Tài liệu Nghiên cứu công nghệ sản xuất thép dự ứng lực

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -------------------- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: KỸ THUẬT VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THÉP DỰ ỨNG LỰC NGUYỄN CAO SƠN HÀ NỘI - 2008 1 KHOA:KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tất cả các số liệu thực nghiệm đã nêu trong luận văn đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất thép dự ứng lực” do học viên Nguyễn Cao Sơn hoàn thành dưới sự hướng dẫn của TS. Bùi Anh Hòa đều chính xác. Các số liệu này chưa được công bố trong các văn bản luận văn của các tác giả khác. NGUYỄN CAO SƠN LỚP:KT VẬT LIỆU 2006-2008 2 KHOA:KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU MỤC LỤC Lời cam đoan……………………………………………………………... Mục lục…………………………………………………………………… Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt…………………………………... Danh mục các bảng………………………………………………………. Danh mục các hình vẽ, đồ thị…………………………………………….. Lời nói đầu……………………………………………………………….. Chương 1 TỔNG QUAN….…………………………………………….. 1.1 Khái quát chung……………………………………...……………… 1.2 Tình hình thép thế giới……………………………………………… 1.3 Tình hình thị trường thép trong nước……………………….……….. 1.4 Thép dự ứng lực……………………………………………….…….. 1.4.1 Một số dạng thép dự ứng lực……………………….……………. 1.4.1.1 Dây kéo nguội………………………………………………… 1.4.1.2 Dây tôi ram…………………………………………………… 1.4.1.3 Dảnh………………………………………………………….. 1.4.1.4 Thanh…………………………………………………………. 1.4.2 Yêu cầu chung đối với thép dự ứng lực………………………….. 1.4.3 Ứng dụng công nghệ bê tông dự ứng lực…………...…………… 1.5 Một số nghiên cứu về nâng cao cơ tính cho thép hợp kim………….. 1.6 Mục đích nghiên cứu………………………………………………... 1.7 Phương pháp nghiên cứu……………………………………………. Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT…….………………………………….. 2.1 Lý thuyết hóa bền bằng hợp kim hóa………………………………. 2.1.1 Hóa bền trong dung dịch rắn.......................................................... 2.1.2 Hóa bền bằng hạt tiết ra của pha thứ hai....................................... 2.1.3 Hóa bền trong hợp kim trật tự ....................................................... 2.2 Lý thuyết hóa bền biến dạng................................................................ 2.2.1 Hóa bền bởi trường ứng suất tác dụng xa....................................... NGUYỄN CAO SƠN 1 2 4 5 6 8 10 10 12 14 17 17 17 18 18 19 19 20 22 27 28 29 29 29 31 32 34 35 LỚP:KT VẬT LIỆU 2006-2008 3 KHOA:KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU 2.2.2 Hóa bền bởi trường ứng suất tác dụng gần..................................... 2.3 Ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim đến tính năng của thép kết cấu xây dựng............................................................................................... 2.4 Lý thuyết tinh luyện ………………………………………………… 2.5 Áp dụng cơ sở lý thuyết vào nghiên cứu............................................. Chương 3 QUÁ TRÌNH THÍ NGHIỆM.................................................... 