Tấm & Cuộn

Quy trình sản xuất thép không gỉ

Quy trình sản xuất thép không gỉ chủ yếu bao gồm luyện thép thô, cán nóng, cán nguội và các công đoạn khác. Dưới đây là phần giới thiệu phổ biến về quy trình sản xuất thép không gỉ:

1. Quy trình luyện thép thô không gỉ

Hiện nay, các quy trình luyện thép không gỉ trên thế giới chủ yếu được chia thành phương pháp một bước, hai bước và ba bước, cũng như các phương pháp sản xuất tích hợp mới. Phương pháp luyện một bước là: gang lỏng + lò tinh luyện argon-oxy (AOD); phương pháp hai bước là: lò hồ quang điện (EAF) + lò tinh luyện argon-oxy (AOD). Phương pháp ba bước là: lò hồ quang điện (EAF) + lò tinh luyện argon-oxy (AOD) + lò tinh luyện chân không (VOD). Ngoài một số quy trình sản xuất truyền thống, hiện nay nhiều công ty cũng áp dụng quy trình sản xuất tích hợp, tức là quy trình sản xuất trực tiếp từ gang lỏng thành thép không gỉ. Quy trình sản xuất này gồm: lò nung quay – lò hồ quang điện (RKEF) + lò tinh luyện argon-oxy (AOD).

2. Quy trình cán nóng thép không gỉ

Quy trình cán nóng thép không gỉ sử dụng các tấm phôi (chủ yếu là phôi đúc liên tục) làm nguyên liệu đầu vào; sau khi được nung nóng, chúng được cán thành thép dải thông qua các cụm cán thô và cụm cán tinh. Dải thép nóng đi ra từ máy cán cuối cùng trong dây chuyền cán tinh sẽ được làm nguội xuống nhiệt độ cài đặt bằng hệ thống làm nguội dòng lớp (laminar flow), sau đó được cuộn lại thành cuộn thép bởi máy cuộn. Cuộn thép đã làm nguội có một lớp vảy ôxít bám trên bề mặt và có màu đen, thường được gọi là "cuộn thép không gỉ đen". Sau khi tôi và ngâm axit (annealing and pickling), lớp bề mặt bị ôxít hóa sẽ được loại bỏ, tạo thành "cuộn thép không gỉ trắng". Phần lớn sản phẩm cán nóng lưu hành trên thị trường thép không gỉ hiện nay là các cuộn thép không gỉ trắng. Quy trình sản xuất cán nóng thép không gỉ cụ thể như sau:

3. Quy trình cán nguội thép không gỉ

Sau khi cán nóng thép không gỉ, một số sản phẩm thép không gỉ cán nóng được sử dụng trực tiếp bởi các ngành công nghiệp hạ nguồn, trong khi một số sản phẩm cán nóng khác cần được xử lý thêm thành thép không gỉ cán nguội trước khi sử dụng.

Quá trình cán nguội thép không gỉ chủ yếu sử dụng các sản phẩm thép không gỉ cán nóng có độ dày từ 3,0–5,5 mm. Sau khi qua thiết bị cán nguội, các sản phẩm này được chuyển thành thép không gỉ cán nguội. Hiện nay, có hai quy trình sản xuất chính cho thép không gỉ cán nguội: cán nguội thép không gỉ trên máy cán một trục và cán nguội thép không gỉ trên máy cán nhiều trục. Quy trình sản xuất cụ thể như sau:

Sau khi cán nguội thép không gỉ, vật liệu cần được đưa qua các công đoạn ủ và tẩy axit. Việc ủ thép không gỉ sau khi cán nguội nhằm loại bỏ hiện tượng biến cứng do gia công thông qua quá trình tái kết tinh để đạt mục đích làm mềm; mục đích của công đoạn tẩy axit là loại bỏ lớp oxit hình thành trên bề mặt dải thép trong quá trình ủ, đồng thời tạo lớp thụ động trên bề mặt thép không gỉ nhằm cải thiện khả năng chống ăn mòn của tấm thép.

