CẢI TIẾN THIẾT KẾ MÁY CÁN THÉP VẰN

LỜI NÓI ĐẦU

Trong giai đoạn phát triển kinh tế hiện nay đồng thời với sự tiến bộ không  ngừng của khoa học Kỹ Thuật, Tự Động Hóa ngày càng được mở rộng và phát triển. Ngành Cơ Khí cán thép đóng vai trò rất quan trọng trong việc thực hiện đường lối chủ trương công nghiệp hóa và hiện đại hóa của Đảng và Nhà nước.

Hay nói một cách khác hơn thép là một sản phẩm không thể thiếu được trong giai đọan hiện nay. Do sự tăng trưởng mạnh về kinh tế và các ngành Kỹ Thuật công nghiệp và xây dựng nên nhu cầu thép ngày càng cao. Vì vậy việc tăng năng suất thép là điều tất yếu.

Khi nói đến thép cán thì nhiều người đã biết đến thép vằn hay còn gọi là thép cốt bê tông bề mặt ngoài có gân đường kính từ 10mm đến 40mm ở dạng thanh dài 11,7m hoặc theo yêu cầu. Đó là loại thép đặc biệt đóng vai trò quan trong trong xây dựng từ những con đường, những cây cầu, đến nhưng ngôi nhà cao chót vót..

Được sự nhất trí của khoa, nhóm em được thầy giáo hướng dẫn đề tài tốt nghiệp: Thiết kế máy cán thép vằn cho lần cán tinh cuối cùng ra vằn(gai) của sản phẩm. Kích thước của sản phẩm thép vằn F14.

Với nội dung chính sau :

+ Tìm hiểu công nghệ cán thép

+ Thiết kế động học máy

+ Thiết kế động lực học máy

+ Thiết kế máy mô hình và sản phẩm thép vằn

Được sự chỉ dẫn của thầy ……… và thầy cô khoa Cơ Khí đến nay nhóm em đã hòan thành cơ bản nhiệm vụ được giao. Do trình độ có hạn, thời gian ngắn nên trong đồ án không tránh khỏi những sai sót. Kính mong các thầy cô chỉ bảo để bản đồ án của nhóm em được hoàn chỉnh.

Nhóm em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường ……………. và thầy cô giáo khoa Cơ Khí, thầy giáo hướng dẫn cùng các bạn sinh viên trong khoa Cơ Khí đã giúp nhóm em hoàn thành đồ án này.

                                                                   TP, HCM, ngày… tháng… năm 2012.

Lời cảm ơn........................................................................................................... 1

Lời nói đầu........................................................................................................... 2

Nhận xét của Giáo Viên hướng dẫn.................................................................. 3

Nhận xét của Hội Đồng....................................................................................... 4

MỤC LỤC.............................................................................................................. 5

PHẦN I: TỔNG QUAN

Chương I: Yêu cầu xã hội..................................................................................... 6

Chương II: Quy trình sản xuất thép...................................................................... 8                 

Chương III: Phân tích sản phẩm.......................................................................... 11

Chương IV: Yêu cầu của máy.............................................................................. 12

Chương IV: Giới thiệu công nghệ cán................................................................. 13

PHẦN II: THIẾT KẾ MÁY.          

Chương I: Lựa chọn nguyên lý làm việc.............................................................. 20

1. Phân tích và chọn phương án thiết kế............................................................ 20

2. Sơ đồ động máy.............................................................................................. 22

Chương II: Tính toán động học máy.................................................................... 24

1. Dữ liệu ban đầu .............................................................................................. 24

2. Tính chọn công suất động cơ.......................................................................... 27

3. Phân phối tỉ số truyền cho hộp giảm tốc.......................................................... 31

Chương III: Tính toán động lực học máy  ..............................................................

I. Tính toán các thông số năng lượng.................................................................. 33

II. Tính nghiệm bền các chi tiết của giá cán......................................................... 39

III. Thiết kế hộp giảm tốc hai cấp bánh răng nghiêng........................................... 48

IV. Thiết kế hộp phân lực...................................................................................... 74

Phần III: KẾT LUẬN VỀ ĐỒ ÁN

I.Đánh giá kết quả đề tài........................................................................................ 82

II.Hướng dẫn sử dụng bảo quản............................................................................ 82

Phần IV: SẢN XUẤT THỬ MÔ HÌNH...................................................................... 84

PHẦN II: TỔNG QUAN

Chương I: YÊU CẦU XÃ HỘI:

         Cán thép và những kim loại khác là gia công kim loại bằng áp lực, còn gọi là gia công không phoi. Khác với gia công có phoi như cắt gọt kim loại bằng các máy tiện, phai, bào… gia công áp lực là dùng một lực rất mạnh tác dụng vào kim loại bắt nó biến dạng theo hình dạng và tiết diện mà con người mong muốn. Muốn làm được điều đó thì phải có các máy cán kim loại, đặc biệt là máy cán thép. 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 nước.

