Nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng thép ở Việt Nam

Reseach, production and use of steels in Vietnam

1) Báo cáo tại Hội thảo KH thuộc Chương trình KC-02/16-20 “Nghiên cứu, ứng dụng và phát triển công nghệ vật liệu mới”

 PHẠM CHÍ CƯỜNG 
Chủ tịch Hội KHKT Đúc-Luyện kim VN

I. TÌNH HÌNH CHUNG VỀ NGHIÊN CỨU VÀ SẢN XUẤT THÉP Ở VIỆT NAM 

Sau cuộc kháng chiến chống Pháp thắng lợi (1954) Việt Nam bắt đầu khôi phục và phát triển kinh tế. Nhu cầu thép của đất nước sau chiến tranh là rất lớn vì chúng ta gần như không có thép để chế tạo công cụ sản xuất và xây dựng cầu cống, nhà cửa, v.v... Năm 1959 chúng ta bắt đầu xây dựng Khu liên hợp gang- thép Thái Nguyên với công suất 100.000 tấn/năm do Trung Quốc giúp   đỡ   đầu   tư,   tới   tháng 11/1963 mẻ gang của lò cao số1 ra lò, mở đầu cho công nghiệp sản xuất gang-thép ở Việt Nam và sau đó là lò cao số 2, và số 3 hoàn thành xây dựng và đi vào sản xuất. Khi đó mới chỉ sản xuất được gang và chưa sản xuất ra thép. 

Cùng với Khu gang-thép Thái Nguyên đi vào sản xuất, Viện nghiên cứu Luyện kim đen cũng được thành lập, từ bước đi ban đầu là Phòng TN trung tâm thuộc Khu gang-thép Thái Nguyên. Tất cả kỹ sư luyện kim được đào tạo trong nước và tốt nghiệp ở nước ngoài đều được điều động về Khu gang-thép Thái Nguyên và Viện Luyện kim đen, nằm trong Khu gang-thép. Số kỹ sư và phó tiến sĩ của Viện Luyện kim đen Thái Nguyên có lúc đã tới gần 1.000 người. Nhưng chiến tranh phá hoại của Mỹ đã làm gián đoạn công việc xây dựng Khu gang-thép Thái Nguyên, các trang thiết bị luyện thép và cán thép đã lắp đặt, chuẩn bị vào sản xuất thì buộc phải tháo rỡ, đưa đi sơ tán, Khu gang-thép bị bom Mỹ tàn  phá  phải  ngừng  sản  xuất nên Việt Nam tới lúc đó vẫn chưa sản xuất được thép. Viện nghiên cứu cũng phải sơ tán, hầu hết các kỹ sư và phó tiến sĩ được đào tạo đều không có điều kiện nghiên cứu tiếp tục, nên bị mai một dần. 

Tới năm 1975, khi chấm dứt chiến tranh với Mỹ, đất nước thống nhất Khu gang-thép Thái Nguyên được khôi phục trở lại sản xuất, Bộ Cơ khí-Luyện kim đã quyết định thành lập Công ty Thép Thái Nguyên và Công ty Thép Miền Nam, đồng thời cũng thành lập 2 viện nghiên cứu Luyện kim đen ở Thái Nguyên và Luyện kim màu ở Hà Nội. Công việc sản xuất và nghiên cứu vật liệu thép mới được khởi động lại. Tới năm 1990, khi thành  lập  Tổng  công  ty  Thép Việt Nam, sản lượng thép cả nước mới đạt 100.000 tấn/năm (Miền Bắc: 60.000 tấn/năm, Miền Nam: 40.000 tấn/năm). Nhờ chính sách đổi mới kinh tế và đặc biệt sau khi luật đầu tư nước ngoài do nhà nước ban hành có hiệu lực, các công ty thép nước ngoài sau năm 2000 đã đầu tư vào ngành sản xuất thép của Việt Nam, 6 công ty thép liên doanh với Nhật, Hàn Quốc, Úc, Đài Loan, Singapore,... được thành lập đã đưa ngành thép Việt Nam phát triển nhanh chóng. 

Năm 1995 Việt Nam chính thức gia nhập Hiệp hội Thép Đông Nam Á và tới năm 2016 Việt Nam đã sản xuất được 17,8 triệu tấn thép các loại; trong đó thép xây dựng 8,5 triệu tấn; thép cuộn cán nguội 3,7 triệu tấn; thép ống gần 2 triệu tấn; thép lá tráng kẽm và phủ màu đạt 3,4 triệu tấn/năm. Cả 4 chủng loại thép này chúng ta đã đáp ứng đủ nhu cầu trong nước và còn dư thừa để xuất khẩu đi nước ngoài. Năm 2016 Việt Nam đã xuất khẩu 4,1 triệu tấn thép các loại, đạt kim ngạch trên 2 tỷ USD. Năm 2016 Việt Nam cũng nhập 17,5 triệu tấn thép là những thép Việt Nam chưa sản xuất được, tổng tiêu thụ thép năm 2016 cả nước đạt trên 22,5 triệu tấn; đứng đầu các nước Đông Nam Á. Năm 2016 tiêu thụ thép bình quân đầu người của Việt Nam là 240 kg/ người, vượt mức tiêu thụ thép bình quân của thế giới (216,6 kg thép/người).  

