Language
Country/Area
No result found
Sự biến đổi kỳ diệu của thép: Thép được ra đời như thế nào từ thời cổ đại?
Thép, một vật liệu không thể thiếu trong xã hội hiện đại, đã được con người phát hiện và rèn ra từ hàng ngàn năm trước. Tuy nhiên, quy trình sản xuất thép thời cổ đại đòi hỏi công nghệ và khái niệm hoàn toàn khác so với ngành thép ngày nay. Quá trình ra đời của nó tràn ngập vô số những cải tiến và tiến bộ, khiến chúng ta phải tự hỏi: Làm thế nào người xưa có thể tự nhiên tạo ra sự nghiệp vĩ đại này bằng những công cụ và công nghệ đơn giản?
Thành phần cơ bản của thép
Thép chủ yếu bao gồm sắt và cacbon. So với thép, gang là vật liệu cứng và giòn, khó gia công. Thép có tính dẻo và dễ tạo hình cũng như sử dụng hơn gang. Trong khi sắt không đủ mạnh để chịu được áp lực lớn thì cacbon với lượng vừa phải (thường dưới 1%) mang lại độ bền cho thép và các tính chất quan trọng khác. Ngoài cacbon, quá trình sản xuất thép còn đòi hỏi phải loại bỏ các tạp chất như nitơ, silic, phốt pho và lưu huỳnh, đồng thời bổ sung các nguyên tố hợp kim như mangan, niken và crom để sản xuất ra các loại thép khác nhau.
Lịch sử ban đầu của thép
Công nghệ luyện thép phát triển ở Trung Quốc, Ấn Độ và La Mã cổ đại. Một trong những phương pháp sản xuất thép sớm nhất là "rèn lửa", một quá trình trong đó một khối sắt được rèn nhiều lần để loại bỏ tạp chất.
Công nghệ thép của Trung Quốc
Ở Trung Quốc vào thế kỷ 11, một hệ thống tương tự như quy trình Bessemer đã xuất hiện, đây là nỗ lực đầu tiên trên thế giới nhằm khử cacbon một phần trong thép. Công nghệ này được mô tả bởi Shen Kuo, một viên chức chính phủ thời nhà Tống, người đã chứng kiến nghề luyện kim địa phương khi đi du lịch ở vùng Hà Bắc.
Tiến trình thép ở Châu Âu
Vào thế kỷ 15, châu Âu bắt đầu phát triển các quy trình nấu chảy có cùng nguyên tắc thông gió như quy trình Bessemer. Sau đó, các phương pháp sản xuất thép tiếp tục được cải tiến trong thế kỷ 21 cho đến khi các quy trình hiện đại được hình thành.
Quy trình sản xuất thép hiện đại
Sản xuất thép hiện đại bao gồm ba giai đoạn: sơ cấp, thứ cấp và thứ ba. Có nhiều kỹ thuật để lựa chọn ở mỗi giai đoạn.
Quy trình chính: Sản xuất thép oxy cơ bản
Trong quá trình luyện thép bằng oxy cơ bản, gang giàu cacbon được nấu chảy và chuyển thành thép. Thổi oxy vào gang nóng chảy có thể oxy hóa một số carbon và loại bỏ nó. Quá trình này được Robert Durrer phát triển vào năm 1948 như một cải tiến của bộ chuyển đổi Bessemer. Công nghệ này đã cải thiện đáng kể hiệu quả sản xuất thép.
Quá trình thứ cấp: xử lý sau thép
Trong giai đoạn này, các nhà sản xuất thép sẽ thêm hoặc loại bỏ các nguyên tố khác để điều chỉnh thêm thành phần hóa học của thép và sản xuất ra loại thép chất lượng cao hơn.
Quy trình ba giai đoạn: đúc và đúc khuôn
Trong quá trình này, kim loại nóng chảy được đúc thành tấm thép, cuộn dây hoặc các hình dạng mong muốn khác.
Vấn đề phát thải carbon
Theo ước tính năm 2021, sản xuất thép chiếm khoảng 11% lượng khí thải CO2 toàn cầu, với khoảng 1,8 tấn CO2 thải ra cho mỗi tấn thép được sản xuất.
Những thách thức và cơ hội trong tương lai
Khi nhận thức về môi trường ngày càng tăng, ngành công nghiệp thép đang tìm cách giảm đáng kể lượng khí thải. Từ việc sử dụng năng lượng tái tạo đến cải tiến công nghệ quy trình, nhiều công ty đang nỗ lực phát triển "thép xanh". Điều này cũng khiến chúng ta phải suy nghĩ: Trong quá trình chuyển đổi như vậy, liệu chúng ta có thể tìm ra điểm cân bằng để vừa đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng về thép vừa bảo vệ hành tinh của chúng ta hay không?