          Nước ta hiện có nhiều nhà máy cán thép và luyện thép. Các thiết bị chính của máy cán thép và các thiết bị phụ như các loại máy cắt sắt, máy nắn, sàn con lăn, sàn làm nguội.v.v. Hầu hết được nhập từ nước ngoài. Chúng ta cũng đã tự thiết kế chế tạo ra nhiều loại máy cán, đặc biệt là máy cán thép hình cỡ nhỏ. Những máy cán đó đã sản xuất ra những sản phẩm cán dùng trong dân sinh, giao thông, đặc biệt là máy cán hình sản phẩm thép vằn dùng trong xây dựng để xây dựng những ngôi nhà cao trọc trời, làm nên những con đường, những nhịp cầu nối những bờ sông…

+Lịch sử phát triển của máy cán thép.

• Lịch sử phát triển máy cán thép trên thế giới.

Máy cán thép lúc đầu được vận hành bằng ngựa để kéo. Sản phẩm của nó là sản phẩm thép hình đơn giản dùng để chế tạo ra gươm, dao, giáo mác, các xe ngựa .v.v...Máy cán lúc đầu chỉ có hai trục quay ngược chiều nhau. Đến năm 1864 chiếc máy cán ba trục đầu tiên được ra đời chạy bằng hơi nước và cho ra sản phẩm cán phong phú hơn có cho cả thép tấm và thép hình, đồng tấm và dây đồng. Do kỹ thuật ngày càng phát triển, do nhu cầu về vật liệu ngày càng cao để đáp ứng cho công nghiệp nặng và nhẹ ngày càng cao.v.v.

• Lịch sử phát triển của ngành cán thép Việt Nam.

Trước năm 1960, ngành cán thép Việt Nam coi như không có. Trước năm 1954, các loại thép hầu như nhập từ Pháp về, sau 1954 thép nhập về nước ta từ các nước Liên Xô cũ, Trung Quốc và các nước Đông Âu. Kế hoạch 5 năm lần thứ nhất (1960 đến 1965) nhà nước ta đầu tư xây dựng khu gang thép Thái Nguyên dưới sự giúp đỡ của Trung Quốc, vì chiến tranh cho nên công cuộc xây dựng phải dở dang. Năm 1975, nhà cán thép Già Sàng, Thái Nguyên vào hoạt động với năng suất 5 vạn tấn/năm (nay 10 vạn  tấn/năm) đây nhà cán thép đầu tiên có trên miền Bắc nhờ sự giúp đỡ của Đức. Miền Nam giải phóng ta tiếp nhận một vài nhà máy cán thép hình cỡ nhỏ. Đến năm 1978 nhà máy cán thép Lưu Xá , Thái Nguyên có năng suất 12 vạn tấn/năm đã đi vào hoạt động. Cho đến 1986 cả nước chỉ đạt khoảng 20 vạn tấn thép cán/năm.Từ khi công cuộc đổi mới do Đảng ta đề xướng và lãnh đạo ngành cán thép đã phát triển khá mạnh mẽ. Các xí nghiệp liên doanh cán thép giữa Việt Nam và nước ngoài đã hình thành. Thép của chúng ta đã phục vụ cho xây dựng và xuất khẩu.Từ chổ phải đưa ra nước ngoài mài lại trục cán và phải nhờ chuyên gia nước ngoài tiện các lổ hình trục cán trong những thập kỉ 60 và 70 đến nay các nhà cán thép Việt Nam đã thiết kế chế tạo được những máy cán hình cỡ lớn 650, máy cán hình cỡ nhỏ và cỡ vừa. Ngoài ra họ còn có khả năng thiết kế những khu liên hợp gang thép quy mô vừa và nhỏ có năng suất từ 1 đến 3 triệu tấn/năm. Nhiều chuyên gia cán thép Việt Nam đã giữ chức tổng giám đốc, phó tổng giám đốc ở các công ty liên doanh.

