Công nghệ cán thép dây

Chúng ta đang từng bước phát triển đất nước một cách mạnh mẽ, điều đó đồng nghĩa với việc sẽ có rất nhiều công trình nhà dân dụng và công nghiệp được xây dựng lên. Vì thế nhu cầu về vật liệu xây dựng nói chung cũng như thép dây nói riêng là rất lớn. Để có thể đáp ứng được nhu cầu đó, ngày càng nhiều nhà máy và công ty sản xuất thép cán ra đời nhằm góp phần cung cấp nguyên vật liệu không chỉ cho xây dựng hạ tầng cơ sở, mà còn cho các ngành công nghiệp cơ khí chế tạo, giao thông vận tải, nông nghiệp v.v... Được thầy hướng dẫn giao cho đề tài: “Công nghệ cán thép dây”. Đây là một đề tài hay, có tính thực tiễn cao, đòi hỏi người thực hiện phải có trình độ hiểu biết nhất định về ngành cán kéo kim loại, luyện kim và chế tạo máy. Với sự hướng dẫn, giúp đỡ hết sức tận tình của các thầy Nguyễn Đăng Khoa, nhóm em đã hoàn thành tốt đề tài được giao. Tuy nhiên, do vốn kiến thức vẫn còn hạn chế và chưa có nhiều kinh nghiệm trên thực tế, nên bài tiểu luận này vẫn còn mắc nhiều sai xót không tránh khỏi. Rất mong các thầy và bạn đọc góp ý để có thể hoàn thiện bài tiểu luận này.

LỜI NÓI ĐẦU

Chúng ta đang từng bước phát triển đất nước một cách mạnh mẽ, điều đó đồng nghĩa với việc sẽ có rất nhiều công trình nhà dân dụng và công nghiệp được xây dựng lên Vì thế nhu cầu về vật liệu xây dựng nói chung cũng như thép dây nói riêng là rất lớn

Để có thể đáp ứng được nhu cầu đó, ngày càng nhiều nhà máy và công ty sản xuất thép cán ra đời nhằm góp phần cung cấp nguyên vật liệu không chỉ cho xây dựng hạ tầng cơ sở, mà còn cho các ngành công nghiệp cơ khí chế tạo, giao thông vận tải, nông nghiệp v.v

Được thầy hướng dẫn giao cho đề tài: “Công nghệ cán thép dây” Đây là

một đề tài hay, có tính thực tiễn cao, đòi hỏi người thực hiện phải có trình độ hiểu biết nhất định về ngành cán kéo kim loại, luyện kim và chế tạo máy

Với sự hướng dẫn, giúp đỡ hết sức tận tình của các thầy N g u y ễ n Đ ă n g

K h o a , n h ó m em đã hoàn thành tốt đề tài được giao Tuy nhiên, do vốn kiến thức

vẫn còn hạn chế và chưa có nhiều kinh nghiệm trên thực tế, nên bài tiểu luận này vẫn còn mắc nhiều sai xót không tránh khỏi Rất mong các thầy và bạn đọc góp ý để có thể hoàn thiện bài tiểu luận này

I TỔNG QUAN :

1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ thép

Tiêu thụ thép cán đặc biệt là thép dùng trong xây dựng của cả nước tiếp tục duy trì

ở mức rất cao

Theo tính toán, trong năm 2016 tổng các loại sản phẩm thép mà các doanh nghiệp

là thành viên của VSA sản xuất đạt 17,5 triệu tấn, tăng 16,8% so với năm 2015 Trong

đó, tiêu thụ đạt hơn 15,3 triệu tấn, tăng 23,7% so với năm 2015 Điểm nổi bật trong năm 2016 này là tốc độ tăng trưởng thép xây dựng, mặt hàng chiếm tỷ trọng lớn (gần 50%) trong tất cả các loại sản phẩm thép của nước ta, đạt mức cao so với các năm trước, đạt hơn 8,5 triệu tấn, tăng 18,3% về sản xuất và đạt hơn 8,4 triệu tấn, tăng 20,6% về bán hàng

Các mặt hàng thép cuộn cán nguội, ống thép hàn và tôn mạ các loại cũng đạt tăng trưởng cao hơn 20%

Về tình hình nhập khẩu, do ngành thép Việt Nam phát triển chưa đồng bộ giữa các khâu, đặc biệt là thép cuộn cán nóng (HRC) và các loại thép hợp kim trong nước chưa sản xuất được nên hàng năm vẫn phải nhập khẩu một số lượng rất lớn nguyên liệu và bán thành phẩm phục vụ cho sản xuất

