Đối với sản xuất thép cán nóng thì tiêu hao nhiên liệu cho việc nung phôi là một trong những chỉ tiêu tiêu hao quan trọng, nó chiếm tỉ lệ khá cao trong cơ cấu chi phí sản xuất. Vì vậy, để giảm chi phí sản xuất ngoài các yếu tố khác phải giảm chi phí thì tiết kiệm nhiên liệu đốt cho lò nung là một vấn đề lớn. Để giảm tiêu hao nhiên liệu đốt lò có nhiều biện pháp như: Đầu tư xây dựng lò nung hiện đại có mức tiêu hao thấp, giảm nhiệt độ phôi ra lò, đầu tư thiết bị thu hồi nhiệt chất lượng cao, tối ưu hoá quá trình đốt lò, tăng nhiệt độ cho phôi đầu vào...

Đặt vấn đề

Hiện nay, việc sản xuất thép cán nóng tại Việt Nam và đa số các nhà máy cán thép chủ yếu là nạp phôi nguội, vì một số các nhà máy chỉ có dây chuyền cán thép hoặc có cả luyện thép, nhưng do thiết kế cũ không đồng bộ, không tính đến việc tiết kiệm nhiệt cho lò nung phôi.

Công ty CP Thép Thủ Đức được hình thành từ những năm 1960 với công nghệ lạc hậu chỉ có một phân xưởng cán, sản xuất một vài loại sản phẩm thép tròn như Ø8, Ø10 với sản lượng khoảng 500-1.000 T/năm, bằng nguồn phôi kích thước 50mm x 50mm. Sau nhiều lần đầu tư cải tạo, hiện nay, thiết bị của Công ty đạt ở mức trung bình gồm: Lò luyện EAF công suất 20 tấn/mẻ; lò tinh luyện LF 20 tấn/mẻ; Hệ thống đúc liên tục công suất 140.000 tấn/năm; Dây chuyền cán công suất 200.000 tấn/năm với lò nung phôi thỏi 120mm x 120mm x 6m, công suất 45 tấn/giờ. Vì vậy, để tiết kiệm chi phí năng lượng trong sản xuất ở dây chuyền cán cần tập trung vào khai thác khả năng tận dụng tối đa lượng nhiệt trực tiếp của phôi đúc liên tục sẵn có.

Bước sang năm 2013, sản lượng luyện phôi thỏi của Thép Thủ Đức đã vượt hơn khả năng tiêu thụ của sản phẩm cán. Mặt khác, Công ty đã nhận định tình hình khó khăn trong năm 2014 là mức tiêu thụ sản phẩm cán tiếp tục khó khăn, đồng thời tiêu thụ phôi thỏi cũng không thuận lợi nên phải có giải pháp giảm chi phí trong sản xuất, cân bằng mức sản xuất luyện với cán (chỉ sản xuất luyện khi cán sản xuất, tận dụng 100% phôi nóng đúc liên tục đưa vào cán để đảm bảo chi phí thấp nhất).

Công ty đã triển khai phương án cán toàn bộ 100% thỏi nóng qua lò nung gas CNG, nhưng mức tiêu hao thấp nhất đạt được là 20 Sm3/tấn (tương đương 0,792 mmBTU/tấn),  khả năng tận dụng nhiệt vẫn chưa tối ưu.

Với mục tiêu giảm chi phí tối đa trong sản xuất nhằm đem lại hiệu quả cao nhất, sau khi tìm hiểu và xem xét các công ty sản xuất thép tương tự trong khu vực, Thép Thủ Đức nhận thấy việc tận dụng tối đa nhiệt của thỏi đúc liên tục trước khi đưa vào cán có thể thực hiện được bằng cách, sử dụng lò nung trung gian để giảm chi phí nung bằng gas.

