Thép đen là gì? Quy trình sản xuất thép đen. Thép là một loại vật liệu xây dựng, chúng được sử dụng khá phổ biến trong sinh hoạt & sản xuất. Ứng dụng phần lớn trong xây dựng, chế tạo máy móc, điện tử, điện công nghiệp, sửa chữa đường xá,..
Độ bền của thép rất cao, chất lượng tốt, có thể gia công mà không làm biến đổi thành phần hóa học. Chính vì sự tiện lợi đó, thép được sản xuất luôn đòi hỏi một quy trình nghiêm ngặt
Thép đen là gì?
Nội dung chính:
Thép đen còn được biết đến là thép cacbon thông thường, có màu đen hay xanh đen, do được phun nước làm nguội trong quá trình cán phôi làm thép (FeO).
Thép đen về cơ bản là loại thép thô nên tên tiếng Anh vẫn là Steel.
Thép đen thường được sản xuất với 2 loại chính là thép ống đen & thép hộp đen để phù hợp với các mục đích sử dụng khác nhau.
Tìm hiểu tổng quan về quy trình sản xuất thép
Thép khác với những đơn chất khác, chúng là hợp kim với sự kết hợp giữa các nguyên tố như : Sắt (Fe) & cacbon (C)… Bên cạnh đó còn nhiều nguyên tố khác góp phần tạo thành thép như: đồng, silic, mangan, lưu huỳnh,… Thông thường Cacbon trong thép thường nhỏ hơn 25% tùy vào trọng lượng. Dễ hiểu hơn, thép là quá trình nung chảy hỗn hợp Sắt- Cacbon và các nguyên tố khác.
Để sản xuất thép thì có 2 quy trình chính, đó là sản xuất bằng lò cơ bản và sản xuất bằng lò quang điện. Trong quá trình trước đây, quặng sắt là nguyên liệu chính. Trong một lò điện, sắt vụn được sử dụng và đôi khi cũng là sắt xốp. Bọt biển là một sản phẩm trung gian, được sản xuất từ quặng sắt bằng phương pháp khử trực tiếp và sau đó được tiếp tục giảm và nung trong lò điện.
Nguyên tắc sản xuất thép
Theo nguyên tắc, sản xuất thép là một quá trình nóng chảy, tinh chế & hợp kim được thực hiện ở khoảng 1.600 ° C (2.900 ° F) trong điều kiện nóng chảy. Các phản ứng hóa học khác nhau được bắt đầu, theo trình tự hoặc đồng thời, để đến các thành phần hóa học và nhiệt độ được chỉ định.
Có nhiều phản ứng xảy ra, đan xen nhau, đòi hỏi phải sử dụng các mô hình quy trình để giúp phân tích các lựa chọn, tối ưu hóa các phản ứng để đi đến một quy trình hiệu quả nhất.
Quy trình sản xuất thép cơ bản
Giai đoạn 1: Xử lý quặng
Thép được sản xuất từ nguyên liệu cơ bản nhất là quặng sắt hoặc phế liệu. Quặng sắt là tập hợp những khoáng sản có thể được chuyển đổi thành sắt. Chất lượng của quặng sắt chủ yếu được xác định bởi thành phần của nó; hàm lượng sắt cao và hàm lượng lưu huỳnh và phốt pho thấp là thuận lợi.
Quặng này kết hợp với các nguyên liệu phụ gia khác như: than, đá vôi để đưa vào lò nung.Khi nung nóng tới một nhiệt độ nhất định, hỗn hợp này sẽ trở thành dòng kim loại nóng chảy.
Giai đoạn 2: Tạo dòng nóng chảy
Sau khi quặng được xử lí sẽ được đưa vào từ phần đỉnh của lò cao. Tiếp theo, thổi khí nóng vào dưới lò.
Việc đốt cháy than cốc dẫn đến khí Cacbon monoxit( CO) phát sinh. Khi nhiệt độ trong lò lên đến 2000ºC, quặng sắt sẽ biến đổi thành thép nóng chảy ở dưới lò, gọi là thép đen nóng chảy.
Sau đó, thép đen sẽ được tinh lọc lại để trở thành thép nóng chảy nguyên chất.
Những phương pháp luyện thép sơ cấp khác nhau giữa các phương pháp lò cơ bản và hồ quang điện. Phương pháp lò cơ bản thêm thép phế liệu tái chế vào sắt nóng chảy trong một bộ chuyển đổi. Ở nhiệt độ cao, oxy được thổi qua kim loại, làm giảm hàm lượng carbon xuống từ 0-1,5%.
Các phương pháp hồ quang điện, thay vào đó, cung cấp phế liệu thép tái chế thông qua việc sử dụng hồ quang điện công suất cao (nhiệt độ lên tới 1650 ° C) để làm nóng chảy kim loại và chuyển đổi nó thành thép chất lượng cao.
Giai đoạn 3: Chế tạo thép thứ cấp
Chế tạo thép thứ cấp liên quan đến việc xử lý thép nóng chảy được sản xuất từ cả hai tuyến lò cơ bản & hồ quang điện để điều chỉnh thành phần thép. Việc này được thực hiện bằng cách thêm hoặc loại bỏ một số yếu tố không cần thiết nhất định. Hoặc điều chỉnh nhiệt độ và môi trường sản xuất, phụ thuộc vào các loại thép cần thiết, có thể sử dụng các quy trình luyện thép thứ cấp sau:
Khuấy
Lò nung
Tiêm múc
Khử khí
CAS-OB (Điều chỉnh thành phần bằng bọt khí argon kín với thổi oxy)
Giai đoạn 4: Đúc liên tục
Ở giai đoạn này, thép nóng chảy được đúc thành khuôn nguội, làm cho vỏ thép mỏng cứng lại. Các sợi vỏ được rút bằng cách là sử dụng cuộn hướng dẫn & làm mát hoàn toàn và hóa rắn. Các sợi được cắt thành độ dài mong muốn tùy thuộc vào ứng dụng nhất định; tấm cho các sản phẩm phẳng (tấm và dải), nở cho các phần (dầm), phôi cho các sản phẩm dài (dây) hoặc dải mỏng
Giai đoạn 5: Hình thành sơ cấp
Thép được đúc sau đó được tạo thành nhiều hình dạng khác nhau, thường bằng cách cán nóng. Một quá trình loại bỏ các khuyết tật của vật đúc và đạt được hình dạng và chất lượng bề mặt cần thiết. Các sản phẩm cán nóng được chia thành các sản phẩm phẳng, sản phẩm dài, ống liền mạch và các sản phẩm đặc biệt.
Giai đoạn 6: Sản xuất, chế tạo và hoàn thiện
Sau cùng, các kỹ thuật tạo hình thứ cấp mang lại cho thép hình dạng & tính chất cuối cùng. Những kỹ thuật này bao gồm:
Tạo hình (ví dụ như tạo ra dao, chén, dĩa, thớt,…).
Gia công (ví dụ như mũi khoan).
Tham gia (ví dụ hàn).
Lớp phủ (ví dụ mạ điện).
Xử lý nhiệt.
Xử lý bề mặt (ví dụ: cacbon hóa).
