Phôi Thép là gì?
Phôi thép là dạng thép thô không thể sử dụng trực tiếp mà cần được đúc và định hình lại trước khi ứng dụng vào các mục đích khác nhau.
Sau khi quặng được khai thác từ mỏ, nó sẽ được chuyển đến khu liên hợp sản xuất gang thép để trải qua quy trình sản xuất phôi. Quy trình này bao gồm các bước: khai thác, nung chảy, cán thép và tạo ra sản phẩm hoàn thiện.
Về thành phần hóa học, phôi thép chủ yếu bao gồm sắt (Fe) và carbon, cùng với các nguyên tố như silic (Si), lưu huỳnh (S), phốt pho (P), mangan (Mn), và một số nguyên tố khác để cải thiện tính cơ học hoặc cung cấp đặc tính chuyên biệt cho từng mục đích sử dụng.
Trước khi đưa ra thị trường, phôi thép cần được gia công và cắt theo kích thước tiêu chuẩn. Quá trình này tạo ra cấu trúc hạt đặc trưng, giúp vật liệu có độ bền và khả năng gia công cao. Ngoài ra, phôi thép còn có giá thành hợp lý và dễ dàng tiếp cận ở nhiều khu vực, trở thành lựa chọn phổ biến trong sản xuất công nghiệp.
Quy trình sản xuất phôi thép
Có hai phương pháp chính để sản xuất thép, bao gồm:
- Lò thổi oxy cơ bản (BOF – Basic Oxygen Furnace)
- Lò hồ quang điện (EAF – Electric Arc Furnace)
Mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và ứng dụng riêng, tùy thuộc vào quy mô sản xuất, yêu cầu chất lượng, và nguồn nguyên liệu sẵn có. Hiện nay, phần lớn sản lượng thép trên thế giới được sản xuất bằng quy trình này, bao gồm ba bước chính:
Bước 1: Quặng sắt được khai thác từ các mỏ và vận chuyển đến nhà máy sản xuất.
Bước 2: Quặng sắt được nung chảy trong lò với nhiệt độ cao, tạo ra dòng kim loại lỏng. Kim loại này sau đó được chuyển vào lò thổi oxy hoặc lò hồ quang để loại bỏ tạp chất và điều chỉnh thành phần, tạo ra thép có đặc tính mong muốn.
Bước 3: Sau khi hoàn tất quá trình tinh luyện, kim loại nóng chảy được đúc thành các loại phôi như phôi thanh, phôi phiến, hoặc phôi bloom. Các loại phôi này sau đó được đưa vào dây chuyền tạo hình để sản xuất các sản phẩm thép như thép xây dựng, thép hình, thép cuộn, thép tấm, và nhiều loại khác.
Phôi thép nóng và phôi thép nguội
Phôi thép nóng:
Phôi thép nóng được sản xuất bằng cách nung phôi đến nhiệt độ khoảng 1.100 – 1.250°C trước khi đưa vào cán. Ở nhiệt độ cao, thép trở nên dẻo và dễ cán, giúp định hình thành các sản phẩm như thép thanh, thép cuộn cán nóng, và thép tấm. Tuy nhiên, sản phẩm cán nóng thường có bề mặt với lớp oxit màu xanh đen do phản ứng với không khí ở nhiệt độ cao, và kích thước của nó không chính xác vì kim loại có xu hướng co lại khi nguội. Về đặc tính cơ học, thép cán nóng không bền và cứng bằng thép cán nguội nhưng lại có tính dẻo, dễ gia công hơn.
Phôi thép nguội:
Phôi thép nguội trải qua quy trình khác, khi phôi đã cán nóng được để nguội ở nhiệt độ phòng rồi tiếp tục đưa vào cán nguội. Quy trình này giúp nén chặt cấu trúc hạt và tạo ra bề mặt nhẵn mịn hơn so với thép cán nóng. Sản phẩm cán nguội có bề mặt bóng và chính xác hơn vì không có lớp oxit, với kích thước chuẩn xác về mặt hình học, phù hợp cho những ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao. Về cơ tính, thép cán nguội cứng và bền hơn thép cán nóng, mặc dù độ dẻo lại kém hơn.