Qua việc khảo sát các lò nung phôi nóng trong các dàn cán bằng lò nung trung tần và tham quan đơn vị sử dụng tại Trung Quốc, Công ty nhận thấy việc đầu tư một lò nung trung tần tại phân xưởng cán của Thép Thủ Đức là rất hợp lý với các đặc điểm sau:

+ Nếu nung bằng lò gas như cũ thì nhiệt độ thỏi đang cao khoảng 750oC, đưa vào lò qua vùng sấy nhiệt lại thấp xuống còn khoảng 650oC, sau đó lại nung lại, dẫn đến mức tiêu hao gas vẫn ở mức cao, chưa tận dụng được triệt để.

+ Nếu xây dựng một lò nung khí gas loại nhỏ chỉ chuyên dùng cho phôi nóng, Công ty cũng đã xem xét và nhận thấy phương án này cũng có khả năng giảm chi phí gas, nhưng chi phí đầu tư ban đầu cũng tương đối cao, bố trí mặt bằng phức tạp, khi ngưng lò phải mất chi phí sấy lò, tốn nhân công vận hành… Vì vậy, Công ty đánh giá không tối ưu.

+ Khi nung bằng lò nung cảm ứng trung tần, thỏi nóng được đưa ngay vào lò, nhiệt độ của vùng tâm thỏi còn tương đối cao. Đặc điểm của lò nung trung tần là nâng nhiệt chủ yếu vùng ngoài của thỏi do quá trình di chuyển bị thất thoát nhiệt. Tận dụng tối đa được nhiệt của thỏi và thời gian nung nhanh thỏi không bị cháy hao. Hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao, tính khả thi cao so với lò nung gas.

NỘI DUNG THỰC HIỆN

Xác định lựa chọn công nghệ và phương án đầu tư

Thỏi đúc liên tục sau khi di chuyển sang phân xưởng cán nhiệt độ bên ngoài đo được trung bình 750oC thì nhiệt độ trong tâm của thỏi còn tương đối cao, khoảng 900oC. Lò nung bằng dòng cảm ứng trung tần có biên dạng tương đương của thỏi cán sẽ có tác dụng nung chủ yếu phần mất nhiệt của thỏi phía ngoài. Với tần số 800-1000Hz, chiều sâu nung nâng nhiệt nhanh đạt >20mm, tốc độ di chuyển thỏi khoảng 4,5m/phút, đạt nhiệt độ trung bình 1.100oC, đảm bảo cho quá trình cán.

Một số ưu điểm của phương án này là:

-         Thời gian nung nhanh, phù hợp với công nghệ và đường truyền từ đúc liên tục vào cán. Hiệu suất thu hồi năng lượng cao trên 65%;

-         Tỉ lệ oxy hoá phôi thỏi thấp, do thời gian nung nhanh và không gian lò hẹp nên giảm tiêu hao thỏi;

-         Đảm bảo môi trường do không phát sinh khí thải;

-         Kiểm soát nhiệt độ phôi thỏi chính xác do có hệ thống đo nhiệt và điều khiển tự động;

-         Đầu tư thiết bị tương đối thấp (đối với mức công nghệ của Công ty), hoạt động đơn giản dễ bảo trì thay thế;

-         Đặc biệt có thể hoạt động hoặc ngưng bất kỳ lúc nào. Nung lại được phôi nguội từ phôi hư trung gian, tận dụng tối đa khả năng giảm tiêu hao thỏi.

Thông số thiết bị lò

-         Kiểu lò nguồn trung tần 12 xung KGPS 2.500 kW/1.000Hz

-         Biến thế 3.150 kVA 15-22 kV/660V

-         Chiều dài lò 4,1m (04 đoạn x 800)

-         Hệ số công suất chỉnh lưu > 0,9

-         Hệ thống điều khiển PLC S7-300

-         Thỏi nung 120mm x120mm x 6m

-         Nhiệt độ thỏi đầu vào >700oC

-         Nhiệt độ sau nung 1.050–1.100oC

-         Chênh lệch nhiệt độ trên mặt cắt ngang thỏi <40oC

-         Tỉ lệ cháy hao cuả thỏi <0,5%

-         Công suất nung phôi 30 tấn/h

-         Tiêu hao năng lượng 81 kWh/tấn

Tiến độ thực hiện

-         Lập phương án, thiết kế cơ khí, mặt bằng:           tháng 10/2013

-         Xét chọn nhà cung cấp và ký hợp đồng:              tháng 10/2013

-         Thực hiện mua sắm đầu tư thiết bị:                      tháng 11/2013-12/2013

