Máy cán nóng tấm mỏng-ĐHBKtpHCM

I/ GIỚI THIỆU1.1/ Thép tấm mỏng cán nóng 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

MỤC LỤC

I/ GIỚI THIỆU -4

1.1/ Thép tấm mỏng cán nóng 4

1.2/ Sơ lược về giá cán 4

II/ MÁY CÁN NÓNG THÉP TẤM MỎNG ĐẢO CHIỀU, 4 TRỤC -6

2.1/ Cấu tạo -6

2.1.1/ Trục cán -6

2.1.2/ Gối đỡ và ổ đỡ trục cán -9

2.1.3/ Thân giá cán - 12

2.1.4/ Hệ thống dẫn động và nguồn năng lượng - 13

2.2/ Đặc điểm công nghệ cán nóng đảo chiều 14

2.3/ Một số nhà máy sử dụng máy cán nóng thép tấm mỏng 4 trục, đảo chiều 18

III/ TÀI LIỆU THAM KHẢO - 19

I/ GIỚI THIỆU

1.1/ Thép tấm mỏng cán nóng

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 là loại phôi thép được cán mỏng bằng máy cán nóng ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ kết tinh lại và nhỏ hơn nhiệt độ nóng chảy Thép tấm mỏng có độ dày từ 0.2 đến 4 mm

1.2/ Sơ lược về giá cán

Giá cán là cơ cấu quan trọng của máy cán, trực tiếp thực hiện biến dạng phôi cán theo chương trình cán đã được định trước, bao gồm các bộ phận như sau:

 Trục cán

 Các gối đỡ và ổ đỡ trục cán

 Thân giá cán (hay còn gọi là khung giá cán)

 Các cơ cấu điều chỉnh, cố định và cân bằng trục cán

 Cơ cấu dẫn hướng (đưa kim loại đi vào và đi ra khỏi lỗ hình trục cán)

 Cơ cấu an toàn: đề phòng quá tải làm hư hỏng những chi tiết quan trọng

 Chân đế giá cán: dùng để lắp đặt chính xác khung giá cán với móng

Phân loại giá cán theo cách bố trí trục cán:

 Trục cán đặt ngang

 Trục cán đặt đứng

 Trục cán đặt chéo.

Phân loại giá cán theo số trục:

Máy 2 trục: nếu đường kính trung bình của trục cỡ ф900, 1000, 1100, 1300 còn có tên là máy cán phá Blooming, cán phôi cho thép hình; nếu trục trơn, cán phôi cho cán tấm, gọi là Sliabing

Máy 3 trục: bố trí chồng lên nhau, cũng là loại cán phá trong dây chuyền xường cán

Máy 4 trục: gồm hai trục làm việc và hai trục đỡ có đường kính lớn hơn hai trục làm việc, bố trí chồng lên nhau

Máy 6 trục: loại này có hai cách bố trí:

• Cách thứ nhất: trục đỡ thứ nhất lớn hơn trục làm việc, chồng liên tục làm việc Trục đỡ thứ 2 lớn hơn trục đỡ thứ nhất, bố trí chồng lên trục đỡ thứ nhất

• Cách thứ hai: dạng hình tam giác, hai trục đỡ có cùng đường kính kẹp một trục làm việc về phía trên và về phía dưới Cách bố trí này ổn định và ít phức tạp

Máy 20 trục: có 2 trục làm việc và 18 trục đỡ cùng đường kính Máy cán loại này để cán thép tấm (hay kim loại màu) mỏng và cực mỏng

Máy cán hành tinh: gồm một trục đỡ trung tâm có kích thước gấp nhiều lần những trục làm việc hành tinh xung quanh trục đỡ Các trục hành tinh vừa quay mình vừa quay theo trục trung tâm và trực tiếp biến dạng phôi cán với lượng ép lớn Như vậy tốc độ vào và tốc độ ra rất chênh lệch nhau, nên thường được dùng để phía sau máy đúc liên tục thành dây chuyền đúc – cán liên tục

