Nguyên tắc luyện thép từ gang là gì?

Câu hỏi: Nguyên tắc luyện thép từ gang là gì? 

A. Dùng chất khử CO khử oxit sắt thành sắt ở nhiệt độ cao.

B. Dùng O₂ oxi hóa các tạp chất Si, P, S, Mn… trong gang để thu được thép.

C. Dùng CaO hoặc CaCO₃ để khử tạp chất Si, P, S, Mn,…trong gang để thu được thép.

D. Tăng thêm hàm lượng cacbon trong gang để thu được thép.

Lời giải: 

Đáp án: B - Dùng O₂ oxi hóa các tạp chất Si, P, S, Mn… trong gang để thu được thép.

Giải thích: 

Nguyên tắc luyện thép từ gang là: oxi hóa các tạp chất trong gang ( Si, Mn, S, P, C) thành oxit nhằm làm giảm lượng các tạp chất này

Chú ý: Tránh nhầm lần với nguyên tắc sản xuất gang => chọn đáp án A ngay sẽ dẫn đến sai lầm

Cùng Top lời giải tìm hiểu chi tiết hơn về nguyên tắc luyện thép từ gang nhé: 

1. Thép là gì? 

- Thép (Steel) là hợp kim có thanh phần chính là Sắt (Fe), Cacbon (0,02-2,14% trọng lượng) và một vài nguyên tố hóa học khác. Dựa vào % thành phần các nguyên tố, Thép sẽ có độ cứng, độ đàn hồi, tính dễ uốn, và sức bền kéo đứt khác nhau.

- Thép là vật liệu kim loại nên có ánh kim, dẫn điện, dẫn nhiệt mạnh,... Ở nhiệt độ 500 độ C - 600 độ C, Thép trở lên dẻo, cường độ giảm. Khối lượng riêng của thép từ 7,8 đến 7,85 g/cm³

2. Phân loại thép 

* Phân loại thép theo thành phần hóa học

- Theo hàm lượng Cacbon: Khi tăng hàm lượng Cacbon, Thép sẽ thay đổi tính chất: độ dẻo giảm, cường độ chịu lực và độ giòn tăng. Và ngược lại. Chúng ta có 3 loại theo tiêu chuẩn Nga ГОСТ 380-71, ГОСТ 1050-75:

+ Thép Các bon thấp: Có hàm lượng Cacbon trung bình không vượt quá 0,25%. Đặc điểm: Độ dẻo dai cao nhưng độ bền thấp

+ Thép Các bon trung bình: Có hàm lượng Cacbon trung bình từ 0,25-0,6%. Đặc điểm: Độ bền và độ cứng cao, dùng để chế tạo các chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh và chịu va đập cao

+ Thép Các bon cao: Có hàm lượng Cacbon trung bình từ 0,6-2%. Dùng để chế tạo dụng cụ cắt, khuôn dập, dụng cụ đo lường,...

Ghi chú: Thép Cacbon chiếm tỉ trọng lớn nhất trong tổng sản lượng thép (khoảng 80-90%). 

- Theo tổng hàm lượng các nguyên tố kim loại thêm vào: Để tạo ra những loại Thép có tính chất vật lý, kỹ thuật phù hợp, Thép sẽ được thêm những nguyên tố kim loại khác như mangan (Mn), crôm (Cr), niken (Ni), nhôm (Al), đồng (Cu),...Chúng ta chia ra làm 3 loại theo Tiêu chuẩn Nga ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 14959-79:

+ Thép hợp kim thấp: Có tổng hàm lượng các nguyên tố kim loại khác từ 2,5% trở xuống

+ Thép hợp kim vừa: Có tổng hàm lượng các nguyên tố kim loại khác từ 2,5-10%

+ Thép hợp kim cao: Có tổng hàm lượng các nguyên tố kim loại khác >10%

Lưu ý: Thép hợp kim có độ bền cao hơn hẳn thép cacbon, nhất là sau khi tôi và ram. Trong xây dựng, thường dùng Thép hợp kim thấp với thành phần các nguyên tố khác khoảng ~1%.

* Phân loại theo mục đích sử dụng: Tùy thuộc vào những mục đích khác nhau, Thép sẽ được chia ra làm:

- Thép kết cấu: Thường có độ bền, dẻo dai cao, chịu lực, chịu tải khối lượng lớn, chuyên dùng để sản xuất, chế tạo và sử dụng trong ngành xây dựng, lắp ráp và chế tạo máy, cơ khí

- Thép dụng cụ: Thường có độ cứng cao, bền, chịu lực và chống ăn mòn tốt, chuyên dùng để chế tạo dụng cụ gia dụng, thiết bị đo lường, chế tạo khuôn dập, máy cắt, gọt,...