Chương II: QUY TRÌNH SẢN XUẤT THÉP VẰN

Giai đoạn 1: Xử  lý quặng

Trong giai đoạn này các nguyên liệu đầu vào như: Quặng viên(Pellet), quặng sắt( Iron ore), quặng thiêu kết, và các chất phụ gia như than cốc(coke), đá vôi(lime stone) được đưa vào lò nung(Blast furnace).

Nếu là phế liệu cũng sẽ được nung nóng tới 1 nhiệt độ nhất định để làm thành dòng kim loại nóng chảy(hot metal)

Giai đoạn 2: Tạo dòng thép nóng chảy

Dòng kim loại nóng chảy được hình thành từ giai đoạn 1, được dẫn tới lò cơ bản(Basic oxygen furnace), hoặc lò hồ quang điện( Electric arc furnace).Tại đây, kim loại nóng được xử lý, tách tạp chất và tạo ra sự tương quan giữa các thành phần hoá học. Là cơ sở để  quyết định mẻ thép tạo ra cho loại sản phẩm nào, thuộc mác thép nào để từ đó  điều chỉnh thành phần hóa học ngay ở giai đoạn này để cho ra mác thép.

Giai đoạn 3:Đúc tiếp liệu

Dòng kim loại sau khi ra khỏi giai đoạn 2 được đưa tới:

-Steel Castings: Đúc các sản phẩm khác.

-Tới lò đúc phôi: Từ lò này sẽ đúc ra 3 loại phôi:

 Phôi thanh(Billet) là loại phôi thanh có tiết diện 100x100, 125x125, 150x150  dài 6-9-12 m. Thường dùng để cán kéo thép cuộn xây dựng, thép thành vằn.

Phôi phiến(Slab) loại phôi thành thường dùng để cán ra thép cuộn cán nóng, thép tấm cán nóng, thép cuộn cán nguội hoặc thép hình.

Phôi Bloom là loại phôi có thể sử dụng thay thế cho phôi thanh và phôi phiến.

Sau khi, phôi được đúc xong có thể để ở hai trạng thái: Trạng thái nóng và trạng thái làm nguội.

Trạng thái nóng(hot direct rolling) trạng thái này duy trì phôi ở một nhiệt độ cao sau khi ra khỏi quá trình hình thành phôi để đưa thẳng vào quá trình cán sản phẩm.

Trạng thái nguội của phôi để chuyển tới các nhà máy khác và sẽ được làm nóng lại (Reheating furnace) tại các nhà máy đó để đưa vào quá trình cán sản phẩm.

Giai đoạn 4: Cán

Phôi được đưa vào các nhà máy để cán ra các sản phẩm thép

-Đưa phôi vào nhà máy thép hình(Section mill) để cán ra các sản phẩm thép như sau:Rail( thép ray);Sheet pile(thép cừ lòng máng);Shape( thép hình các loại);Bar( thép thanh xây dựng).

-Đưa phôi vào nhà máy thép (wire rode mill) để cán ra thép cuộn trơn xây dựng.

-Đưa phôi vào nhà máy thép tấm(Plate mill) để cán ra thép tấm đúc(Plate).

-Đưa phôi vào nhà máy thép cán nóng (Hot Strip mill), phôi sẽ được cán ra thép cuộn cán nóng(Hot roll coil-HRC). Hoặc thép tấm cắt ( cắt ngay kho ra cuộn và đóng kiện-Hàng Baotou).Trong quá trình cán ra thép cuộn cán nóng thép cuộn đang ở nhiệt độ cao(VD 780oC) nếu muốn cán ra thép cuộn cán nguội (Cold roll coil-CRC) thì hạ nhiệt độ cuộn thép đó xuống nhiệt độ thích hợp(VD:480oc) và tiếp tục cán giảm độ dày. Như vậy, ngay ở giai đoạn này  sản xuất ra thép cuộn cán nguội và thép cuộn cán nóng. Hiện nay, các nhà máy cán lại ở Việt Nam đang sử dụng Phôi thép cuộn cán nóng: (1,75-5,0 mm) sau đó đưa vào lò nung lên tới nhiệt độ thích hợp(VD 480oC) để cán giảm độ dày ra thép cuộn cán nguội

-Từ các nhà máy thép cán nóng sau khi cán ra thép cuộn cán nóng có thể đưa thẳng tới nhà máy cán thép ống hàn(welded pipe mill).

-Đưa phôi vào nhà máy cán thép ống đúc( Seemless pipe mill) để sản xuất ra thép ống đúc.

Trên đây là quy trình sản xuất thép thực tế để có được các sản phẩm thép cán nguội và cán nóng cán nóng.