Sản xuất thép có thể sử dụng nhiều hơn các loại cảm biến

Các nhà máy sản xuất mới và các nhà máy trang bị trong công nghiệp sản xuất thép đang phát triển cho thấy những cơ hội cho các nhà cung cấp cảm biến.

Chiếm khoảng 1,5% của thị trường cảm biến toàn cầu (tổng trị giá 65 tỉ Đô la), ngành công nghiệp thép thoạt nhìn có vẻ không có cơ hội tăng trưởng cao hoặc là ngành mở rộng ứng dụng cảm biến trong sản xuất. Đối với một ngành công nghiệp được thiết lập theo cách riêng và đang ứng dụng công nghệ có khi tuổi đời hơn một trăm năm tuổi, thì lĩnh vực sản xuất cơ bản này đã chín muồi để thay đổi. Tăng tự động hóa, tuân thủ các tiêu chuẩn và các quy định mới, cũng như hiệu quả tốt hơn và công suất sử dụng là những lý do thuyết phục các nhà cung cấp cảm biến để ý, ghi nhớ và tận dụng những cơ hội này.

Sự kết hợp của độ cứng, tính linh hoạt và độ bền làm cho thép trở thành một trong những trụ cột của cuộc cách mạng công nghiệp. Trong chính các nước sản xuất thép, ngành thép góp phần lớn GDP và dự kiến sẽ vẫn như vậy trong tương lai gần.

Cho đến tận những năm 1960, Mỹ là quốc gia đáp ứng gần một nửa nhu cầu thép của thế giới. Xu hướng trong ngành công nghiệp thép chứng minh rằng quốc gia với sản lượng thép lớn cũng là những quốc gia đi đầu trong phát triển và cao hơn tốc độ tăng trưởng GDP, đồng thời là một trong các nước có khả năng ra quyết định, có tác động lớn trên thế giới. Kể từ đó, bức tranh đã thay đổi, Nhật Bản và Trung Quốc tham gia vào hơn phân nửa của gánh nặng sản xuất. Gần đây, Ấn Độ và Brazil đã tham gia vào cuộc cạnh tranh. Hiện nay, Trung Quốc là nhà sản xuất thép và tiêu thụ thép lớn nhất thế giới. Phát triển kinh tế nhanh chóng và nhu cầu trong nước mạnh mẽ đã cho phép Trung Quốc dẫn đầu thị trường thép thế giới kể từ giữa những năm 1990.

Ngành công nghiệp thép thế giới đang trải qua một sự kết hợp kỳ lạ của các xu hướng. Một mặt, sáp nhập tích cực và các chiến lược mua lại tạo ra sự củng cố nhanh chóng trong sản xuất. Ví dụ, Mittal Steel mua lại Acelor trong giữa những năm 2000. Ngày nay, công ty Mittal Acelor là lớn nhất sản xuất thép lớn nhất thế giới và có nhiều dự án mới quy hoạch trong hầu hết quốc gia sản xuất thép. Trong năm 2008, một vụ sáp nhập lớn giữa Tata Steel và Corus củng cố xu hướng này. Mặc dù danh sách các công ty thép ngày càng ngắn hơn, mỗi công ty đã đặt kế hoạch để mở rộng các nhà máy hiện có của họ và xây dựng mới bất cứ nơi nào dự kiến có nhu cầu tăng trưởng cao nhất.

Xu hướng lớn khác trong ngành công nghiệp thép là sự thay đổi nhanh chóng từ một ngành công nghiệp chiếm dụng lao động sang một ngành công nghiệp thâm dụng vốn, bị định hướng bởi những lo ngại nghiêm trọng về tiêu thụ năng lượng, giảm khí thải, tiêu chuẩn, và các yêu cầu từ các thị trường tiêu thụ. Tất cả các nhà sản xuất thép bị ảnh hưởng và nhân thấy rằng giải quyết những mối lo ngại này đồng thời với việc tự động hóa và áp dụng các phương pháp để giảm lượng khí thải và tiêu thụ năng lượng. Xu hướng này là cơ hội tuyệt vời cho các nhà cung cấp cảm biến và thiết bị đo đạc. Trước tiên, chúng ta hãy xem xét kỹ hơn ở trạng thái hiện tại của ngành công nghiệp thép và sau đó tương lai của nó.

Hình 1. Biểu đồ tiêu thụ thép năm 2010 (nguồn: Viện Sắt và Thép Hoa kỳ)

Hiện tại

Suy thoái kinh tế toàn cầu gần đây đã tác động mạnh tới ngành công nghiệp thép. Mặc dù năm 2008 là một năm khó khăn cho thị trường thép thế giới, ngành công nghiệp đã phục hồi trở lại vào cuối năm 2009 và tiếp tục phát triển trong năm 2010 và 2011.

