CÔNG NGHỆ cán NGUỘI THÉP tấm 0 2X1200MM

Giới thiệu về tình hình thép Thế Giới và thép Việt Nam từ năm 1975 đến năm 2010 với những bước phát triển vượt bậc trong ngành thép đến những sự kiện quan trọng khi xảy ra khủng hoảng thép trầm trọng. Trong chương này cũng phản ánh được sự ảnh hưởng của kinh tế Thế Giới đến ngành thép cũng như sự hồi phục của ngành sau khi khủng hoảng kết thúc. Bên cạnh đó, chương 1 cũng giới thiệu về ngành cán, lịch sử sơ lược về ngành cán Thế Giới và Việt Nam. Giới thiệu một số loại máy cán ở Việt Nam, các công ty và năng suất đạt được trong những buổi đầu phát triển ngành cán ở Việt Nam. Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết Phân loại các sản phẩm cán, các máy cán, công dụng cũng như ưu, nhược điểm của từng máy và đặc biệt là nêu bật hình ảnh tiêu biểu của máy cán nguội trong nhà máy cán thép. Bên cạnh đó giới thiệu các quy trình công nghệ cán nguội, các bước tẩy gỉ trước khi cán và một số đặc tính tiêu biểu của máy cán nguội. Chƣơng 3: Tính toán công nghệ Trong chương này chủ yếu tính toán lực cán qua mỗi lần cán và các momen gồm momen cán, momen ma sát, momen động tác dụng lên giá cán.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU

BỘ MÔN KIM LOẠI – HỢP KIM

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ CÁN KÉO KIM LOẠI

TPHCM, 05/2011

LỜI CẢM ƠN

Đồ án là kết tinh của những năm tháng học tập, nghiên cứu và rút kết kinh nghiệm từ các thầy cô đã giảng dạy Đồ án cán kéo này được thực hiện nhờ sự hướng dẫn rất tận tình và đầy tâm huyết của thầy Th.S Nguyễn Đăng Khoa, chúng em xin gửi đến thầy lời cảm ơn chân thành và sự biết ơn của chúng em Bên cạnh đó chúng em cũng xin gửi đến anh Dương Văn Tuấn lời cảm ơn, anh đã nhiệt tình giúp đỡ chúng em thực hiện phần mô phỏng trong đồ án

Chúng em xin chân thành cảm ơn

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Chương 1: Tổng quan

Giới thiệu về tình hình thép Thế Giới và thép Việt Nam từ năm 1975 đến năm 2010 với những bước phát triển vượt bậc trong ngành thép đến những sự kiện quan trọng khi xảy ra khủng hoảng thép trầm trọng Trong chương này cũng phản ánh được sự ảnh hưởng của kinh

tế Thế Giới đến ngành thép cũng như sự hồi phục của ngành sau khi khủng hoảng kết thúc Bên cạnh đó, chương 1 cũng giới thiệu về ngành cán, lịch sử sơ lược về ngành cán Thế Giới

và Việt Nam Giới thiệu một số loại máy cán ở Việt Nam, các công ty và năng suất đạt được trong những buổi đầu phát triển ngành cán ở Việt Nam

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Phân loại các sản phẩm cán, các máy cán, công dụng cũng như ưu, nhược điểm của từng máy

và đặc biệt là nêu bật hình ảnh tiêu biểu của máy cán nguội trong nhà máy cán thép Bên cạnh

đó giới thiệu các quy trình công nghệ cán nguội, các bước tẩy gỉ trước khi cán và một số đặc tính tiêu biểu của máy cán nguội

Chương 3: Tính toán công nghệ

Trong chương này chủ yếu tính toán lực cán qua mỗi lần cán và các momen gồm momen cán, momen ma sát, momen động tác dụng lên giá cán

