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
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ VÂT LIỆU
CÁN KÉO KIM LOẠI VÀ HƠP KIM
BÀI TẬP TIỂU LUẬN
ĐỀ TÀI “CÁN THÉP TẤM MỎNG”
GVGD: ThS Nguyễn Đăng Khoa SVTH:Nguyễn Văn Huân V1101314 Phạm Minh Sang V1102886 Trần Thế Hiển V1101168
Lớp: VL11KL
TP Hồ Chí Minh, 04/2015
Trang 2LỜI NÓI ĐẦU
Sản phẩm cán kéo xuất hiện hàng ngày bên chúng ta Đi trên đượng ta thấy những sợi dây điện chằng chịt, những đường cáp nhôm, đồng dẫn điện 35KW, 110KW, 220KW, 500KW, những đường dây cáp quang, những đường dây điện thoại nối từ miền quê này đến miền quê khác, dây cáp dùng trong các cần cẩu xây nhà, cần cẩu ôtô, xe lửa, càn cẩu trên các con tàu chở hàng vượt đại dương Tất cả chúng điều được chế tạo từ những sợi dây thép đã qua cán kéo
Sản phẩm cán kim loại màu như bạc, đồng, kẽm, chì, niken và thép cán là những nguyên vật liệu chủ yếu dùng trong nhà náy chế tạo ôtô, xe lửa, máy cày, xe tăng, trong cả công nghiệp chế tạo máy bay, tên lửa, trong công nghiệp quốc phòng, trong công nghiệp đóng tàu
Thép cán để xây dựng nên những giàn khoan dầu trên biển, thép làm cốt thép và cốp pha cho những ngôi nhà chọc trời, thép cán tạo nên những tháp truyền hình cao chót vót, thép làm nên những nhịp cầu thế kỷ Thép làm nên những đường rây xe lữa dài vạn dặm chạy khắp toàn cầu
Thép lá tráng thiết dùng làm hộp đựng thực phẩm trong công nghiệp chế biến thực phẩm Thép không gỉ dùng chế tạo các loại dao kéo, kẹp, banh (dụng cụ phẩu thuật) dùng trong nghành y tế
Rõ ràng các sản phẩm của ngành cán kéo kim loại có ở khắp nơi Trực tiếp hoặc gián tiếp phục vụ đời sống con người Hầu hết các nghành nghề trọng điểm trong nền kinh
tế quốc doanh điều sử dụng các sản phẩm của ngành cán kéo kim loại và phụ thuộc ít nhiều vào nó
Chính vì lẽ đó mà nghành cán kéo rất được chú ý và phát triển mạnh trên thế giới Các khu liên hợp sản xuất và các máy cán ngày càng được cơ khí hóa, tự đọng hóa, tin học hóa để không ngừng năng cao năng xuất và giảm nhẹ cường độ lao động
Sản lượng thép và thép cán của mỗi quốc gia là một trong những thước đo về chỉ tiêu kinh tế và sức mạnh kinh tế của mỗi quốc gia
Để phục vụ từng lĩnh vực mà sản phẩm cán chia ra đa dạng: cán ống, cán hình, cán tấm…
Bài tiểu luận trình bày sơ lược về “ Cán thép tấm mỏng”
Trang 3MỤC LỤC
Trang lót
Lời nói đầu i
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN NGÀNH THÉP 1
1.1 Tầm quan trọng của ngành thép 1
1.2.Tình hình thép thế giới 1
1.3.Tình hình thép Việt Nam 2
1.4.Khái niệm và đặc điểm cán thép tấm 4
1.5.Tình hình sản xuất và tiêu thụ thép tấm 5
CHƯƠNG II:CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1.Lý thuyết cán 7
2.2.Lực cán, momen và công suất động cơ 12
2.3.Nghiệm bền và tính toán chi tiết trên giá cán 16
2.4.Một số hệ thống lỗ hình cơ bản 19
2.5.Nhiệt độ cán 21
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ 22
3.1.Chọn vật liệu làm trục cán 22
3.2 Tạo biến dạng trục 22
3.3.Số liệu ban đầu và kích thước sơ bộ 23
3.4.Nghiệm bền trục cán 25
CHƯƠNG IV:KẾT LUẬN 28
Tài liệu tham khảo
Trang 4Chương 1: TỔNG QUAN 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
1.2 Tình hình thép thế giới
Theo báo cáo công bố ngày (23/1/2014), Hiệp hội thép thế giới (World Steel Association) cho biết sản lượng thép thô trên thế giới tăng 1,607 tỷ tấn vào năm 2013, tăng 3,5% so với năm 2012 Sự tăng trưởng này chủ yếu từ Châu Á và Trung Đông Bên cạnh đó, các khu vực khác có sản lượng thép giảm so với năm 2012
Trang 5Hình 1.1: Sản lượng thép thô thế giới từ năm 2009 – 2013(Đơn vị:
Triệu tấn) [5]
Sản lượng thép thô hằng năm của Châu Á và năm 2013 là
1080,9 triệu tấn tăng 6,0% so với năm 2012 Sản lượng các khu vực khác của thế giới tăng nhẹ từ 65,7% ở năm 2012 lên 67,3% ở năm 2013
Châu Âu ghi nhận rằng sản lượng thép thô giảm 1,8% so với năm 2012, với sản luợng vào năm 2013 là 110,6 triệu tấn