Các loại phôi thép
Phôi thanh (Billet):
Phôi thép thanh chủ yếu được sử dụng để sản xuất thép cuộn và thép thanh vằn. Đặc biệt, chúng được áp dụng vô cùng phổ biến trong ngành xây dựng. Phôi thép thanh có nhiều kích thước và hình dạng khác nhau, nhưng thường là dạng hình trụ vuông. Kích thước phổ biến của phôi thanh bao gồm 100 x 100, 125 x 125, 150 x 150. Chiều dài của phôi thanh có thể từ 6m đến 12m, tuỳ thuộc vào quy chuẩn của nhà máy hoặc ngành sản xuất.
Phôi đúc (Bloom):
Phôi thép Bloom là một dạng phôi thép có hình dạng chữ nhật dài và hẹp. Tương tự như phôi thép dẹt, nhưng có kích thước lớn hơn. Phôi thép Bloom được sản xuất bằng cách đúc kim loại nóng chảy vào các khuôn đúc đặc biệt. Kích thước của phôi thép Bloom thường lớn. Cho phép nó được gia công và tạo hình thành các sản phẩm thép lớn, như trục máy, trục tàu, trục cầu, và các bộ phận công nghiệp có kích thước đáng kể. Phôi thép Bloom được sử dụng chủ yếu trong các ngành công nghiệp nặng và xây dựng kết cấu lớn.
Phôi thép dẹt (Slab):
Phôi thép dẹt có hình dạng hình chữ nhật với hai cạnh dài và hai cạnh ngắn. Nó được sản xuất bằng cách cán nóng hoặc cắt từ tấm thép lớn. Phôi thép dẹt thường có độ dày đồng đều trên toàn bộ bề mặt. Điều này làm cho nó phù hợp để cắt, gia công và sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau. Nó được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng, cơ khí, chế tạo và công nghiệp.
Phôi thép vuông:
Phôi thép vuông có các đặc điểm tương tự như phôi thanh. Tuy nhiên kích thước của nó lớn hơn đáng kể so với phôi thanh. Loại phôi này được sử dụng để sản xuất nhiều loại thép xây dựng thành phẩm như thép hộp, thép hình, thép ống, thép thanh, thép cuộn và các sản phẩm tương tự.
Phôi thép tròn:
Phôi thép tròn có hàm lượng carbon cao, giúp nó có khả năng chịu được sự ăn mòn do oxi hóa. Nó cũng có khả năng chịu nhiệt tốt và độ bền kéo cao trong môi trường có sự thay đổi nhiệt độ liên tục.
Ứng dụng của phôi thép:
Phôi thép là nguyên liệu quan trọng và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Trong xây dựng, phôi thép được dùng để sản xuất thép thanh và thép cuộn nhằm gia cố kết cấu bê tông và xây dựng các công trình hạ tầng.
Trong ngành chế tạo và công nghiệp nặng, phôi thép được cán thành thép tấm, thép cuộn và thép hình, phục vụ sản xuất thiết bị, máy móc, ô tô, và đóng tàu. Ngoài ra, phôi thép còn được sử dụng trong sản xuất các thiết bị gia dụng và linh kiện điện tử nhờ khả năng tạo ra các sản phẩm có độ chính xác và bề mặt mịn.
Những loại thép đặc biệt như thép không gỉ và thép hợp kim cao cũng được sản xuất từ phôi thép để đáp ứng nhu cầu trong các lĩnh vực y tế, hàng không và năng lượng. Với khả năng ứng dụng đa dạng, phôi thép là nền tảng cho nhiều ngành sản xuất, đảm bảo sự phát triển bền vững và hiệu quả cho các ngành kinh tế chủ chốt.
