Bài viết này nhằm mục đích tìm hiểu qui trình sản xuất thép, và liệu xem chúng ta có ước lượng được chi phí để sản xuất ra thép thô và thép thành phẩm hay không.

Qui trình sản xuất thép

Sản xuất thép là quá trình loại bỏ những tạp chất như silicon, carbon và sulphur thừa ra khỏi quặng sắt thô và thêm các nguyên tố hợp kim để sản xuất các loại thép khác nhau.

Có 2 công nghệ sản xuất thép chính: Lò thổi (Basic Oxygen Furnace -BOF) và Lò hồ quang điện (Electric Arc Furnace – EAF). Trong công nghệ BOF, các nguyên liệu đầu vào bao gồm quặng sắt, đá vôi và than cốc, sẽ được đưa vào Lò nung và sau đó là Lò thổi (BOF). Công nghệ EAF, thép vụn được đưa vào Lò hồ quang điện (EAF) trước khi trải qua giai đoạn đúc liên tục.

+ Lò thổi oxy BOF (Basic Oxygen Furnace)

Công nghệ này sản xuất khoảng 1.2 tỷ tấn thép thô, chiếm khoảng 70% sản lượng thép thô sản xuất ra trên toàn thế giới. Lượng thép đủ để xây dựng 19 tháp Eiffel cứ 1 giờ đồng hồ.

( Nguồn: Wordsteel.org https://worldsteel.org/wp-content/uploads/Fact-sheet-steel-and-raw-materials.pdf; Around 70% of total global steel production relies directly on inputs of coal via the BF/BOF route. In 2017, about 1.2 Gt of crude steel were produced in BOFs, which required the output of about 1.1 Gt of BF (hot metal/pig iron) and about 200 Mt of scrap. In 2017, global EAF output accounted for about 30% of global steel production (around 480 Mt), which required the output of about 60 Mt BF, 90 Mt of direct reduced iron (DRI) and 380 Mt of scrap.)

Qui trình: Quặng sắt + đá vôi + than cốc —-> Lò luyện gang —> Gang lỏng + thép phế liệu + phụ gia—> Lò BOF luyện thép thổi oxy —> Thép lỏng + phụ gia —> Thép tinh luyện —> Dây chuyền đúc liên tục —> bán thành phẩm thép (Bloom, Slab, Billets).

Quặng sắt, nguyên liệu phụ trợ như than coke – được chuẩn bị/sơ chế qua đập – sấy – nghiền, tinh lọc và làm giàu quặng được đốt thiêu kết, vê viên để tạo hình và chuẩn bị nguyên liệu có tính chất cơ – lý – hóa đáp ứng yêu cầu kỹ thuật  cho vận hành lò cao.

Than mỡ, than luyện cốc được đốt nóng không có Oxy tại lò luyện Coke để cho ra Coke tinh khiết.

Quặng thiêu kết, quặng vê viên sau các công đoạn chuẩn bị kết hợp với nhiên liệu chính là than coke, đá vôi – phối liệu theo tỷ lệ yêu cầu, được cấp vào lò cao qua hệ thống cấp liệu. Khí nóng được bơm vào lò tạo phản ứng khử oxit thu hồi Fe, nhiệt độ lò lúc này có thể lên đến 2200 độ C (4000F) tạo ra gang lỏng:

2C + O2—> 2CO

Fe2O3 + 3CO —-> 2Fe + 3CO2

Đá vôi kết hợp với các tạp chất khác biến thành xỉ (slag) nổi bên trên gang lỏng. Xỉ được thu hồi dùng làm nguyên liệu trong các nghành sản xuất như xi măng, làm đường.

Gang lỏng thu được gồm khoảng 95% Sắt Fe, ~4% C Cacbon và các tạp chất khác như S Lưu huỳnh, P phốt pho, Mn Mangan, Si Silic. Gang lỏng được chuyển sang công đoạn luyện thép với lò BOF.

Luyện thép bằng lò thổi oxy BOF là quá trình chính trong quá trình luyện thép, nó luyện gang thành thép. Lò BOF có thể sản xuất 300-400 tấn thép/ mẻ trong vòng 30 phút.