II/ MÁY CÁN NÓNG THÉP TẤM MỎNG ĐẢO CHIỀU, 4 TRỤC

2.1/ Cấu tạo

2.1.1/ Trục cán

Trục cán là chi tiết trực tiếp làm biến dạng kim loại để tạo ra sản phẩm kim loại có hình dạng và kích thước theo yêu cầu Trục cán phôi, thép hình, thép tấm nóng thường được chế tạo bằng thép hợp kim chất lượng cao như 40CrNi, 50CrNi, 60CrNi, 40Cr hoặc được chế tạo từ gang cầu Trục cán nguội thép tấm thường chế tạo từ các loại thép 90CrSi, 90Cr2, 90Cr2MoV, 65CrNiMo, 90Cr2W, 45CrMoNi và gang biến trắng

Độ cứng bề mặt trục cán từ 52 ÷ 64HRC, bên trong phải có độ bền uốn tốt và chịu được va đập mạnh Trục cán khi cán nóng không bị giãn nỡ vì nhiệt, trục cán nguội phải có tính đàn hồi d o tốt, bề mặt trục bóng đẹp Trục cán làm bằng sứ cũng phải có những tính chất trên

Phân loại trục cán:

 D a theo k t c u c a đ u n i v c trục

Trục có đ u n i hoa mai: loại này thường dùng khi lượng điều chỉnh giữa hai trục không lớn lắm, thường lắp ở ổ trượt và được bố trí trên máy cán hình, máy cán tấm

Trục cán có đ u n i dẹt: Nó được nối với đầu nối vạn năng của trục truyền động, truyền được momen xoắn khá lớn và cho phép lượng điều chỉnh khe hở giữa hai trục cũng khá lớn Nó thường được lắp kèm theo ổ trượt và được bố trí ở máy cán hoặc máy cán tấm

Trục cán có đ u n i tròn, xẻ rãnh: Nó thường được lắp kèm ổ đỡ lăn, lượng điều chỉnh khe hở rất nhỏ và thường dùng trong máy cán tấm

Trục cán có c hình côn (trục cán ma sát ướt): Nó thường được lắp kèm với ma sát ướt và dùng trong máy cán tấm nguội, với lượng điều chỉnh khe hở giữa hai trục rất nhỏ

 D a vào c u hình c a thép được cán

 Trục cán thép hình

 Trục cán thép tấm

 Trục cán thép ống

Ngoài ra còn một số loại trục cán chuyên dùng như trục cán ren, trục cán bi, trục cán phôi rèn, trục cán bánh xe lửa …

 Theo độ rắn bề mặt

 Trục mềm: độ cứng HB = 150 ÷ 250 (hay HRC = 30 ÷ 40)

 Trục nửa cứng: độ cứng HB = 250 ÷ 350 (hay HRC = 40 ÷ 60)

 Trục cứng: độ cứng HB = 400 ÷ 600 (hay HRC = 60 ÷ 85)

 Trục rất cứng: độ cứng HB = 600 ÷ 800 (hay HRC = 85 ÷ 100)

Câu tạo trục cán: gồm 3 bộ phận:

Hình 2.1.1 C u tạo trục cán

1 Thân trục: Thân trục là đoạn trực tiếp tiếp xúc với vật cán và đặc trưng bởi kích thước là đường kính D và chiều dài thân trục L Nếu cán phôi hoặc cán hình, thân trục có tiện rãnh, khi phối hợp với trục cán cùng đôi sẽ tạo thành lỗ hình Trục cán này gọi là trục có rãnh Nếu cán thép tấm hoặc thép lá, thân trục cán là hình trụ trơn tròn hoặc hình tang trống không có rãnh Trục cán loại này gọi là trục trơn

2 C trục: là bộ phận trục cán đặt lên ổ đỡ

3 Đ u n i: là phần trục cán để nối với bộ phận dẫn động hoặc truyền động (như đầu của trục truyền động, đầu của trục cán khác …) hoặc rãnh của khớp nối vạn năng

Các kích thước cơ bản của trục cán:

Lấy kích thước đường kính trục cán D làm chuẩn, các kích thước khác có quan hệ với D như sau:

L( mm) là chiều dài bề mặt làm việc c a trục được tính theo tỷ lệ sau:

 L/D = (3 ÷ 5) cho trục làm việc

 L/D = (1,5 ÷ 2,5) cho trục tựa

Đối với các máy cán tấm mỏng, băng thép mỏng và giấy kim loại D có thể lấy theo kinh nghiệm sau: D = 2000.hmin Trong đó: D là đường kính làm việc của trục cán (mm); hminlà chiều dày nhỏ nhất của sản phẩm (mm)

d l đường kính c trục cán (mm) được tính theo công thức:

d = (0,70 ÷0,75)D (mm) cho trục cán tấm

Chú ý: đối với các ổ lăn dùng vòng bi thì d phải lấy theo bằng đường kính trong của vòng bi đã chọn có dung sai lắp ghép dương (+) để ghép căng (chặt) với vòng bi

Các kích thước khác c a trục:

 l (mm) là chiều dài cổ trục: l = d có khi lấy l = (1,0 ÷1,4)d

 R, r (mm) là bán kính lượn ở trục và cổ trục: R = (0,8÷1,0)D; r = 0,1D

 C (mm) là khoảng cách từ tâm cổ trục tới mép ngoài mặt trục làm việc:

C=

2=  

2

2.1.2/ Gối đỡ và ổ đỡ trục cán

a/ G i đỡ trục cán

Gối đỡ trục cán là bộ phận đặt ở 2 bên thân giá cán để lắp ổ đỡ 2 đầu trục cán Gối đỡ trục thường làm bằng gang xám, có khi làm bằng thép đúc thông thường Gối đỡ trục thường làm bằng 2 nửa trên và nửa dưới ghép lại, có khi gối đỡ được đúc liền Trong quá trình làm việc, trục cán dưới của các giá cán 2 trục; trục cán giữa của các giá cán 3 trục thường cố định cho nên gối đỡ dưới và giữa của chúng được đặt trực tiếp vào thân giá cán Gối đỡ trên được lắp đặt vào thân giá cán

và được nâng lên nhờ cơ cấu đối trọng, cơ cấu thủy lực hoặc cơ cấu lò xo nâng trục

Hình 2.1.2 G i đỡ trục c a máy cán 2 trục D = 200

1 Bulông; 2 G i đỡ trục; 3 Bạc lót; 4 Lỗ ch t định vị b/ Ổ đỡ trục cán

Đây là chi tiết được lắp vào hai cổ trục cán và tất cả được lắp vào gối đỡ trục Khi trục cán làm việc, ổ đỡ trục là nơi chứa chất bôi trơn cho trục cán và đỡ

trục cán qua cổ trục, khi ấy ổ đỡ trục sẽ chịu một áp lực rất lớn và còn bị nóng do

ma sát sinh ra giữa bạc lót và cổ trục Nếu ổ đỡ trục không chịu được tải trọng do lực cán sinh ra thì chẳng những không cán được sản phẩm mà còn xảy ra nhiều sự

cố cho máy cán Trong cán thép, người ta thường dùng 3 loại ổ đỡ chính: ổ đỡ ma sát lỏng, ổ lăn và ổ trượt

Hình 2.1.3: G i đỡ trục và bạc lót

1 G i đỡ trục; 2 Bạc lót

Ổ đỡ ma sát lỏng: Được dùng nhiều trong các máy cán tấm 2 trục, 4 trục, 6 trục và nhiều trục Khi làm việc nó chịu được tải trọng vô cùng lớn, truyền động

êm Thời gian sử dụng của loại ổ đỡ này thường từ 20 đến 25 năm Ở Việt Nam chưa sản xuất được loại ổ trượt ma sát lỏng Khi máy cán làm việc, cổ trục luôn luôn được bôi trơn bởi một lớp dầu mỏng và luôn được ngâm trong một màng dầu cực mỏng đó Trục cán luôn được đệm một lớp dầu mỏng vì vậy trục không trực tiếp tiếp xúc với bạc lót và ổ trục nên tuổi thọ được tăng lên đán kể, dầu bôi trơn được thay thế định kì

