CÔNG NGHỆ CÁN TẤM THÉP DÀY

CÔNG NGHỆ cán tấm THÉP dày CÔNG NGHỆ cán tấm THÉP dày CÔNG NGHỆ cán tấm THÉP dày CÔNG NGHỆ cán tấm THÉP dày CÔNG NGHỆ cán tấm THÉP dày CÔNG NGHỆ cán tấm THÉP dày CÔNG NGHỆ cán tấm THÉP dày CÔNG NGHỆ cán tấm THÉP dày CÔNG NGHỆ cán tấm THÉP dày CÔNG NGHỆ cán tấm THÉP dày CÔNG NGHỆ cán tấm THÉP dày CÔNG NGHỆ cán tấm THÉP dày CÔNG NGHỆ cán tấm THÉP dày CÔNG NGHỆ cán tấm THÉP dày CÔNG NGHỆ cán tấm THÉP dày

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ MÔN: KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

TP HỒ CHÍ MINH, 5/2012

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án môn học cán kéo thép vô cùng bổ ích với chúng em, là cơ hội để chúng em có

thể vận dụng những kiến thức được học trong môn học Cán kéo và ép kim loại vào

thực tế thiết kế, ngoài ra còn giúp chúng em chủ động trong việc tự nghiên cứu, tìm hiểu về lĩnh vực này

Xin chân thành các thầy cô trong bộ môn đã truyền đạt cho em những kiến thức vô cùng quý báu, xin cảm ơn sâu sắc đến hai thầy TS Nguyễn Trường Thanh và ThS Nguyễn Đăng Khoa đã dành nhiều thời gian và tâm huyết để giúp em hoàn thành đồ án này

MỤC LỤC

Contents

CHƯƠNG I: TỒNG QUAN VỀ NGÀNH THÉP 5

1.1 Tầm quan trọng của ngành thép 5

1.2 Tình hình thép thế giới 5

1.3 Tình hình thép Việt Nam 7

1.3.1 Sơ lược quá trình phát triển 7

1.3.2 Tình hình phát triển 8

a) Chưa chủ động được nguồn phôi 8

b) Thị trường cạnh tranh ngày càng gay gắt 9

1.4 Khái niệm và đặc điểm cán thép tấm 10

1.5 Tình hình sản xuất và tiêu thụ thép tấm 11

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 15

2.1 Nguyên lý cán 15

2.2 Vùng biến dạng và các thông số của nó 15

2.2.1 Vùng biến dạng 15

2.2.2 Các thông số vùng biến dạng 16

2.3 Hệ số ma sát 19

2.4 Sự mất nhiệt khi cán nóng 20

2.5 Đặc điểm quá trình biến dạng của thép khi cán tấm dày 21

2.6 Máy cán thép 23

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ 27

3.1 Lựa chọn hệ thống máy cán 27

3.2 Thiết bị xưởng cán: 28

3.2.1 Bàn nhận phôi và nhận phôi vào lò nung: 28

3.2.2 Giá cán 4 trục đảo chiều : 28

3.2.3 Máy nắn nóng: 30

3.2.4 Sàn làm nguội: 30

3.2.5 Máy cắt: 30

3.3.Quy trình công nghệ cán: 31

3.4 Lựa chọn nhiệt độ nung: 32

3.5 Chọn nhiệt độ cán: 32

3.6 Chọn nhiệt độ kết thúc cán: 32

3.7 Tính số lần cán: 33

3.8 Sự biến dạng qua các lần cán: 33

3.9 Vận tốc cán 38

3.10 Lực cán, momen cán và công suất động cơ 39

3.11 Kiểm tra chất lượng sản phẩm, an toàn lao động và vệ sinh môi trường 44

3.11.1 Kiểm tra chất lượng sản phẩm 44

3.11.2 An toàn lao động 45

3.11.3 Vệ sinh môi trường 45

CHƯƠNG I: TỒNG QUAN VỀ NGÀNH THÉP

1.1 Tầm quan trọng của ngành thép

Sự ra đời của ngành thép đã góp phần lớn vào quá trình phát triển của loài người Thép đã xuất hiện ngày càng nhiều trong các công trình xây dựng cầu đường, nhà cửa…Hơn nữa thép cũng là nguyên vật liệu chính cho các ngành công nghiệp khác như đóng tàu, giao thông vận tải, xây dựng nhà máy và sản xuất máy móc thiết bị phục vụ cho hoạt động sản xuất tạo ra sản phẩm đáp ứng nhu cầu của con người

