Thép đóng vai trò thiết yếu trong ngành xây dựng và sản xuất công nghiệp nhờ vào độ bền, tính dẻo dai và khả năng chịu lực. Với nhiều loại hình đa dạng như thép hộp, thép ống, thép cuộn, thép tấm, thép dây và thép hình, mỗi loại đều có ứng dụng riêng biệt. Đặc biệt, thép hình được sử dụng rất phổ biến trong chế tạo dầm cầu trục cho các ứng dụng có tải trọng nâng dưới 10 tấn, cũng như trong xây dựng nhà khung thép, mang lại sự chắc chắn và linh hoạt cho các công trình.
Thép hình là gì?
Thép hình là vật liệu dùng trong gia công các cấu kiện thép cho ngành xây dựng, chế tạo máy móc, thiết bị nâng cầu trục. Nó được đúc theo hình dáng của các chữ cái như chữ I, H, L,Z, U, T, V, C … và có tiêu chuẩn về kích thước cụ thể.
Thành phần của thép hình bao gồm hợp kim của sắt và Cacbon từ 0.02% 2.14 % theo trọng lượng và một số nguyên tố hóa học khác. Cacbon và các nguyên tố hóa học làm tăng độ cứng, hạn chế sự di chuyển của nguyên tử sắt trong cấu trúc tinh thể dưới tác động của nhiều nguyên nhân khác nhau. Tỷ lệ của các nguyên tố trong thép phù hợp nhằm mục đích kiểm soát các mục tiêu chất lượng như độ cứng, độ đàn hồi, tính dễ uốn và sức bền kéo đứt.
Các loại thép hình và đặc điểm
Thép hình được chế tạo rất đa dạng về kiểu dáng và kết cấu phù hợp với từng ứng dụng cụ thể như thép góc L, thép góc V, thép hình U, thép hình C, thép hình I, và thép hình H.
Thép chữ L
Thép chữ L, hay còn gọi là thép góc L, có tiết diện mặt cắt hình chữ L với hai cạnh vuông góc và chiều dài khác nhau. Khối lượng của thép trên mỗi mét được xác định dựa vào kích thước danh nghĩa, với khối lượng riêng khoảng 7.85 kg/dm³. Thép chữ L thường được sử dụng làm giá đỡ và thanh giằng quan trọng
Thép góc V
Loại thép này được chia thành hai dạng chính: thép góc thông thường và thép góc mạ kẽm nhúng nóng. Thép góc V có độ cứng lớn nên có khả năng chịu lực cao. biệt có khả năng chịu được những ảnh hưởng từ môi trường như nhiệt độ, độ ẩm… Đặc biệt sản phẩm mạ kẽm nhúng nóng có khả năng chống chịu tốt hơn trước tác động của nước biển và một số loại axit nên được sử dụng nhiều trong ngành đóng tàu và hàng hải.
Thép chữ U
Thép hình chữ với hai cánh và một đáy, giúp phân phối lực đều và tạo độ bền. Thép hình U được sử dụng làm khung cho các tòa nhà, cầu, và công trình hạ tầng, ứng dụng trong nội thất.
Thép chữ C
Thép hình C có tiết diện hình chữ C dùng để hỗ trợ dầm và cột, đóng khung và lắp đặt. Nó là nguyên liệu chính trong sản xuất máy móc, đồ gia dụng, và cả trong việc chế tạo bàn ghế.
Thép chữ I
Thép hình I có chiều cao (hay chiều dài nối bụng) lớn hơn đáng kể so với phần cánh. Thép hình chữ I cũng tương tự như thép hình chữ H là có khả năng chịu lực lớn nên được sử dụng rộng rãi trong các thiết kế dầm đỡ toà nhà, dầm đỡ cầu trục.
Thép chữ H
Thép hình H có tiết diện giống chữ H, với hai mặt bích song song và bằng nhau, trong khi phần thân giữa thường mỏng hơn. Loại thép này kết cấu đối xứng với độ ổn cao nên có khả năng chịu áp lực vô cùng lớn. Thép H có thể được xử lý bề mặt bằng cách mạ kẽm, mạ nhúng nóng hoặc sơn, nhằm bảo vệ khỏi tác động môi trường.
Ứng dụng của thép hình
- Xây dựng đường – cầu cống: Thép hình được sử dụng trong các nhịp cầu, trụ cầu và các thành phần chịu lực khác, giúp đảm bảo độ bền và ổn định của cầu. Thép hình có thể được dùng để làm khung cho các cống, giúp hỗ trợ và gia cố kết cấu trong điều kiện tải trọng lớn.
- Máy nâng vận chuyển: sử dụng Thép hình chữ I cho cầu trục, cổng trục, xe nâng, và các thiết bị vận chuyển, giúp đảm bảo khả năng chịu tải cao và độ bền trong quá trình hoạt động.
- Ngành công nghiệp đóng tàu: Thép hình được sử dụng để chế tạo khung và kết cấu của tàu, đảm bảo sức mạnh và độ bền trong môi trường nước. Thép hình cũng thường được dùng để xây dựng các phần mái, thân tàu, giúp tăng cường khả năng chịu sóng và áp lực.