Quy trình sản xuất thép cán nóng

1. Nung phôi: Phôi nguội được nung đến nhiệt độ cán phù hợp thông qua lò nung. Nhiệt độ nung phụ thuộc vào các yếu tố như thành phần, hình dạng và yêu cầu cán của thép. Cán thô: Phôi đã được nung được đưa vào đơn vị cán thô và cán qua nhiều bộ trục cán ở nhiệt độ cao. Mục đích của quá trình cán thô là điều chỉnh sơ bộ hình dạng và kích thước mặt cắt ngang của phôi sao cho gần sát với yêu cầu mục tiêu. Cán trung gian: Phôi sau khi cán thô được đưa vào đơn vị cán trung gian để tiếp tục cán nhằm điều chỉnh thêm hình dạng mặt cắt ngang.

2. Quy trình ủ cán nóng: là quá trình ủ vật liệu kim loại sau khi cán nóng nhằm loại bỏ ứng suất nội tại và cải thiện độ dẻo cũng như độ bền va đập của vật liệu. Quy trình cơ bản của nó như sau: Cán nóng: Vật liệu kim loại được gia công ở nhiệt độ cao để biến dạng thành kích thước và hình dạng đã định trước. Tẩy sạch: Loại bỏ các tạp chất như gỉ trên bề mặt kim loại sau khi cán nóng bằng phương pháp tẩy axit.

3. Cán hoàn thiện: Mục đích của công đoạn cán hoàn thiện là điều chỉnh độ dày và chiều rộng cuộn thép sao cho đạt đúng kích thước quy định, đồng thời tạo ra bề mặt và hình dạng nhẵn mịn ở nhiệt độ cán hoàn thiện phù hợp để đáp ứng yêu cầu sử dụng cuối cùng. Thiết bị mới nhất của chúng tôi, bao gồm các máy cán chuyển đổi công tác, máy cán chéo kép và máy mài trục cán trực tuyến (ORG), giúp nâng cao năng suất nhà máy cũng như chất lượng cuộn thành phẩm thông qua việc kiểm soát chính xác hình dạng vòm (crown shape).

4. Bàn dẫn ra và cuộn thép: Các dải thép sau khi ra khỏi máy cán hoàn thiện sẽ được chuyển đến bàn dẫn ra, nơi chúng được cuộn lại. Trong quá trình di chuyển trên bàn dẫn ra, các dải thép được phun nước để làm nguội xuống nhiệt độ thích hợp cho việc cuộn.

Quy trình sản xuất thép cán nguội

Quy trình công nghệ sản xuất tấm thép cán nguội bao gồm: ủ phôi, lưu kho, tẩy gỉ, cuộn dây, tẩy axit, cán nguội, điều chỉnh dung dịch tẩy axit, cắt dải thép, tôi luyện và đóng gói thành phẩm.

1. Các cuộn thép được gửi từ nhà máy cán nóng dải thép sẽ được làm nguội và lưu trữ trong kho cuộn thép đặt phía trước đơn vị tẩy axit theo chủng loại và quy cách, sau đó các cuộn thép được đưa vào băng tải cuộn thép ở phần cấp liệu của đơn vị tẩy axit theo kế hoạch.

2. Cuộn dây ra, hàn, làm sạch gỉ cơ học và ngâm trong bể tẩy (pickling tank) của dây chuyền để loại bỏ lớp vảy ôxít sắt trên bề mặt thép cuộn, sau đó xả sạch. Phần lớn thép cuộn cần được cán tiếp và xử lý liên tục không nối đầu; trong khi thép cuộn được cán theo phương pháp truyền thống thì không được làm sạch và bôi dầu sau khi cán.