Hiện nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật nhiều vật liệu mới đã ra đời như vật liệu Compozit, Polymer, Ceramic… nhằm thay thế cho thép nhưng vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu của thị trường đề ra

Nhận biết được tầm quan trọng của ngành thép hầu hết các quốc gia đã dành nhiều chính sách ưu đãi để phát triển ngành thép Các nước có tiềm lực kinh tế mạnh như: Nhật Bản, Nga, Mỹ Trung Quốc, Thụy Điển…là những nước có nền công nghiệp sản xuất thép mạnh mẽ nhất

Trong tháng 12/2010, theo tình hình báo cáo sản xuất thép thô của 66 nước

vả Hiệp hội thép thế giới là 116,2 triệu tấn tăng 7,6% so với cùng kì năm ngoái Các tỉ

lệ sử dụng thép thô của 66 nước trong tháng 12/2009 giảm nhẹ xuống 73,8% so với 75,2% trong tháng 11/2011 Tuy nhiên so với 12/2010 thì tháng 12/2011 có tỉ lệ sử dụng cao hơn 1,1%

Hình 1.1 Sản lượng thép thô hàng năm

Hình 1.2 Tỷ lệ sản xuất thép thô của 10 nước đứng đầu thế giới

Trong tháng 1/2011 sản lượng thép thô của thế giới tiếp tục tăng Theo thống

kê từ hiệp hội thép thế giới (WSA) sản lượng thép thô của 64 nước là119 triệu tấn, tang 5,3% so với cùng kỳ năm ngoái Trong đó sản lượng thép thô của Trung Quốc đạt 52,8 triệu tấn với mức tăng trưởng 0,5%

Bảng 1.1 Sản lượng thép thô của thế giới trong tháng 1/2011 ( triệu tấn)

1.3 Tình hình thép Việt Nam

1.3.1 Sơ lược quá trình phát triển

Việt Nam đã coi ngành sản xuất thép là ngành công nghiệp trụ cột của nền kinh tế, đáp ứng tối đa nhu cầu về các sản phẩm thép của các ngành công nghiệp khác

và tăng cường xuất khẩu Bên cạnh đó, Chính phủ dành nhiều chính sách khuyến khích các thành phần kinh tế khác đầu tư vào ngành thép nhằm tận dụng tối đa nguồn vốn và nhân lực còn rỗi của các ngành thúc đẩy phát triển kinh tế đảm bảo công ăn việc làm cho người lao động

Ngành thép Việt Nam còn rất non trẻ, được xây dựng từ những năm 60 của thế kỉ XX với sự ra đời của mẻ gang đầu tiên năm 1963, nhưng phải đến năm 1968 mới có mẻ thép đầu tiên ra đời tại công ty gang thép Thái Nguyên Trong giai đoạn từ

1975 đến 1990, ngành thép Việt Nam phát triển rất chậm, phần lớn sử dụng nguồn

thép của các nước Đông Âu và Liên Xô cũ, sản lượng trong giai đoạn này duy trì ở mức 40.000-80.000 tấn/năm