Một lượng thép phế liệu nhất định được cho vào lò BOF, tiếp sau cho gang lỏng vào lò BOF, tiến hành thổi Oxy tinh khiết từ trên xuống (Oxy lance) với tốc độ cao (chừng gấp 2 lần tốc độ âm thanh), điều này giúp nhanh chóng Oxy hóa Cacbon, Mangan, Silic. Những phản ứng này cũng sinh ra nhiệt lượng lớn để làm nóng chảy thép phế liệu (lượng thép phế liệu này có tác dụng điều chỉnh nhiệt độ của lò, có thể thêm quặng ở giai đoạn này như một nhân tố điều chỉnh nhiệt độ và quá trình oxy hóa), sự oxy hóa làm loại bỏ Cacbon và các tạp chất khỏi gang, thu được thép tinh luyện. Thép được rót vào các thùng chứa, tinh luyện thêm bằng cách điều chỉnh thành phần hóa học, nhiệt độ theo yêu cầu cụ thể cho từng mác thép trước khi chuyển công đoạn đúc liên tục để tạo hình bán thành phẩm phôi đúc.

+ Lò điện EAF (Electric Arc Furnace)

Công nghệ này sản xuất khoảng 30% sản lượng thép thô toàn thế giới, khoảng 400 triệu tấn (năm 2017). Công nghệ này sử dụng phế liệu để luyện thép, công suất và hiệu suất không bằng lò BAF nhưng nó đòi hỏi đầu tư không lớn, linh động trong sản xuất, đặc biệt khi sản xuất thép inox hay các mác thép đặc biệt.

Lò EAF có thể sản xuất 150 tấn thép/ 1 giờ.

Qui trình: Thép phế liệu —> Lò điện EAF—-> Thép nóng chảy + thép phế liệu+ Phụ gia, khoáng chất + Đá vôi + Oxygen——> Thép tinh luyện + xỉ—-> Lò tinh luyện thép.

Thép phế liệu được cho vào lò điện EAF, 3 điện cực Electrodes được thả gần xuống phía dưới lò. Lúc này dòng điện sinh hồ quang đốt nóng, tạo nhiệt độ lên đến 12.000 độ C (21.500 độ F, gấp đôi nhiệt độ bề mặt mặt Trời). Nhiệt độ cao làm nóng chảy thép phế liệu, các mẻ phế liệu và đá vôi, khoáng chất sẽ được thêm vào lò. Thổi oxy vào lò để oxy hóa các tạp chất, tạo ra thép tinh và xỉ. Thép nóng chảy sau đó được đưa sang tiếp Lò tinh luyện điều chỉnh thành phần hóa học, nhiệt độ theo yêu cầu cụ thể cho từng mác thép trước khi chuyển công đoạn đúc liên tục để tạo hình bán thành phẩm phôi đúc.

Đọc thêm: Electric Arc Furnace Process – an overview | ScienceDirect Topics

Các chi phí sản xuất thép thô

Các chi phí chính trong quá trình sản xuất thép thô: chi phí nguyên vật liệu (Quặng sắt, thép phế liệu, Than, đá vôi), chi phí khí Oxy, điện, khấu hao, nhân công, vận chuyển.

Chúng ta xem xét các chi phí về nguyên liệu, có giá cả rất biến động trên thị trường và dẫn đến chi phí và giá bán thép cũng thay đổi mạnh theo thị trường. Biến động trong chi phí sản xuất thép chủ yếu là do biến động từ giá nguyên vật liệu. Biết được biến động trong giá nguyên liệu cho ta cơ sở biết được biến động trong chi phí sản xuất thép.

+ Nguyên liệu lò BOF: để sản xuất 1 tấn thép thô, lò BOF cần 1.370 kg quặng sắt, 780 kg than luyện coke, 270 kg đá vôi, và 125 kg thép phế. 

+ Nguyên liệu lò EAF: Phế liệu scrap: 1036kg, Đá vôi Lime: 28kg, coke: 21 kg, điện cực: 3kg.