II. MỘT SỐ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU TRONG SẢN XUẤT VẬT LIỆU THÉP Ở VIỆT NAM 

- Nguyên liệu chính để sản xuất thép ở Việt Nam là quặng sắt và than cốc, nhưng ở Việt Nam thì than mỡ cho luyện kim gần như không có, còn quặng sắt thì nghèo Fe, giàu Mn và có nước kết tinh nên sử dụng nấu gang đều bất lợi (quặng sắt thấp, tiêu hao than lớn, giá thành không cạnh tranh) nên đã nghiên cứu pha thêm tỷ lệ quặng giàu để hạn chế tác hại. Việt Nam duy nhất có mỏ sắt Thạch Khê, Hà Tĩnh có trữ lượng địa chất 500 triệu tấn nhưng lại ở sát biển (cách biển 1,5 km) nằm dưới mặt nước biển 500 m là bờ cát nên việc khai thác đòi hỏi kỹ thuật cao. Quặng Thạch Khê lại có lượng kẽm cao (0,07-0,08 % Zn) nên buộc phải nghiên cứu xử lý quặng và cải tạo lò cao khi dùng quặng này (do thành phần Zn cao hơn 10 lần quặng bình thường sẽ phá hỏng thể xây lò cao). 

Hiện nay mới chỉ dừng lại xem xét kỹ thuật khai thác và nghiên cứu xử lý Zn của nước ngoài để áp dụng ở Việt Nam. Vì không có than mỡ luyện ra than cốc nên một số công ty nghiên cứu sản xuất than cốc bằng cách nhập than mỡ của nước ngoài, pha với than gầy của Việt Nam để luyện cốc. Khí thải lò cốc rất độc hại, đã nghiên cứu hệ thống sử dụng khí lò để đốt lò phát điện, dùng cho nhà máy nhằm tiết kiệm năng lượng, giảm giá thành và bảo vệ môi trường. - Nghiên cứu sản xuất các mặt hàng kim loại Việt Nam chưa sản xuất được: cho tới nay chúng ta mới sản xuất được 4 sản phẩm thép với sản lượng 2016 đạt 17,8 triệu tấn; nhưng cũng phải nhập của nước ngoài 17,5 triệu tấn; tiêu tốn gần 9 tỷ USD/năm; vì vậy việc nghiên cứu sản xuất các chủng loại thép Việt Nam chưa sản xuất được ở các nhà máy trong nước là một nhiệm vụ rất quan trọng. Nhờ hợp tác với Đài Loan, từ năm 2017 Liên hợp Thép Formosa Hà Tĩnh công suất tổng cộng 22 triệu tấn/năm lớn nhất Đông Nam Á, đã bắt đầu đi vào sản xuất giai đoạn I, chúng ta đã sản xuất được thép cuộn cán nóng và thép chế tạo cơ khí là sản phẩm lâu nay chúng ta đều phải nhập của nước ngoài với số lượng rất lớn (năm 2016 Việt Nam nhập sản phẩm dẹt khoảng 5,6 triệu tấn, thép hợp kim 8 triệu tấn. Các nhà máy thép FDI ở Việt Nam đã sản xuất được một số loại thép hợp kim, thép chế tạo để cung cấp cho sản xuất cơ khí, chế tạo phụ tùng cho ô tô, xe máy, sản xuất hàng tiêu dùng như thép không gỉ, thép chế tạo... 

Những năm tới đây, khi ngành công nghiệp sản xuất ô tô, tàu thủy, xe máy, hàng gia dụng ở Việt Nam phát triển, việc nghiên cứu phát triển các vật liệu thép để đáp ứng nhu cầu trên chắc chắn sẽ được đặt ra. Trong nghiên cứu vật liệu thép, việc nghiên cứu các biện pháp giảm tiêu hao năng lượng điện, giảm phát thải để bảo vệ môi trường là vấn đề rất lớn. Trong nền kinh tế thị trường và trong điều kiện Việt Nam đã gia nhập WTO và các Hiệp định thương mại song phương và đa phương đã được ký kết với nhiều nước, thì việc tồn tại và phát triển của ngành vật liệu thép phụ thuộc vào năng suất, hiệu quả của sản xuất là rất lớn. Muốn ngành thép trong nước phát triển, không bị thép nhập khẩu lấn át, buộc phải tăng năng suất, giảm chi phí sản xuất để giảm giá thành là nhiệm vụ sống còn, muốn vậy phải giảm chi phí năng lượng (điện, than) và tăng năng suất sản xuất, tăng chất lượng sản phẩm. Công việc này Việt Nam đã làm được ở nhiều doanh nghiệp, nhưng còn rất nhiều việc phải làm. Hiện tại nhà nước vẫn còn có biện pháp bảo hộ sản xuất trong nước, nhưng các biện pháp đó sẽ không được phép tồn tại lâu dài. 

