Ngành công nghiệp sản xuất thép toàn cầu đang chứng kiến một bước tiến lớn với sự ra đời của công nghệ luyện thép đột phá do các nhà khoa học Trung Quốc phát triển. Sau hơn một thập kỷ nghiên cứu, nhóm của Giáo sư Zhang Wenhai thuộc Viện Hàn lâm Kỹ thuật Trung Quốc đã tạo ra phương pháp “luyện gang nhanh”, hứa hẹn thay đổi hoàn toàn quy trình của nhà máy luyện thép.
Phương pháp luyện gang nhanh
Công nghệ mới này sử dụng một quy trình đặc biệt, trong đó bột quặng sắt mịn được phun vào lò nung siêu nóng, tạo ra một “phản ứng hóa học gây nổ”. Kết quả là sắt lỏng có độ tinh khiết cao được hình thành ngay lập tức. Phương pháp này chỉ mất từ 3 đến 6 giây để hoàn thành, thay vì 5-6 giờ như trong lò cao truyền thống.
Với tốc độ vượt trội, công nghệ này giúp tăng năng suất sản xuất lên gấp 3600 lần. Đặc biệt, nó hoạt động hiệu quả đối với quặng sắt có năng suất thấp hoặc trung bình, vốn rất phổ biến tại Trung Quốc. Điều này giúp giảm sự phụ thuộc vào nguồn quặng sắt năng suất cao nhập khẩu từ Úc, Brazil và châu Phi.
Phương pháp luyện gang mới giúp thay đổi quy trình sản xuất thép truyền thống
Bên cạnh đó, công nghệ mới mang lại những lợi ích đáng kể về môi trường và kinh tế. Theo nhóm nghiên cứu, phương pháp này cải thiện hiệu suất năng lượng của ngành thép hơn 1/3 và hoàn toàn không sử dụng than trong quy trình sản xuất. Điều này đồng nghĩa với việc giảm phát thải carbon dioxide gần như bằng 0, góp phần quan trọng vào mục tiêu giảm carbon đầy tham vọng của Trung Quốc.
Ứng dụng vào sản xuất thép xây dựng
Trung Quốc hiện là quốc gia có năng lực sản xuất thép lớn nhất thế giới, vượt tổng sản lượng của các quốc gia khác. Thép xây dựng như thép cuộn, thép gân là một trong những sản phẩm chủ lực, đóng vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp như đường sắt cao tốc, sản xuất ô tô và xây dựng. Với công nghệ luyện gang nhanh, các công ty thép tại Trung Quốc có thể gia tăng khả năng cạnh tranh trên thị trường toàn cầu và giảm chi phí sản xuất một cách đáng kể.
Thách thức kỹ thuật và thành tựu
Một trong những thách thức lớn nhất cho các công ty thép khi triển khai công nghệ này là thiết kế đầu phun quặng. Quặng sắt cần được phân tán đều trong môi trường nhiệt độ cao với khả năng khử mạnh để kích hoạt vụ nổ. Nhóm của ông Zhang đã phát triển một vòi phun xoáy tiên tiến, có thể xử lý tới 450 tấn quặng sắt mỗi giờ. Một lò phản ứng sử dụng ba vòi phun này có thể sản xuất 7,11 triệu tấn sắt mỗi năm. Hiện tại, vòi phun này đã đi vào sản xuất thương mại.
Công nghệ luyện kim nhanh không phải là một ý tưởng mới. Ông Zhang đã áp dụng thành công phương pháp này vào sản xuất đồng quy mô lớn từ những năm 1970. Dựa trên nền tảng đó, nhóm của ông đã cải tiến và phát triển công nghệ dành riêng cho nhà máy sản xuất thép, nhận bằng sáng chế vào năm 2013 và tinh chỉnh trong hơn một thập kỷ tiếp theo.
Công nghệ luyện gang nhanh là minh chứng cho tiềm năng cách mạng hóa ngành sản xuất thép. Không chỉ nâng cao năng suất, giảm chi phí mà còn góp phần giảm phát thải carbon, hỗ trợ các công ty thép tiến gần hơn đến mục tiêu phát triển bền vững. Đây chắc chắn là bước tiến lớn, không chỉ đối với Trung Quốc mà còn với toàn bộ ngành công nghiệp thép toàn cầu.