Quy trình sản xuất thép mới nhất 2025 & những nguyên tắc quan trọng

Thép là vật liệu không thể thiếu trong ngành xây dựng, cơ khí, công nghiệp chế tạo và nhiều lĩnh vực khác. Trên thị trường hiện nay, thép được chia thành nhiều loại khác nhau, mỗi loại có đặc tính và ứng dụng riêng biệt. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về các loại thép phổ biến, quy trình sản xuất thép từ nguyên liệu đến thành phẩm, cũng như các nguyên tắc quan trọng giúp đảm bảo chất lượng sản phẩm.

Các loại thép phổ biến nhất hiện nay

Trước khi tìm hiểu về quy trình sản xuất thép, chúng ta cùng tìm hiểu các loại thép phổ biến trên thị trường. Hiện nay, thép được phân thành hai nhóm chính là thép carbon và thép hợp kim, mỗi loại có đặc tính và ứng dụng riêng biệt.

Thép carbon

Thép carbon là loại thép có thành phần chủ yếu là sắt (Fe) và carbon (C), với hàm lượng carbon từ 0,02% đến 2,14% khối lượng. Đây là nhóm thép được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng và công nghiệp chế tạo.

• Thép carbon thấp (0,02% – 0,3% C): Dẻo, dễ gia công, thường dùng trong sản xuất ống thép, kết cấu xây dựng.
• Thép carbon trung bình (0,3% – 0,6% C): Cứng hơn, được sử dụng để chế tạo các bộ phận máy móc, trục ô tô.
• Thép carbon cao (0,6% – 2,14% C): Rất cứng, chịu mài mòn tốt, thường dùng làm dụng cụ cắt gọt, lưỡi dao.

Thép hợp kim

Thép hợp kim là thép được bổ sung thêm các nguyên tố như mangan (Mn), niken (Ni), crom (Cr), molypden (Mo) nhằm tăng cường độ bền, khả năng chống ăn mòn và chịu nhiệt.

• Thép không gỉ (inox): Chứa từ 10,5% crom trở lên, có khả năng chống gỉ sét cao, ứng dụng rộng rãi trong y tế, thực phẩm và xây dựng.
• Thép mạ kẽm: Được phủ một lớp kẽm để tăng độ bền, chống ăn mòn, phù hợp với công trình ngoài trời.
• Thép hợp kim chịu nhiệt: Chứa molypden, vanadi giúp chịu được nhiệt độ cao, thường dùng trong ngành công nghiệp nồi hơi, động cơ.

Bên cạnh các phân loại trên, thép thành phẩm trên thị trường còn có nhiều dạng khác nhau như thép cán nóng, thép cán nguội, thép hộp, thép ống, thép hình, thép xây dựng… phục vụ đa dạng nhu cầu từ công nghiệp đến dân dụng.

Quy trình sản xuất thép từ nguyên liệu đến thành phẩm

Để tạo ra thép thành phẩm chất lượng cao, cần trải qua một quy trình sản xuất nghiêm ngặt, bao gồm nhiều bước từ xử lý nguyên liệu thô, nấu chảy, tinh luyện, đúc phôi, cán và hoàn thiện sản phẩm. Dưới đây là quy trình sản xuất thép từ A đến Z.

Bước 1: Chuẩn bị và xử lý nguyên liệu đầu vào

Nguyên liệu chính để sản xuất thép bao gồm:

• Quặng sắt: Nguyên liệu cơ bản, được khai thác từ mỏ quặng và chứa nhiều tạp chất như oxit sắt, silic, lưu huỳnh, phốt pho.
• Thép phế liệu: Được tái chế nhằm tiết kiệm chi phí và bảo vệ môi trường.
• Than cốc: Là nguồn carbon giúp khử oxit sắt thành sắt kim loại.
• Đá vôi (CaCO₃): Giúp loại bỏ tạp chất, tạo xỉ bảo vệ kim loại nóng chảy.