MỤC LỤC Chương 1 Tổng quan

1 Tổng quan về ngành thép 1

1.1/ Tình hình thép thế giới 1

1.2/ Tình hình thép Việt Nam 1

2 Tổng quan về ngành cán 3

1.1/ Thế Giới 3

1.2/ Việt Nam 4

Chương 2 Cơ sở lý thuyết 1 Khái niệm về sản phẩm cán 5

2 Phân loại máy cán thép 6

2.1/ Máy cán thép 6

2.2/ Phân loại 7

a.Máy cán hình 7

b.Máy cán tấm 9

c.Máy cán ống 11

d.Máy cán hình đặc biệt 12

e.Máy đúc cán liên tục 12

3 Cơ sở lý thuyết quá trình cán 14

3.1/ Vùng biến dạng 14

3.2/ Các thông số vùng biến dạng và ký hiệu 15

3.3/ Điều kiện kim loại ăn được vào trục cán 16

4 Quy trình cán nguội 18

5 Tẩy gỉ thép băng cán nóng 19

6 Đặc điểm và tính kỹ thuật của máy cán nguội 22

6.1/ Các máy cán thép băng liên tục 22

6.2/ Các máy cán thép băng đảo chiều một giá 23

6.3/ Các máy một giá cán đơn chiếc 25

Chương 3 Tính toán công nghệ 1 Lực cán 26

1.1/ Chiều dày phôi qua các lần cán 28

1.2/ Tính toán lực cán cho các lần cán 29

2 Momen cán và các momen liên quan 31

2.1/ Momen cán 31

2.2/ Momen ma sát 32

2.3/ Momen không tải 33

2.4/Momen động 34

3 Tính tốc độ cán 34

4 Tính toán công suất động cơ cho máy cán 35

DANH SÁCH HÌNH VẼ

H nh 2.1 Một số loại sản phẩm cán hình 6

Hình 2.2 Máy cán 3 trục 7

Hình 2.3 Máy cán hình 800 dẫn động chung bố trí theo hàng 8

Hình 2.4 Máy cán tấm nguội 10

Hình 2.5 Sơ đồ và nguyên lý máy cán bi 12

Hình 2.6 Máy cán đúc phôi thỏi và phôi tấm liên tục 13

Hình 2.7 Vùng biến dạng khi cán 14

H nh 2 Điều kiện ăn phôi khi cán 16

H nh 2 a/ Sơ đồ sản xuất thép băng cán nguội từ thép cacbon thấp; b/ Sơ đồ sản xuất thép băng cán nguội từ thép hợp kim cao 18

H nh 2.10 Sơ đồ tẩy gỉ axit liên tục kiểu nằm ngang 21

Hinh 2.11 Sơ đồ các kiểu máy cán nguội băng thép và thép lá 22

Hình 2.12 Sơ đồ bố trí trục cán ở giá nhiều trục 24

Hình 3.1 Sơ đồ phân bố lực khi cán 26

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Một số sản phẩm của máy cán hình cỡ lớn 650 và 550 8

Bảng 2.2 Máy cán hình trung bình và các sản phẩm của chúng 9

Bảng 3.1 Hệ số ma sát f khi cán 27

Bảng 3.2 Các hệ số ma sát của ổ đỡ trục cán 32

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Trọng Giảng (2004) Sản xuất thép tấm – thép băng NXB Khoa học và Kỹ

Thuật

2 Đỗ Hữu Nhơn (2006) Tính toán thiết kế chế tạo máy cán thép và các thiết bị trong nhà máy cán thép NXB Khoa học và kỹ thuật

3 Thiết bị cán Đại học Bách khoa Đà Nẵng

4 PGS-TS Nguyễn Trường Thanh (2006) Cơ sở kỹ thuật cán NXB Đại học Quốc Gia

10 http://vietbao.vn/Kinh-te/Nhieu-du-an-lon-ve-thep-do-vao-VN/65062493/88/

Tuy nhiên, trong 10 tháng đầu năm 2008, thị trường thép thế giới có nhiều biến động Kinh tế toàn cầu suy thoái là do các lĩnh vực tiêu thụ thép như xây dựng, bất động sản, công nghiệp oto … làm cho giá thép tiếp tục giảm mạnh Vì nhu cầu giảm mạnh, nguồn cung trở nên dư thừa, nên các nhà sản xuất một phần phải cắt giảm lượng sản xuất đồng thời phải liên tục hạ giá bán để đáp ứng tình hình thị trường hiện thời Lúc này giá thép thô trên thị trường thế giới giảm đến 70% so với mức cao nhất là 1150 - 1200 USD/tấn trong tháng 6 giảm còn

350 - 400 USD/tấn Do tình hình kinh tế toàn cầu suy thoái như vậy nên thị trường thép thế giới năm 2008 chỉ tăng 3% so với mức tăng 7,5% của năm 2007

Vào những tháng đầu năm 2009, trong bối cảnh nền kinh tế toàn cầu lún vào suy thoái cùng với sự giảm giá nhiều loại hàng hóa khác, dẫn đến giá thép giảm sâu Cuối tháng 2 năm

2009 tại sở giao dịch kim loại ở London, giá thép thô giao kỳ hạn 3 tháng chạm đáy ở mức

250 USD/tấn Nhưng trước những nhận định cho rằng suy thoái kinh tế thế giới đã vào hồi kết vào đang trong quá trình hồi phục thì giá thép thô liên tục tăng lên Giá thép thô được giao dịch ở mức khoảng 450 USD/tấn vào những tháng cuối năm khi nền kinh tế thế giới dần hồi khục Theo WSA-World Steel Association, sản lượng thép thô thế giới năm 2009 giảm 8% còn 1,22 tỉ tấn, đây là mức thấp nhất kể từ năm 2005 vào là một năm có mức giảm khá tồi

tệ đối với lich sử phát triển của ngành thép [8]