Từ năm 1990 đến nay, ngành thép Việt Nam có nhiều thay đổi và tăng

trưởng mạnh Sự ra đời của tổng công ty thép Việt Nam (VSA) năm 1990 đã góp phần quan trọng vào sự bình ổn và phát triển của ngành Năm 1996 là năm đánh dấu sự chuyển mình của ngành thép với sự ra đời của bốn công ty lien doanh sản xuất thép là: công ty lien doanh thép Việt Nhật (Vinakyoei), Việt Úc (Vinausteel), Việt Hàn (VPS)

và Việt Nam – Sigapore (Nasteel) với tổng công suất khoảng 840.000 tấn/năm

Từ 2002-2008 nhiều doanh nghiệp tư nhân và doanh nghiệp lien doanh với nước ngoài được thành lập, ngành thép Việt Nam thực sự phát triển mạnh mẽ với tổng công suất lên đến trên 6 triệu tấn/năm Hiện nay, hầu hết các nhà máy thép ở Việt Nam chỉ sản xuất các loại thép dài, các sản phẩm thông thường như thép thanh tròn trơn, thép vằn thép dây cuộn và một số loại thép hình cỡ nhỏ và vừa phục vụ cho xây dựng và gia công Các loại thép dài cỡ lớn (> ) phcu5 vụ cho các công trình xây dựng lớn hiện vẫn chưa tự sản xuất được mà phải nhập ở nước ngoài Từ năm 2006 trở về trước nước ta không có doanh nghiệp nào sản xuất thép dẹt

Năm 2007 theo thống kê sơ bộ toàn thế giới tiêu thụ 1400 triệu tấn thép Trong đó Việt Nam tiêu thụ dưới 10 triệu tấn, bé hơn 1%, bình quân 100kg/người Bình quân khối ASEAN tiêu thụ khoảng 200kg/người Ở các nước tiên tiến, sản lượng tiêu thụ đạt 1000kg/người

1.3.2 Tình hình phát triển

a) Chưa chủ động được nguồn phôi

Hiện nay ngành thép Việt Nam còn phụ thuộc nhiều vào thị trường thế giới Mặc dù phôi sản xuất trong nước chiếm 60% tổng lượng cho sản xuất thép (còn lại 40% phôi phải nhập khẩu) nhưng nguyên liệu cho sản xuất phôi là thép phế liệu vẫn phải nhập tới 70% Và tình hình phế liệu trên thế giới đang có xu hướng tăng Vì vậy Việt Nam cũng gặp khó khăn trong vấn đề cạnh tranh, nếu nâng giá thép lên cao thì tạo điều kiện cho thép từ các nước nhập vào ồ ạt; ngược lại nếu hạ giá thành thì không

đủ cho chi phí Trong khi đó, nước ta đang trong giai đoạn hội nhập với thế giới nên môi trường trong nước cũng gặp nhiều vấn đề khó khăn Vì vậy các doanh nghiệp trong nước cần phải đầu tư các quy trình công nghệ mới, nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm

b) Thị trường cạnh tranh ngày càng gay gắt

Hiệp hội thép Việt Nam cho biết từ năm 2010 ngành thép Việt Nam sẽ đối mặt với sự cạnh tranh gay gắt ngay trên sân nhà Ngành thép Việt Nam sẽ không còn được hưởng các ưu đãi cao về chính sách thuế do thực hiện đầ đủ các cam kết hội nhập WTO từ năm 2010 trở đi

Bên cạnh đó, nhiều dự án thép mới đi vào sản xuất năm 2010 sẽ tăng thêm sự mất cân đối giữa nguồn cung và mức tiêu thụ của thị trường, dẫn đến sự cạnh tranh quyết liệt trên thị trường tiêu thũ các sản phẩm thép xây dựng, thép cuộn cán nguội, ống thép hàn, tôn mạ kim loại…

Đặc biệt, thép Việt Nam sẽ tiếp tục phải gánh chịu sự cạnh tranh khốc liệt về giá bán do chi phí sản xuất phôi thép ở Việt Nam cao gấp 2 lần so với thế giới, trong khi năm 2010 được dự báo là năm mà giá cả nguyên vật liệu đầu vào như quặng, than, dầu, điện tiếp tục tăng