Trong năm 2013, sản lượng thép thô của Bắc Mĩ là 119,3 triệu tấn, giảm 1,9% so với năm 2012
Sản lượng thép thô hằng năm ở Nam Mĩ là 46,0 triệu tấn trong năm 2013 và giảm 0,8% so với năm 2012
Cộng đồng các quốc gia độc lập (CIS) cho thấy rằng sản xuất thép của họ giảm 1,8% trong năm 2013, sản lượng thép thô là 108,9 triệu tấn Nga sản xuất được 69,4 triệu tấn thép thô, giảm 1,5% so với năm 2012 và Ukrine nhận định rằng sản lượng của họ giảm 0,5% vào cuối năm với con số là 32,8 triệu tấn
Hình 1.2: Tỉ trọng sản lượng thép thô của thế giới năm 2012-2013
[5]
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
Trang 6thép 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 (∅10- ∅4) thép dây cuộn ∅6 -∅10
và một số loại thép hình cỡ nhỏ và vừa phục vụ cho xây dựng và gia công Các loại thép dài cỡ lớn (>∅41) phục 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
1.3.2 Tình hình phát triển
Theo báo cáo của Bộ Công thương, sản lượng thép các loại của Việt Nam năm 2013 ước đạt 10,81 triệu tấn, tăng 1,7% so với năm 2012, trong đó sản lượng thép của Tổng công ty Thép (VSA) ước đạt 1,29 triệu tấn, giảm 2,9%.Tính bình quân cả giai
Trang 7đoạn 2011-2013, sản lượng sản xuất thép các loại của cả nước giảm 1,5%, còn sản lượng của VSA giảm 4,1%
Bộ Công thương cho biết tình hình sản xuất và tiêu thụ thép trong nước năm 2013 và cả giai đoạn 2011-2013 gặp rất nhiều khó khăn do mất cân đối về cung-cầu Năm 2011 là năm thực hiện Nghị quyết 11/NQ-CP của Chính phủ về cắt giảm đầu tư công, tạm dừng các công trình chưa thật cần thiết Kể từ đó đến nay, nhu cầu tiêu thụ thép trong nước vẫn ở mức thấp, không ổn định
Theo Bộ Công thương, năm 2014 và 2015 tình hình thị
trường thép sẽ không cải thiện đáng kể Dự báo sản lượng toàn ngành thép năm 2014 - 2015 chỉ tăng khoảng 2-4% so với năm
2013, đáp ứng đủ nhu cầu thép trong nước và xuất khẩu Cụ thể, sản lượng thép các loại năm 2014 dự báo đạt 11,02 triệu tấn, tăng 1,9% so với năm 2013, còn sản lượng năm 2015 ước đạt 11,53 triệu tấn, tăng 4,6% so với năm 2014
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
1.5 Tình hình sản xuất và tiêu thụ thép tấm
Trước đây, nước ta hiện vẫn chưa có nhà máy cán thép nóng, chủ yếu là nhập phôi từ nước ngoài về và sau đó cán nguội
Nhưng sau hơn 3 năm xây dựng và lắp đặt ngày 20/12/2007 Công ty cổ phần thép Cửu Long Vinashin (đơn vị thành viên của Tập đoàn công nghiệp tàu thủy Việt Nam Vinashin) đã vận hành chạy thử dây chuyền sản xuất cán nóng thép tấm đầu tiên ở Việt Nam Sự
Trang 8kiện 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
Trang 9350.000 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
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
Trang 10là 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
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
1.6 Ứng dụng của thép tấm
Trong ngành chế tạo máy: thép tấm được sử dụng trong các thân máy của máy cắt kim loại, vỏ máy, khung sườn xe máy
Trong ngành điện: thép tấm được dùng làm kết cấu của các cột cao thế, các sản phẩm trong lĩnh vực điện như các lá thép trong stato của động cơ, các cánh quạt cỡ lớn, các tấm thép mỏng được dùng làm các lá thép để ghép lại trong chấn lưu đèn ống, máy biến thế, các hộp công tơ điện
Trong ngành chế biến, được dùng để chế tạo các thùng chứa, bể chứa, các hộp để đóng gói
Trong ngành đóng tàu thép tấm dùng làm vỏ, kết cấu khung tàu thuyền, được dùng trong ngành sản xuất ống Dùng trong các ngành chế tạo cơ khí, cuốn ống dân dụng, làm tủ sách tủ hồ sơ
Trong xây dựng, các thép hình cỡ lớn trong các dầm được tạo thành từ các tấm thép tấm dày cắt nhỏ, hay thép tấm được dùng để liên kết với nhau để tạo nên các kết cấu thép bền vững hơn như nó liên kết nhay có thể bằng mối hàn, bulông hoặc đinh tán
Dùng trong ngành công nghiệp ôtô, các ứng dụng tạo hình phức tạp, sơn mạ