3. Khi cán tấm thép lạnh theo phương thức liên tục không nối đầu, cuộn thép được lưu trữ thông qua bộ cuộn dự trữ (looper). Khi áp dụng phương pháp cán truyền thống, cuộn thép được cuộn dây ra trên máy cuộn dây vào (uncoiler) ở phần cấp liệu, sau đó dải thép lần lượt đi qua từng cụm trục cán để thực hiện quá trình cán. Máy cuộn dây ra (coiler) ở phần xuất liệu sẽ cuộn lại thép thành các cuộn và chuyển chúng tới các dây chuyền xử lý khác nhau tuỳ theo loại sản phẩm.

4. Ủ và san phẳng. Đối với hầu hết các mục đích thông dụng, các tấm cán nguội dùng cho dập sâu và dập sâu đặc biệt được ủ trong lò đứng nhằm cải thiện tính chất cơ học của dải thép. Khi san phẳng tấm cán nguội, có thể phun chất trợ san phẳng để thực hiện san phẳng ướt hoặc sử dụng phương pháp san phẳng khô. Thông thường, mức độ san phẳng nhỏ hơn 3%. Sau khi san phẳng, tính chất cơ học và chất lượng của dải thép được cải thiện thêm. Một số tấm cán nguội được cuộn mở và hàn liên tục trong lò ủ liên tục, lưu trữ tạm thời trong bộ tích trữ (looper), sau đó được xử lý bề mặt và làm sạch, rồi tiếp tục đi vào lò đứng để ủ. Sau khi ra khỏi lò ủ, chúng được san phẳng lại, cắt mép sau khi kéo thẳng và cuộn thành cuộn thép theo trọng lượng quy định, rồi được vận chuyển bằng băng tải đến kho trung gian để lưu trữ.

Quy trình tôi chuẩn hóa đối với thép silic không định hướng và thép silic định hướng

Thép silic là một vật liệu từ mềm và là vật liệu hợp kim được sử dụng rộng rãi nhất trong số các vật liệu từ. Theo hướng sắp xếp của các hạt tinh thể trong sản phẩm, thép silic được chia thành thép silic có định hướng hạt và thép silic không có định hướng hạt. Thép silic không có định hướng ở cấp cao và hiệu suất cao, cũng như thép silic có định hướng với độ cảm ứng từ cao, đều phải trải qua quá trình ủ chuẩn hóa trong quá trình sản xuất để đạt được cấu trúc hạt và tính chất từ yêu cầu.

1. Quy trình sản xuất chuẩn hóa thép silic không định hướng: 1. Tấm thép dải được nung nóng đến 1000℃ sau phần tiền nung không oxy hóa; 2. Phần ống bức xạ gia nhiệt, phần gia nhiệt/làm nguội và phần ủ đều được sử dụng làm các phần ủ để thực hiện xử lý chuẩn hóa; 3. Phần 2# gia nhiệt/làm nguội được sử dụng làm phần làm nguội trong lò nhằm làm nguội tấm thép dải xuống còn 850℃; 4. Bộ gạt khí, phần làm nguội sương mù và phần phun nước 1# được sử dụng làm phần làm nguội chậm thứ nhất bên ngoài lò nhằm làm nguội tấm thép dải xuống dưới 750℃; 5. Phần làm nguội bằng áo nước được sử dụng làm phần làm nguội chậm thứ hai bên ngoài lò nhằm làm nguội tấm thép dải xuống dưới 600℃; 6. Phần phun nước làm nguội 2# được sử dụng làm phần làm nguội nhanh nhằm làm nguội tấm thép dải xuống dưới 80℃.