Hình 2.1.4 C u tạo c a ma sát lỏng

1 Bạc lót; 2 Máng d u; 3 Trục cán; 4 Thân giá cán; 5 Ngỗng trục; 6 Gờ rãnh trục; 7 Vòng chắn d u; 8 Ốp chắn d u; 9, 11 Nắp chặn; 10 Vòng giữa

Ổ lăn: Trong các máy cán tấm, một số máy cán hình cỡ lớn và cán phôi thường dùng các loại ổ lăn là các loại vòng bi và ổ bi để đỡ trục cán Ổ bi dùng trong các máy cán thường dùng ổ bi đũa Các loại ổ bi có kiểu đỡ chặn một phía, 2 phía và có bố trí một, hai, ba, bốn lớp bi đũa Các loại ổ bi đũa được chế tạo theo tiêu chuẩn và bán rộng rãi trên thị trường Điều đáng lưu ý là phải dựa vào đường kính của ổ bi trong thiết kế tính toán đường kính cổ trục cán

Ổ trượt: Ổ trượt còn gọi là bạc lót trục, là loại ổ được dùng nhiều, đặc biệt là trong máy cán hình Vì ổ trượt chịu va đập tốt, làm việc trong môi trường nước và các môi trường ăn mòn khác, giá thành r , chế tạo và lắp ráp dễ dàng cho nên hay được dùng Bề mặt ổ trươt luôn tiếp xúc với cổ trục cán vì thế ổ phải làm bằng vật liệu có hệ số ma sát thấp như đồng thanh, bacbit 82, 83, bakelit , ngoài ra có thể dùng cả gỗ bột để làm bạc lót trục cán

Bạc lót có thể được làm tròn kín liền hoặc bằng hai nửa ghép lại Loại 2 nửa ghép lại dễ chế tạo, giá thành r và dễ tháo lắp nên được dùng nhiều

2.1.3/ Thân giá cán

Thân giá cán là chi tiết lớn đóng vai trò quan trọng trong toàn bộ giá cán Thân giá cán gồm 2 khung có hình dạng giống nhau như khung cửa Mọi chi tiết khác của giá cán như trục cán, gối đỡ trục, ổ đỡ trục, cơ cấu điều chỉnh lượng ép, cơ cấu dẫn hướng … đều lắp đặt trên khung giá này Trong quá trình làm việc, lực cán tác dụng lên trục cán và truyền vào thân giá cán rồi truyền xuống móng máy cán, vì vậy thân giá cán đòi hỏi phải có độ bền cao Khung giá cán chia làm hai loại: Kiểu kín và kiểu hở Trong cán nóng tấm mỏng, người ta dùng kiểu kín

Vật liệu chế tạo khung thường là thép đúc 35 ÷ 55, có [σb] = 60 (N/mm2) Khung được chế tạo bằng phương pháp đúc, ở loại máy cán nhỏ khung có thể chế tạo bằng phương pháp hàn ghép từng tấm kim loại vào thành khung Khung kiểu kín là 1 chi tiết liền khối và thường bằng thép đúc Khung kiểu kín có độ bền cao hơn và đơn giản hơn trong chế tạo Nhưng khi sử dụng kiểu khung này bắt buộc phải thay trục cán theo hướng đường tâm trục

Chiều dài thân trục của máy cán tấm dày xác định theo bề rộng của thép tấm thành phẩm Bề ngang lớn nhất của thép cán nhỏ hơn chiều dài thân trục từ 200 đến

400 mm Các máy cán nóng tấm mỏng gồm một hoặc hai giá phân bố nối tiếp nhau

Số lượng giá xác đinh phụ thuộc vào năng suất cản thiết của máy và những yêu cầu

về chất lượng của thép thành phẩm Với số lượng 300 - 500 nghìn tấn/năm, người ta thường đặt máy một giá Trường hợp năng suất cần thiết lớn hơn mức nói trên -máy hai giá

Ở các máy cán nóng tấm mỏng, người ta sử dụng những hệ thống giá cán đảo chiều bốn trục (kvarto) So với các kiểu giá cán khác, các giá cán kvarto có độ cứng vững lớn hơn, cho nên chính xác của chiều dày thép thành phẩm cũng cao hơn