3.1 Thiết bị thí nghiệm………………………………………………….. 3.2 Sơ đồ lưu trình thực nghiệm................................................................ 3.3 Xác định các thông số nghiên cứu....................................................... 3.3.1 Chọn mác thép nghiên cứu............................................................. 3.3.2 Nguyên liệu cho nấu luyện............................................................ 3.3.3 Tính toán phối liệu.......................................................................... 3.4 Quy trình nấu luyện............................................................................. 3.5 Quá trình gia công…………………………………………………... 3.6 Quá trình nhiệt luyện ……………………………………………….. Chương 4 KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ..................................................... 4.1 Kết quả phân tích thành phần hóa học của các mác thép sau khi nấu luyện. 4.2 Kết quả thử cơ tính.............................................................................. 4.2.1 Tiêu chuẩn của thép dự ứng lực.................................................... 4.2.2 Kết quả thử cơ tính......................................................................... 4.3 Đề xuất quy trình sản xuất thép dự ứng lực......................................... 4.3.1 Quá trình nấu luyện........................................................................ 4.3.2 Quá trình gia công biến dạng........................................................ 4.3.3 Quá trình nhiệt luyện…………………………………………….. 4.4 Đề xuất quy trình sản xuất thép dự ứng lực trong thực tế................... Chương 5 KẾT LUẬN............................................................................... Tài liệu tham khảo...................................................................................... NGUYỄN CAO SƠN 36 37 39 43 45 45 46 47 47 47 48 50 51 52 55 55 56 56 58 60 61 63 65 68 70 72 LỚP:KT VẬT LIỆU 2006-2008 4 KHOA:KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ASTM: Tiêu chuẩn Hoa Kỳ BOF: Lò thổi oxy BF: Lò cao BRIC: Brazil, Nga, Ấn Độ, Trung Quốc China: Trung Quốc De[C]: Khử cacbon De[P]: Khử photpho De[S]: Khử lưu huỳnh De[Si]: Khử Silic EU: Liên minh Châu Âu HSLA: Thép hợp kim thấp độ bền cao IISI: Viện Gang thép quốc tế JIS: Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản NRP (New Refining Process): Quá trình tinh luyện mới LD-NRP (LD - New Refining Proess): Quá trình tinh luyên mới LD LF: lò thùng ROW: Các quốc gia còn lại STT: Số thứ tự TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam TNHH: Trách nhiệm hữu hạn TS: Giới hạn bền kéo YS: Giới hạn chảy ZSP (Zero slag process): Quá trình tinh luyện không xỉ WTO : Tổ chức thương mại thế giới NGUYỄN CAO SƠN LỚP:KT VẬT LIỆU 2006-2008 5 KHOA:KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Bảng thành phần hóa học của mác thép T1 Bảng 1.2 Quá trình thí nghiệm của các mẫu M1, M2, M3 Bảng 1.3 Kết quả nghiên thử cơ tính mác T1 Bảng 1.4 Bảng