Xử lý sơ bộ nguyên liệu

• Quặng sắt: Được nghiền nhỏ, tuyển chọn để loại bỏ tạp chất và đảm bảo hàm lượng sắt cao trước khi đưa vào lò luyện.
• Thép phế liệu: Được phân loại, làm sạch để tránh lẫn các kim loại không mong muốn.
• Than cốc: Được nung luyện để tạo ra sản phẩm có hàm lượng carbon cao, độ xốp phù hợp.

Bước 2: Nấu chảy quặng sắt – Tạo gang lỏng

Sau khi được xử lý, quặng sắt được đưa vào lò cao và trải qua quá trình khử oxit ở nhiệt độ lên đến 2000ºC. Các công đoạn chính diễn ra như sau:

• Nạp liệu: Quặng sắt, than cốc và đá vôi được đưa vào từ đỉnh lò cao.
• Thổi khí nóng: Không khí nóng (khoảng 1000 – 1200ºC) được thổi từ dưới lên, kích hoạt quá trình đốt cháy than cốc.
• Tạo gang lỏng: Carbon trong than cốc phản ứng với các oxit sắt (Fe₂O₃, Fe₃O₄) để khử chúng thành sắt lỏng (Fe). Đồng thời, đá vôi phản ứng với tạp chất, tạo thành xỉ, giúp loại bỏ lưu huỳnh và phốt pho – những tạp chất gây hại trong gang.

Kết quả:

• Gang lỏng (hàm lượng carbon cao ~4%) → đưa vào quá trình luyện thép.
• Xỉ lò cao → có thể tái sử dụng trong công nghiệp xi măng.

Bước 3: Luyện thép – Tinh chế gang thành thép

Gang lỏng sau khi ra khỏi lò cao vẫn chứa nhiều tạp chất và hàm lượng carbon cao (~4%), cần được tinh luyện để tạo thành thép có độ bền cao hơn. Quá trình luyện thép có hai phương pháp chính:

Phương pháp lò thổi oxy

• Dùng oxy thổi trực tiếp vào gang lỏng để oxi hóa carbon dư thừa và các tạp chất.
• Thời gian luyện thép trong lò BOF khoảng 30 – 50 phút, giúp sản xuất số lượng lớn với chi phí thấp.

Phương pháp lò điện hồ quang

• Dùng dòng điện cao áp để nấu chảy thép phế liệu và gang lỏng.
• Giúp kiểm soát tốt hơn thành phần hợp kim, thích hợp sản xuất thép chất lượng cao.

Sau khi luyện, thép lỏng đạt độ tinh khiết cao, hàm lượng carbon giảm xuống dưới 2% và có thể điều chỉnh thành phần hợp kim theo nhu cầu sản xuất.

Bước 4: Đúc phôi thép

Thép lỏng sau khi tinh chế sẽ được đưa vào hệ thống đúc liên tục để tạo ra ba loại phôi thép chính:

• Phôi thanh: Dùng để sản xuất thép vằn, thép cuộn.
• Phôi phiến: Dùng sản xuất thép tấm, thép cán nguội.
• Phôi Bloom: Dùng làm nguyên liệu cán thép hình, thép đường ray.

Sau khi đúc, phôi có thể để nguội hoặc đưa ngay vào quá trình cán nóng.

Bước 5: Cán thép – Tạo thành phẩm

Từ phôi thép, các nhà máy tiến hành cán nóng hoặc cán nguội để tạo ra sản phẩm thép với hình dạng và kích thước mong muốn.

Cán nóng

• Nhiệt độ cán: ~1000 – 1200ºC.
• Biến phôi thành thép cuộn cán nóng, thép thanh, thép hình U, I, V…
• Thành phẩm có bề mặt thô, dễ oxy hóa nhưng giá thành rẻ.

Cán nguội

• Nhiệt độ thấp (~20 – 200ºC), giúp kiểm soát độ dày chính xác hơn.
• Dùng để sản xuất thép cuộn cán nguội, thép hộp, thép tấm mỏng có độ bền và tính thẩm mỹ cao hơn.

Bước 6: Hoàn thiện sản phẩm – Mạ, xử lý bề mặt

Sau khi cán, thép có thể được xử lý bề mặt để tăng độ bền và chống gỉ sét:

• Mạ kẽm nhúng nóng: Tạo lớp bảo vệ khỏi ăn mòn.
• Sơn phủ: Cải thiện tính thẩm mỹ và bảo vệ bề mặt.
• Tẩy gỉ: Giúp làm sạch thép trước khi cán nguội hoặc mạ.