-         Thực hiện lắp đặt thiết bị phụ trợ:                       tháng 11/2013-12/2013

-         Nhận và lắp thiết bị lò nung:                                tháng 01/2014

-         Chạy thử, đưa vào sử dụng:                                 tháng 02/2014

Đánh giá

Những đặc điểm trong sản xuất bằng lò nung trung tần

-         Giảm được chi phí trong sản xuất vì mức chi phí tiêu thụ điện thấp hơn nhiều so với gas, đồng thời tỷ lệ cháy hao thép thỏi cũng thấp do nung nhanh không bị oxy hoá nhiều.

-         Về chất lượng thép cán khi sử dụng lò nung cảm ứng trung tần không bị ảnh hưởng, cơ lý tính tương tự như nung bằng lò khí gas.

-         Phải có sự phối hợp đồng bộ giữa sản xuất luyện và sản xuất cán

-         Sản xuất cán phải đảm bảo tính ổn định cao nếu xảy ra sự cố ngưng sản xuất lượng thỏi nóng đúc ra sẽ không sử dụng tiếp được.

-         Duy trì nước giải nhiệt thiết bị đạt 2at và nhiệt độ nước dưới 32oC

-         Phải có đầy đủ thiết bị giám sát nhiệt độ thỏi để đảm bảo cho lò hoạt động ổn định cũng như đủ nhiệt đưa vào cán an toàn.

Hiệu quả mang lại

          Thỏi đúc liên tục khi chuyển sang xưởng cán hiện nay đạt nhiệt độ trung bình >750oC, cần nung thêm 300oC là đảm bảo cho quá trình cán ổn định.

Với số liệu tiêu hao sản xuất từ tháng 3 thì mức tiêu hao điện của lò nung trung bình 80 kWh/tấn. Đồng thời tiêu hao cháy của thỏi cũng giảm so với trước khoảng 0,25%.

Như vậy giá trị hiệu quả của dự án mang lại có thể tạm tính được như sau:

Giá trị chi phí bằng tiền là: 80 kWh/tấn x 1.500 đ/kWh = 120.000 đ/tấn

-    Giá trị giảm tiêu hao thỏi mang lại là:

0,25% x 11 triệu đồng/tấn = 27.500 đồng/kg (giá thành phôi thỏi ~ 11 triệu đồng/tấn)

-    Giá trị chi phí tiêu hao khi sử dụng khí gas CNG bình quân trong sản xuất cán là 320.000 đồng/tấn

=> Giá trị hiệu quả mang lại hạng mục đầu tư là :

320.000 đ – 120.000 đ + 27.500 đ = 227.500 đồng/tấn

Tổng giá trị mua thiết bị là 225.000 USD (tương đương 4,5 tỷ đồng)

Hiệu quả thu hồi vốn của Thép Thủ Đức từ tháng 3 đến hết tháng 10 sản xuất qua lò trung tần khoảng 70.000 tấn, tương đương giá trị mang lại khoảng 15,8 tỷ đồng, giúp cho Thủ Đức đủ khả năng cạnh tranh trong giai đoạn hiện nay.

KẾT LUẬN

Trong giai đoạn hiện nay, chi phí cho năng lượng dùng trong sản suất ngày càng cao, giá điện, dầu liên tục biến động tăng làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến kế hoạch kinh doanh của đơn vị thì việc quyết tâm thực hiện các hạng mục đầu tư để cải tiến và tiết kiệm năng lượng là quyết sách đúng đắn hàng đầu của các đơn vị sản xuất thép. Công ty CP Thép Thủ Đức trong thời gian qua đã thực hiện đúng phương châm đó. Nhờ vậy đã góp phần cho Công ty tồn tại và đủ sức cạnh tranh với các công ty có công nghệ hiện đại trong giai đoạn vừa qua.

 PV