Theo IISI-International Iron and Steel Institute thống kê đến ngày 22/3/2010 thì trong tháng 2/2010 sản lượng thép thô thế giới đã tăng thêm 24,2% so với tháng 2/2009, trong đó sản lượng của 66 quốc gia sản xuất thép chính trên thế giới đạt 108 triệu tấn, tăng với tháng 2/2009 là 87 triệu tấn Cụ thể, quốc gia có nền kinh tế phát triển mạnh nhất thế giới-Mỹ có sản lượng thép thô là 5,98 triệu tấn, tăng 51,3%, sản lượng thép thô của Trung Quốc đạt 50,357 triệu tấn, tăng 22,5 %, sản lượng thép thô của Nhật Bản đạt 8,4 triệu tấn tăng 54% và sản lượng thép thô của khối liên minh Châu Âu là 13,35 triệu tấn tăng 28,6% Qua các số liệu vào những tháng đầu năm 2010, chúng ta nhận thấy được tình hình thép thế giới đang có sự hồi phục rõ rệt khi nền kinh tế thế giới dần ổn định trở lại

1.2/ Tình h nh thép ở Việt Nam: [6]

Ngành thép Việt Nam được xây dựng từ những năm 60 của thế kỉ XX Khu liên hợp gang thép Thái Nguyên được xây dựng với sự giúp đỡ của Trung Quốc đã cho mẻ gang đầu tiên vào năm 1963, công suất là 100 ngàn tấn/năm Mẻ thép đầu tiên được ra đời vào năm

1975 Kế đến là các giai đoạn lịch sử cùng với những mốc thời gian quan trọng trong lịch sử phát triển của ngành thép Việt Nam

Giai đoạn từ năm 1976 đến 1989: ngành thép không phát triển được do kinh tế lâm vào khủng hoảng, mức sản lượng chỉ duy trì được từ 40 ngàn đến 85 ngàn tấn thép/năm

Giai đoạn từ năm 1989 đến 1995: Đảng vào nhà nước thực hiện chủ trương đổi mới

và mở cửa nên sản lượng thép thô đã vượt mức trên 100 ngàn tấn/năm, đánh dấu sự tăng trưởng của ngành thép Năm 1990, sự ra đời của Tổng công ty thép Việt Nam đã góp phần quan trọng vào sự bình ổn và phát triển của ngành thép

Giai đoạn 1996-2000: ngành thép vẫn giữ được mức độ tăng trưởng khá cao, tiếp tục được đầu tư và đổi mới, đưa vào hoạt động 13 liên doanh, trong đó có 12 liên doanh cán thép vào giai công, chế biến sau cán Sản lượng thép cán cả nước đạt 1,57 triệu tấn, gấp 14 lần so với năm 1990 và gấp 3 lần sao với năm 1995 ở giai đoạn này thành phần tham gia sản xuất

và gia công chế biến thép bao gồm nhiều thành phần kinh tế rất đa dạng Ngoài Tổng Công

Ty Thép Việt Nam và các cơ sở quốc doanh thuộc địa phương và các ngành, còn có các công

ty cổ phần, các liên doanh, công ty 100% vốn nước ngoài và công ty tư nhân Sự chuyển mình của ngành thép được đánh dấu vào năm 1996 cùng với sự ra đời của 4 công ty liên doanh sản xuất thép gồm Công ty liên doanh thép Việt Nhật - Vinakyoei, Viêt Úc – Vinausteel, Việt Hàn – VPS và Việt Nam Singapore – Nasteel với tổng công suất khoảng 840.000 tấn/năm

Cho đến năm 2002, Việt Nam có khoảng 50 doanh nghiệp sản xuất thép xây dựng trong đó có 12 dây chuyền cán, công suất từ 100.000 đến 300.000 tấn/năm

Theo thống kê sơ bộ, đến năm 2007 thì toàn thế giới tiêu thụ 1.400 triệu tấn thép Trong đó Viêt Nam tiêu thụ nhỏ hơn 10 triệu tấn, bình quân 100 kg/người và bình quân 200 kg/người tiêu thụ đối với khối ASEAN Còn đối với những nước tiên tiến, sản lượng tiêu thụ đạt 1.000 kg/người

Vào năm 2009 ngành thép vẫn duy trì được hoạt động sản xuất, mặc dù còn khó khăn, một số doanh nghiệp còn bị thua lỗ từ năm trước nhưng không có cơ sở nào phải đóng cửa Kết quả đạt được này chủ yếu là do hàng loạt các biện pháp kích cầu của Chính phủ như các thay đổi về chính sách tài chính, tiền tệ, chính sách ưu tiên ngoại tệ để nhập khẩu phôi thép, thép phế liệu…và do các doanh nghiệp trong ngành không ngừng cải tiến chất lượng, chú trọng vào việc khẳng định thương hiệu như thép Thái Nguyên Tisco, thép Hoà Phát, thép Miền Nam…cùng nhau chiếm lĩnh thị trường trong nước

Đến cuối năm 2009, do ảnh hưởng của mưa bão và sự cạnh tranh từ thép ngoại nhập giá rẻ như lượng thép ngoại nhập từ Trung Quốc và các nước Asean tăng mạnh do được hưởng thuế xuất nhập khẩu 0% nên vấn đề tiêu thụ gặp nhiều khó khăn hơn trước Bên cạnh