Bước 7: Kiểm tra chất lượng và đóng gói

Thép thành phẩm phải trải qua các bước kiểm tra nghiêm ngặt về:

• Độ bền kéo
• Độ cứng, độ dày
• Khả năng chống ăn mòn

Sau khi đạt chuẩn, thép được đánh dấu mã sản phẩm, đóng gói và vận chuyển đến khách hàng.

Các nguyên tắc quan trọng trong quá trình sản xuất thép

Trong ngành công nghiệp thép, việc tuân thủ nghiêm ngặt các nguyên tắc sản xuất là yếu tố then chốt để đảm bảo chất lượng sản phẩm và hiệu suất vận hành. Những nguyên tắc này giúp quy trình sản xuất diễn ra ổn định, giảm thiểu sai sót và tối ưu hóa nguồn lực, đồng thời đảm bảo an toàn cho cả hệ thống sản xuất và người lao động.

• Kiểm soát chất lượng nguyên liệu đầu vào là một trong những nguyên tắc quan trọng nhất. Các nguyên liệu như quặng sắt, than cốc, đá vôi hay hợp kim phụ trợ phải được kiểm tra nghiêm ngặt về thành phần hóa học, độ tinh khiết và mức độ tạp chất. Việc sử dụng nguyên liệu đạt chuẩn sẽ giúp tạo ra sản phẩm thép có tính cơ học và hóa học ổn định.
• Duy trì nhiệt độ luyện kim thích hợp cũng là một yêu cầu quan trọng trong quá trình sản xuất thép. Tùy thuộc vào công nghệ sử dụng, nhiệt độ có thể dao động từ 1.600 – 2.000°C. Việc duy trì mức nhiệt ổn định không chỉ đảm bảo quá trình nung chảy diễn ra hiệu quả mà còn giúp kiểm soát các phản ứng hóa học diễn ra trong lò luyện.
• Kiểm soát thành phần hóa học của thép là yếu tố quyết định chất lượng sản phẩm cuối cùng. Trong quá trình luyện thép, cần điều chỉnh tỷ lệ các nguyên tố như carbon, mangan, silic, lưu huỳnh và photpho theo tiêu chuẩn kỹ thuật, nhằm tạo ra hợp kim có độ bền, độ dẻo và khả năng chịu lực phù hợp với từng ứng dụng.
• Tối ưu quy trình đúc và cán thép cũng là một nguyên tắc quan trọng. Việc đảm bảo tốc độ làm nguội, áp lực cán và phương pháp xử lý bề mặt hợp lý sẽ giúp tạo ra sản phẩm có kích thước đồng đều, bề mặt nhẵn mịn và độ bền cơ học cao.
• Kiểm tra chất lượng thành phẩm là bước không thể thiếu trước khi xuất xưởng. Thép sau khi sản xuất phải trải qua nhiều bài kiểm tra như thử độ bền kéo, độ cứng, độ dẻo và khả năng chống ăn mòn để đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật khắt khe.

Việc nắm vững các loại thép phổ biến và quy trình sản xuất thép giúp chúng ta hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của vật liệu này trong đời sống và công nghiệp. Từ khâu lựa chọn nguyên liệu, luyện kim đến xử lý thành phẩm, mỗi bước đều đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra những sản phẩm thép chất lượng cao. Nếu bạn đang tìm kiếm thông tin chi tiết hơn hoặc cần tư vấn về các sản phẩm thép phù hợp với nhu cầu, đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi để được hỗ trợ tốt nhất.

THÔNG TIN LIÊN HỆ CÔNG TY TNHH DV XD VÀ TM LỘC THIÊN

• Địa chỉ:  số 16/ 108B, Kp. 3, P. Tam Hòa, Tp. Biên Hòa, Tỉnh Đồng Nai
• Fanpage: facebook.com/congtylocthien
• Email: [email protected]
• Điện Thoại: 0945 906 363 – (0251) 3913 360
• Website: satthepbienhoa.vn