Hành trình tấm inox: từ quặng sắt thô đến thành phẩm sáng bóng

Trong hệ kiến thức nền tảng về thép không gỉ, hiểu trọn vẹn “hành trình” của một tấm inox từ quặng thô đến bề mặt sáng bóng giúp kỹ sư, nhà thầu và chủ xưởng ra quyết định chính xác về mác thép, bề mặt, và tiêu chuẩn. Bài viết này đi theo dấu toàn bộ chuỗi giá trị — từ khai khoáng, nấu luyện, cán, ủ – tẩy, đến hoàn thiện bề mặt và kiểm soát chất lượng — để bạn có bức tranh kỹ thuật đầy đủ, sát thực tế sản xuất và thị trường Việt Nam.

Tổng quan chuỗi giá trị: từ mỏ đến tấm inox

– Khai khoáng và luyện ferrohợp kim: quặng sắt (hematit/magnetit) → gang/thép nền; quặng cromit → ferrochrome (FeCr); quặng nickel sulfide/laterit → nickel hoặc ferronickel; molypdenit → Mo; cùng thép phế (scrap).
– Nấu luyện thép không gỉ: lò điện hồ quang (EAF) nấu chảy (scrap + FeCr + Ni), tinh luyện AOD/VOD để hạ carbon, khử tạp S, P, điều chỉnh N; đúc liên tục ra slab.
– Cán nóng (HR) → ủ – tẩy (HRAP) → cán nguội (CR) nhiều pass → ủ – tẩy/ủ sáng → hoàn thiện bề mặt (2B, BA, No.4, HL, 8K) → cắt xẻ → đóng gói.
– Kiểm định theo tiêu chuẩn (ASTM A240/A480, EN 10088, JIS G4304/G4305): thành phần, cơ tính, dung sai, bề mặt.

Nguyên liệu và cân bằng luyện kim

Vai trò của từng nguyên liệu

– Sắt (Fe): nền kim loại chính, đến từ phế thép và/hoặc gang/thép cơ sở.
– Crom (Cr): tạo lớp thụ động Cr2O3 chống ăn mòn. Thép không gỉ cần ≥10.5%Cr; mác phổ biến 304 ~18%Cr, 316 ~16–18%Cr, 430 ~16–18%Cr.
– Nickel (Ni): ổn định pha austenit (độ dẻo, độ dai, định hình), 304 ~8–10.5%Ni, 316 ~10–14%Ni. 430 là ferritic (không Ni).
– Molypden (Mo): tăng chống rỗ pitting/crevice, 316 có 2–3%Mo.
– Mangan (Mn), Nitơ (N): thay thế một phần Ni trong mác kinh tế (201), gia cường dung dịch rắn.
– Các chất điều chỉnh: C (càng thấp càng chống nhạy hóa), Si (khử oxy), Ti/Nb (ổn định C trong 321/347), S/P (tạp hại cần khống chế).

Tỉ lệ phối liệu điển hình (tham khảo cho 1 tấn 304)

– 60–85% phế inox + phế thép sạch
– 14–20% ferrochrome (60–70%Cr)
– 8–12% nickel (Ni cathode/ferronickel)
– Phần nhỏ: ferromoly (nếu là 316), ferrosilicon, vôi (tạo xỉ), nitơ (khí)
Lưu ý: tỉ lệ thay đổi theo mác, công nghệ và sẵn có phế liệu.

Nấu luyện: EAF → AOD/VOD → đúc liên tục

Lò điện hồ quang (EAF)

– Chức năng: nấu chảy nhanh hỗn hợp phế + ferrohợp kim ở 1.600–1.650°C, kiểm soát nhiệt/điện năng (≈350–500 kWh/tấn).
– Khâu khử tạp: xỉ kiềm cao (CaO) để bắt lưu huỳnh (S) và phospho (P).
– Điều chỉnh sơ bộ thành phần trước khi tinh luyện.