đó thị trường xuất nhập khẩu nhỏ hẹp và khả năng cạnh tranh của thép nội chưa cao dẫn đến sản lượng xuất khẩu vẫn còn hạn chế nhiều Số liệu cho thấy sản lượng thép cả năm tăng 5,2% so với cùng kỳ năm ngoái và chỉ đạt được khoảng 6,32 triệu tấn Cũng trong năm 2009 sản lượng của ngành đã tăng thêm 2,2 triệu tấn thép và 1,5 triệu tấn phôi do đó đã có thêm một số nhà máy sản xuất đi vào hoạt động và góp phần không nhỏ trong việc nâng công suất sản xuất thép xây dựng toàn ngành lên gần 7 triệu tấn/năm, công suất sản xuất phôi đạt 4,5 - 4,7 triệu tấn/năm Tuy nhiên vấn đề trên cũng làm tăng thêm khoảng cách giữa cung và cầu thép trên thị trường cho những năm tiếp theo

Theo Vietnam Steel Association-VSA cho biết: trong năm 2010 ngành thép sản xuất khoảng 2,8 triệu tấn phôi để phục vụ nhu cầu trong nước, bình quân sản xuất mỗi tấn phôi phải tốn khoảng 600 kWh Với giá điện tăng thêm 6,3%, chi phí điện để sản xuất thép thô sẽ tăng thêm khoảng 50.000 đồng/tấn, toàn ngành thép phải chi thêm khoảng 140 tỷ đồng Đối với các nhà máy cán thép thành phẩm cũng phải chi thêm 60 tỉ đồng cho kế hoạch sản xuất 5 triệu tấn thép kế tiếp cũng trong năm 2010 Giá thép khá ổn định trong nữa đầu tháng 8 nhưng không lâu sau thì đồng loạt tăng giá bán khoảng 0,3 triệu đồng/tấn do chịu sự ảnh hưởng của giá thép thô thế giới là 10 USD/tấn và giá các nguyên liệu thô như phế liệu, quặng sắt tăng Nếu chưa tính thuế thì giá bán tại nhà máy từ 13,5 đến 13,6 triệu đồng/tấn, còn giá bán lẻ trên thị trường là 14,8 triệu đồng/tấn, tăng 0,4 triệu đồng/tấn

Tình hình sản xuất và tiêu thụ thép trong nước tiếp tục tăng trưởng so với cùng kỳ năm 2009 trong 9 tháng đầu năm 2010 Trong đó, sản xuất tăng 19%, tiêu thụ tăng 18% sản xuất phôi thép trong nước đạt 2,3 triệu tấn, tăng 11%; nhập khẩu phôi thép đạt 1,401 triệu tấn Nhu cầu thép tăng, sản lượng thép tháng 11 ước đạt 0,59 triệu tấn, tăng 4,4% so với tháng 11/2009; tính chung 11 tháng ước đạt 5,1 triệu tấn, tăng 3,9% so với cùng kỳ Xuất khẩu sắt thép tuy đã chững lại nhưng 11 tháng vẫn ở mức 1,1 triệu tấn, tăng gấp gần 2,7 lần

so với cùng kỳ Lượng phôi thép nhập khẩu 11 tháng chỉ bằng 83,7% so với cùng kỳ Thị trường thép tăng khoảng gần 70 nghìn tấn so với tháng 10 Giá thép đã đồng loạt tăng giá từ

200 - 400 nghìn đồng/tấn vào đầu tháng và tiếp tục tăng từ 500-550 nghìn đồng/tấn vào cuối tháng Tổng Công ty thép Việt Nam cũng đã điều chỉnh từ mức 14,52 lên 14,81 triệu đồng/tấn, thép cây từ 14,57 lên 15,27 triệu đồng/tấn [9]

Nhu cầu thép thành phẩm của Việt Nam dự kiến năm 2015 khoảng 15-16 triệu tấn; năm 2020 khoảng 20 - 21 triệu tấn và năm 2025 khoảng 24 - 25 triệu tấn

Hiện nay ngành Thép Việt Nam vẫn phụ thuộc nhiều vào thị trường thế giới Mặc dù phôi sản xuất trong nước chiếm khoảng 60% tổng lượng phôi phục vụ cho sản xuất thép (xây dựng), nhưng nguyên liệu sản xuất phôi là thép phế liệu hoặc quặng vẫn phải nhập khẩu phần lớn Hiệp hội Thép ước tính hiện tại thép phế liệu trong nước chỉ đáp ứng được khoảng 30%, còn lại 70% vẫn là nhập khẩu, quặng sắt thì chủ yếu là nhập khẩu từ nước ngoài Giá thép phế liệu, quặng sắt, phôi trên thế giới có xu thế tăng trong những tháng qua