thành phần hóa học mác thép nghiên cứu T3 Bảng 1.5 Bảng thành phần mác thép nghiên cứu T2 Bảng 2.1 Ảnh hưởng của tạp chất đến khuyết tật và tính năng của thép Bảng 3.1 Thành phần hoá học của mác thép NC1 Bảng 3.2 Thành phần hóa học của mác thép NC2 Bảng 3.3 Thành phần hoá học của nguyên liệu Bảng 3.4 Phối liệu nấu luyện cho mẻ 1,2 Bảng 3.5 Phối liệu nấu luyện cho mẻ 3,4,5,6 Bảng 3.6 Phối liệu nấu luyện cho mẻ 7,8,9,10 Bảng 4.1 Kết quả nấu luyện mác thép NC1 Bảng 4.2 Kết quả nấu luyện mác thép NC2 Bảng 4.3 Tiêu chuẩn về cơ tính đối với thép dự ứng lực dạng thanh Bảng 4.4 Tiêu chuẩn về cơ tính đối với thép dự ứng lực dạng dây Bảng 4.5 Kết quả thử cơ tính đối với thép xây dựng ngoài thi trường Bảng 4.6 Kết quả thử cơ tính đối với NC1-6 Bảng 4.7 Kết quả thử cơ tính đối với NC2-10 Bảng 4.8 Kết quả thử cơ tính của mẫu NC2-9 Bảng 5.1 Thành phần hóa học mác thép NC1, NC2 NGUYỄN CAO SƠN LỚP:KT VẬT LIỆU 2006-2008 6 KHOA:KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Biều đồ tăng trưởng thép thô thế giới Hình 1.2 Tỷ phẩn thép của các nước Hình 1.3 Lượng thép nhập khẩu Hình 1.4 Tỷ phần của các loại thép nhập khẩu Hình 1.5 Dây kéo nguội đường kính 9 mm Hình 1.6 Dây tôi ram đường kính 4 mm Hình 1.7 Dảnh 7 sợi làm cáp dự ứng lực Hình 1.8 Thanh thép dự ứng lực làm cốt bê tông Hình 1.9 Nhà cao tầng ứng dụng thép dự ứng lực Hình 1.10 Tháp truyền hình ứng dụng thép dự ứng lực Hình 1.11 Vỏ lò phản ứng hạt nhân dùng thép dự ứng lực Hình1.12 Cầu có khẩu độ lớn ứng dụng thép dự ứng lực Hình 1.13 Quá trình đúc cán liên tục và quá trình đúc cán truyền thống Hình 1.14 Biểu đồ so sánh giới hạn chảy và giới hạn bền đối với 2 quá trình cán khác nhau Hình 1.15 Sơ đồ thí nghiệm Hình 2.1 Giản độ tổ chức thép Fe – Cr Hình 2.2 Công nghệ tinh luyện ZSP Hình 2.3 Hiệu quả của ZSP tới lượng xỉ Hình 3.1 Sơ đồ lưu trình thực nghiệm Hình 3.2 Mẫu thử kéo, độ dãn dài tương đối Hình 3.3 Chế độ tôi của mẫu thép Hình 3.4 Chế độ ram của mẫu thép Hình 4.1 Quy trình công nghệ sản xuất NGUYỄN CAO SƠN LỚP:KT VẬT LIỆU 2006-2008 7 KHOA:KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU Hình 4.2 Ảnh tạp chất mẫu thép NC1-6 Hình 4.3 Ảnh tạp chất mẫu thép NC2-10 Hình 4.4 Kết quả phân tích tạp chất mẫu NC1-6 Hình 4.5 Kết quả phân tích tạp chất mẫu NC2-10 Hình 4.6 Sản phẩm sau khi đúc Hình 4.7 Sản phẩm sau quá trình biến dạng Hình 4.8 Mẫu thử cơ tính Hình 4.9 Ảnh tổ chức mẫu NC1-6 trước nhiệt luyện Hình 4.10 Ảnh tổ chức mẫu NC1-6 sau nhiệt luyện Hình 4.11 Kết quả phân tích thành phần pha Hình 4.12 Kết quả phân tích mẫu NC1 sau nhiệt luyện Hình 4.13 Ảnh tổ chức mẫu NC2-10 trước nhiệt luyện Hình 4.14 Ảnh tổ chức mẫu NC2-10 sau nhiệt luyện Hình 4.15 Kết quả phân tích mẫu NC2-10 trước nhiệt luyện Hình 4.16 Kết quả phân tích mẫu NC2-10 sau nhiệt luyện Hình 4.17 Kết quả phân tích Xray Hình 4.18 Sơ đồ công nghệ sản xuất thép dự ứng lực NGUYỄN CAO SƠN LỚP:KT VẬT LIỆU 2006-2008 8 KHOA:KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU LỜI NÓI ĐẦU Việt Nam đã gia