ề
c u trúc khác nhau v i nh ng đc tính khác nhau. Hi u đc đi u này là r t quan ấ ớ ữ ặ ể ượ ề ấ
tr ng đ luy n thép có ch t l ng. nhi t đ bình th ng, d ng n đnh nh t c a ọ ể ệ ấ ượ Ở ệ ộ ườ ạ ổ ị ấ ủ
s t là s t ferrit có c u trúc l p ph ng tâm kh i (BCC) hay s t, m t ch t li u kim lo iắ ắ ấ ậ ươ ố ắ ộ ấ ệ ạ
m m, có th phân hu m t l ng nh cacbon (không quá 0,02% nhi t đ 911 °C). ề ể ỷ ộ ượ ỏ ở ệ ộ
N u trên 911 °C thì ferrit s chuy n t tâm kh i (BCC) sang tâm m t (FCC), đc g i ế ẽ ể ừ ố ặ ượ ọ
là austenit, lo i này cũng là m t ch t li u kim lo i m m nh ng nó có th phân hu ạ ộ ấ ệ ạ ề ư ể ỷ
nhi u cacbon h n ( 2,06% cacbon nhi t đ 1.147 °C). M t cách đ lo i b cacbon ra ề ơ ệ ộ ộ ể ạ ỏ
kh i austenit là lo i xementit ra kh i h n h p đó, đng th i đ s t nguyên ch t d ngỏ ạ ỏ ỗ ợ ồ ờ ể ắ ấ ở ạ
ferit và t o ra h n h p xementit-ferrit. Xementit là m t h p ch t hoá h c có công th c ạ ỗ ợ ộ ợ ấ ọ ứ
là Fe3C.
Thép hi n điệ ạ
Thép hi n đi đc ch t o b ng nhi u các nhóm h p kim khác nhau, tùy theo thành ệ ạ ượ ế ạ ằ ề ợ
ph n hóa h c c a các nguyên t cho vào mà cho ta các s n ph m phù h p v i công ầ ọ ủ ố ả ẩ ợ ớ
d ng riêng r c a chúng. Thép cacbon bao g m hai nguyên t chính là s t và cacbon, ụ ẽ ủ ồ ố ắ
chi m 90% t tr ng các s n ph m thép làm ra. Thép h p kim th p có đ b n cao đcế ỷ ọ ả ẩ ợ ấ ộ ề ượ
b sung thêm m t vài nguyên t khác (luôn <2%), tiêu bi u 1,5% mangan, đng th i ổ ộ ố ể ồ ờ
cũng làm giá thành thép tăng thêm. Thép h p kim th p đc pha tr n v i các nguyên tợ ấ ượ ộ ớ ố
khác, thông th ng molypden, mangan, crom, ho c niken, trong kho ng t ng c ng ườ ặ ả ổ ộ
không quá 10% trên t ng tr ng l ng. Các lo i thép không g và thép không g chuyên ổ ọ ượ ạ ỉ ỉ
dùng có ít nh t 10% crom, trong nhi u tr ng h p có k t h p v i niken, nh m m c ấ ề ườ ợ ế ợ ớ ằ ụ
đích ch ng l i s ăn mòn. M t vài lo i thép không g có đc tính không t tính.ố ạ ự ộ ạ ỉ ặ ừ
Thép hi n đi còn có nh ng lo i nh thép d ng c đc h p kim hóa v i s l ng ệ ạ ữ ạ ư ụ ụ ượ ợ ớ ố ượ
đáng k b ng các nguyên t nh vonfram hay coban cũng nh m t vàinguyên t khác ể ằ ố ư ư ộ ố
đt đn kh năng bão hoà. Nh ng ch t này là tác nhân k t t a giúp c i thi n các đc ạ ế ả ữ ấ ế ủ ả ệ ặ
tính nhi t luy n c a thép. Thép d ng c đc ng d ng nhi u vào các công c c t ệ ệ ủ ụ ụ ượ ứ ụ ề ụ ắ