Như vậy, nhìn chung ngành thép Việt Nam tuy có phát triển nhưng vẫn ở tình trạng sản xuất nhỏ, phân tán, thiếu bền vững, phụ thuộc vào lượng phôi thép và bán thành phẩm nhập khẩu Chưa có các nhà máy hiện đại như khu liên hợp luyện kim làm trụ cột, chủ động sản xuất phôi nên ngành thép Việt Nam chưa đủ sức chi phối và điều tiết thị trường trong nước khi có biến động lớn về giá phôi thép hoặc sản phẩm thép cán trên thị trường khu vực

dây đồng Do nhu cầu về vật liệu ngày càng cao, kỹ thuật ngày càng phát triển, chiếc máy cán

4 trục ra đời đầu tiên vào năm Tiếp theo đó là các máy cán nhiều trục (6 trục,12 trục, 20 trục) cũng được chế tạo thành công và cán được các vật liệu siêu mỏng, dị hình như bi

2.2/ Viêt Nam: [2]

Trước năm 1975, đất nước ta bị chia cắt, nền kinh tế gặp rất nhiều khó khăn cho nên ngành cán thép coi như không có Sau năm 1975, nhà máy cán thép đầu tiên nhờ sự giúp đỡ của Đức, nhà máy luyện cán thép Gia Sàng, Thái Nguyên đi vào hoạt động với công suất 5 vạn tấn/năm Ở miền nam, chúng ta tiếp nhận một vài nhà máy cán thép hình cỡ nhỏ như: Vicasa, Vikimco… Đến năm 1986 cả nước đạt được khoảng 20 vạn tấn thép cán/năm Khi Đảng ta thực hiện đường lối đổi mới, các xí nghiệp, công ty của ngành cán thép phát triển mạnh mẽ Công ty thép Vinausteel có công suất 18 vạn tấn/năm, công ty Nasteelvina có năng suất 12 vạn tấn/năm, công ty thép Việt-Nhật, công ty thép ống Vinapipe…Tính đến năm

2003 sản lượng thép cán của nước ta khoảng hơn 2 triệu tấn thép cán Hiện nay, tính hết năm

2010, theo thống kê của Hiệp hội Thép Việt Nam, ước sản lượng thép cán toàn hiệp hội trên

49 triệu tấn Năm 2011, tổng công ty sẽ đẩy mạnh xuất khẩu, đặc biệt là sản phẩm thép cán

CHƯƠNG II : CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1 Khái niệm về sản phẩm cán:

Sản phẩm cán được sử dụng khắp mọi nơi, từ các ngành công nghiệp chế tạo ôtô, xe lửa, máy cày, xe tăng, trong công nghiệp chế tạo máy bay, tên lửa, trong chế tạo tàu thủy đến các ngành công nghiệp xây dựng dân dụng, xây dựng cầu đường, phát thanh truyền hình, trong công nghiệp dân dụng vì vậy mà ngành cán được chú ý và phát triển mạnh trên thế giới

Vật liệu được dùng phổ biến trong công nghiệp cán là thép và các kim loại màu như vàng, bạc, đồng, nhôm, chì, kẽm, niken để xây nên những giàn khoan trên biển, để làm cốt thép cốt pha cho những ngôi nhà cao chọc trời, để chế tạo những đường dây cáp quang, những đường dây điện và điện thoại nối từ miền quê này đến miền quê khác, thép đường ray làm nên những đường xe lửa, thép lá tráng thiếc dùng để làm hộp đựng hoa quả và đựng thực phẩm Nhôm tấm, thép tấm không gỉ dùng để chế tạo xoong, chảo, nồi, dùng trong trang trí nội thất

Sản phẩm cán có nhiều chủng loại khác nhau như thép hình, thép tấm, thép ống và các loại sản phẩm có hình dáng đặc biệt như các loại ren, các loại bi, bánh răng, bánh xe lửa

a Thép tấm được ứng dụng nhiều trong các ngành chế tạo tàu thuỷ, ô tô, máy kéo, chế tạo máy bay, trong ngày dân dụng Chúng được chia thành 3 nhóm:

 Thép tấm dày: S = 4 đến 60 mm; B = 600 đến 5.000 mm; L = 4000 đến 12.000 mm

 Thép tấm mỏng: S = 0,2 đến 4 mm; B = 600 đến 2.200 mm

 Thép tấm rất mỏng (thép lá cuộn): S = 0,001 đến 0,2 mm; B = 200 đến 1.500 mm; L = 4.000 đến 60.000 mm

b Thép ống được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp dầu khí, thuỷ lợi, xây dựng Chúng được chia thành 2 nhóm:

 ng không hàn: là loại ống được cán ra từ phôi thỏi ban đầu có đường kính từ = 200 đến 350 mm; chiều dài L = 2.000 đến 4.000 mm ng không hàn gồm có 3 loại:

o Loại cuốn liên tục 200

o Loại gò thủ công vô cùng

o Cán xoắn đường kính lớn dùng trong dầu khí

 ng cán có hàn: được chế tạo bằng cách cuốn tấm thành ống sau đó cán để hàn giáp mối với nhau Loại này đường kính đạt từ 4.000 đến 8.000 mm, chiều dày đạt đến 14 mm