Theo dự báo của Hiệp hội thép Việt Nam, sản xuất và tiêu thụ thép xây dựng

và các sản phẩm thép khác sẽ tăng

Theo dự báo của Hiệp hội thép Việt Nam năm 2011 sản xuất và tiêu thụ thép xây dựng và các sản phấm thép khác tăng 10-12% so với năm 2010 Tuy nhiên cung ứng thép choa sản xuất thép trong nước chỉ đáp ứng khoảng 60% Như vậy những tháng cuối năm ngành thép vẫn có khả năng duy trì được tốc độ tăng trưởng Giá thép

sẽ không còn những đợt tăng/giảm giá đột biến vì ngành thép thế giới đã rút kinh nghiệm từ năm 2008 nẹn sẽ điều chỉnh sản lượng và giá phù hợp với tình hình cung cầu thế giới Tuy nhiên tiến độ các dự án thường không đúng và các doanh nghiệp mới khi thâm nhập thị trường sẽ vẫn còn khó khăn do đặc trưng của ngành phụ thuộc nhiều vào hệ thống phân phối

Hơn nữa, Bộ Công Thương và Hiệp hội Thép cũng khuyến cáo, theo lộ trình cam kết với WTO, thời gian tới, một số sản phẩm thép sẽ không được hưởng ưu đãi và bảo hộ cao về thuế nhập khẩu, tính cạnh tranh với sản phẩm thép nhập khẩu sẽ ngày càng trở nên khốc liệt hơn

Vì vậy, để nâng cao năng lực cạnh tranh với thép ngoại ngay trên “sân nhà”, các doanh nghiệp sản xuất thép không còn “con đường” nào khác là đầu tư đổi mới công nghệ ít tiêu hao năng lượng, công suất lớn, ổn định sản xuất, củng cố hệ thống phân phối, mở rộng thị trường tiêu thụ, điều chỉnh giá bán linh hoạt hơn

1.4 Khái niệm và đặc điểm cán thép tấm

Thép tấm được chia làm hai loại là thép tấm cán nóng và thép tấm cán nguội Thép tấm cán nóng thường là loại dày, dày vừa; còn thép tấm cán mỏng và cực mỏng thì được cán nguội

Khác với thép hình, thép tấm được cán trên các trục không khoét rãnh, mức

độ biến dạng đồng đều trên toàn bộ chiều rộng tiếp xúc, diện tích tiếp xúc rất lớn nên lực cán rất lớn Do đặc điểm lực cán lớn nên sự biến dạng đàn hồi của khung giá cán

và các chi tiết lắp trên giá cán và truyền động cũng rất lớn làm ảnh hưởng đến độ chính xác của sản phẩm cán

Thép tấm cán nóng thường có chiều dày từ 4 60mm Thép có chiều dày dưới 1.4mm thường được cán nguội

Bảng 1.2 Sự khác nhau giữa thép cán nóng và thép cán nguội

Thép cuộn cán nguội Thép cuộn cán nóng

thẳng và sắc mép

Hai biên cuộn thường

bo tròn, xù xì, biến màu rỉ sét khi để lâu

Bảo quản Hàng cán nguội thường

có bao bì và để trong nhà.Rất nhanh rỉ sét bề mặt không sử dụng được

Có thể để thép cuộn cán nóng ngoài trời một thời gian dài.Và không cần bao bì bảo

ở Việt Nam Sự kiện này đã thu hút sự qua tâm của các cấp lãnh đạo ngành đóng tàu vì

nó mang một ý nghĩa rất quan trọng: mẻ thép tấm đầu tiên do người Việt Nam chế tạo

đã ra lò đánh dấu một bước chuyển biến rất tốt cho ngành công nghiệp đóng tàu thủy,

từ chỗ phải nhập 100% thép tấm nước ngoài thì bây giờ sẽ có điều kiện nội địa hóa dần khâu vật liệu quan trọng này Tuy nhiên sau đó công ty này đã bị phá sản