nhập tổ chức thương mại thế giới. Việt Nam sẽ có nhiều cơ hội để phát nền kinh tế, bên cạnh đó là không ít những khó khăn, thách thức. Nền kinh tế Việt Nam đang gặp nhiều khó khăn, lạm phát tăng cao, nhập siêu lớn nhất trong những năm trở lại đây, cuộc khủng hoảng kinh tế thế giới đang diễn ra hết sức phức tạp. Đảng và Nhà nước đã có những biện pháp hiệu quả để giảm lạm phát, ổn định kinh tế vĩ mô và chống lại những tác động tiêu cực của cuộc khủng hoảng kinh tế thế giới. Để hạn chế nhập siêu, Việt Nam thực hiện một số các biện pháp trong đó có biện pháp tăng thuế, hạn chế nhập khẩu. Tuy nhiên đây chỉ là biện pháp tình thế. Để có thể giảm nhập siêu và phát triển bền vững thì Việt Nam cần phải đẩy mạnh sản xuất trong nước, tăng cường xuất khẩu. Mặc dù ngành thép của Việt Nam đã có những bước phát triển, tuy nhiên ngành thép của Việt Nam vẫn phải nhập khẩu một lượng thép với giá trị lớn. Thép chủ yếu nhập khẩu là phôi thép, thép chất lượng cao... điều này góp phần làm tình trạng nhập siêu của Việt Nam càng lớn. Thép dự ứng lực làm một mặt hàng như vậy, hiện nay chủ yếu là phải nhập khẩu. Trong khi nhu cầu về thép này ngày càng cao để phát triển cơ sở hạ tầng như: nhà cao tầng, cầu, tháp truyền hình... Việt Nam có nhiều điều kiện để có thể sản xuất loại thép này và không phải nhập khẩu. Điều cần có hiện nay là công nghệ sản xuất thép dự ứng lực. Chính vì vậy, nghiên cứu công nghệ sản xuất thép dự ứng lực là cần thiết cho sự phát triển bền vững của Việt Nam hiện tại và trong tương lai. Nhằm đáp ứng nhu cầu cao trong sự phát triển của đất nước đồng thời góp phần giảm nhập khẩu và tiết kiệm ngoại tệ. NGUYỄN CAO SƠN LỚP:KT VẬT LIỆU 2006-2008 9 KHOA:KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU Đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất thép dự ứng lực“ đã được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của TS. Bùi Anh Hòa. Để hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu này tôi đã nhận được sự hướng giúp đỡ tận tình của PGS.TS Nguyễn Sơn Lâm và các thầy cô giáo trong Bộ môn Kỹ thuật Gang Thép, các thầy cô giáo phòng thí nghiệm Kim loại học và Nhiệt luyện, Viện Vật liệu và các bạn đồng môn. Qua đây, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Khoa học và Công nghệ Vật liệu, cùng bạn bè đồng nghiệp đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi hoàn thành công trình nghiên cứu khoa học này. Hà Nội, ngày tháng 11 năm 2008 Học viên Nguyễn Cao Sơn NGUYỄN CAO SƠN LỚP:KT VẬT LIỆU 2006-2008 10 KHOA:KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU Chương 1 TỔNG QUAN 1.1. Khái quát chung Vai trò và tầm quan trọng của ngành công nghiệp thép đối với sự phát triển kinh tế - xã hội của đất nước đã được Đảng và Nhà nước sớm nhận thức và hết sức quan tâm. Vì vậy, khu liên hợp gang thép Thái Nguyên đã được Đảng và Nhà nước quyết định xây dựng (với sự giúp đỡ của Trung Quốc) vào những năm 1960 trong khi đất nước còn trong khó khăn. Đây là tiền đề của sự phát triển của