Các thị trường xây dựng và ô tô vẫn là người tiêu dùng thép lớn nhất, chiếm gần nửa tổng số thép được sản xuất. Hộ gia đình, tòa nhà, tòa nhà chọc trời, và cầu hoàn toàn phải dựa vào thép để đứng vững. Các ngành công nghiệp khác tiêu thụ thép bao gồm thiết bị điện, thiết bị, dụng cụ nông nghiệp, tất cả các loại công-ten-nơ, sản xuất năng lượng, bao gồm cả thép được sử dụng trong sản xuất, truyền tải, phân phối và và máy móc thiết bị công nghiệp (Hình 1).

Nhu cầu thép trong năm 2011 và đầu năm 2012 chỉ ra rằng các thách thức toàn cầu, chẳng hạn như sóng thần ở Nhật Bản, cuộc khủng hoảng nợ châu Âu, và sự biến động của giá dầu đã không tác động nhiều tới ngành công nghiệp này. Việc lắp đặt các nhà máy mới đang diễn ra với một tốc độ nhanh chóng ở các nước đang phát triển, để cân đối với tốc độ chậm hơn của nhà máy mới cài đặt trong các quốc gia phát triển. Trong các nước phát triển, tỷ lệ phần trăm và tốc độ tăng trưởng trong các nhà máy mới đều nhỏ hơn và chậm hơn, nhưng các quốc gia này cũng có nhiều nhà máy kế thừa hơn. Ngoài ra, ngành công nghiệp ô tô đang có dấu hiệu rõ ràng về phục hồi từ suy thoái kinh tế. Trong tháng hai năm 2012, doanh số bán xe động cơ đạt mức cao nhất kể từ khi suy thoái bắt đầu vào năm 2008.

Mặt khác, tăng trưởng chậm trong ngành công nghiệp xây dựng cũng ảnh hưởng đến nhu cầu tổng thể cho thép. Mặc dù hiệu ứng này là nổi bật hơn trong các thị trường nhà ở tại Mỹ và châu Âu, ít nổi bật trong các quốc gia mới nổi và đang phát triển. Xây dựng không thiết yếu sẽ là khu vực phát triển toàn cầu quan trọng trong thị trường này.

Hình 2. Xu hướng trong sản xuất thép toàn cầu từ năm 2008 tới 2015

Mặc dù nhu cầu cao, tiêu thụ thép tăng lên, hầu hết các nhà máy thép đang hoạt động dưới công suất. Hình 2 cho thấy xu hướng trong sản xuất và tiêu thụ và so sánh nó với khả năng trong vài năm qua.

Biểu đổ giá thép trong năm 2012 được tiên đoán là sẽ tăng thường xuyên. Một số quốc gia, cũng như các ngành công nghiệp, đang có dấu hiệu phục hồi từ suy thoái kinh tế, trong khi những nước khác (chủ yếu là ở châu Âu và châu Phi) không nằm trong diện này. Tuy nhiên, có một số lý do quan trọng cho sự thay đổi của giá thép hiện nay.

Ảnh hưởng của nguyên liệu thô. Than cốc, than cốc và quặng sắt là thành phần quan trọng trong sản xuất thép và khai thác những nguồn nguyên liệu này tiêu thụ một lượng năng lượng khổng lồ. Sự gia tăng chi phí nguyên liệu đồng nghĩa với việc tăng giá thép. Trong lịch sử, chi phí năng lượng đã dao động rất nhiều và tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí sản xuất là động lực chính cho các công ty sản xuất thép. Điều này có tác động trực tiếp vào nhu cầu, và sử dụng các loại cảm biến và thiết bị đo đạc khác nhau để phân tích tốt hơn mức tiêu thụ năng lượng, sử dụng các nguồn lực hiệu quả hơn, và giảm chi phí sản xuất và giá cuối cùng.

Dư thừa công suất. Nhiều trong số các công ty hàng đầu sản xuất thép đang phải đối mặt với dư thừa công suất và những thăng giáng trong xuất, nhập khẩu. Năng lực sản xuất ở Trung Quốc, Mỹ, và nhiều nước khác vượt quá nhu cầu. Nhu cầu trong nước ở nhiều nước thường được đáp ứng bằng cách sử dụng thép giá rẻ từ Trung Quốc, buộc các nhà cung cấp trong nước phải giảm giá.