Ngày 11/03/2010 tại Hà Nội, Tổng công ty thép Việt Nam (VNSTEEL) và Tập đoàn thiết kế, chế tạo công nghệ sản xuất thép trên thế giới – Danieli, Italia - đã

kí hợp đồng chuyển nhượng cổ phần của VNSTEEL tại công ty cổ phần thép miền Nam về việc thực hiện dự án sau khi thỏa thuận sơ bộ về một lien doanh với 80% vốn Việt Nam và 20% vốn Italia để xây dựng một nhà máy cán thép tấm nóng đầu tiên tại Việt Nam được ký tại Rome ngày 10/12/2009 nhân chuyến viếng thăm chính thức nước Cộng hòa Italia của đoàn cấp cao chính phủ Việt Nam do Chù tịch nước Nguyễn Minh Triết dẫn đầu

Liên doanh mới này, ngay trong năm 2010 sẽ được xây dựng tại khu vực Phú

Mỹ I, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu một nhà máy thép tấm cán nóng công suất 2 triệu tấn/năm với số vốn đầu tư 550 triệu USd bằng hình thức chìa khóa trao tay Nhà máy

sẽ được đầu tư, trang bị những thiết bị, công nghệ hiện đại nhất đang có hiện nay trong ngành công nghiệp sản xuất thép Khi hoàn thành xây dựng và đi vào hoạt động, nhà máy sẽ đáp ứng khoảng trên 20% nhu càu thép cán nóng cho thị trường Việt Nam

Năng lực sản xuất bán thành phẩm của các công ty thép trong nước, đặc biệt

là phôi thép đã được cải thiện đáng kể trong 5 năm qua, từ 1,3 triệu tấn lên 3,7 triệu tấn vào năm 2010 Do đó, tỷ suất lợi nhuận của những doanh nghiệp có thể sản xuất phôi thép gia tăng đáng kể và giảm mức độ ảnh hưởng bất lợi từ những biến động của thị trường nguyên liệu Trong năm 2010, sản lượng phôi thép sản xuất trong nước đáp ứng 70% khối lượng nguyên liệu đầu vào cho ngành thép

Đặc biệt, ba doanh nghiệp thép hàng đầu là Tisco, Hòa Phát và Pomina đã tăng công suất đáng kể Công suất sản xuất phôi thép của Tisco và Công ty Thép miền Nam đạt 350.000 tấn/năm/công ty trong năm 2010 Hòa Phát đang thực hiện giai đoạn

2 của dự án Nhà máy thép liên hợp nhằm nâng công suất sản xuất phôi thép từ 350.000 tấn lên 1 triệu tấn trong năm 2012 Pomina cũng tăng công suất sản xuất phôi thép từ 500.000 tấn lên 1,1 triệu tấn vào đầu năm 2012 Tổng công suất sản xuất phôi thép trong nước sẽ tăng từ 5,7 triệu tấn năm 2010 lên 7,5 triệu tấn vào năm 2012, đảm bảo nguồn cung phôi thép cho sản xuất trong nước trong năm 2012 và giúp các công ty thép nội địa kiểm soát tỷ suất lợi nhuận tốt hơn

Nhu cầu thép tấm lá (sử dụng trong các ngành công nghiệp: thép ống, tôn

mạ, ô tô, xe máy, điện lạnh và đồ gia dụng…) tại Việt Nam tăng nhanh chóng trong

vài năm qua Các số liệu thống kê cho thấy tiêu thụ đạt gần 5 triệu tấn/năm chiếm khoảng 40% tổng tiêu thụ thép các loại Tuy nhiên sản xuất trong nước chỉ đáp ứng chưa đến 10% còn lại phải nhập khẩu

Thị trường thép Việt Nam còn khá nhỏ Năm 2007 cả nước tiêu thụ gần 8,7 triệu tấn thép các loại, trong đó thép xây dựng dạng thanh là 4,21 triệu tấn và phần còn lại là thép tấm Hiện tại, năng lực sản xuất thép thanh đã vượt 50% so với nhu cầu, còn năng lực thép tấm trong nước mới vào khoảng 600.000 tấn

Tuy mức tiêu thụ hiện còn ít, nhưng theo ông Đỗ Duy Thái, Tổng giám đốc Công ty Thép Việt, thị trường thép Việt Nam đã bước vào giai đoạn phát triển Ông nói: “Các doanh nghiệp trong và ngoài nước đều nhìn thấy triển vọng này, từ đó bắt đầu một cuộc chạy đua đầu tư”