ngành thép Việt Nam. Tuy nhiên, do điều kiện khó khăn của nước ta trong những năm tháng chiến tranh, ngành thép đã không phát triển một cách mạnh mẽ. Bước vào thời kỳ đổi mới xây dựng đất nước, Đảng và Nhà nước đã có chiến lược phát triển ngành thép Việt Nam. Ngày 12/4/1995, Bộ Chính trị đã có thông báo số 112-TB/TW về chiến lược phát triển sản xuất thép đến năm 2010, trong đó nhận định: “Thép là vật liệu chủ yếu của nhiều ngành công nghiệp, có vai trò quyết định tới sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Trong những năm qua, ngành thép đã có nhiều cố gắng khai thác, cải tạo và mở rộng những cơ sở sản xuất đã có và liên doanh với nước ngoài nhằm tăng năng lực sản xuất và sản lượng thép hàng năm với tốc độ khá nhanh. Tuy nhiên, so với yêu cầu của đất nước thì mức sản xuất thép hiện nay còn thấp. Phát triển nhanh ngành thép là một yêu cầu khách quan, cấp bách và có ý nghĩa chiến lược”. Đồng thời Bộ Chính trị đã chỉ ra nhiệm vụ cụ thể cho ngành thép: “Gấp rút chuẩn bị những cơ sở sản xuất thép liên hợp hoàn chỉnh, công suất tương đối lớn đi từ quặng, luyện kim đến khâu cán ra các sản phẩm… phục vụ nhu cầu ngày một tăng của sự nghiệp công nghiệp hóa”. NGUYỄN CAO SƠN LỚP:KT VẬT LIỆU 2006-2008 11 KHOA:KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU Việt Nam gia nhập tổ chức thương mại thế giới WTO là một cột mốc quan trọng đánh dấu sự hội nhập quốc tế của Việt Nam một cách đầy đủ và toàn diện. Những yêu cầu về phát triển bền vững đang đặt ra những thách thức to lớn đối với mọi lĩnh vực, trong đó có ngành thép. Chính vì vậy, Việt Nam phải đề ra định hướng phát triển ngành thép và định hướng này phải gắn liền với định hướng phát triển kinh tế Việt Nam. Trong bối cảnh cạnh tranh quốc tế gay gắt và xuất phát điểm thấp của Việt Nam thì quan điểm phù hợp nhất với điều kiện đất nước như sau: Trên cơ sở gia tăng nhu cầu sử dụng thép cho nền kinh tế, ngành thép Việt Nam sẽ được phát triển theo định hướng ban đầu là thay thế nhập khẩu (ít nhất là cho đến năm 2020). Điều này là phù hợp bởi vì ngành thép Việt Nam chưa thể cạnh tranh được trên thị trường quốc tế. Nói như vậy không có nghĩa là ngành thép Việt Nam sẽ không xuất khẩu, mà vẫn phải tìm kiếm cơ hội xuất khẩu khi có điều kiện. Nhưng mục tiêu chủ yếu vẫn phải xác định là thị trường nội địa. Ngành thép Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ, với hàng loạt nhà máy đã, đang và sẽ được xây dựng. Nhà máy với công suất rất lớn lên tới 7,5 triệu tấn/năm sẽ được xây dựng. Sản lượng thép của Việt Nam sẽ đáp ứng đủ nhu cầu thép trong nước và có thể hướng tới xuất khẩu. Sản lượng thép Việt Nam không ngừng tăng nhanh, nhưng ngành thép chưa quan tâm tới sự phát triển của thép chất lượng cao. Nhu cầu về thép chất lượng cao ngày càng lớn, đặc biệt là trong lĩnh vực xây dựng. Vì vậy cần phải phát triển sản xuất thép kết cấu xây dựng chất lượng cao, trước hết là đáp ứng nhu cầu trong nước. Đề tài của chúng tôi góp phần sẽ đáp ứng nhu cầu ngày càng cao đó