Sau khi hoạt động ở mức công suất cao hơn một thập kỷ, ngành công nghiệp thép không chuẩn bị trước cho một sự suy giảm nhu cầu và suy thoái kinh tế năm 2008 dẫn đến một tình trạng dư cung trên thị trường. Mặc dù các ngành công nghiệp nói chung đang có dấu hiệu phục hồi và tăng trưởng rõ ràng, hầu hết các nhà máy vẫn không làm việc hết công suất.

Vật liệu có thể thay thế cho thép. Những tiến bộ trong công nghệ và vật liệu có thể được sử dụng thay thế thép ảnh hưởng đến cả hai nhu cầu thép và giá của sản phẩm. Ví dụ, một số thị trường thép then chốt coi như đã kết thúc, chẳng hạn như ngành công nghiệp hàng không vũ trụ, đã cho thấy một nhu cầu ngày càng tăng đối với vật liệu composite tiên tiến có thể thay thế thép. Một khi các vật liệu thay thế đã được thử nghiệm và chứng minh độ bền của họ, có khả năng là ngành công nghiệp ô tô (người sử dụng thép lớn nhất) sẽ bắt đầu sử dụng những sản phẩm thay thế.

Các nhà cung cấp cảm biến có thể lọt vào phân khúc nào?

Một triển vọng lạc quan thận trọng cho năm 2012 có nghĩa là ngành công nghiệp thép sẽ phải làm việc để thay đổi một cách sâu rộng hiệu quả hoạt động, tiếp cận khách hang, và chi phí cạnh tranh. Trong những năm qua, các nhà sản xuất đã sử dụng một số chiến lược bao gồm hội nhập theo chiều dọc, sử dụng tốt hơn các dẫn xuất thép, tối ưu hóa nguồn vốn và giảm chi phí sản xuất.

Cảm biến và thiết bị đo đạc. Một yếu tố quan trọng cho các nhà sản xuất thép tiết kiệm chi phí sẽ là khả năng áp dụng công nghệ mới. Tiến bộ trong cảm biến và thiết bị đo đạc và sự linh hoạt mà nhà sản xuất thép có thể áp dụng và thực hiện những cải tiến này sẽ tạo ra sự khác biệt lớn trong những nỗ lực của nhà sản xuất để tiết kiệm chi phí, tăng năng suất và nâng cao chất lượng sản phẩm tổng thể.

Một loạt các cảm biến có thể được sử dụng để tự động hóa các nhà máy thép và nâng cao năng suất tổng thể và chất lượng sản phẩm. Bắt đầu với việc sử dụng rõ ràng nhất của cảm biến nhiệt độ và độ rung trong quá trình cán nóng và đúc liên tục, cán, và sản xuất sản phẩm cuối cùng, các loại cảm biến và bộ phân tích có thể được sử dụng trong việc chế tạo thép:

* Đầu dò kim loại nóng

* Máy quét lade

* Dây an toàn quang học / lade

* Cảm biến tiệm cận và di chuyển

* Cảm biến áp suất

* Lực cuốn

* cảm biến mức

* Độ ẩm

* Bức xạ

* Độ dẫn điện

* Oxy

* pH

* Cảm biến sợi quang

Giảm tiêu thụ năng lượng. So với mọi nền công nghiệp, ngành công nghiệp thép tiêu thụ lượng năng lượng lớn nhất trong sản xuất. Mỹ và châu Âu dành 3% -5% nguồn năng lượng cho tổng chi phí sản xuất, trong khi tỷ lệ này đạt tới gần 30% ở các nước phát triển khác. Tiêu thụ năng lượng cho ngành công nghiệp thép trên toàn thế giới đã giảm 50% trong vòng 25 năm qua. Trừ khi áp dụng những kỹ thuật và công nghệ mới trong sản xuất thép, chúng ta mới có thể mong đợi được việc cải thiện mức độ tiêu thụ năng lượng hiệu quả hơn so với hiện nay.

Trên diện rộng, những nỗ lực tập trung để giảm thiểu sử dụng năng lượng đã đạt được những kết quả tốt. Trong cả những nhà máy cũ và những nhà máy mới, nhu cầu giám sát tiêu thụ năng lượng là hiện hữu. Nhà máy mới sử dụng các cảm biến đã đề cập trước đó. Các nhà máy cũ, được xây dựng cách đây hơn 20 đến 30 năm, gần đây đang được điều chỉnh lại. Tăng mức độ tự động hóa tổng thể trong các nhà máy đã dẫn đến nhu cầu cao hơn đối với các loại cảm biến khác nhau. Vì thế, lắp đặt mới và trang bị lại chắc chắn sẽ là cơ hội sử dụng nhiều cảm biến hơn.