Viện Nghiên cứu chiến lược thuộc Bộ Công Thương dự báo, đến năm 2020 nhu cầu thép của Việt Nam vào khoảng 22 triệu tấn Con số này tuy khá lớn, nhưng vẫn chưa thấm vào đâu so với năng lực sản xuất vào thời điểm đó

Nếu tất cả các dự án của doanh nghiệp trong và ngoài nước đã và chuẩn bị được cấp giấy phép thực hiện đúng tiến độ đầu tư đã cam kết, thì đến năm 2020 ngành thép Việt Nam sẽ có sản lượng không dưới 40 triệu tấn

Tiềm năng của thị trường trong nước rõ ràng là còn khá lớn, nhưng đó không phải là lý do duy nhất để Việt Nam thu hút được dự án thép lớn của nước ngoài Vị trí địa lý gần như là trung tâm của khu vực Đông và Nam châu Á, bờ biển dài và có nhiều khu vực thuận lợi cho việc xây dựng cảng biển nước sâu để tiếp nhận tàu trọng tải lớn, lại có nguồn than anthraxit khá lớn, Việt Nam là địa điểm tốt để xây dựng các cơ sở sản xuất thép lớn cung cấp cho cả khu vực

Theo quan điểm của Bộ Công Thương, việc nước ngoài đầu tư lớn vào ngành thép có nhiều ưu điểm, như: hầu hết là dự án 100% vốn nước ngoài; thu hút nhiều lao động và sẽ đóng góp nhiều cho ngân sách qua thuế; phần lớn các dự án đầu tư ở miền Trung, là khu vực còn nhiều khó khăn…

Nhưng nhiều doanh nghiệp thép trong nước lại cho rằng, chính các dự án chủ yếu do nước ngoài đầu tư 100% vốn lại là điều không có lợi, vì ngoài khoản thuế

mà thu được nhiều hay ít vẫn còn là ẩn số, Việt Nam sẽ chẳng còn gặt hái được gì đáng kể Một số nhà doanh nghiệp đề nghị, Việt Nam nên làm theo cách của Trung Quốc là giới hạn tỷ lệ góp vốn của nước ngoài trong các dự án thép, nhằm tạo cơ hội cho các nhà đầu tư trong nước

Dù sao, sự xuất hiện của các dự án luyện cán thép lớn cũng là mối đe dọa đối với các doanh nghiệp sản xuất trong nước, nhất là những cơ sở nhỏ Tuy nhiên, điều quan trọng hơn là sự xuất hiện của các tổ hợp sản xuất thép này đặt ra nhiều vấn đề đáng lo, nhất là về môi trường

Với quy mô sản xuất hàng chục triệu tấn thành phẩm, mỗi năm các tổ hợp này cũng sẽ thải ra hàng chục triệu tấn xỉ than và xỉ quặng cùng với một lượng lớn khói bụi vào không khí Xử lý những chất thải này như thế nào là việc không thể không tính đến ngay từ bây giờ Lẽ đương nhiên, khi nộp hồ sơ xin cấp phép, nhà đầu

tư nào cũng đưa ra phương án giải quyết, nhưng điều đó không có nghĩa ta có thể yên tâm Bài học của Hyundai - Vinashin và Vedan là ví dụ

Các tổ hợp luyện cán thép này sẽ tiêu thụ nguồn năng lượng điện, than khổng

lồ Mặc dù một số dự án có kế hoạch đầu tư xây dựng nhà máy điện riêng để tự đáp ứng nhu cầu năng lượng, nhưng nó cũng khiến cho mức độ phụ thuộc vào nguồn năng lượng nhập khẩu của Việt Nam ngày càng lớn Mỗi dự án đều chiếm diện tích đất và mặt nước rất lớn, chẳng hạn khu liên hợp luyện cán thép của Formosa ở Hà Tĩnh sử dụng trên 3.000 héc ta đất và mặt nước