- Thép có tính chất vật lý đặc biệt: Một số tính chất độc đáo như từ tính, hệ số nở dài thấp,... rất có ích trong một số trường hợp như để tạo Thép kỹ thuật điện,...

- Thép có tính chất hóa học đặc biệt: Chúng ta có các loại Thép như Thép chịu nóng, thép không gỉ, thép bền nóng,...

Lưu ý: Thép kết cấu được chia làm 2 loại là Thép xây dựng và Thép chế tạo máy. Thép xây dựng thường có dạng thanh dài, tấm rộng ghép lại, có độ dẻo cao để dễ uốn lắp ghép, độ dai cao để khó bị giòn, tính hàn tốt. Thép chế tạo máy cần chất lượng cao hơn Thép xây dựng.

* Phân loại theo chất lượng thép: Chất lượng Thép ngoài thành phần Cacbon còn được giám định qua tỷ lệ % 1 số tạp chất khác như Lưu Huỳnh (S) và Photpho (P). Tỷ lệ tạp chất càng thấp, chất lượng Thép càng cao.

- Thép chất lượng bình thường: Chứa 0,06% S và 0,07% P, được luyện từ lò L-D, năng suất thép cao và giá thành rẻ. Thường được dùng để chế tạo sắt thép xây dựng

- Thép chất lượng tốt: Chứa 0,035% S và 0,035% P, được luyên ở lò mactanh và lò điện hồ quang. Thường được dùng để chế tạo máy móc

- Thép chất lượng cao: Chứa 0,025% S và 0,025% P, được luyện ở lò điện hồ quang dùng nguyên liệu chất lượng cao

- Thép chất lượng rất cao (cao đặc biệt): Chứa 0,025% P và 0,015% S, được luyên ở lò điện hồ quang, sau đó được tinh luỵện tiếp tục bằng đúc chân không bằng điện xỉ

Lưu ý: Thép chất lượng bình thường còn được chia làm 3 nhòm nhỏ hơn là Thép nhóm A (dựa theo tính chất cơ học), Thép nhóm B (dựa theo tính chất hóa học) và Thép nhóm C (đảm bảo cả tính chất cơ học và hóa học).

* Phân loại theo mức oxi hóa

- Thép lặng (l) là thép oxi hóa hoàn toàn, chứa 0,15-0,35% Silic (Si), có đặc điểm độ cứng cao, bền, khó dập nguội, không bị rỗ khí khi đúc nhưng co lõm lớn, không được đẹp lắm, dùng cho các kết cấu hàn chảy, thấm cacbon. (thường bỏ qua ký hiệu l)

- Thép sôi (s) là thép oxi hóa kém, có đặc điểm mềm, dẻo, dễ dập nguội, không dùng thép sôi để đúc định hình, làm các kết cấu hàn chảy vì sẽ sinh bọt khí làm giảm chất lượng, ngoài ra cũng ko được dùng thép sôi để làm chi tiết thấm cacbon vì bản chất hạt lớn

- Thép bán lặng (n) là thép oxi hóa nằm giữa thép lặng và thép sôi, dùng để thay thế cho thép sôi

Lưu ý: l, s, n là ký hiệu ở Việt Nam. Thép hợp kim chỉ có loại thép lặng, nhưng thép Cacbon có thể ở cả ba loại: sôi, lặng và nửa lặng.

3. Khám phá về quá trình luyện thép 

- Các nguyên liệu chính để sản xuất thép: gang, sắt phế liệu, oxi

- Các phương pháp luyện thép 

+ Phương pháp lò chuyển

+ Phương pháp lò Mactanh

+ Phương pháp lò điện 

- Quá trình luyện thép: Oxit Sắt → Gang → Thép

Từ quặng sắt với thành phần chính là sắt ôxyt Fe₂O₃, Fe₃O₄, người ta luyện trong lò cao được gang là hợp kim Fe và C trong đó lượng C chiếm hơn 1.7%. Qua lò luyện thép để khử bớt C trong gang, người ta được thép. Mục đích chính của việc luyện thép là làm giảm hàm lượng của các tạp chất có hại.