Tinh luyện AOD/VOD

– AOD (Argon Oxygen Decarburization): thổi O2 pha loãng bằng Ar/N2 để khử C xuống <0,03% trong khi hạn chế oxi hóa Cr. Phản ứng chủ đạo: [C] + [O] → CO↑. Sau giai đoạn khử C là khử S (xỉ kiềm), điều chỉnh Cr/Ni/Mo/N. - VOD (Vacuum Oxygen Decarburization): dùng chân không để đạt C siêu thấp và kiểm soát N — hữu ích cho mác ferritic, siêu sạch hoặc yêu cầu BA cao cấp. - Kết quả: thép lỏng đạt thành phần hóa học mục tiêu, tạp chất thấp, mức bao khí (H, N, O) kiểm soát.

Đúc liên tục (slab)

– Thép lỏng → trung gian tundish → khuôn đồng làm mát → slab dày 150–220 mm, rộng 900–1.600 mm.
– Kiểm soát: tốc độ kéo, rung khuôn, bột đúc để hạn chế kẹt vỏ, nứt nóng, vết rỗ.

Cán nóng, ủ – tẩy và dải cán nóng

Cán nóng (Hot Rolling)

– Slab nung lại 1.150–1.250°C → cán phá → cán tinh (Steckel/Hot Strip Mill) đến 3–12 mm.
– Tẩy cáu (descaling) bằng tia nước áp lực cao giữa các pass để giảm cặn oxit Cr/Fe.
– Sản phẩm: Hot Band (đen), sau đó thường ủ – tẩy để thành HRAP.

Ủ – tẩy (Anneal & Pickle, HRAP)

– Ủ hòa tan 1.050–1.150°C để tái tạo austenit/ferrit đồng nhất, phá biến cứng.
– Tẩy axit: HNO3 + HF ở dạng bể nhúng, phun hoặc điện hóa để loại lớp oxit giàu Cr bám chặt; rửa – trung hòa – sấy khô.
– HRAP có bề mặt mờ, dùng cho độ dày lớn hoặc trước khi cán nguội.

Cán nguội, ủ mềm và hoàn thiện bề mặt

Cán nguội (Cold Rolling)

– Mục tiêu: đạt độ dày chính xác (0,3–3,0 mm phổ biến), tăng phẳng, cải thiện bề mặt.
– Giảm chiều dày tổng 50–70% qua nhiều pass; xen kẽ ủ mềm để khôi phục dẻo.

Ủ – tẩy lần 2 và các dạng bề mặt tiêu chuẩn

– 2D: Ủ – tẩy sau cán nguội, không skin-pass, bề mặt xám mờ, Ra ≈ 0,6–1,0 µm.
– 2B: Ủ – tẩy rồi skin-pass nhẹ bằng trục bóng → bề mặt mịn, phản xạ nhẹ, Ra ≈ 0,3–0,5 µm. Phổ biến nhất cho gia công cơ khí, laser, chấn gấp.
– BA (Bright Anneal): Ủ sáng trong khí bảo vệ H2/N2, dew point thấp (≤ –40°C), không tẩy sau ủ → bề mặt bóng gương, Ra ≈ 0,05–0,1 µm. Thích hợp trang trí cao cấp, thiết bị y tế, F&B.
– No.4/HL (Hairline): Đánh xước đồng đều bằng băng mài/Scotch-Brite; No.4 hạt ngắn, HL vân dài; yêu cầu kiểm soát grit (180–320) và hướng xước.
– 8K (Mirror): Đánh bóng cơ học nhiều cấp hạt đến gương soi; cần nền BA/2B chất lượng cao để tránh “da cam”, lộ khuyết tật.

Làm phẳng và ổn định hình học

– Tension leveling/roller leveling: khử sóng, cải thiện độ phẳng ≤ I-unit theo A480.
– Slit/cut-to-length: cắt cuộn thành băng hoặc tấm; mép Mill Edge hoặc Slit Edge.
– Phủ film PE/PVC một hoặc hai mặt để bảo vệ trong gia công/thi công.