2. Quy trình sản xuất chuẩn hóa thép silic định hướng: 1. Dải thép đi qua đoạn gia nhiệt sơ bộ không oxy hóa và được đun nóng đến 1100℃; 2. Đi qua đoạn gia nhiệt bằng ống bức xạ và được đun nóng đến 1120℃; 3. Đi qua đoạn gia nhiệt/làm nguội số 1 và được làm nguội xuống còn 950℃; 4. Đoạn cân bằng và đoạn gia nhiệt/làm nguội số 2 đều được sử dụng làm các đoạn cân bằng cho quá trình chuẩn hóa; 5. Làm nguội nhanh xuống còn 550℃ tại đoạn làm nguội bằng sương mù; 6. Cuối cùng làm nguội xuống dưới 80℃ tại đoạn phun nước số 1.

3. Nghiên cứu giảm tổn thất thép của thép silic định hướng. Các biện pháp chính nhằm tiếp tục giảm tổn thất sắt của thép silic định hướng bao gồm làm tinh tế miền từ (hiệu quả hơn trong việc giảm tổn thất sắt của thép Hi-B và các sản phẩm có độ dày ≤0,23 mm), tăng hàm lượng silic, giảm độ dày tấm thép và thu nhỏ kích thước các hạt tái kết tinh bậc hai. Tuy nhiên, do hàm lượng silic trong thép silic quá cao nên dễ làm giảm khả năng gia công nguội, do đó mức độ giảm tổn thất sắt nhờ tăng hàm lượng silic là có hạn. Vì vậy, mục tiêu chính để giảm tổn thất sắt là làm tinh tế miền từ và giảm độ dày tấm thép.

4. Nhiệt độ nung phôi thép yêu cầu ở mức 1360–1380℃ (nhiệt độ hòa tan MnS ở trạng thái cân bằng là 1320℃).

Quy trình sản xuất tấm thép

Chủ yếu bao gồm các bước sau:

1. Quy trình sản xuất than cốc: Quá trình luyện cốc là quá trình trộn và nghiền than cốc thành từng mẻ rồi đưa vào lò luyện cốc, sau đó chưng cất để sản xuất cốc nóng và khí lò cốc.

2. Quy trình sản xuất quặng viên (sintering): Quá trình sản xuất quặng viên (sintering) là trộn và tạo hạt quặng sắt dạng bột, các chất trợ chảy khác nhau và than cốc dạng bột, sau đó đưa hỗn hợp này vào máy sấy viên (máy sintering) thông qua hệ thống phân phối. Than cốc dạng bột được đốt cháy bởi lò đốt, và phản ứng sấy viên được hoàn tất nhờ hút không khí qua quạt hút. Quặng viên ở nhiệt độ cao sau khi nung xong được đập nhỏ, làm nguội và sàng lọc, rồi chuyển đến lò cao để làm nguyên liệu chính trong quá trình luyện gang lỏng.

3. Quy trình sản xuất lò cao: Quá trình vận hành lò cao là việc nạp quặng sắt, than cốc và chất trợ chảy vào lò từ phía đỉnh lò cao, đồng thời thổi luồng không khí nóng ở nhiệt độ cao vào lò qua các vòi phun gió ở đáy lò nhằm tạo ra khí khử, khử quặng sắt và sản xuất ra gang lỏng cùng xỉ.

4. Quy trình sản xuất lò chuyển (converter): Nhà máy luyện thép trước tiên đưa thép lỏng đến trạm tiền xử lý để khử lưu huỳnh và khử phốt pho. Sau khi thổi trong lò chuyển đổi, thép lỏng được chuyển đến trạm tinh luyện thứ cấp (trạm khử khí chân không RH, trạm thổi khí qua lòng chậu ladle – Ladle Injection, trạm khử cacbon bằng thổi oxy chân không VOD, trạm trộn STN, v.v.) để thực hiện các công đoạn xử lý khác nhau tùy theo đặc tính và yêu cầu chất lượng của loại thép đặt hàng, đồng thời điều chỉnh thành phần của thép lỏng. Cuối cùng, thép lỏng được đưa vào máy đúc liên tục phôi thép khối lớn và phôi thép dẹt để đúc thành các sản phẩm bán thành phẩm phôi thép nóng đỏ. Sau khi kiểm tra, mài hoặc đốt bỏ các khuyết tật bề mặt, phôi có thể được chuyển trực tiếp sang công đoạn cán tiếp theo để tạo thành các sản phẩm hoàn chỉnh như thép cuộn, thép dây, tấm thép, cuộn thép và lá thép.