- Tháp truyền hình: Thép hình được sử dụng để xây dựng các tháp truyền hình, cung cấp độ bền và khả năng chịu gió lớn, đảm bảo thiết bị truyền tín hiệu hoạt động hiệu quả.
- Kệ kho chứa hàng hóa: Thép hình thường được sử dụng để làm khung kệ kho, giúp tối ưu hóa không gian lưu trữ và đảm bảo an toàn cho hàng hóa.
- Khung container: Thép hình được dùng trong thiết kế khung của container vận chuyển hàng hóa, đảm bảo tính chắc chắn và khả năng chịu lực trong quá trình vận chuyển.
- Xây nhà xưởng: Thép hình là vật liệu chủ yếu trong xây dựng khung cho nhà xưởng, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí trong quá trình thi công.
- Làm cọc cho nền: Thép hình có thể được dùng làm cọc cho nền, giúp gia cố đất và đảm bảo tính ổn định cho các công trình xây dựng.
Quy trình sản xuất thép hình
Quy trình sản xuất các thanh và góc thép là một hành trình tỉ mỉ từ khâu lựa chọn nguyên liệu thô đến thành phẩm. Thông qua quá trình nung nóng, tạo hình, làm nguội và hoàn thiện, các thanh thép được định hình và biến đổi thành các thành phần đa năng góp phần tạo nên sự ổn định và độ bền của các kết cấu trong nhiều ngành công nghiệp.
Lựa chọn nguyên liệu thô
Quá trình sản xuất thép hình bắt đầu bằng việc lựa chọn cẩn thận các nguyên liệu thô phù hợp. Thép cacbon chất lượng cao hoặc thép hợp kim thấp thường được lựa chọn vì độ bền và độ bền tuyệt vời của nó.
Thành phần của thép được kiểm soát tỉ mỉ để đảm bảo các tính chất cơ học mong muốn. Thép được chọn có nguồn gốc dưới dạng thanh dài, được gọi là phôi thường được sản xuất tại các nhà máy thép.
Tôi luyện
Bước tiếp theo bao gồm việc nung nóng và xử lý nguyên liệu thô để tạo điều kiện cho việc định hình và tạo hình. Các phôi được nung nóng đến nhiệt độ cực cao trong lò chuyên dụng, đạt đến trạng thái dễ uốn. Quá trình nung nóng này giúp giảm lực cần thiết để biến dạng và tăng cường tính linh hoạt của vật liệu.
Sau khi được nung nóng, các phôi thép đi qua các con lăn để giảm kích thước và hình dạng mặt cắt ngang của chúng. Quá trình này được gọi là cán nóng, tạo ra các dải kim loại dài được gọi là “tấm” hoặc “cuộn”. Các tấm hoặc cuộn này sau đó được để nguội và được cắt thành các chiều dài cụ thể, sẵn sàng cho giai đoạn tiếp theo của quy trình sản xuất.
Tạo hình
Các tấm hoặc cuộn được đưa vào máy cán, bao gồm một bộ các con lăn được thiết kế đặc biệt để dần dần định hình kim loại thành hình dạng mong muốn. Một loạt các con lăn kênh thép từ từ uốn cong kim loại, tạo thành hình chữ “U” hoặc chữ “L” hoặc bất kỳ hình dạng nào khác theo yêu cầu.
Kim loại chịu áp lực đáng kể trong quá trình cán, khiến các hạt kéo dài và thẳng hàng, dẫn đến cải thiện các tính chất cơ học. Sự biến dạng có kiểm soát này tăng cường độ bền, độ cứng và khả năng chịu tải của sản phẩm cuối cùng.
Làm mát, duỗi thẳng và cắt
Sau khi tạo hình, sản phẩm được làm nguội đến nhiệt độ phòng để ổn định cấu trúc và ngăn ngừa cong vênh hoặc biến dạng. Làm nguội có thể thực hiện bằng cách làm mát bằng không khí hoặc làm nguội bằng nước, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của thép.
Sau khi làm mát, các thanh có thể trải qua quá trình nắn thẳng để hiệu chỉnh bất kỳ sự uốn cong hoặc xoắn nào trong quá trình tạo hình. Máy móc chuyên dụng được sử dụng để đảm bảo các thanh đáp ứng được dung sai kích thước yêu cầu.
Cuối cùng, máy cắt sẽ cắt các thanh đã nắn thẳng thành các chiều dài cụ thể. Quá trình cắt đảm bảo tính đồng nhất và cung cấp sản phẩm mong muốn cho các ứng dụng tiếp theo.
Xử lý bề mặt và hoàn thiện
Thép hình thường trải qua quá trình xử lý bề mặt để tăng khả năng chống ăn mòn và cải thiện vẻ ngoài của chúng. Các phương pháp xử lý bề mặt phổ biến bao gồm mạ kẽm, sơn hoặc sơn tĩnh điện. Các quy trình này cung cấp thêm một lớp bảo vệ, đảm bảo tuổi thọ và giảm yêu cầu bảo trì.