g t kim lo i, nh mũi khoan, dao ti n, dao phay, dao bào và nhi u ng d ng cho các ọ ạ ư ệ ề ứ ụ
v t li u c n đ c ng cao.ậ ệ ầ ộ ứ
2. Quy trình s n xu t thépả ấ
Giai đo n 1: X lý qu ngạ ử ặ
Trong giai đo n này các nguyên li u đu vào nh : Qu ng viên(Pellet),qu ng s t( Iron ạ ệ ầ ư ặ ặ ắ
ore), qu ng thiêu k t, và các ch t ph gia nh than c c(coke), đá vôi(lime stone) đc ặ ế ấ ụ ư ố ượ
đa vào lò nung(Blast furnace).ư
N u là ph li u cũng s đc nung nóng t i 1 nhi t đ nh t đnh đ làm thành dòng ế ế ệ ẽ ượ ớ ệ ộ ấ ị ể
kim lo i nóng ch y(hot metal)ạ ả
Giai đo n 2: T o dòng thép nóng ch yạ ạ ả
Dòng kim lo i nóng ch y đc hình thành t giai đo n 1, đc d n t i lò c ạ ả ượ ừ ạ ượ ẫ ớ ơ
b n(Basic oxygen furnace), ho c lò h quang đi n( Electric arc furnace).T i đây, kim ả ặ ồ ệ ạ
lo i nóng đc x lý, tách t p ch t và t o ra s t ng quan gi a các thành ph n hoá ạ ượ ử ạ ấ ạ ự ươ ữ ầ
h c.Là c s đ quy t đnh m thép t o ra cho lo i s n ph m nào, thu c mác thép ọ ơ ở ể ế ị ẻ ạ ạ ả ẩ ộ
nào.Ví d m thép s dùng đ cán thép thanh v n SD390 thì các thành ph n hoá h c ụ ẻ ẽ ể ằ ầ ọ
s đc đi u ch nh ngay giai đo n này đ cho ra mác thép SD390.ẽ ượ ề ỉ ở ạ ể
Giai đo n 3:Đúc ti p li uạ ế ệ
Dòng kim lo i sau khi ra kh i giai đo n 2 đc đa t i:ạ ỏ ạ ượ ư ớ
-Steel Castings: Đúc các s n ph m khác.ả ẩ
-T i lò đúc phôi: T lò này s đúc ra 3 lo i phôi:ớ ừ ẽ ạ
Phôi thanh(Billet) là lo i phôi thanh có ti t di n 100×100, 125×125, 150×150 dài 6-9-12ạ ế ệ
m. Th ng dùng đ cán kéo thép cu n xây d ng, thép thành v n.ườ ể ộ ự ằ
Phôi phi n(Slab) lo i phôi thành th ng dùng đ cán ra thép cu n cán nóng, thép t m ế ạ ườ ể ộ ấ
cán nóng, thép cu n cán ngu i ho c thép hình.Cóộ ộ ặ
Phôi Bloom là lo i phôi có th s d ng thay th cho phôi thanh và phôi phi n.ạ ể ử ụ ế ế
Sau khi, phôi đc đúc xong có th đ hai tr ng thái: Tr ng thái nóng và tr ng thái ượ ể ể ở ạ ạ ạ
làm ngu i.ộ
Tr ng thái nóng(hot direct rolling) tr ng thái này duy trì phôi m t nhi t đ cao sau ạ ạ ở ộ ệ ộ
khi ra kh i quá trình hình thành phôi đ đa th ng vào quá trình cán s n ph m.ỏ ể ư ẳ ả ẩ
Tr ng thái ngu i c a phôi đ chuy n t i các nhà máy khác và s đc làm nóng l i ạ ộ ủ ể ể ớ ẽ ượ ạ
(Reheating furnace) t i các nhà máy đó đ đa vào quá trình cán s n ph m.ạ ể ư ả ẩ
Giai đo n 4: Cánạ
Phôi đc đa vào các nhà máy đ cán ra các s n ph m thépượ ư ể ả ẩ