đồng thời giảm sự lệ thuộc vào lượng thép nhập khẩu. NGUYỄN CAO SƠN LỚP:KT VẬT LIỆU 2006-2008 12 KHOA:KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU 1.2. Tình hình sản xuất thép thế giới Sản lượng thép thế giới không ngừng tăng lên, sản lượng thép thô toàn thế giới đạt 1,3455 tỷ tấn thép [19]. Như vậy sản lượng thép năm 2007 đã tăng 7,5 % so với năm 2006 (hình 1.1). BIỂU ĐỒ TĂNG TRƯƠNG THÉP THÔ Thế giới Các nước còn lại ngoài Trung Quốc Trung Quốc Hình 1.1 Biều đồ tăng trưởng thép thô thế giới [19] Mặc dù sản lượng thép thô trên thế giới tăng lên về giá trị tuyệt đối nhưng về giá trị tương đối thì có xu hướng giảm dần. Trước tình hình ngày càng khan hiếm và cạn kiệt của nguồn nguyên liệu cho sản suất thép thì tỷ trọng giảm dần của sự tăng trưởng sản lượng thép là một xu hướng tất yếu. Chính vì vậy, việc tập trung tăng chất lượng của thép là giảm tỷ trọng về khối lượng của thép trong một công trình mà vẫn đảm bảo được chất lượng là một đòi hỏi cấp thiết hiện nay. NGUYỄN CAO SƠN LỚP:KT VẬT LIỆU 2006-2008 13 KHOA:KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU Hàn quốc Nga Nhật bản Ấn Độ Mỹ Brazil China: Trung Quốc BRIC: Brail, Nga, Ấn Độ, Trung Quốc ROW: Các quốc gia còn lại EU: Liên minh Châu Âu Hàn quốc Nhật bản Nga Mỹ Brazil Hàn quốc Ấn Độ China: Trung Quốc BRIC: BrazilNga, Ấn Độ, Trung Quốc ROW: Các quốc gia còn lại EU: Liên minh Châu Âu Nhật bản Nga Mỹ Brazil Ấn Độ Hình 1.2 Tỷ phần thép của các nước [19] NGUYỄN CAO SƠN LỚP:KT VẬT LIỆU 2006-2008 14 KHOA:KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU Trung Quốc là nước có tỷ lệ tăng trưởng hàng năm cao hơn rất nhiều so với tỷ lệ tăng trưởng hàng năm của thế giới. Điều đó cho thấy sự phát triển mạnh mẽ của Trung Quốc về sản lượng thép thô. Năm 2007 sản lượng thép thô của Trung Quốc ước đạt 490 triệu tấn chiếm 36,4% sản lượng thép thô toàn thế giới. Từ năm 2001 đến 2007 cho thấy sự lớn lên mạnh mẽ của các nước Trung Quốc, Nga, Brazil, Ấn Độ. Năm 2007 sản lượng thép thô của Trung Quốc, Nga, Brazil, Ấn Độ chiếm 48,2% sản lượng thép toàn thế giới (hình 1.2). 1.3. Tình hình thị trường thép trong nước Năm 2007 ghi nhận mức bình quân tiêu thụ thép của Việt Nam đã gần tiệm “ngưỡng” 100kg thép/người/năm - mức được nhiều chuyên gia khẳng định là điểm đầu trong giai đoạn “cất cánh” của công nghiệp quốc gia. Nhưng dường như, điều này sẽ không có nhiều ý nghĩa với thực tế tại Việt Nam. Vì với 9,6 triệu tấn thép tiêu thụ trong năm 2007 được cung ứng từ các nguồn không phải sản xuất toàn bộ ở trong nước và đã làm sai lệch và theo hướng nhập phôi thép. Phần lớn sản lượng là thép xây dựng, rõ ràng thị trường thép Việt Nam đang phát triển một cách không bền vững. Tốc độ tăng sản lượng sản xuất trong nước đã không đáp ứng kịp nhu cầu tăng trưởng, đồng thời dự báo tốc độ tăng trưởng không chính xác, đã đẩy thị trường thép Việt Nam tới thực tế phụ thuộc vào nguồn thép nhập khẩu. Có nghĩa là tính chủ động trong chiến lược phát triển ngành và hoạch định thị