Nhập khẩu của ngành thép trong năm 2016 tăng cao so với năm 2015, đặc biệt đáng chú ý là đối với các mặt hàng mà chúng ta còn dư khả năng sản xuất như: Phôi thép nhập khẩu hơn 1,1 triệu tấn, chiếm 12,6% thị phần phôi cả nước; Tôn mạ và sơn phủ màu đạt hơn 1,8 triệu tấn, tăng 30,7% so với năm 2015 và chiếm tới trên 50% thị phần nội địa; Thép hợp kim nhập khẩu hơn 8,1 triệu tấn; trong đó có khoảng 1,9 triệu tấn thép dài có thể đã được sử dụng như thép xây dựng thông thường

Mặc dù năm 2016 các sản phẩm thép xuất khẩu gặp nhiều áp lực về các vụ phòng

vệ thương mại từ các nước, nhưng ngành Thép Việt Nam đã có nhiều cố gắng trong công tác mở rộng thị trường để đẩy mạnh xuất khẩu các loại sản phẩm thép Theo đó, sản lượng xuất khẩu của ngành thép trong năm 2016 vẫn tăng 18,1% so với năm 2015 Sản phẩm thép nước ta chủ yếu được xuất khẩu sang các nước trong khối ASEAN và Hoa Kỳ Những mặt hàng xuất khẩu quan trọng như thép tấm lá đen, tôn mạ và sơn phủ màu, ống thép hàn… vẫn duy trì như năm trước

Tổng kim ngạch nhập khẩu/xuất khẩu của ngành thép năm 2016 là 9,1/2,4 tỷ USD Như vậy, ngành thép đang phải nhập siêu rất lớn để phục vụ cho nhu cầu sản xuất

2 Triển vọng ngành thép Việt Nam

Dựa trên những phân tích về biến động của cả thị trường thép thế giới và thị trường thép Việt Nam trong thời gian vừa qua, cho thấy triển vọng ngành thép Việt Nam nói chung cũng như cơ hội cho các doanh nghiệp thép Việt tồn tại và phát triển trong thời gian tới Với tốc độ tăng trưởng ngành công nghiệp sản xuất thép Việt Nam vẫn được

dự báo ở mức 15% trong giai đoạn 5 năm tới ( từ năm 2016 ), cơ hội tăng trưởng của

các doanh nghiệp thép Việt vẫn còn rất tốt nếu tìm được hướng đi phù hợp, 3 trong số

đó là:

 Tối ưu hóa quy mô sản xuất với quy trình sản xuất khép kín Có thể nói HPG là một ví dụ điển hình cho việc phát triển theo hướng đi này và trụ vững trong giai đoạn khó khăn của ngành thép thời gian qua Việc tổ chức quy trình sản xuất khép kín sẽ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất, tiết giảm tối đa chi phí sản xuất Nhờ đó, sản phẩm tạo ra có khả năng cạnh tranh cao về giá, kể cả so với sản phẩm nhập khẩu Bên cạnh đó, với chu trình sản xuất khép kín cũng tạo cơ hội cho doanh nghiệp quản lý, đảm bảo chất lượng sản phẩm ở từng khâu sản xuất chặt chẽ hơn

 Khai thác những khâu còn khuyết trong chuỗi giá trị ngành Như đã đề cập trong phần trên, doanh nghiệp nếu nghiên cứu đầu tư kỹ lưỡng, bài bản vào các sản phẩm Việt Nam chưa sản xuất được như phôi dẹt, thép cuộn cán nóng, hay các sản phẩm

có hàm lượng công nghệ cao như thép cơ khí chế tạo sẽ có tiềm năng phát triển rất lớn

 Đa dạng hóa cơ cấu sản phẩm, đặc biệt là các sản phẩm có tiềm năng xuất khẩu tốt

và biên lợi nhuận cao Hiện nay năng lực sản xuất của công nghiệp thép Việt Nam

đã đáp ứng được nhu cầu trong nước về thép xây dựng, ống thép, tôn mạ kim loại

và sơn phủ màu Do đó, việc khai thác thị trường xuất khẩu là rất cần thiết để mở rộng dư địa tăng trưởng của doanh nghiệp Theo thống kê của Hiệp hội thép Thế giới, ngoài bán thành phẩm, các sản phẩm gia công sau cán như tôn mạ, ống thép là các mặt hàng xuất khẩu chủ yếu trong cơ cấu xuất khẩu thép toàn cầu Và hiện nay, tôn mạ kim loại cũng là mặt hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam, chiếm 37% (tương ứng với hơn 1 triệu tấn) trong cơ cấu xuất khẩu thép năm 2015 Bên cạnh