-Đa phôi vào nhà máy thép hình(Section mill) đ cán ra các s n ph m thép nh ư ể ả ẩ ư
sau:Rail( thép ray);Sheet pile(thép c lòng máng);Shape( thép hình các lo i);Bar( thép ừ ạ
thanh xây d ng).ự
-Đa phôi vào nhà máy thép (wire rode mill) đ cán ra thép cu n tr n xây d ng.ư ể ộ ơ ự
-Đa phôi vào nhà máy thép t m(Plate mill) đ cán ra thép t m đúc(Plate).ư ấ ể ấ
-Đa phôi vào nhà máy thép cán nóng (Hot Strip mill), phôi s đc cán ra thép cu n ư ẽ ượ ộ
cán nóng(Hot roll coil-HRC).Ho c thép t m c t ( c t ngay kho ra cu n và đóng ki n-ặ ấ ắ ắ ộ ệ
Hàng Baotou).Trong quá trình cán ra thép cu n cán nóng thép cu n đang nhi t đ ộ ộ ở ệ ộ
cao(VD 780oC) n u mu n cán ra thép cu n cán ngu i (Cold roll coil-CRC) thì h nhi tế ố ộ ộ ạ ệ
đ cu n thép đó xu ng nhi t đ thích h p(VD:480oc) và ti p t c cán gi m đ ộ ộ ố ệ ộ ợ ế ụ ả ộ
dày.Nh v y, ngay giai đo n này s n xu t ra thép cu n cán ngu i và thép cu n cán ư ậ ở ạ ả ấ ộ ộ ộ
nóng.Hi n nay, các nhà máy cán l i Vi t Nam đang s d ng Phôi thép cu n cán ệ ạ ở ệ ử ụ ộ
nóng: (1,75-5,0 mm) sau đó đa vào lò nung lên t i nhi t đ thích h p(VD 480oC) đ ư ớ ệ ộ ợ ể
cán gi m đ dày ra thép cu n cán ngu iả ộ ộ ộ
-T các nhà máy thép cán nóng sau khi cán ra thép cu n cán nóng có th đa th ng t i ừ ộ ể ư ẳ ớ
nhà máy cán thép ng hàn(welded pipe mill).ố
-Đa phôi vào nhà máy cán thép ng đúc( Seemless pipe mill) đ s n xu t ra thép ng ư ố ể ả ấ ố
đúc.
3. Công ngh s n xu t thép hi n điệ ả ấ ệ ạ
M t s ví d đn gi nộ ố ụ ơ ả
V phôi thép:ề Công ngh s n xu t phôi Consteel (Đc) cho phép quy trình s n xu t ệ ả ấ ứ ả ấ
đc liên t c, do công ngh này ng d ng cách n p li u ngang thân lò, ti t ki m t i ượ ụ ệ ứ ụ ạ ệ ế ệ ố
đa ngu n đi n năng s d ng trong quá trình s n xu t do kh năng t đng hóa cao. ồ ệ ử ụ ả ấ ả ự ộ
Đây là công ngh s n xu t thép tiên ti n nh t trên th gi i hi n nay và r t thân thi n ệ ả ấ ế ấ ế ớ ệ ấ ệ
v i môi tr ng. Nhà máy luy n phôi thép Pomina Phú M là đn v đu tiên t i Vi t ớ ườ ệ ỹ ơ ị ầ ạ ệ
Nam áp d ng công ngh này và là license th 20 trên th gi i c a công ngh Consteel. ụ ệ ứ ế ớ ủ ệ
V cán thép:ề Các s n ph m c a Công ty đu đc s n xu t trên nh ng dây chuy n ả ẩ ủ ề ượ ả ấ ữ ề
công ngh hi n đi b c nh t hi n nay, công ngh VAI-POMINI / SIEMENS-VAI c a ệ ệ ạ ậ ấ ệ ệ ủ
Ý và Đc, do các nhà cung c p thi t b hàng đu hi n nay. S n ph m thép Pomina ứ ấ ế ị ầ ệ ả ẩ