Làm thế nào để tạo ra gang và thép

Hãy cùng ghé thăm Khu liên hợp Gang thép Hòa Phát Hải Dương và khám phá những công đoạn để có thể ra lò một thanh thép. 

Quy trình sản xuất một thanh thép tại Hòa Phát gồm 5 bước: chế biến quặng sắt; thiêu kết và vê viên; luyện gang; luyện thép; và cán thép. Hòa Phát áp dụng công nghệ tuần hoàn khép kín, kiểm soát và gia công từ nguyên liệu đầu vào đến thành phẩm, đảm bảo sản phẩm sản xuất ra đạt chất lượng ưu việt. 

  • Làm thế nào để tạo ra gang và thép

Sắt được khai thác từ đất. Ở dạng thô của nó là chưa tinh chế, sắt không tinh khiết. Cáchđể loại bỏ các chất sắt là với nhiệt trong một quá trình gọi là luyện. Có ba cách để xử lý sắt thành một dạng có thể sử dụng. Một trong số họ là để sản xuất thép. Đây là kim loại tinh tế nhất có thể được làm từ sắt. Hầu hết các tạp chất được loại bỏ khỏi sắt và nó sẽ trở thành một kim loại mạnh mẽ hơn. 

Sản xuất thép tại một nhà máy thép thường gồm các bước sau đây

1. Tan chảy quặng và các tạp chất:

Đầu tiên là bỏ nguyên liệu hoặc phế liệu: Quặng viên (Pellet),quặng sắt( Iron ore), quặng thiêu kết, và các chất phụ gia như than cốc(coke), đá vôi(lime stone)… tất cả được đưa vào lò nung với nhiệt độ cao, tạo thành dòng chảy và chuyển đến lò oxy 

2. Phương pháp nóng chảy và thêm kim loại để tạo ra phôi thép:  

Các phương pháp hiện đại nhất và thường được sử dụng là với một lò oxy. Oxy rất tinh khiết thổi qua sắt tan chảy và làm giảm mức độ của các tạp chất. Hóa chất cũng được thêm vào để làm sạch lưu huỳnh và phốt pho. Ở giai đoạn này, các kim loại khác có thể được thêm vào để tạo ra các loại thép. Một loại thép được gọi là thép không gỉ, có khả năng kháng bệnh rỉ sắt. Trong số các ứng dụng khác, bằng thép không gỉ được sử dụng trong dụng cụ phẫu thuật.

3. Phôi thép và thành phẩm:

Tuỳ những kim loại pha vào sẽ bỏ vào lò đúc ra ra những phôi khác nhau. Thường thì có 3 loại phôi:

- Phôi thanh (Billet) là loại phôi thanh có tiết diện 100×100, 125×125, 150×150. Kích thước thường là dài 6-9-12 m. Thường dùng để cán kéo thép cuộn xây dựng, thép thành vằn.

- Phôi phiến (Slab) loại phôi thành thường dùng để cán ra thép cuộn cán nóng, thép tấm cán nóng, thép cuộn cán nguội hoặc thép hình. 

- Phôi Bloom là loại phôi có thể sử dụng thay thế cho phôi thanh và phôi phiến.

Sau khi, phôi được đúc xong sẽ ở hai trạng thái khác nhau: Trạng thái nóng và trạng thái làm nguội.

- Trạng thái nóng (hot direct rolling) trạng thái này duy trì phôi ở một nhiệt độ cao sau đó chuyển tiếp tại chổ đến quá trình cán tạo hình ra sản phẩm.

- Trạng thái nguội của phôi để chuyển tới các nhà máy khác và sau đó sẽ được làm nóng lại rồi mới chuyển tiếp đến quá trình cán tạo hình ra sản phẩm

Vậy kết luận là sản phẩm thép và hình dạng như thế nào sẽ được dùng từ phôi sau đó đem cán, đem ép, đem đổ vào khung để cho ra những sản phẩm mà đơn đặt hàng yêu cầu

4. Video sản giới thiệu về cách thức sản xuất thép - Thép Hòa Phát

Video được tài trợ bởi thép An Phát - Một trong những nhà phân phối thép chế tác khuôn mẫu hàng đầu Việt Nam. Với giá cả và chất lượng ưu Việt , vượt trội.

Mọi chi tiết xin vui lòng liên hệ: https://anphatsteel.vn

Gang Thép là hợp kim của Sắt. Thực tế chúng mình sẽ không bao giờ thấy được thanh Fe nguyên chất; mà chỉ thấy Gang và Thép thôi.

1. Gang là dạng ban đầu để sản xuất Thép

1.1. Gang Thép là ai vậy?

Cuộc sống phũ phàng lắm; không có Fe nguyên chất đâu!. Con người chỉ sản xuất được hợp kim của Fe thôi, bao gồm:

  • Từ quặng sắt đào dưới đất lên, con người sản xuất ra GANG. Gang là hợp kim của Fe với C (2 – 5% khối lượng) và một lượng nhỏ các nguyên tố Si, Mn, S, P, . . .
  • Từ gang, con người tiếp tục luyện ra THÉP. Thép là hợp kim của Fe với C (0,01 – 2% khối lượng) và một lượng nhỏ các nguyên tố Si, Mn, Cr, Ni, . . .
  • Từ thép, con người trộn thêm các gia vị khác như kim loại Mn, Cr, Ni, … tạo ra các loại THÉP ĐẶC BIỆT có giá trị cao hơn.