c Thép hình có rất nhiều chủng loại, có sản phẩm với tiết diện đơn giản cũng có sản phẩm với tiết diện rất phức tạp:

a Giá cán: là nơi tiến hành quá trình cán bao gồm: các trục cán, gối, ổ đỡ trục cán, hệ thống nâng hạ trục, hệ thống cân bằng trục, thân máy, hệ thống dẫn phôi, cơ cấu lật trở phôi

b Hệ thống truyền động: là nơi truyền mômen cho trục cán, bao gồm hộp giảm tốc, khớp nối, trục nối, bánh đà, hộp phân lực

c Nguồn năng lượng: là nơi cung cấp năng lượng cho máy, thường dùng các loại động cơ điện một chiều và xoay chiều hoặc các máy phát điện

1

2

3 4

2.2/ Phân loại:

Các loại máy cán được phân loại theo công dụng, theo số lượng và phương pháp bố trí trục cán, theo vị trí trục cán Trong đó phương pháp phổ biến trên toàn thế giới nhất là phân loại theo công dụng máy cán Phân chia máy theo công dụng nghĩa là dựa vào mục đích sử dụng máy, vào sản phẩm của máy vào công việc và quy trình công nghệ mà máy đảm nhiệm

để gọi tên và phân loại

a Máy cán hình:

Khái niệm về máy cán hình: máy cán chuyên dùng để cán ra các loại thép hình ở trạng thái nóng Trên máy cán hình, các trục cán được tiện khoét bỏ đi một phần kim loại để có những rãnh tạo hình đặc biệt theo thiết kế Khi cán, các rãnh này hợp lại thành các lỗ hình, thép được biến dạng và tạo hình trong các lỗ hình này để ra sản phẩm Đường kính phổ biến của trục cán dùng để cán thép hình từ 250mm đến 1.300mm

Đặc điểm máy cán hình: máy cán hình có thể bố trí một giá cán hoặc nhiều giá cán, các giá cán có thể cán được nhiều lần qua lại nhưng có khi mỗi giá cán chỉ cán được một lần tùy theo công dụng của máy và phụ thuộc vào qui trình công nghệ sản xuất của sản phẩm Giá cán có thể là giá 2 trục hoặc giá 3 trục, động cơ có thể là loại một chiều hoặc xoay chiều Trong xưởng cán hình cần đặc biệt lưu ý là các giá cán đầu và giữa có thể cán nhiều lần nhưng ở giá cán tính cuối cùng chỉ nên cán 1 lần, có như vậy sản phẩm mới đẹp và chính xác

Hình 2.3: Máy cán hình 800 dẫn ng chung b tr theo hàng

Máy cán hình có thể chia ra thành các loại sau:

o Máy cán hình cỡ lớn:

Gồm có máy cán ray - dầm và máy cán hình cỡ lớn Đây là những máy cán hình có đường kính trục cán ≥ 500 mm Xưởng cán hình cỡ lớn hoặc nhà máy cán thép hình được gọi là cỡ lớn khi giá cán tinh cuối cùng trong xưởng cán phải có trục cán lớn hơn hoặc bằng

500 mm Khoảng cách này là khoảng cách đường tâm của 2 trục bánh răng phân lực, còn trên thực tế trục cán có đường kính từ 480 ÷ 530 mm

Các loại sản phẩm thép hình cỡ lớn đa số được sản xuất ra trên máy cán hình cỡ lớn, còn lại một số ít được sản xuất trên máy cán ray - dầm Các loại sản phẩm thép hình cỡ lớn cũng bao gồm các loại thép ray, thép chữ I, chữ U, thép chữ T, chữ L, thép góc, thép vuông, tròn

tròn

φ(mm)

Thép vuông a (mm)

Thép bản (mm)

Ray (kg/mm)

Chữ

T (mm)

o Máy cán hình cỡ trung:

Máy cán hình cỡ trung là máy có đường kính trục cán tinh nằm trong khoảng 350< D <

500 mm Việc phân chia máy này cũng giống như phân chia máy cán hình cỡ lớn Máy cán

hình có giá cán tinh cuối cùng với đường kính là 380 thì gọi là máy cán hình cỡ trung hay nhà máy cán thép hình 350 hoặc xưởng cán 350

Sản phẩm của máy cán hình cỡ trung phụ thuộc vào nhiều yếu tố Một máy không chỉ cán ra một loại sản phẩm nhất định mà cán ra nhiều loại khác nhau Trên các máy cán bố trí theo kiểu bàn cờ (chữ Z) cán được nhiều loại sản phẩm hơn khi cán trên máy cán hình bố trí theo hàng Bảng 2.2 cho biết kích thước và các thông số kỹ thuật của các loại sản phẩm máy cán hình cỡ trung

Bàng 2.2: á cán h nh trung b nh và các sản ph m của chúng ([4]- trang 12)