Quặng sắt Iron Ore

( Route 1: The integrated steelmaking route, based on the blast furnace (BF) and basic oxygen furnace (BOF), which uses raw materials including iron ore, coal, limestone and recycled steel. On average, this route uses 1,370 kg of iron ore, 780 kg of metallurgical coal, 270 kg of limestone, and 125 kg of recycled steel to produce 1,000 kg of crude steel. Nguồn: Wordsteel.org https://worldsteel.org/wp-content/uploads/Fact-sheet-steel-and-raw-materials.pdf; Hoặc đơn giản có thể ước lượng: Quặng sắt nguyên chất Fe2O3, Fe3O4 chứa 70-72.5% Fe theo trọng lượng, nguồn quặng chất lượng thương mại dùng luyện thép là 62%Fe, như vậy cần khoảng 1.6 tấn quặng 62%Fe để sản xuất 1 tấn thép, chứa 97-99% sắt)

Nguồn: BHP

Tham khảo giá quặng Iron ore 62%Fe:

+ Iron Ore 62% Fe, CFR China (TSI) Swa price information – FT.com

+ Iron Ore 62% FE – 2022 Data – 2010-2021 Historical – 2023 Forecast – Price – Quote (tradingeconomics.com)

+ Iron Ore PRICE Today | Iron Ore Spot Price Chart | Live Price of Iron Ore per Ounce | Markets Insider (businessinsider.com)

Than luyện coke (metallurgical coal)

Cần 780 kg than luyện coke, tạo ra khoảng 450kg Coke để luyện 1 tấn thép thô ( Wordsteel.org https://worldsteel.org/wp-content/uploads/Fact-sheet-steel-and-raw-materials.pdf;  nguồn: BHP 770kg than luyện cốc để sản xuất 1 tấn thép thô; xem thêm: What You Should Know About Metallurgical Coal (thoughtco.com)

Tham khảo giá than luyện coke:

+ https://tradingeconomics.com/commodity/coal

+ Coking Coal Futures Price – Investing.com

+ Coking Coal (dce.com.cn)

Thép phế liệu (Scrap)

Phế liệu dùng cho sản xuất thép cả trong 02 lò thổi oy BOF  và lò điện EAF. BOF cần 125 kg phế liệu để sản xuất 1 tấn thép, lò EAF cần 1036 kg phế liệu để sản xuất 1 tấn thép.

Tham khảo giá thép phế liệu: LME Steel Scrap CFR Turkey (Platts) | London Metal Exchange

Tham khảo giá thép HRC FOB China: LME Steel HRC FOB China (Argus) | London Metal Exchange

TÌM HIỂU chi phí sản xuất thép của Thép Hòa Phát.

Hòa phát là nhà sản xuất thép theo phương pháp lò BOF đầu tiên của Việt nam. Hiện Công ty có hai nhà máy luyện chính là Nhà máy thép Hải Dương, và Thép Dung quất 1, với tổng công suất thép thô khoảng 8.5 triệu tấn/năm ( trong đó phôi thép và thép xây dựng: 5.5 triệu tấn, thép cuộn cán nóng HRC: 3 triệu tấn), và đang tiến hành đầu tư Dự án Nhà máy Thép Dung quất 2 với công suất 5.6 triệu tấn/năm (HRC: 4.6 triệu tấn; thép xây dựng, phôi thép: 1 triệu tấn).

Với công suất hiện tại, Hòa phát sẽ phải nhập tầm 13 triệu tấn quặng/năm, 7 triệu tấn than luyện coke/năm.

Rất khó để có thể tìm hiểu chi tiết về cơ cấu chi phí sản xuất thép của Công ty, nếu không phải là người trong ban lãnh đạo Công ty, lãnh đạo nhà máy. Chi phí, tiêu hao nguyên vât liệu của từng nhà sản xuất thép là khác nhau, vì còn do vận hành công nghệ sản xuất, các cải tiến sản xuất để tiết kiệm nguyên nhiên vật liệu, tái sử dụng năng lượng và nguyên nhiên vật liệu. Ví dụ: Hòa phát có thể tận dụng khí nóng phát thải trong quá trình luyện than, thép sản xuất để phát điện, họ có thể tự chủ được 70-80% lượng điện cần cho sản xuất, xỉ lò thu hồi được nghiền mịn dùng cho sản xuất xi măng (~1 triệu tấn/năm),… Tuy nhiên con số cơ bản về tiêu hao nguyên vật liệu chính, con số sẽ xoay quanh con số ở trên dựa trên qui trình luyện BOF hay EAF.