Do đó song song với việc phát triển ngành sản xuất thép ta cũng cần chú ý đến việc tiết kiệm nhiên liệu, bảo vệ môi trường bằng cách là có thể thay thế các dây chuyền công nghệ lạc hậu tiêu hao nhiều năng lượng bằng những dây chuyền hiện đại tiết kiệm tài nguyên quốc gia Đây là mục tiêu mà các nhà máy thép đang hướng đến

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁN

Hình 2.1: Sơ đồ tính toán các thông số cán

Với V1, V2: lần lượt là tốc độ quay của trục cán trên và trục cán dưới

R1, R2: lần lượt là bán kính của trục cán trên và trục cán dưới

H, h: lần lượt là chiều dày của phôi vào và phôi ra : góc ăn phôi

Theo nhiều thực nghiệm đều cho kết quả là vùng biến dạng thực tế luôn luôn

lớn hơn vùng biến dạng lý thuyết trên bản vẽ bởi vì có sự ảnh hưởng của vùng biến

   (%);

 gọi là hệ số biến dạng theo chiều rộng 1

0

b b

  (>1)

∆l gọi là lượng dãn dài tuyệt đối   l1 l0

 l gọi là lượng dãn dài tỷ đối

0

l l l

Cung AB đƣợc gọi là cunh ăn hay cung biến dạng mà hình chiếu của nó lên trục x ký hiệu là lc – độ dài cung ăn

lc = R.sinα hay

4sin

2

h R

b b

l l

trung tính gọi là vùng vượt trước Vì vậy các phần tử của phôi ở vùng trễ chậm hơn tốc

độ trục cán, còn ở vùng vượt trước thì nhanh hơn

Hệ số vượt trước được tính như sau: S = (v1 – vtc)/vtc

Hệ số vượt trễ

x x

x

v

v v

v v

0    1 Trong đó: v1 – tốc độ phôi ra khỏi trục cán ;

vtc – tốc độ vòng của trục cán ;

vx – tốc độ trục cán chiếu xuống trục tọa độ x Góc tạo bởi đường nối hai tâm trục cán và đường nối từ một tâm trục cán đến giao điểm của mặt trung tính với cung an gọi là góc trung tính, kí hiệu là Hệ số vượt trước có thể tính thông qua góc trung tính (không tính lượng giãn rộng)

2 1



h R

S 

Tác dụng lên phôi có lực N (theo định luật Newton), lực tiếp tuyến T, lực F

do quá trình chuyển động phôi đến trục cán cùng với lực quán tính U Chiếu các lực này xuống trục nằm ngang x và cân bằng chúng

N

P U tg

Bảng 2.1 hệ số ma sát f ([6], trang 58)

Trạng thái cán Loại trục cán Hệ số ma sát f

Cán nóng

Trục có gờ, rãnh Trục cán hình Trục cán tấm

0.45÷ 0.62 0.36÷ 0.47 0.27÷ 0.36

Cán nguội

Trục có độ bóng bình thường Trục có độ bóng cao

0.09÷0.18 0.03÷0.09

2.4 Sự mất nhiệt khi cán nóng

Từ khi bắt đầu cán cho đến khi ra thành phẩm, nhiệt độ phôi ban đầu sẽ mất dần đến lúc kết thúc cán Các yếu tố làm mất nhiệt:

Sự mất nhiệt do môi trường không khí xung quanh

Sự mất nhiệt do chuyển phôi từ lò nung đến máy cán đầu tiên và từ giá cán náy đến giá cán khác

Sự mất nhiệt do bức xạ, do đối lưu ra môi trường

Sự mất nhiệt do phôi truyền qua trục cán và cơ cấu dẫn hướng

Sự mất nhiệt do dung dịch làm nguội: nước lạnh hay dầu bôi trơn

Tóm lại, quá trình cán bị mất nhiệt không theo một quy luật nào nhất định

để ta có thể tính toán một cách chính xác bằng toán học Tuy nhiên, ta có thể chọn ra một số yếu tố cơ bản để tính sự mất nhiệt nói trên