Máy

cán

Các kích thước của thép hình (mm) Tròn φ

(mm)

Vuông a (mm)

Dẹt B(mm)

Góc (mm)

Chữ U H(mm)

Chữ I H(mm)

Ray (kg/m)

Chữ T H(mm)

Máy

cán 450 40÷125

40 x 40

÷ 125x125

200

50 x 50

÷ 120x120

b Máy cán tấm:

Khái niệm về máy cán tấm: máy cán tấm dùng để cán thép và các kim loại khác ở trạng thái nóng hoặc ở trạng thái nguôi Máy cán tấm nóng dùng để cán những sản phẩm có chiều dày từ 1,5 mm đến 60 mm Máy cán tấm nguội dùng để cán ra các sản phẩm cực mỏng

có độ dày từ 0,007 mm đến 1,25 mm Máy cán tấm thường dùng 2 trục, 4 trục, 6 trục, 12 trục Máy càng nhiều trục cán thì độ dày của sản phẩm ngày càng chính xác

Trục máy cán tấm luôn luôn có hình dạng trục tròn xoay và đòi hỏi độ chính xác, độ đồng đều bề mặt, độ bóng… Lực cần để cán tấm lớn hơn rất nhiều so với cán hình đặt biệt là khi cán tấm nguội Sản phẩm của chúng thường được để ở dạng cuộn do sản phẩm luôn có tiết diện hình chữ nhật và có chiều dài vô tận

Đặc điểm máy cán tấm: đặc điểm chung là dùng giá cán có nhiều trục để cán Trước năm 1870, người ta dùng máy cán Laota để cán tấm nóng, máy có trục nhỏ được bố trí giữa 2 trục to, có năng suất khoảng 60 vạn tấn/năm Nhưng sau khi máy cán 4 trục ra đời thì không dùng máy Laoto nữa vì năng suất thấp và sản phẩm có chiều dày không chính xác Máy cán tấm thường dùng động cơ điện 1 chiều vì sau mỗi lần cán máy lại được đảo chiều để cán qua cán lại cho tới khi ra sản phẩm, vẫn là động cơ 1 chiều đối với máy cán liên tục Sản phẩm thép tấm có chiều rộng tối đa gần 4.000mm Hầu hết các loại sản phẩm thép tấm vẫn phải nhập 100% từ nước ngoài do chi phí đầu tư cho một máy cán quá đắt

Hình 2.4: á cán tấm ngu i 1.Trục cu n; 2 Cữ ỡ cu n; 3 Tang nhã; 4.Con ăn kẹp; 5 Trục àm việc; 6 Tang cu n, nhả

khi cán; 7 ẹp thủ c; 8 Trục ép băng kim oại

Phân loại máy cán tấm: gồm có 2 loại chủ yếu là máy cán tấm nóng và máy cán tấm nguội Máy cán tấm nóng dày và vừa nghĩa là máy cán tấm ở trạng thái nóng, cho ra sản phẩm là tấm dày từ 25 – 60 mm và tấm dày vừa từ 4 - 25 mm Máy cán tấm nóng (500 / 1.200) x 2500 liên tục nghĩa là máy có trục làm việc với đường kính là 500 mm, trục tựa có đường kính là 1200 mm, chiều dài làm việc của trục là 2500 mm, sản phẩm của máy là tấm dày và dày vừa, chiều rộng lớn nhất của sản phẩm cán là 2300 mm và bố trí theo kiểu liên tục Bên cạnh máy cán tấm nóng còn có máy cán tấm nguội, như đã nêu ở chương 1 thì khi cán tấm cực mỏng và băng kim loại chúng ta không thể đem nung chúng trong lò được vì chúng dễ bị cháy nên trong các trường hợp như vậy thì cán nguội là phương pháp tốt hơn so với cán nóng Đối với cán nguội kim loại cần bôi trơn tốt để bề mặt trục cán bóng đẹp và không bị biên dạng trong khi cán do lực ma sát khi cán nguội rất lớn và quá trình cán nguội đòi hỏi phải tiêu hao nhiều năng lượng Ví dụ máy cán băng mỏng (250/700) x 1.600, có nghĩa là máy cán tấm ở trạng thái nguội có đường kính trục là việc là 250 mm, đường kính trục tựa là 700 mm, chiều dài làm việc của trục là 1.600 mm, băng thép có chiều rộng lớn nhất đạt 1.200 mm

c Máy cán ống

Ông thép là sản phẩm khá phổ biến và được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp từ loại có đường kính rất bé 0,5 mm đến loại có đường kính rất lớn khoảng vài mét Các loại máy cán ống hàn và máy cán ống không hàn là phương tiên chủ yếu để tạo ra các loại sản phẩm trên

Đối với cán ống không hàn thì cần cán ở trạng thái nóng, nếu sản phẩm ống không hàn có đường kính quá nhỏ = (0,5 – 20) mm thì dùng máy kéo ống ở trạng thái nguội và không có lõi tựa, còn đối với ống to hơn thì khi kéo phải dùng lõi tựa Còn đối với cán ống hàn, có thể cán và tạo hình ở trạng thái nóng nếu ống to, thành ống dày, các loại ống nhỏ và mỏng nên cán và tạo hình ở trạng thái nguội