trường đã suy giảm, bị hạn chế. Đây là một thực tế không tốt, không bình thường của ngành thép Việt Nam. Ngành thép với tư cách là ngành công nghiệp cơ bản, đóng vai trò thúc đẩy các ngành công nghiệp khác của nền kinh tế thì đây sẽ là một thách thức lớn. NGUYỄN CAO SƠN LỚP:KT VẬT LIỆU 2006-2008 15 KHOA:KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU Không những thế, hiện nay đang tồn tại “đường mòn” trong cách hiểu của không ít doanh nghiệp là, các loại thép tấm, thép hình, thép kỹ thuật, thép cường độ cao... đều là thép “chất lượng cao”. Và khả năng vốn, thị trường, kỹ thuật, công nghệ trong nước chưa đủ “tầm” để sản xuất loại thép đó. Trong 5 năm liên tục (2003 - 2007), nhập khẩu thép của Việt Nam có mức tăng trưởng bình quân gần 20%/năm. Năm 2007, kim ngạch nhập thép của Việt Nam là 5,1 tỷ USD, tương đương sản lượng 8,1 triệu tấn. Mức nhập này tăng 66% về trị giá và 37% về lượng so với năm 2006. (Đ/v 1000 tấn) 0 Hình 1.3 Lượng thép nhập khẩu [11] Hình 1.4 Tỷ phần của các loại thép nhập khẩu [11] NGUYỄN CAO SƠN LỚP:KT VẬT LIỆU 2006-2008 16 KHOA:KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU Tuy có sự tăng trưởng mạnh về kim ngạch và sản lượng nhập, nhưng các số liệu này đã cho thấy sự thiếu hụt lớn trong phát triển công nghiệp của Việt Nam. Vì rõ ràng ngành sản xuất thép chưa trở thành ngành công nghiệp cơ bản thúc đẩy sự phát triển của các ngành công nghiệp khác. Thể hiện cụ thể nhất ở việc nhập khẩu phôi thép, ở sản lượng phôi thép sản xuất trong nước quá thấp, chất lượng chủ yếu phục vụ sản xuất thép xây dựng. Ngành sản xuất thép chưa trở thành ngành công nghiệp cơ bản thúc đẩy sự phát triển của các ngành công nghiệp khác. Thực tế cho thấy, quy mô, công nghệ của ngành thép được xem là “thước đo” chính để đánh giá khả năng tự chủ, trình độ phát triển của nền kinh tế nói chung và nền công nghiệp nói riêng của mỗi quốc gia. Trong đó, khả năng luyện phôi và sản xuất các loại thép “đặc chủng” như thép hình, thép tấm, thép chế tạo cường độ cao... là điều kiện tiên quyết để phát triển các ngành công nghiệp khác. Hiện trạng này thể hiện cụ thể ở việc nhập khẩu phôi thép, ở sản lượng phôi thép sản xuất trong nước quá thấp, chất lượng chủ yếu phục vụ sản xuất thép xây dựng. Vì vậy, một yêu cầu cấp bách là giảm sự phụ thuộc đối với thép nhập khẩu và đưa ngành thép trở thành ngành công nghiệp cơ bản để thúc đẩy sự phát triển của các ngành công nghiệp khác. Trong số vài chục nhà sản xuất thép Việt Nam hiện nay, chỉ duy nhất các nhà máy của Công ty cổ phần thép Cửu Long – Vinashin là được đầu tư với mục đích có khả năng tự sản xuất phôi thép, tự điều chỉnh chất lượng phôi để sau đó sản xuất các loại thép đặc thù như thép tấm khổ lớn, khổ thông thường, thép đường ray, thép hình kỹ thuật, thép chế tạo cường độ cao... Công ty cổ phần thép Cửu Long – Vinashin hiện đang tiếp tục đầu tư một loạt dự án luyện gang, phôi thép từ quặng sắt tại Yên Bái, Nam Định. Theo công bố, tất cả sản phẩm thép NGUYỄN CAO SƠN