Cơ hội tốt nhất cho các nhà sản xuất cảm biến chính là những nhà máy bắt đầu hoạt động trong năm 2011 và 2012. Có gần 18 nhà máy mới được khởi xướng từ năm 2011-2012, với một tiềm năng kết hợp vốn đầu tư 16 tỷ Đô trên toàn thế giới. Hầu hết các công ty đang đầu tư cho các nhà máy trang bị thêm để sử dụng hiệu quả, và cải thiện chất lượng tổng thể. Các nhà máy mới khi lắp đặt có thể dẫn đến hợp đồng lớn cho các nhà cung cấp giải pháp cảm biến và các nhà cung cấp cảm biến độc lập.

Dấu vết các bon của thép. Ngành công nghiệp thép tiêu thụ một lượng lớn năng lượng và đi kèm với việc xả vào trong môi trường lượng khí và nước thải không hề nhỏ. Ở một số nước, sản xuất thép chiếm xả ra nhiều hơn  50% tổng lượng khí CO2 và các khí thải khác. Với nhu cầu về thép dự kiến sẽ tăng lên, thúc đẩy do đô thị hóa nhanh ở hầu hết các nước lớn, các cuộc tranh luận lâu dài về giảm phát thải không ngừng diễn ra và đã thừa nhận rằng các nhà sản xuất thép phải có trách nhiệm trong việc làm giảm khí thải theo các lộ trình và quy định của từng quốc gia.

Rõ ràng, thép là một thành phần quan trọng của một tương lai bền vững hơn xanh hơn, cho tất cả chúng ta. Việc sử dụng thép là bắt buộc trong sự phát triển của phương tiện hiệu quả cao hơn, các nhà máy điện, lưới điện thông minh, và các nguồn năng lượng tái tạo. Khả năng tái chế làm nguyên liệu thô, tỉ lệ tái chế là 100%.

Lập luận chính là về việc giảm phát thải khí nhà kính sản xuất trong quá trình sản xuất thép. Kết quả từ Cơ quan Năng lượng quốc tế cho thấy, ngành công nghiệp thép hiện chiếm 3% -5% tổng lượng khí thải CO2 trên toàn thế giới. Rõ ràng, hiện hữu nhu cầu cấp thiết cho nghiên cứu và phát triển để xác định các công nghệ mới cho phép giảm lượng khí thải trong sản xuất thép.

Như vậy, cơi hội đối với các nhà cung cấp cảm biến là khác nhau. Bằng cách giúp đỡ để nâng cao mức độ hiệu suất và hiệu quả, họ cho phép sự tái đầu tư tốt hơn cho các nhà sản xuất thép. Tăng cường sử dụng các bộ cảm biến cũng cho phép các nhà sản xuất thép kiểm soát tốt hơn và phân tích khí thải của họ, cho phép họ tuân thủ các tiêu chuẩn và các quy định và thực hành sản xuất tốt hơn. Trong khi Tổ chức thép thế giới hoạt động để đặt cùng một phép đo phổ biến và hệ thống báo cáo cho việc xả thải CO2 tại các nhà máy thép, các nhà cung cấp thiết bị và cảm biến có thể gây ảnh hưởng nhờ công nghệ và sản phẩm mà họ cung cấp.

Chiến lược ngắn hạn và dài hạn

Nghiên cứu gần đây của Frost & Sullivan cho thấy thị trường cho các bộ cảm biến trong ngành công nghiệp kim loại trong khoảng 600 triệu đến 650 triệu Đô trong năm 2011. Trong khi điều này chiếm khoảng 1% thị trường 60 tỷ Đô tổng số trên toàn thế giới, nó cũng là một thị trường phát triển nhanh chóng. Gia tăng tự động hóa, thúc đẩy bởi sự cần thiết phải nâng cao hiệu quả và chất lượng sản phẩm, đã dẫn đến việc trang bị lại các nhà máy thép cũ. Mặc dù việc trang bị lại cho thấy một cơ hội rõ nét cho các nhà cung cấp cảm biến, cơ hội thực sự lại là các nhà máy mới, đặc biệt là những nhà máy dự kiến sẽ đi vào hoạt động vào năm 2015 và sau đó. Hiệu quả năng lượng và giảm phát thải là hai nguyên nhân chính để các nhà cung cấp cảm biến để ngồi lại, phân tích và định hướng trong tương lai.