Đặc điểm máy cán ống không hàn: các trục cán có dạng hình tang trống quay ngược chiều nhau và nghiêng 1 góc từ 8 – 120C Phôi cán là một khối thép đặc tròn xoay có đường kính từ 200 đến 350 mm, dài từ 2000 – 4000 mm và đang có nhiệt độ 1.100 đến 1.200 mm, phôi vừa chuyển động quay vừa chuyển động tịnh tiến Lõi tựa có gắn đầu tựa chuyển động quay và tịnh tiến để tạo lỗ cho phôi cán dưới áp lực vô cùng lớn và không có phoi dư Tiếp sau quá trình sau khi cán tạo ống là phôi cán được tiếp tục cán tăng giảm đường kính để tạo thành sản phẩm Nếu cần sản phẩm là các loại ống có đường kính nhỏ hơn 20 mm thì sẽ kéo nguội ống

Đặc điểm máy cán ống hàn: có phôi ban đầu là các loại thép tấm, thép bản và thép băng Các loại thép này sẽ được uốn tạo hình bởi các khuôn cán ép có kích thước khác nhau Sau khi ống tạo xong các hình tròn, hình vuông hay hình chữ nhật thì các máy sẽ hàn điểm, hàn ống kín lại để ra sản phẩm

d Máy cán hình đặc biệt

Như các phần đã giới thiệu thì sản phẩm cán thường là tấm, hình, ống Ngoài ra những sản phẩm có hình dạng đặc biệt cũng góp phần không kém trong các lĩnh vực xây dựng và đời sống hiện nay Các sản phẩm thông dụng như bánh xe điện, bánh xe lửa hoặc vành bánh xe lửa là các sản phẩm cán có tiết diện phức tạp mà nước ta đã cán được Bên cạnh các sản phẩm trên còn có loại sản phẩm được gọi là thép chu kỳ tức là tiết diện của chúng thay đổi theo chu kỳ chiều dài để phục vụ cho công nghệ hay các mục đích nào đó

Đối với máy cán đặc biệt, chúng ta tìm hiểu về phần máy cán bi Nguyên lý của cán bi

là cán ngang, nghĩa là vật cán vừa chuyển động quay vừa chuyển động tịnh tiến để ăn vào lỗ hình Nguyên lý của máy cán bi khác với nguyên lý cán dọc của máy cán hình và máy cán tấm

Hình 2.5: Sơ ồ và ngu ên ý má cán bi

1 B phận trục v t nén; 2 Trục cán bi; 3 Trục tru ền ng; 4 p ph n c; 5 p giảm

t c; 6 ng cơ iện; 7 Thôi thép cán bi

Đối với máy cán thép chu kỳ hay còn gọi là máy cán dọc có trục cán được khoét rãnh đặc biệt để sau 1 vòng quay thì sản phẩm có hình dạng lặp lại như trước Cán bánh xe lửa và vành bánh xe lửa có nhiều công đoạn hơn gồm có sự kết hợp các phương pháp gia công kim loại bằng áp lực như rèn, ép, cán…

e Máy đúc cán liên tục

Ngành chế tạo dây cáp dùng trong cầu trục, trong ngành điện cũng như ngành máy nâng chuyển ngày càng phát triển, đặc biệt là ngành phát dẫn điện và kỹ thuật điện, đó là nguyên nhân khiến cho ngành cán kéo dây thép, dây đồng và dây nhôm trên Thế Giới phát triển vượt bậc

Mục tiêu: tận dụng nhiệt thừa, nâng cao chất lượng, giảm thời gian sản xuất, tiết kiệm năng lượng, giảm giá thành sản phẩm

Hình 2.6: Má cán úc phôi thỏi và phôi tấm iên tục

Kim loại nóng chảy được chảy từ dưới đáy của

thùng chứa vào một thùng chứa trung gian còn

được gọi là gầu chuyển kim loại lỏng Nhiệt độ

nóng chảy lúc này dưới 1600 o

C

Trong khuôn có chứa các đường ống dẫn nước làm nguội, các tinh thể thép đầu tiên được hình thành trong quá trình đúc khuôn Nhiệt độ đúc khoảng 1540 o

C

Băng thép vẫn được đông đặc dần lại trên quãng đường di chuyển Sau đó băng thép được cắt thành từng tấm ở nhiệt độ 1000 o

C Mỗi tấm thép sẽ được đánh dấu trước khi đến

bể làm nguội sau

Băng thép lúc này được tiếp tục làm nguội với nước

3 Cơ sở lý thuyết quá tr nh cán

o lc: hình chiếu cung tiếp xúc trên phương nằm ngang

o h0, h1: chiều cao vật cán trước và sau khi cán

o b0, b1: chiều rộng vật trước và sau khi cán