Vậy mình thấy:

  • hàm lượng C trong thép < lượng C trong gang ⇒ thép dai dẻo hơn gang (thấy con người dùng thép để xây dựng, dùng thép để uốn thành các hoa văn trang trí, . . . )
  • SAI nếu nói gang thép là hợp chất của Fe – C.
  • Để hòa tan hoàn toàn một mẫu gang hoặc thép, em phải dùng axit vừa tác dụng được với kim loại, vừa với phi kim ; đó là acid H2SO4 đặc nóng ; acid HNO3 đặc nóng hoặc HNO3 loãng.

1.2. Sản xuất Gang Thép thế nào?

Gang được sản xuất dựa trên phương pháp nhiệt luyện Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2, trong đó:

  • Fe2O3 có trong quặng sắt đào từ đất lên (do vậy mà có các tạp chất Si, Mn, S, P, …).
  • CO lấy từ phản ứng đốt cháy C (than cốc) bằng O2 không khí (do lấy C nên Fe sinh ra lẫn thêm C).

Có Gang rồi, chúng mình mới tiếp tục luyện ra Thép bằng cách, giảm hàm lượng tạp chất có trong Gang.

1.3. Phân loại Gang Thép làm sao?

GANG bao gồm:

  1. Gang xám chứa C dạng than chì ; dùng để đúc bệ máy, ống dẫn nước, cửa . . .
  2. Gang trắng (màu sáng hơn) chứa ít C hơn gang xám và C chủ yếu ở dạng xementit Fe3C ; dùng để luyện thép.

THÉP bao gồm:

1. Thép thường (thép cacbon):

  • thép mềm (chứa ít hơn 0,1%C) dùng làm các vật dụng và xây dựng nhà cửa . . .
  • thép cứng (chứa trên 0,9%C) dùng làm các công cụ, chi tiết máy, vỏ xe bọc thép . . .

2. Thép đặc biệt: cho thêm vào thép một số nguyên tố khác, ví dụ

  • có 13%Mn ⇒ rất cứng, dùng làm máy nghiền đá.
  • có 20%Cr và 10%Ni ⇒ rất cứng và không gỉ, dùng làm thìa, dao, dụng cụ y tế . . .
  • có 18%W và 5%Cr ⇒ rất cứng, dùng làm máy phay, máy nghiền đá . . .
  • và còn nhiều nữa …

2. Sản xuất Gang làm sao?

2.1. Nguyên tắc

Khử Fe2O3 bằng CO trong lò cao.

2.2. Nguyên liệu

Nhắc lại một số quặng sắt quan trọng đã biết ở bài trước:

  • Hematit đỏ chứa Fe2O3 khan.
  • Hematit nâu chứa Fe2O3.nH2O.
  • Manhetit chứa Fe3O4 (có nhiều Fe nhất nhưng hiếm có trong tự nhiên).
  • Xiđerit chứa FeCO3.             
  • Pirit sắt chứa FeS2.

Nguyên liệu để sản xuất gang

  • Quặng sắt, thường là hematit đỏ Fe2O3. Nếu có FeS2 thì

4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2

  • Than cốc: tạo chất khử CO, cung cấp nhiệt cho phản ứng chuyển Fe2O3 → Fe.
  • Chất chảy: đá vôi-CaCO3 có tác dụng tạo sỉ silicat CaSiO3 nhẹ, nổi trên gang, giúp bảo vệ Fe khỏi bị O2 không khí oxi hoá tạo lại Fe2O3; đồng thời loại bỏ được tạp SiO2 có trong quặng (xem phản ứng bên dưới).

2.3. Phản ứng xảy ra trong lò cao

Làm thế nào để tạo ra gang và thép

3. Sản xuất Thép thế nào?

3.1. Nguyên tắc

Giảm hàm lượng các tạp chất C, S, Si, Mn, P, … có trong gang bằng cách oxi hoá các tạp chất đó thành oxit, biến chúng thành xỉ và tách ra khỏi thép.

3.2. Nguyên liệu

  • Gang trắng, gang xám, sắt thép phế liệu.
  • Chất chảy CaO
  • Khí O2 lấy từ không khí.
  • Nhiên liệu: dầu ma zút hoặc khí đốt.

3.3. Phản ứng xảy ra trong lò luyện thép

  • C + O2 → CO2 (g) ; S + O2 → SO2 (g)
  • Si + O2 → SiO2 ; 4P + 5O2 → 2P2O5 Rồi
    • SiO2 + CaO → xỉ CaSiO3 canxi silicat
    • P2O5 + 3CaO → xỉ Ca3(PO4)2 canxi photphat

3.4. Các phương pháp luyện thép (hỏi bác Google)

  • Phương pháp Bet – xơ – me
  • Phương pháp Mac – tanh
  • Phương pháp lò điện

4. Liên kết hữu ích

Đọc thêm các bài viết về Kim loại và Hóa lớp 12 tại đây.

Nếu có câu hỏi hoặc ý tưởng mới, hãy lưu lại trong phần bình luận bạn nhé. Câu hỏi và ý tưởng của bạn luôn tuyệt vời.

Cũng đừng quên chia sẻ bài viết lên mạng xã hội để nhiều người cùng học nha bạn.