Ta xem số lần phôi cán qua các giá cán là i, và nhiệt lượng còn lại là Qi, sự mất nhiệt do bức xạ và đối lưu là : Qbx và Qdl Qua i lần cán phôi bị biến dạng và sinh

ra một lượng nhiệt là Qbd và mất một lượng nhiệt do truyền cho trục là Qtr

Sau khi cán qua i lần, nhiệt lượng phôi còn lại: (Q0 nhiệt lượng ban đầu của phôi)

Khác với thép hình thép tấm được cán trên các trục không khoét rãnh, mức

độ biến dạng đống đều trên toàn bộ chiều rộng bề mặt tiếp xúc, diện tích tiếp xúc rất lớn nên lực cán rất lớn Do đặc điểm lực cán lớn nên sự biến dạng đàn hồi của khung giá cán và các chi tiết lắp trên giá và truyền động cũng rất lớn làm ảnh hưởng đến độ chính xác của sản phẩm cán

Thép tấm cán nóng thường có chiều dày từ 4 60mm Thép có chiều dày dưới 1.4mm thường được cán nguội

2.5 Đặc điểm quá trình biến dạng của thép khi cán tấm dày

Khi cán trong các giá cán trục ngang bề rộng của tấm thép lớn hơn nhiều so với chiều dày Thường thường

chiều rộng ban đầu và chiều dày trung bình của tấm thép) Trong trường hợp này lượng giãn rộng của thép không đáng

kể Khi tính toán áp lực của kim loại trên trục cán, yếu tố giãn rộng có thể bỏ qua, nghĩa là sự biến dạng của kim loại có thể coi như phẳng và đều

Ở giá cán trục ngang thép biến dạng trong điều kiện

( độ dài cung tiếp xúc) Ở giá cán thô

Ở giá cán tinh là

Quá trình biến dạng thép trong trục đứng tiến hành trong điều kiện

là độ dải cung tiếp xúc và chiều rộng trung bình của phôi trong trục đứng)

Khi cán trong giá trục đứng lượng giãn rộng ở vùng tiếp giáp với trục phân

bố không đều Tại vùng tiếp giáp ở đầu và cuối tấm thép không có sự giãn rộng

Lượng giãn rộng tăng dần lên và trên một khoảng cách nhất định kể từ hai đầu tấm đạt giá trị cực đại( vùng ổn định), miền ngoài là vùng có lượng giãn rộng chưa ổn định Khi cán ở giá trục đứng chiều rộng của đầu trước tấm thép nhỏ hơn khoảng cách giữa hai trục khi đã cán ổn định Sự biến dạng bổ sung của đầu trước tấm thép được giải thích dựa vào đặc điểm sự chảy của thép dưới tác dụng biến dạng đàn hồi của giá trong điều kiện có miền ngoài không hoàn toàn

Khi cán những tấm rộng từ phôi tấn hẹp thì ta định mức cắt mép tăng 5%( theo sơ đồ cán dọc) và 2 – 4% ( theo sơ đồ cán ngang)

4-Để đánh giá hiệu suất sử dụng giá trục đứng người ta căn cứ vào hệ số có ích

: lượng giãn rộng tự nhiên của tấm thép có tiết diện vuông vắn vá chiều rộng b1 khi cán ở giá trục ngang

Hệ số có ích của giá trục đứng trong điều kiện có thể xác dịnh theo công thức thực nghiệm

bo chiều rông ban đầu của phôi

b1 chiều rông của phôi sau khi cán trong trục đứng

b2 chiều rộng của tấm thép sau khi cán trong giá trục ngang

: chiều dài phần đầu và phần cuối phôi cán với lượng ép thay đổi

2.6 Máy cán thép

 Máy cán thép là máy cán chuyên dung để cán thép ở trạng thái nóng và trạng thái nguội Máy cán thép được chia ra làm nhiều loại: máy cán hình, máy cán tấm, máy cán ống…Máy cán thép gồm ba bộ phận hợp thành: nguồn năng lượng, bộ phận truyền dẫn động và giá cán

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

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

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