2.1.4/ Hẹ thống truy n đọng và nguồn năng lượng:

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

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

Hình 2.1.6 Sơ đồ máy cán I- nguồn động l c; II- Hệ th ng truyền động; III- Giá cán 1: Trục cán; 2: Nền giá cán; 3: Trục truyền; 4: Khớp n i trục truyền; 5: Thân giá cán; 6: Bánh răng chữ V; 7: Khớp n i trục; 8:Giá cán; 9: Hộp phân l c; 10: Hộp giảm t c; 11: Khớp n i; 12: Động cơ điện

2.2/ Đặc điểm công nghệ cán nóng đảo chiều

Máy cán nóng đảo chiều dùng để cán đi cán lại nhiều lần một phôi ra công đã được nung nóng Sau mỗi lần cán, động cơ kéo trục cán phải đảo chiều quay để cán lần tiếp theo Máy cán nóng đảo chiều dùng để cán thô các phôi nung nóng (trong dây chuyền liên tục thì phôi tới máy là từ phân xưởng thép) Thuộc nhóm này là các máy cán phôi tấm, thanh dầm, ray Ở máy cán phôi vuông (blumin) có một hộp cán với trục cảm nằm ngang Ở mấy cán phôi dẹp có hai hộp cán, một hộp nằm ngang hộp kia đặt hơi lệch với phương nằm ngang để đảm bảo cán đồng thời phôi dẹt với

bề rộng đã cho Trong tổ hợp máy cán nóng đảo chiều, ngoài các hộp cán, còn có các thiết bị phụ như: các băng lăn, dao cắt, xe chở phôi, máy lật v.v …

Hình 2.1.7 Dây chuyền sản xu t thép t m c a máy cán thô đảo chiều

Thép thỏi nóng đỏ từ phân xưởng thép được vận chuyển tới các lò nung 2 ở đầu dây chuyền Số lò nung có thể tới 20, 24 và mỗi lò chứa được 48 thỏi thép (từ 5 đến 25 tấn/thỏi)

Các thỏi thép được cẩu trục kẹp 1 đưa vào lò nung hoặc lấy từ lò nung ra đặt lên các xe chở phôi 3 để chờ đến băng lăn nhận 4 và được máy đẩy đẩy lên đó Bàn cân 5 để cân thỏi thép Bàn xoay 6 để xoay định hướng (nếu cần thiết quay 180°) Qua băng lăn vận chuyển 7, thỏi thép tới băng lăn 8 trước hộp cán rồi vào hộp cán

10 Sau lần cán thứ 2, thỏi thép trở lại băng lăn vận chuyển trước hộp cán Ở đây, nếu cần, nó có thể được lật đi 90° nhờ máy lật 9

Sau mỗi lần cán, khoảng cách 2 trục làm việc giảm dần một cách tự động để đảm bảo chiều dày cán đã cho Điều chỉnh xong khoảng cách thì hộp cán mới làm việc tiếp

Kết thúc lần cán cuối cùng của chu trình cán, phôi phẩm ra băng lăn sau trục cán 11, băng lăn vận chuyển 12, tới máy làm sạch (vảy) 13 và tới giao cắt 14 để cắt

ba via hoặc cắt phân đoạn theo kích thước quy định Sau đó chuyển tới băng chuyền xích 15, băng lăn thu nạp 16 và máy đẩy đẩy lên bàn xếp 17 rồi vào kho 18

Các máy cán nóng đảo chiều có nhiều kiểu, loại, kết cấu khác nhau nhưng điều kiện làm việc của hệ truyền động là như nhau

Trước mỗi lần cán, máy cán được tăng tốc không tải Tới một tốc độ nhất định thì bắt đầu ngoạm phôi và quá trình cán bắt đầu Sau khi đã ngoạm phôi, máy lại phải tăng tốc để đảm bảo năng suất máy Trước khi kết thúc một lần cán, máy cán giảm tốc độ để tránh phôi bị văng quá xa khỏi hộp cán, mất thời gian quay phôi lại để cán tiếp, giảm năng suất máy Sau khi đảo chiều quay, máy tiếp tục lăn cán sau theo quy trình tương tự