Do Việt Nam không có than mỡ để luyện than cốc luyện kim, vì thế đã nhiều năm Việt Nam đã được quốc tế giúp đỡ nghiên cứu các phương pháp luyện thép không dùng than cốc (luyện kim phi cốc), tuy nhiên chưa đạt được kết quả mong muốn. Hiện tại trên thế giới xuất hiện một số phương  pháp  luyện  kim  mới,  nhằm  sử  dụng quặng nghèo Fe và than chất lượng thấp như Corex, Finex,... Việt Nam sẽ có hướng nghiên cứu áp dụng các phương pháp luyện kim mới này vào Việt Nam. Trên đây là một số lĩnh vực đã và đang được nghiên cứu để áp dụng vào ngành sản xuất vật liệu thép ở Việt Nam. Những nghiên cứu ngày là đòi hỏi cấp bách của sản xuất thép để bảo đảm cho ngành thép Việt Nam tồn tại và phát triển trong điều kiện hội nhập sâu rộng vào thị trường kinh tế thế giới. Việt Nam ở sát Trung Quốc là nước sản xuất và xuất khẩu thép lớn nhất thế giới, vì vậy việc thép Trung Quốc tràn vào thị trường Việt Nam là không tránh khỏi. Muốn bảo vệ được thị trường thép trong nước, ngoài việc nghiên cứu sản xuất thép có chất lượng tốt và có giá cả cạnh tranh, các doanh nghiệp sản xuất thép Việt Nam còn phải nghiên cứu những giải pháp kỹ thuật thích hợp với điều kiện tài nguyên khoáng sản Việt Nam để có thể sản xuất các loại thép tốt phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế đất nước và xuất khẩu, ví dụ như các loại thép đã được biến tính (nâng độ bền) bằng hợp kim đất hiếm, thép hợp kim thấp độ bền cao...  

III. ĐỀ XUẤT VÀ KIẾN NGHỊ 

Ngành sản xuất vật liệu thép ở Việt Nam đã được phát triển với tốc độ nhanh chóng và chỉ sau một thời gian ngắn chúng ta đã sản xuất và tiêu thụ thép đứng đầu các nước Đông Nam Á. Tuy nhiên cũng đã bộc lộ một số mặt yếu kém cần phải khắc phục như: - Nhiều nhà máy còn sử dụng những thiết bị luyện kim đã lạc hậu, chậm đầu tư đổi mới nên chất lượng thép chỉ ở mức thấp và trung bình, tiêu hao nguyên vật liệu và tiêu hao năng lượng cao nên giá thành không đủ sức cạnh tranh với thép nhập khẩu. Chính vì thế, cần phải đổi mới nhận thức khi đầu tư các nhà máy mới: Lựa chọn công nghệ và thiết bị luyện kim tiên tiến, có thể chấp nhận giá cao nhưng chi phí vận hành sẽ thấp và tuổi thọ thiết bị sẽ lâu dài và đặc biệt chất lượng sản phẩm mới cạnh tranh được thép nhập khẩu. - Nhà máy luyện kim là nhà máy phát sinh nhiều chất thải độc hại, hiện tại ở các nước đã đầu tư rất nhiều trang thiết bị để khống chế các chất thải ảnh hưởng đến môi trường và nhiều nước đã đạt được thành quả rõ nét như Nhật, Hàn Quốc, Tây Âu,... 

Việt Nam đã có bài học kinh  nghiệm về thảm họa môi trường biển ở Liên hiệp Formosa Hà Tĩnh năm 2016. Vì vậy, trong sản xuất thép ở các nhà máy luyện kim cần phải được giám sát chặt chẽ từ khi thiết kế lựa chọn công nghệ, thiết bị tốt khi đưa vào vận hành để bảo đảm môi trường an toàn. Không đánh đổi môi trường lấy lợi ích kinh tế đơn thuần. - Cũng do đặc thù của các nhà máy luyện thép đòi hỏi phải đầu tư lớn vào các biện pháp để bảo vệ môi trường, vì vậy việc lựa chọn vị trí đặt nhà máy thép phải tính toán kỹ lưỡng để khỏi ảnh hưởng đến các hoạt động kinh tế khác của địa phương,  tránh  tình  trạng  các  địa  phương  đua nhau làm thép mà không có quy hoạch tính toán kỹ lưỡng. Hiện tượng các địa phương ồ ạt đầu tư vào thép trong thời gian vừa qua là hiện tượng không bình thường cần phải được các cơ quan quản lý đầu tư giám sát chặt chẽ và mọi đề án đầu tư cần được xem xét cẩn trọng trước khi cho phép khởi công xây dựng.