LỚP:KT VẬT LIỆU 2006-2008 17 KHOA:KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU xuất xứ từ các nhà máy của công ty đều áp dụng và đạt tiêu chuẩn ASTM và JIS. Mức tăng trưởng nhu cầu thép tấm và các loại thép khác của Việt Nam là 20%/năm. Hiện Việt Nam phải nhập khẩu 3,5 triệu tấn thép tấm/năm. Dự báo, nhu cầu thép tấm cả nước năm 2010 là khoảng 4,7 triệu tấn, năm 2015 là 7,2 triệu tấn và năm 2020 là 10,2 triệu tấn. Tính theo tỷ lệ, nhu cầu thép tấm và các loại thép khác sẽ chiếm 70% tổng nhu cầu thép thời gian tới tại Việt Nam. 1.4 . Thép dự ứng lực Sự phát triển của bê tông cốt thép dự ứng lực là do sự phát triển thép dự ứng lực. Với yêu cầu của loại thép này về độ bền, giới hạn chảy cao hơn nhiều so với thép cacbon thông thường, thép dự ứng lực thuộc nhóm thép kết cấu xây dựng được hợp kim hóa bằng một hoặc nhiều nguyên tố hợp kim với một lượng thấp. Loại thép này có thể gọi là thép hợp kim thấp độ bền cao (HSLA). 1.4.1. Một số dạng thép dự ứng lực 1.4.1.1. Dây kéo nguội Dây được làm bằng cách kéo nguội. Sản phẩm được cung cấp ở dạng cuộn với đường kính xấp xỉ bằng đường kính của tang cuộn của máy kéo dây (máy cuộn) hoặc ở dạng có đường kính lớn hơn từ dây thẳng. Hình 1.5 Dây kéo nguội đường kính 9 mm [16] NGUYỄN CAO SƠN LỚP:KT VẬT LIỆU 2006-2008 18 KHOA:KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU Dây có các dạng dây trơn, dây vằn (hình 1.5), dây có vân, dây có lượn sóng, dây cuộn bằng máy, dây được khử ứng suất. 1.4.1.2. Dây tôi ram Dây hoặc thanh cán nóng được nung lên nhiệt độ cao, làm nguội nhanh để tạo ra các cấu trúc mactenxit và sau đó được ram ở nhiệt độ thích hợp. Hình 1.6 Dây tôi ram đường kính 4 mm [16] Sản phẩm được cung cấp ở dạng cuốn (hình 1.6). Bề mặt của dây có thể có một lớp gỉ mỏng. Dây có thể là dạng trơn, vằn, khía, hoặc có vết ấn. 1.4.1.3. Dảnh. Hình 1.7 Dảnh 7 sợi làm cáp dự ứng lực [16] NGUYỄN CAO SƠN LỚP:KT VẬT LIỆU 2006-2008 19 KHOA:KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU Sản phẩm dài bao gồm hai hay nhiều dây bện chung nhau ở dạng xoắn ốc. Bước và hướng xoắn của tất cả các dây xoắn trong cùng một lớp là như nhau. Bước xoắn phải phù hợp với kích cỡ và chủng loại dảnh. Dảnh được gia công khử ứng suất giống như đối với dây kéo nguội và được cung cấp ở dạng cuộn. Dảnh có thể có các dạng như sau: Dảnh 2 sợi và dảnh 3 sợi, dảnh 7 sợi (hình 1.7), dảnh 19 sợi 1.4.1.4. Thanh Thanh được sản xuất bằng cán nóng và được cung cấp ở dạng thẳng. Bề mặt của nó có thể có gân. Các thanh (hình 1.8) được xử lý là thanh được gia công nguội hay nhiệt luyện. Những thanh như vậy có thể phải nhiệt luyện thêm để đạt được các tính chất theo yêu cầu. Hình 1.8 Thanh thép dự ứng lực làm cốt bê tông [16] 1.4.2. Yêu cầu chung đối với thép dự ứng lực Thành phần hóa học: Thành phần hóa học có liên quan đến chủng loại, kích cỡ và giới hạn kéo của sản phẩm. Thành phần hóa học của cả hai nguyên tố lưu huỳnh và phốt pho không được vượt quá 0,04%. NGUYỄN CAO SƠN LỚP:KT VẬT LIỆU 2006-2008