Dựa vào những số liệu công khai, chúng ta chỉ có thể biết được xu hướng áng chừng Lợi nhuận của nhà sản xuất thép đó sẽ như thế nào trong thời gian tới, xu hướng giá bán của sản phẩm thép khi xu hướng các nguyên vật liệu thay đổi.

Một số số liệu về Doanh thu, Lợi nhuận thép Hòa phát từ Q1/2021 đến nay.

Nguồn: Tổng hợp BCTC, BCTN, HPG news.

Khấu hao máy móc kể từ Q3/2021  sau khi chạy ổn định nhà máy Dung quất 1 tầm khoảng 1400 tỷ/quý, 5500 tỷ 4 quý. Tổng chi phí SG&A 1 quý tầm khoảng 700-1000 tỷ/ quý. Chi phí nguyên vật liệu ( quặng sắt, than luyện coke) vẫn là những chi phí biến đổi ảnh hưởng chủ yếu đến tổng chi phí sản xuất thép.

Giá quặng: + https://markets.ft.com/data/commodities/tearsheet/summary?c=Iron+ore

+ https://www.investing.com/commodities/iron-ore-62-cfr-futures-streaming-chart?cid=992748

Giá than: + http://www.dce.com.cn/DCE/Products/Industrial/Coking%20Coal/index.html

+ https://www.investing.com/commodities/coking-coal-futures-streaming-chart

+ Giá thép cuộn cán nóng HRC

https://vn.investing.com/commodities/lme-steel-hrc-fob-china-futures-streaming-chart

http://www.shfe.com.cn/en/products/Hotrolledcoils/

Dựa bảng trên ta có thể thấy chi phí sản xuất quặng, than quý 2/2022 sẽ tăng khoảng 1000 đ/kg, cộng thêm xu hướng giá bán giảm trong quý 2, đặc biệt giá nội địa từ tháng 5/2022, dự đoán Lợi nhuận thép quý 2/2022 có thể giảm 2000-3000 tỷ từ mức 8.900 tỷ quý 1/2022. Sang quý 3/2022, chi phí sản xuất tiếp tục tăng khoảng 1000 đ/kg, nhưng giá bán ra thì xuống mạnh, lúc đó dự đoán LN quý 3 thép Hòa phát tiếp tục sụt giảm. Tuy nhiên, nếu thị trường giá bán không giảm quá sâu và nhanh thì khả năng Hòa phát vẫn đạt được kế hoạch lợi nhuận 25.000-30.000 tỷ. Nhận định trên những phân tích trên cũng phù hợp với phát biểu của chủ tịch Trần Đình Long trong Đại hội cổ đông thường niên 2021 thép Hòa phát tháng 5/2022:

Dù kết quả kinh doanh quý 1 khá tốt, tuy nhiên Chủ tịch Hòa Phát cho rằng, cổ đông cứ đợi kết quả kinh doanh quý 2, quý 3, quý 4 rồi sẽ thấy. Lúc này ngành thép đang không thuận lợi. “Đợi hai tháng nữa sẽ có kết quả kinh doanh quý 2, cổ đông sẽ thấy tình hình thê thảm thế nào”, ông Trần Đình Long nói.

Chúng ta đợi KQKD của thép Hòa phát quý 2, quý 3/2022 xem sao, kiểm chứng lập luận trên. Tỷ suất lợi nhuận của Hòa phát có thể rơi về mức thấp nhất kể từ 2017. Dù không thể nắm rõ số liệu kinh doanh, nhưng bằng các kiểm tra đơn giản có thể chúng ta sẽ nắm được xu hướng Lợi nhuận của nhà sản xuất thép, và động thái trong tương lai đối với giá bán sản phẩm của họ ra thị trường.

Vattuthep

20/6/2022.