Tiêu chuẩn, cơ tính và kiểm soát chất lượng

Chuẩn mác và sản phẩm

– ASTM A240/A480: tấm/cuộn inox; EN 10088; JIS G4304 (tấm cán nóng), G4305 (tấm cán nguội).
– Mác phổ biến:
– 201 (Cr16–17, Mn cao, Ni thấp): kinh tế, trang trí – nội thất khô.
– 304/304L (18Cr–8Ni, C thấp): đa dụng, thực phẩm, cơ khí.
– 316/316L (Mo 2–3%): môi trường chloride, ven biển.
– 430 (Ferritic, 16–18Cr, 0Ni): trang trí, ô tô, thiết bị gia dụng.
– Duplex 2205: PREN cao, chịu chloride mạnh, kết cấu.
– Dung sai: theo A480/EN ISO, cần kiểm tra độ dày, độ phẳng, độ song song, nhám bề mặt.

Thử nghiệm và kiểm tra

– Thành phần: OES/ICP; kiểm tra nhanh PMI bằng XRF tại kho/xưởng.
– Cơ tính: kéo (ASTM A370), uốn, độ cứng (HRB/HV).
– Ăn mòn: A262 (IGC), pitting (PREN = %Cr + 3.3×%Mo + 16×%N; 316 có PREN ~23–24; 304 ~18–19).
– Bề mặt: Ra, khuyết tật cán (vết lăn, rỗ, xước), sai số màu giữa mẻ.
– Không phá hủy: Eddy current, UT (nếu yêu cầu tấm dày).
– Truy xuất: Heat number, MTC (EN 10204 3.1), nguồn melt shop.

Từ góc nhìn vi cấu trúc: vì sao inox “không gỉ”?

– Lớp thụ động: màng Cr2O3 dày vài nm tự tái sinh khi có O2; Mo giúp tăng ổn định màng trong môi trường Cl–.
– Nhạy hóa (sensitization): kết tủa Cr23C6 tại biên hạt ở 450–850°C làm nghèo Cr cục bộ → IGC; khắc phục bằng mác L (C ≤0,03%) hoặc ổn định Ti/Nb, quy trình ủ đúng.
– Ảnh hưởng N: tăng bền, tăng PREN (đặc biệt duplex, austenitic cao N).

Hoàn thiện bề mặt và ứng dụng thực tế

– 2B: lựa chọn mặc định cho chế tạo cơ khí, cắt laser, chấn; sơn/tĩnh điện tốt nếu xử lý trước.
– BA: thiết bị y tế, F&B, thang máy, bếp công nghiệp; ít chênh màu, dễ vệ sinh.
– No.4/HL: nội thất, mặt dựng; lưu ý hướng vân khi lắp ghép.
– 8K: trang trí cao cấp, gương; yêu cầu nền thép sạch, kiểm soát đánh bóng.
– Xử lý bổ sung: phủ PVD/ion (màu vàng, đen, đồng), bead-blast, nano-coating chống bám bẩn.

Logistics, đóng gói và bảo quản tại Việt Nam

– Đóng gói: giấy dầu + túi PE + đai thép, kê gỗ; gắn hạt hút ẩm.
– Vận chuyển/lưu kho: nơi khô thoáng, tránh sương muối, tránh tiếp xúc vật liệu có chloride (xi măng ướt, muối).
– Lưu ý miền biển/độ ẩm cao: ưu tiên 316/duplex, phủ film hai mặt, vệ sinh định kỳ để bảo vệ lớp thụ động.

Yếu tố chi phí và bền vững

– Chi phí: biến động niken (LME), ferrochrome, năng lượng; premium cho BA, HL/No.4, 8K; cuộn rẻ hơn tấm cắt lẻ.
– Năng lượng & phát thải: EAF dùng tỷ lệ phế cao giúp giảm CO2; tái sinh axit tẩy (regeneration), xử lý bùn oxit Cr; tuần hoàn nước tẩy rửa.
– Lựa chọn mác tối ưu: dùng PREN đủ nhu cầu để tránh “over-spec” gây lãng phí.

