Thép là gì?

Thép là một loại hợp kim của sắt và Cacbon, chứa các chất khác với hàm lượng khác nhau như: Cacbon dưới 2%, hàm lượng Mangan (Mn) dưới 1% và bao gồm một số nguyên tố hóa học khác nưa như: Lưu Huỳnh(S), Photpho (P), Silic (Si) và Oxi.

Chính sự tham gia góp mặt của các nguyên tố này đã làm tăng độ cứng, hạn chế sự di chuyển của nguyên tử sắt (Fe) trong cấu trúc tinh thể dưới tác động của những nguyên nhân khác nhau.

Thép là một trong nhưng vật liệu quan trọng nhất trong ngành xây dựng. Thép được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, chúng ta có thể thấy sự xuất hiện của thép ở khắp mọi nơi, từ công trình nhỏ cho đến những công trình lớn tầm cỡ quốc gia, thế giới, những tòa nhà cao chọc trời, từ những vật dụng hiện đại nhất như máy bay, tên lửa, máy vi tính và cả những chiếc xe hơi sang trọng, cho đến những vật dụng thô sơ nhất như: bàn, ghế, cánh cửa mà chúng ta bắt gặp hàng ngày. Tất cả đều có sự tham dự của thép.

Vậy Thép được sản xuất như thế nào ?

Ngày nay, trên thế giới có 2 phương pháp chính được dùng để sản xuất thép, đó là lò cơ bản (BOF) lò hồ quang điện (EAF).

Sự khác biệt lớn nhất mà chúng ta có thể thấy ở 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 (caco3) và 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. Cũng 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, khoảng 70%  sản lượng thép trên thế giới được sản xuất bằng phương pháp lò Oxi cơ bản.

Bước 1:

Bước đầu tiên là nung nóng chảy quặng sắt và các loại nguyên liệu khác ở nhiệt độ cao, thông thường là khoảng 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 quan trọng để quyết định mác thép được sản xuất, bằng cách điều chỉnh thành phần và tỉ lệ phần trăm của các chất nguyên liệu đầu vào một cách phù hợp.

Bước 2:

Sau khi có được hỗn hợp kim loại nóng chảy ở bước 1, người ta sẽ tiến hành đúc để tạo ra các loại phôi thép, thông thường có 3 loại phôi thép cơ bản như: phôi thanh, phôi phiến, và phôi bloom

Bước 3:

Lúc này Phôi thép được đưa vào các máy cán để cán mỏng và tạo hình theo kích thước yêu cầu. Sản phẩm sau khi được cán và tạo hình sẽ cho ra các sản phẩm như thép xây dựng, thép hình, thép cuộn, thép tấm…

Phương pháp sản xuất thép bằng hồ quang điện

Đầu tiên thép phế liệu và các chất phụ gia như Niken, Crom, Lưu Huỳnh… sẽ được đưa vào lò nung chảy ở một nhiệt độ nhất định. Nguồn năng lượng nhiệt điện có thể được bổ sung bằng cách thổi oxi vào lò. Hiện nay việc sản xuất thép bằng phương pháp này chiếm khoảng 29% sản lượng thép trên thế giới.

Có 1% sản lượng thép còn lại được sản xuất bằng phương 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 (hay bị lỗi), 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 xấu đến môi trường.

Như chúng ta biết, phải mất đến hàng chục năm thì thép mới chuyển thành thép phế liệu, do đó, nguồn phế liệu để sản xuất thép theo phương pháp hồ quang điện là 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.

Phương pháp sản xuất thép bằng hồ quang điện ( 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.

Phân loại thép.

Hiện nay, có rất nhiều tiêu chí để phân loại thép, tuy nhiên thường thì thép được phân chia dựa trên thành phần hóa học của nó (việc pha trộn sắt, cacbon và các nguyên tố hóa học khác).

Phân loại theo hàm lượng cacbon: thấp, trung bình, cao.

– Thấp: hàm lượng cacbon ≤ 0,25%.

