1.2.1.1 Khái niệm
Thép là hợp kim sắt với cacbon và một số nguyên tố kim loại hay phi kim khác, trong đó hàm lượng cacbon không vượt quá một giới hạn nhất định. Thép là vật liệu cơ bản và không thể thiếu trong ngành công nghiệp bởi vì nó có những đặc tính riêng ưu điểm so với các vật liệu khác: độ mềm, độ cứng, dễ gia công, dễ tái sinh, có thể từ hóa và có tính kinh tế cao. Nhờ các đặc tính này mà thép được sử dụng rất rộng rãi ở các ngành công nghiệp như: ô tô, xe máy, thiết bị điện, đóng tàu, giao thông, các ngành sản xuất hàng tiêu dùng có tuổi thọ cao. Ở các nước, công nghiệp thép được coi là bộ phận quan trọng của nền kinh tế.
1.2.1.2 Quy trình sản xuất thép
Quy trình sản xuất thép hoàn chỉnh được thực hiện thông qua 6 công đoạn cơ bản: (1) thiêu kết, (2) luyện cốc, (3) luyện gang, (4) luyện thép, (5) đúc thép, (6) cán thép. Ba công đoạn đầu tiên của quy trình sản xuất thép thường tạo ra những sản phẩm tương đối đồng nhất. Từ công đoạn thứ tư trở đi, các sản phẩm sẽ bắt đầu được phân nhánh theo 2 nhóm chủ yếu là các sản phẩm dài và các sản phẩm dẹt với những tính năng khác nhau tùy thuộc vào kỹ thuật luyện thép.
21
(1) Thiêu kết: là công đoạn đầu tiên của quy trình sản xuất thép (không kể hoạt động khai thác quặng). Ở công đoạn này, quặng sắt, các phối liệu trợ dung và than cốc được xử lý ở nhiệt độ cao để tạo ra khối vật liệu giàu sắt thích hợp cho việc sử dụng làm nguyên liệu lò cao.
(2) Luyện cốc: Than mỡ trong điều kiện yếm khí (không có không khí) của lò luyện cốc, tăng nhiệt độ lên 950 – 1050%C, trải qua các quá trình khô, nhiệt giải, nóng chảy, kết dính, đông cứng, co ngót cuối cùng tạo ra vật chất màu xám bạc có nhiều vân và lỗ khí gọi là than cốc. Quá trình luyện cốc gọi là quá trình luyện cốc ở nhiệt độ cao hay trưng khô ở nhiệt độ cao.
(3) Luyện gang: hỗn hợp cốc (sản phẩm của công đoạn luyện cốc), quặng sắt đã thiêu kết (sản phẩm của công đoạn thiêu kết), đá vôi và các chất trợ dung khác. Trong quá trình này, các chất cặn bã bị loại ra thành xỉ và thu được gang sạch ở dạng thỏi.
(4) Luyện thép: gang thỏi, gang xốp (sản phẩm của công đoạn luyện gang) hoặc sắt phế liệu được nung chảy trong các lò cao (lò cao BOF, lò cao hồ quang điện EAF hoặc lò phản xạ Martin). Hiện nay lò cao BOF được sử dụng phổ biến nhất. Trong quá trình này, người ta dùng oxy và các chất trợ dung để điều chỉnh hàm lượng cacbon trong gang nóng chảy ở tỷ lệ phù hợp để tạo ra các loại thép nóng chảy khác nhau.
(5) Đúc (đúc thỏi và đúc liên tục): thép nóng chảy (sản phẩm của giai đoạn luyện thép) được đổ vào các khuôn có kích thước khác nhau với trọng lượng từ vài trăm kg đến 25 tấn. Sản phẩm ở giai đoạn này là thép thô.
(6) Cán và gia công thép: các thỏi thép sẽ tạo thành sản phẩm qua hai giai đoạn: (a) cán thành các sản phẩm trung gian như phôi, thỏi và tấm. Thép có thể được cán nóng hoặc cán nguội; (b) gia công các sản phẩm trung gian thành các tấm dày, tấm mỏng, dài, thanh, hình dạng kết cấu theo yêu cầu sử dụng.
22
Các nhà máy thép có thể được xây dựng với một, một số hoặc toàn bộ các công đoạn. Nhà máy thép với đầy đủ công đoạn nói trên được gọi là nhà máy thép liên hợp. Chi phí đầu tư cho những công đoạn thượng nguồn cao hơn rất nhiều so với các công đoạn hạ nguồn. Theo các chuyên gia trong ngành thép, để có một dây chuyền sản xuất 100000 tấn phôi/năm, doanh nghiệp cần đầu tư khoảng 300 triệu USD, trong khi chỉ cần 200 tỷ đồng là đã xây dựng được một nhà máy cán thép có công suất 200000 tấn/năm.[26]
Ở các nước đang phát triển, ngành công nghiệp thép được bắt đầu từ các công đoạn hạ nguồn, sau đó mở rộng lên các công đoạn thượng nguồn. Những nước giàu tài nguyên cũng có thể bắt đầu phát triển ngành công nghiệp từ công đoạn khai thác quặng. Việc lựa chọn công đoạn phát triển trong mỗi thời kỳ được thực hiện trên cơ sở đánh giá về nhu cầu thị trường, tiềm năng nguyên liệu, hiệu quả sản xuất của từng công đoạn, khả năng huy động vốn và những ràng buộc khác liên quan đến hoạt động đầu tư. Các nhà đầu tư tự quyết định công đoạn để đầu tư nhưng Nhà nước cũng có thể ảnh hưởng đến sự lựa chọn của nhà đầu tư thông qua việc ban hành và thực thi chính sách phát triển ngành công nghiệp này này.
1.2.1.3 Vị trí của ngành thép trong nền kinh tế
Thép được coi là nguyên vật liệu cốt lõi cho các ngành công nghiệp khác nhau như đóng tàu, phương tiện vận chuyển, xây dựng nhà máy và sản xuất máy móc thiết bị phục vụ hoạt động sản xuất tạo ra sản phẩm phục vụ đời sống con người. Nhận biết được tầm quan trọng của ngành thép, hầu hết các quốc gia đã dành nhiều chính sách ưu đãi để phát triển ngành thép. Với mục tiêu đưa đất nước trở thành nước CNH - HĐH, Việt Nam đã coi ngành sản xuất thép là ngành công nghiệp trụ cột của các ngành công nghiệp khác và tăng cường xuất khẩu.
23
- Nhu cầu sắt thép luôn tăng hàng năm theo hàm số mũ công nghiệp hóa và phát triển kinh tế. Vì vậy, phát triển ngành thép nội địa sẽ cho phép các quốc gia tiết kiệm được ngoại tệ từ việc cắt giảm nhập khẩu và cải thiện các cân thanh toán.
- Phát triển ngành công nghiệp thép sẽ góp phần hình thành và thúc đẩy phát triển các ngành công nghiệp khác mà thép là loại nguyên liệu chủ yếu của các ngành này.
- Phát triển công nghiệp thép cho phép khai thác và sử dụng triệt để các tiềm năng sản xuất thép trong nước.
- Tạo cơ hội việc làm bằng cách thúc đẩy phát triển các ngành có liên quan đến công nghiệp gang thép như giao thông vận tải, sữa chữa và bảo dưỡng, các lĩnh vực kỹ thuật liên quan.