Checklist chọn mua tấm inox cho xưởng/nhà thầu ở Hà Nội

– Xác định môi trường làm việc: trong nhà khô (201/430/304), ẩm/chloride (316/duplex).
– Chọn bề mặt theo công năng: 2B cho gia công, BA cho vệ sinh/bóng, HL/No.4 cho trang trí, 8K cho gương.
– Kiểm tra chứng chỉ: ASTM A240/A480, EN 10088; MTC 3.1, heat number.
– Đo nhanh PMI/XRF khi nhận hàng để tránh nhầm 201 ↔ 304.
– Kiểm tra hình học: độ phẳng, độ dày đo tại nhiều điểm; bề mặt không xước, không “black spot”.
– Yêu cầu film bảo vệ, hướng vân (nếu HL/No.4), mép cắt (slit hay mill).
– Dự phòng gia công: chọn độ dày 1,0–3,0 mm, rộng 1.219 mm (phổ biến thị trường VN), độ cứng phù hợp chấn uốn.
– Hỏi rõ quy trình ủ (BA/2B) và quy trình tẩy (chất lượng bề mặt, độ sạch).

Các câu hỏi thường gặp kỹ thuật

1) Vì sao 304 đôi khi vẫn gỉ nâu?

– Nhiễm sắt bề mặt do tiếp xúc dụng cụ carbon steel, bụi sắt; hoặc chloride đọng lâu ngày. Giải pháp: pickling/passivation nhẹ, vệ sinh định kỳ, tránh để nước đọng.

2) 201 có thay 304 được không?

– Trong nội thất khô/gian bếp gia đình: có thể. Ngoài trời/ẩm mặn: 201 dễ rỗ; 304/316 an toàn hơn. 201 có Mn cao, Ni thấp → độ dai kém ở nhiệt độ thấp.

3) BA có cần đánh bóng để đạt 8K?

– BA là nền tốt, nhưng để đạt gương 8K cần đánh bóng cơ học tinh; BA giúp rút ngắn công đoạn và cho màu bóng sâu hơn.

Lộ trình tóm tắt theo bước (từ quặng đến tấm)

1) Quặng sắt, quặng cromit, quặng nickel → gang/thép nền, ferrochrome, nickel; cộng với phế inox.
2) Nấu chảy EAF → điều chỉnh sơ bộ thành phần.
3) Tinh luyện AOD/VOD → hạ C, khử tạp, đạt mác yêu cầu.
4) Đúc liên tục → slab.
5) Cán nóng → dải nóng.
6) Ủ – tẩy (HRAP).
7) Cán nguội nhiều pass → ủ – tẩy/ủ sáng.
8) Hoàn thiện bề mặt 2B/BA/No.4/HL/8K.
9) Cắt xẻ, làm phẳng, phủ film, đóng gói.
10) Kiểm tra chất lượng, cấp chứng chỉ, giao hàng.

Kết luận

Tấm inox thành phẩm là kết quả của một chuỗi kỹ thuật nghiêm ngặt: phối liệu chuẩn (Cr, Ni, Mo, N, phế), nấu luyện sạch (EAF–AOD/VOD), đúc – cán chính xác, ủ – tẩy đúng quy trình và hoàn thiện bề mặt theo chuẩn quốc tế. Với ứng dụng thực tế tại Việt Nam, lựa chọn đúng mác (201/304/316/430/duplex), đúng bề mặt (2B/BA/No.4/HL/8K) và kiểm soát chứng chỉ – chất lượng đầu vào sẽ quyết định độ bền, thẩm mỹ và hiệu quả chi phí. Hiểu “hành trình” này giúp bạn mua đúng, gia công mượt, công trình bền đẹp — từ xưởng tới công trường.