đó, nguyên liệu thép sản xuất que hàn có biên lợi nhuận gộp cao, ở mức 20% vẫn

đa số phải nhập khẩu Do vậy, đây đều là những phân khúc còn tiềm năng tăng trưởng tốt cho các doanh nghiệp thép Việt

3 Khảo sát một số công ty sản xuất thép trong và ngoài nước

 Công ty Cổ Phần Thép Biên Hòa, Việt Nam

Công suất: 130.000 Tấn/năm

Phôi: 120 x 120 x 2.000 mm

Sản phẩm: thép tròn dạng cuộn D6 - D12 và thanh D10 - D32 dùng trong xây dựng

 Công ty Thép Pomina, Việt Nam

Công suất: 300.000 tấn/năm

Sản phẩm: thép tròn và thép hình dùng trong xây dựng, cung cấp cho

thị trường trong nước và Campuchia

 Công ty Halyvourgia Thessalias – Volos, Hy Lạp

 Bố trí thiết bị theo kiểu hàng dọc nên nhà xưởng thoáng, dễ dàng sửa chữa

Nhận xét về trình độ công nghệ, trang thiết bị có thể chia ra 4 mức sau:

 Loại tương đối hiện đại: các dây chuyền cán liên tục của các Công ty liên doanh VINA KYOEI, VPS và một số dây chuyền cán thép mới sẽ xây dựng sau năm 2000

 Loại trung bình: Bao gồm các dây chuyền cán bán liên tục như Vinausteel, NatSteelvina, Tây Đô, Nhà Bè, Biên Hòa, Thủ Đức (SSC) Gia Sàng, Lưu

Xá (TISCO) và các công ty cổ phần, công ty tư nhân (Vinatafong, Nam Đô, Hải Phòng v.v )

 Loại lạc hậu: Bao gồm các dây chuyền cán thủ công mini của các nhà máy Nhà Bè, Thủ Đức, Tân Thuận, Thép Đà Nẵng, Thép miền Trung và các cơ sở khác ngoài Tổng công ty thép Việt Nam

 Loại rất lạc hậu: các dây chuyền cán mini có công suất nhỏ (<20.000 T/n) và các máy cán của các hộ gia đình, làng nghề

II QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ :

Quy trình cán thép dây Nhà máy thép Viêt - Nhật

Nhà máy thép Viêt - Nhật được thành lập vào năm 2001 Sau 7 năm hoạt động, sản phẩm thép do nhà máy sản xuất có chất lượng tốt với nhiều chủng loại rất được tín nhiệm trên thị trường

Sàn chuyển phôi

Bãi

phôi

Lò nung

Tống nạp

phôi

Cán thô

Cán trung 1

Cắt đầu cắt đuôi

Cán trung

2

Cán tinh

Đẩy

tiếp

Cắt đĩa

Sàn dải thép

Tạo cuộn

Băng lăn tải thép

Bàn bó thép

Thép cuôn thành phẩm

Máy xỏ cuộn Cân

Lò nung chứa được tối đa 150 cây phôi

Các cơ cấu đưa phôi vào lò và nung phôi, đẩy phôi ra khỏi lò được điều khiển bằng PLC S7-200 của siemen

Lò đốt dùng nhiên liệu là loại dầu DO được chứa trong 2 téc chứa bên ngoài khu vực lò nung, dầu và khí được sấy khô trước khi đưa vào mỏ đốt

Khu vực lò nung được điều khiển thông qua các bàn điều khiển đặt ở các vị trí thích hợp

2 Thiết bị khu vực cán

a Máy cán thô M1

Phôi trước khi đến máy cán thô M1 là những phôi đạt tiêu chuẩn tốt, còn những phôi không đạt tiêu chuẩn thì được loại thông qua nột hệ thống loại phôi phế bằng

cách dùng một thanh gạt được điều khiển bằng một pistong thủy khí

Máy cán thô M1 nhận phôi thép từ lò nung tới và được đưa vào các trục cán thực hiện công đoạn cán thô Giá cán thô này gồm 3 trục, việc truyền động được thực hiện bằng động cơ không đồng bộ 3 pha rô to dây quấn, điều chỉnh tốc độ bằng điện

trở phụ mạch rô to với các thông số của động cơ như sau:

+ Tốc độ định mức: V=590v/p

Tổng số lần cán thô là 7 lần với: 3 lần cán nghịch và 4 lần cán thuận

Việc truyền động từ trục động cơ tới trục của các giá cán thông qua hộp truyền lực và hộp giảm tốc

Trong công đoạn cán thô thì phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

+ Động cơ lai máy cán thô M1 phải có công suất đủ lớn

+ Mô men của động cơ lai máy cán phải có mô men quán tính lớn, vì vậy chọn động cơ có đường kính lớn, ngoài ra ngưới ta còn mắc thêm các bánh đà để tăng thêm mô men quán tính

b Máy cán trung thứ nhất M2, M3

Mỗi động cơ lai 2 giá cán, đường kính trục cán D430, chiều dài trục cán L=

100 vậy gồm 4 giá cán trung

Động cơ truyền động là động cơ một chiều kích từ độc lập

c Máy cán trung thứ hai M4, M5, M6

Mỗi động cơ lai hai giá cán vậy gồm 6 giá cán

- Truyền động bởi động cơ DC

- Thông số của động cơ M6 :

+ Công suất: Pdm = 450KW

- Truyền động bởi động cơ DC thông qua hộp giảm tốc với: i = 1/2,96

- Thông số của động cơ M7:

- Truyền động bởi động cơ DC thông qua hộp giảm tốc với: i = 1/1,15

- Thông số của động cơ M10:

+ Giá cán hai trục: Φ350 × 1000L × 1 giá

Các động cơ truyền động cho các trục cán trong máy cán ở trên là động cơ một chiều kích từ độc lập (trừ M1), việc điều khiển tốc độ cán được thực hiện bởi các bộ Mentor II

3 Thiết bị sau khu vực cán

a Máy cắt đầu 200T (cắt bay)

Hình 2.2 Máy cắt đầu

- Được đặt sau cụm cán trung thứ nhất ( sau M3 )

- Động cơ của máy cắt là động cơ DC với các thông số sau :

- Máy có thể cắt được kích thước phôi lớn nhất Φ70

- Động cơ truyền động chính cho máy cắt bay phải có khả năng chịu quá tải lớn do quá trình khởi động và dừng diễn ra thường xuyên

- Lưỡi dao cắt phải trở về đúng vị trí ban đầu sau mỗi lần cắt

b Máy cắt đĩa Φ450×25T

- Đặt sau giá cán M10, với số lượng 2 cái : 1A, 2A

- Động cơ truyền động là động cơ không đồng bộ rô to lồng sóc, tốc độ dao cắt 15m/s

c Máy đẩy tiếp

- Số lượng 4 máy: 1A, 2A, 3B, 4B

- Động cơ truyền động là động cơ DC

- Động cơ con lăn tường đứng AC gồm 17 cái, P = 2,2KW, n = 1740

vòng/phút

- Sàn nguội được bố trí hệ thống thiết bị khép kín

- Hệ thống dẫn phôi lên sàn đứng máng kiểu kín có hệ thống phanh, hệ thống đóng

mở máng bằng khí nén

Hình 2.3 Sàn làm nguội

- Cơ cấu so đầu phôi

- Cơ cấu chuyển rải phôi, được con lăn dẫn đến máy cắt nguội làm việc tự động

hoàn toàn, điều khiển bằng PLC S7- 300

Hình 2.4 Sơ đồ công nghệ máy cắt đĩa

b Chức năng máy cắt đĩa

Dùng để cắt vát đầu trước khi vào máy cán block

c Giới thiệu thiết bị máy cắt đĩa

- HMD1: senser cảm biến đặt sau giá cán M6

- HDM2: senser cảm biến đặt sau giá cán M8

- T1,T2: máy tạo trùng mục đích làm giảm tốc độ chạy thép

- Máy cắt được truyền động bằng :

- V1 : van khí nén tác động hai chiều SV11, SV12

- Xilanh tác động với hai ngắt hành trình LS1, LS2 Khi không có thép: LS1 = 1, LS2

= 0

d Hoạt động của máy cắt đĩa

Khi có thép đi qua tín hiệu từ HMD2 đưa về PLC để điều khiển:

- HMD2 = 1: sau thời gian trễ t1 = 0,1 đến 2 giây ( giá trị này có thể chỉnh định) thì van 1 tác động làm xilanh 1 kéo tay gạt dẫn hướng cho thép qua dao cắt , đầu thừa thép được chứa trong thùng ngay cạnh máy cắt

LP1 HMD1

M6

T¹o Trïng T1

LP2 HMD2

T¹o Trïng T2

Thïng chóa ph«i thïa

LS2 LS1 Luìi c¾t

- HMD2 = 0 : sau thơì gian trễ t2 = 1 giây, thời gian đảm bảo chắc chắn đuôi thép đã đi qua máy cắt thì van V1 tác động ngược lại làm tay gạt về vị trí ban đầu

- Yêu cầu : Tốc độ dao cắt lớn hơn tốc độ phôi được cắt khoảng 15 đến 20%, động cơ máy cắt chạy liên tục trong quá trình cán và không cần điều chỉnh tốc độ

5 Máy cắt bay

a.Sơ đồ máy cắt bay

Hình 2.5 Sơ đồ công nghệ máy cắt bay

b Chức năng của máy cắt bay

Dùng để cắt đuôi và cắt phân đoạn khi có sự cố

c Giới thiệu thiết bị máy cắt bay

- Máy cắt bay được truyền động bởi động cơ DC

d Hoạt động của máy cắt bay

Điều khiển cắt đuôi đoạn thép ( chế độ làm việc bình thường ) : khi tín hiệu HMD2 = 0 sau thời gian trễ t2 thì van điện từ thủy lực tác động SV15 = 1 làm xilanh kéo tay gạt dẫn hướng thép vào lưỡi cắt

Khi tác động kéo tay gạt vào cắt ( SV15 = 1) thì đồng thời hai van khí SV13, SV14 ( chậm sau 0,5s ), tác động vào ly hợp phanh và ly hợp truyền động thực hiện cắt đuôi thép

Khi hạn vị LS5 = 1 thì SV13 = 0, SV15 = 0 gạt tay hướn dẫn thép về vị trí ban đầu Điều khiển sự cố ( chế độ cắt sự cố ): khi có sự cố từ khu vực máy cán block đến máy tạo vòng thì người điều khiển sẽ tác động vào nút tắt khẩn cấp trên đài điều khiển

Yêu cầu: động cơ chính chạy theo một chiều, điều chỉnh vô cáp tốc độ Động cơ máy cắt được tính toán và đặt tốc độ một lần, có thể điều chỉnh bằn triết áp trên bàn điều khiển

6 Máy đẩy tiếp

a Chức năng máy đẩy tiếp

Máy đẩy tiếp đặt trước máy cán block, dùng để tăng tốc độ phôi thép trước khi đi vào

máy cán block

Hình 2.6 Máy đẩy tiếp

b Thiết bị máy đẩy tiếp

Động cơ truyền động loại DC liên động tốc độ với M10 với các thông số

+ Công suất: Pdm = 15KW

+ Điện áp: Udm = 380V

+ Dòng điện: Idm = 30A

+ Tốc độ quay: n = 1000 đến 1500 vòng/phút

c Hoạt động của máy đẩy tiếp

Sau khi HMD2 (đặt trước M10) có tín hiệu tác động cho van điện từ đưa con lăn kẹp thép vào phôi, tín hiệu của van điện từ được duy trì thép đã đi vào giá cán thứ nhất của máy cán block

7 Máy tạo trùng

a Sơ đồ công nghệ của máy tạo trùng

Hình 2.7 Sơ đồ máy tạo trùng

b Chức năng máy tạo trùng

Làm giảm tốc độ chạy của thép

Tạo lượng thép dự trữ tránh thép bị căng

c Giới thiệu thiết bị máy tạo trùng

Van khí nén SV18 = 1 thì đồng thời cấp khí nén cho hai xilanh

Sau khi HMD4 (đặt sau máy căt bay) có tín hiệu, qua một khoảng thời gian trễ đảm bảo thép đã ăn vào động cơ block, van điện từ SV18 tác động đồng thời tới xilanh mở máng dẫn và xilanh tạo trùng (khi thép vừa đưa vào thì phải mở luôn máng) Loop control LP3 bắt đầu hoạt động, kiểm tra biên độ trùng và phát tín hiệu điều khiển động

cơ M10

HMD4 = 0, sau thời gian trễ thì SV18 = 0, máng dẫn đóng lại

8 Máy cán block

a Sơ đồ công nghệ máy cán block

Hình 2.8 Sơ đồ công nghệ máy cán block