– Trung bình: hàm lượng cacbon 0,25 – 0,6%.

– Cao: hàm lượng cacbon 0,6 – 2%.

Khi chúng ta tăng hàm lượng cacbon (c) thì các tính chất của thép cũng thay đổi theo, đó là: độ dẻo giảm đi, cường độ chịu lực và độ giòn sẽ tăng lên. Để tăng cường các tính chất kỹ thuật của thép thì thông thường người ta thêm vào những kim loại khác như: mangan, crôm, niken, nhôm, đồng…

Phân loại thép theo tổng hàm lượng các nguyên tố kim loại khác tham gia:

– Thép hợp kim thấp: hàm lượng các nguyên tố kim loại khác tham gia  ≤ 2,5%.

– Thép hợp kim vừa: 2,5 < hàm lượng các nguyên tố kim loại khác tham gia < 10%.

– Thép hợp kim cao: hàm lượng các nguyên tố kim loại khác tham gia  > 10%.

Trong xây dựng thì người ta thường dùng thép hợp kim thấp. Thành phần các nguyên tố khác trong thép thường sấp sỉ 1% (một phần trăm). Thép có tính chất hóa học: có ánh kim, dẫn điện, dẫn nhiệt mạnh..Ở nhiệt độ khoảng 500oC – 600oC thì thép sẽ trở lên dẻo. Ở nhiệt độ – 10oC (âm 10 độ) tính dẻo giảm. Ở nhiệt độ (âm) – 45oC thép giòn, dễ nứt.

Hiện nay có bao nhiêu loại thép ?

Hiện nay có đến 3.500 loại thép khác nhau trên thị trường, chúng không những khác nhau về chủng loại mà mỗi chủng loại thép lại có ưu nhược điểm khác nhau, tùy mục đích sử dụng, tương ứng với nhiều mác thép khác nhau. Những loại thép này cũng có tính chất vật lý và hóa học khác biệt nhau. Sự đa dạng về chủng loại nhằm đáp ứng đầy đủ nhu cầu sử dụng của hầu hết các ngành nghề, lĩnh vực khác nhau.

Thống kê cho thấy, ước chừng có hơn 75% loại thép mới được tạo ra trong gần 20 năm qua. Những chiếc xe hơi hiện đại ngày nay được sản xuất bằng thép cường độ cao, có độ cứng, độ bền cao hơn so với ngày xưa, nhưng có trọng lượng nhẹ hơn đến 35% so với các loại xe hơi được sản xuất trước đây.

Mỗi năm có bao nhiêu tấn thép được sản xuất ?

Sản lượng thép thô trên thế giới được sản xuất hàng năm lên đến 1,621 (một ngàn sáu trăm hai mốt) triệu tấn (thống kê năm 2015), có 1.670 triệu tấn (thống kê năm 2014) được sản xuất.

Thép có thân thiện với môi trường hay không?

Thép không chỉ thân thiện với môi trường mà còn có thể tái chế, so với các loại vật liệu khác, nguồn nhiên liệu cần để sản xuất thép cũng an toàn hơn rất nhiều. Ngoài ra, các sản phẩm thép cao cấp, chuyên dụng cũng được dùng để chế tạo ô tô, máy bay, đường ray xe lửa…, việc tận dụng thép trong các lĩnh vực này đã giúp tiết kiệm được một nguồn nhiên liệu và chi phí khá lớn. Ngày nay, toàn bộ ngành sản xuất thép đang không ngừng cố gắng bằng nhiều cách để hạn chế những tác động xấu đến môi trường. Nguồn năng lượng tiêu thụ và khí thải tính đến thời điểm hiện nay đã tăng ½ so với đầu những năm 1960 thế kỷ 20.

Xem thêm:

+ 1 cuộn thép phi 12 nặng bao nhiêu kg?

+ 1 cây thép phi 12 nặng bao nhiêu kg được Mạnh Phát giải đáp

+ Cùng giải đáp 1m sắt phi 6 nặng bao nhiêu kg?