1. Quá trình cán nguội và bản chất phôi
Phôi cán nguội là sản phẩm thép đã trải qua giai đoạn cán nóng (hot-rolled) ban đầu, sau đó tiếp tục trải qua giai đoạn cán nguội (cold rolling) ở nhiệt độ thường. Quá trình này gồm:
Chuẩn bị cuộn thép cán nóng: Sau khi cán nóng, cuộn thép được làm nguội, xử lý bề mặt, loại bỏ ôxi hóa.
Cán nguội: Thép được đưa qua các trục cán ở nhiệt độ phòng, giảm độ dày đến mức yêu cầu (thường từ 0,3 mm đến 3,0 mm cho tấm). Quá trình này làm gia tăng độ cứng bề mặt, cải thiện độ mịn và độ chính xác kích thước.
Ưu điểm sau cán: Bề mặt phẳng, mịn, dễ bám sơn hoặc phủ lớp khác; độ dung sai kích thước hẹp hơn so với phôi cán nóng. Đồng thời, độ bền kéo, độ dãn có thể được điều chỉnh thông qua xử lý nhiệt nguội (cold work hardening) hoặc ủ (annealing) nếu cần cải thiện độ dẻo cho gia công sâu.
2. Cấu trúc vi mô và ảnh hưởng lên tính chất
Tăng độ bền và giới hạn chảy: Cán nguội làm biến dạng dẻo lớp thép, tạo giới hạn hạt và tổ chức tinh thể mịn hơn, dẫn đến tăng độ bền kéo, độ bền chảy.
Giảm độ dẻo so với thép cán nóng: Khi cán sâu mà không qua ủ, thép có thể trở nên giòn hơn. Vì thế, sau quá trình cán nguội, thường áp dụng bước ủ (annealing) để khử ứng suất và phục hồi độ dẻo cần thiết cho các bước gia công tiếp theo như dập sâu hoặc uốn cong.
Bề mặt mịn, ít khuyết tật: Nhờ cán ở nhiệt độ thấp, phôi ít có khuyết tật vảy oxit so với cán nóng, độ nhẵn bề mặt cao, phù hợp cho yêu cầu bề mặt hoàn thiện, sơn phủ, mạ hoặc mạ kẽm sau này.
3. Kích thước, dung sai và khổ rộng
Độ dày điển hình: Theo các tiêu chuẩn như JIS G3141, ASTM A1008/A1008M, EN 10130..., phôi cán nguội thường có độ dày từ khoảng 0,3 mm đến tối đa ~3,0–3,5 mm (có thể tới 4 mm tùy nhà sản xuất).
Khổ rộng: Thông thường khổ từ 600 mm đến 1600 mm, có thể lên đến ~2000 mm tùy nhà máy. Ví dụ JIS G3141 quy định khổ rộng ≥500 mm cho dạng coil và cut-length, EN 10130 áp dụng cho khổ ≥600 mm.
Dung sai kích thước: Phôi cán nguội có dung sai độ dày rất hẹp, thường ±0,02–0,05 mm tuỳ tiêu chuẩn và độ dày. Dung sai về khổ rộng và độ phẳng cũng nghiêm ngặt hơn so với phôi nóng, đảm bảo phù hợp dây chuyền dập, uốn, cắt chính xác cao.
Hình thức cung cấp: Dạng cuộn (coil) hoặc cắt thành tấm (sheet/cut-to-length). Coil kích thước đường kính trong thường 508 mm hoặc 610 mm, trọng lượng vài tấn mỗi cuộn.
4. Đặc tính cơ-lý và cơ-hóa
Cấp thép và cơ tính: Theo ASTM A1008/A1008M, có nhiều thiết kếations:
Commercial Steel (CS): cấp thô, độ bền vừa phải cho ứng dụng không yêu cầu độ dẻo/độ bền cao.
Drawing Steel (DS), Deep Drawing Steel (DDS), Extra Deep Drawing Steel (EDDS): dành cho ứng dụng dập sâu, tạo hình phức tạp; yêu cầu độ dẻo cao, độ bền giới hạn vừa đủ.
Structural Steel (SS Grades): dùng cho kết cấu chịu lực, độ bền kéo cao hơn.
High-Strength Low-Alloy Steel (HSLAS): khi cần tăng độ bền nhưng vẫn giữ được độ dẻo, thường cho kết cấu nhẹ, chịu lực cao.
Cơ chế xử lý sau cán:
Ủ mềm (annealing): Giảm ứng suất, phục hồi độ dẻo, giảm độ cứng nếu phôi quá giòn; đặc biệt quan trọng với thép drawing/deep drawing.
Xử lý bề mặt: Oiling (phủ dầu nhẹ), hoặc sau đó có thể sơn hoặc mạ (zinc, phim nhựa…) tùy ứng dụng.
Khả năng gia công: Bề mặt mịn, độ dẻo được kiểm soát, giúp uốn cong, dập sâu, cắt laser/plasma, hàn (cần chú ý khoảng biến dạng và xử lý vùng nhiệt).
5. Ứng dụng điển hình
Ngành ô tô và thiết bị điện tử: Vỏ xe, chi tiết nội thất kim loại, tấm bảo vệ, kết cấu nhẹ; do yêu cầu bề mặt mịn, độ chính xác cao và khả năng dập sâu.
Thiết bị gia dụng: Vỏ tủ lạnh, máy giặt, máy điều hoà; yêu cầu bề mặt mịn, dễ sơn hoặc mạ, độ dẻo đủ để tạo hình.
Cơ khí chính xác: Các tấm, chi tiết đòi hỏi dung sai chính xác, bề mặt láng mịn, khả năng hàn/mối ghép tốt.
Điện – điện tử: Tủ điện, khung thiết bị, vỏ máy chủ, rack; cần bề mặt nhẵn để sơn tĩnh điện hoặc phủ bảo vệ.
Đóng gói và bao bì kim loại: Vỏ lon, thùng chứa nhẹ (trong một số trường hợp phôi cán nguội đặc biệt, mỏng).
Ứng dụng công nghiệp khác: Khung kết cấu nhẹ, giá đỡ, phụ tùng máy móc, đồ trang trí kim loại; phôi cán nguội được lựa chọn khi ưu tiên bề mặt hoàn thiện và độ chính xác.