5. Quy trình sản xuất đúc liên tục: Quy trình đúc liên tục là quá trình chuyển đổi thép lỏng thành phôi thép. Thép lỏng đã được xử lý ở công đoạn phía trước được vận chuyển đến bàn xoay trong một cái xô thép, sau đó được chia thành nhiều dòng bởi bộ phân phối thép lỏng và đưa vào khuôn có hình dạng cụ thể. Quá trình làm nguội và đông đặc bắt đầu diễn ra, tạo thành phôi đúc có lớp vỏ ngoài đã đông đặc và phần lõi bên trong vẫn còn ở trạng thái lỏng. Phôi đúc sau đó được kéo vào kênh đúc hình cung và tiếp tục đông đặc nhờ làm nguội thứ cấp cho đến khi hoàn toàn đông đặc. Sau khi được làm thẳng, phôi được cắt thành các đoạn theo chiều dài yêu cầu trong đơn hàng. Dạng vuông là phôi thép lớn, còn dạng bản là phôi thép dẹt. Sản phẩm bán thành phẩm này sẽ được gửi tới nhà máy cán để cán ép sau khi xử lý bề mặt phôi thép nếu cần thiết.

6. Quy trình sản xuất phôi nhỏ: Phôi thép lớn được sản xuất bởi máy đúc liên tục, sau đó được nung nóng, tẩy gỉ, nung chảy, cán thô, cán tinh và cắt để tạo thành phôi thép nhỏ có tiết diện 118 mm × 118 mm. 60% số phôi thép nhỏ này sau đó được kiểm tra và mài để loại bỏ các khuyết tật bề mặt, rồi cung cấp cho các nhà máy thanh và dây để cán thành các sản phẩm thép thanh, cuộn dây thép và thép thanh thẳng.

7. Quy trình sản xuất thép cán nóng: Cán nóng là quá trình mà vật liệu cần được nung nóng trong hoặc trước khi cán. Thông thường, vật liệu chỉ được cán sau khi đã được nung nóng lên trên nhiệt độ tái kết tinh. Đặc điểm của sản phẩm cán nóng: Sản phẩm cán nóng có các tính chất vượt trội như độ bền cao, độ dẻo dai tốt, dễ gia công và tạo hình, cũng như khả năng hàn tốt, do đó được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp chế tạo như đóng tàu, ô tô, cầu, công trình xây dựng, máy móc và bình chịu áp lực.

8. Quy trình sản xuất dây thép: Quy trình sản xuất tại nhà máy dây là nung phôi nhỏ trong lò nung, sau đó cán qua cụm cán thô, cụm cán trung gian, máy cán hoàn thiện và máy tạo hình giảm kích thước, rồi cuộn lại bằng máy cuộn, tiếp theo vận chuyển trên băng tải làm nguội và đưa đến khu vực hoàn thiện để gia công cuối cùng.

9. Quy trình sản xuất tấm thép: Quy trình sản xuất tấm thép sử dụng phôi dẹt làm nguyên liệu đầu vào. Các phôi dẹt được nung nóng đến 1200°C trong lò nung, sau đó lần lượt trải qua các công đoạn cán, làm nguội, san phẳng và cắt (cắt bằng ngọn lửa). Quy trình nêu trên là dòng công nghệ chính trong sản xuất tấm thép. Cần lưu ý rằng các loại tấm thép khác nhau có thể yêu cầu thêm các công đoạn xử lý phụ trợ như xử lý bề mặt, nhiệt luyện,… nhằm đáp ứng các yêu cầu ứng dụng cụ thể.