Thép dẹt sử dụng trong công nghiệp nhƣ đóng tàu, sản xuất ô tô, sản xuất các máy móc thiết bị công nghiệp Sản phẩm thép dẹt có nhiều loại khác nhau, tùy thuộc vào kích thƣớc và độ dày mà thép đƣợc chia ra thép thanh dẹt hay thép tấm.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU BỘ MÔN KIM LOẠI – HỢP KIM BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CÁN KÉO ÉP KIM LOẠI SVTH: LƢƠNG HOÀI NAM CBHD: Th.S NGUYỄN ĐĂNG KHOA TP Hồ Chí Minh, 05/2014 ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG LỖ HÌNH CÁN THÉP DẸT CƠ SỞ LÝ THUYẾT TỔNG QUAN TÍNH TỐN THIẾT KẾ NỘI DUNG KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO TỔNG QUAN Tình hình phát triển ngành thép giới Theo báo cáo công bố ngày (23/1/2014), Hiệp hội thép giới (WSA) cho biết sản lƣợng thép thô giới tăng 1,607 tỷ vào năm 2013, tăng 3,5% so với năm 2012 Sự tăng trƣởng chủ yếu từ Châu Á Trung Đơng Bên cạnh đó, khu vực khác có sản lƣợng thép giảm so với năm 2012 Hình: Sản lượng thép thơ năm (đv: triệu tấn) Hình: Tỉ trọng sản lượng thép thơ giới Hình: Xu hướng tăng sản lượng thép thơ năm Tình hình phát triển ngành thép nước Theo báo cáo Bộ Công thƣơng, sản lƣợng thép loại Việt Nam năm 2013 ƣớc đạt 10,81 triệu tấn, tăng 1,7% so với năm 2012, sản lƣợng thép Tổng công ty Thép (VSA) ƣớc đạt 1,29 triệu tấn, giảm 2,9% Tính bình qn giai đoạn 2011-2013, sản lƣợng sản xuất thép loại nƣớc giảm 1,5%, sản lƣợng VSA giảm 4,1% Sơ lược thép dẹt Thép dẹt sử dụng cơng nghiệp nhƣ đóng tàu, sản xuất tơ, sản xuất máy móc thiết bị cơng nghiệp Sản phẩm thép dẹt có nhiều loại khác nhau, tùy thuộc vào kích thƣớc độ dày mà thép đƣợc chia thép dẹt hay thép Hình: Cơng suất sản xuất thép nước Hình: Sản lượng tiêu thụ thép nước CƠ SỞ LÝ THUYẾT Nguyên lý cán Vùng biến dạng thơng số Hằng số cán liên tục Hệ số ma sát cán Lực cán, momen cán công suất động máy cán Hệ thống lỗ hình Hệ thống lỗ hình cán thép dẹt Vì khối lượng lý thuyết lớn, vui lịng xem file báo cáo đính kèm TÍNH TỐN THIẾT KẾ u cầu đề bài: Thiết kế hệ thống lỗ hình cán thép dẹt Các giả thiết chọn sơ bộ: Thông số đầu vào: Phôi cán thép CT3 với tiết diện 130x130 mm, chiều dài phôi 6m, thành phần cho bảng Bảng: Thành phần hóa học thép CT3 Thơng số đầu ra: Sản phẩm có tiết diện 150x18 mm, cơng suất 500 000 T/năm Lựa chọn phƣơng án thiết kế: Sản phẩm đƣợc cán nóng dây chuyền cán liên tục với máy cán trục đặt thẳng hàng, hệ thống lỗ hình bố trí trục giá cán hệ thống lỗ hình hình hộp – trục phẳng, có 𝜇𝑡𝑏 = 1,24 Tính tốn thiết kế theo điều kiện ăn kim loại Tính tốn thơng số bản: Tính nhiệt độ cán: Với nhiệt độ nóng chảy thép CT3 1350oC, ta tính tốn nhiệt độ nung để cán nhƣ sau: 𝑡𝑛𝑢𝑛𝑔 = 𝑡𝑐ℎả𝑦 − 100𝑜 = 1350𝑜 − 100𝑜 = 1250𝑜 𝐶 Do nhiệt từ lò nung tới trục cán, nên nhiệt độ cán đƣợc xác định nhƣ sau: 𝑡𝑐á𝑛 = 𝑡𝑛𝑢𝑛𝑔 − 50𝑜 = 1200𝑜 𝐶 Do trình cán liên tục, trục cán đƣợc làm nguội nƣớc, khoảng cách giá cán không xa nên giả thiết nhiệt độ giảm khoảng 25oC qua giá cán Vân tốc cán số vòng quay trục cán: Công suất xƣởng: 500 000 T/năm Hình thức hoạt động xƣởng: Số ngày năm: 365 ngày Nghỉ lễ, Tết: 10 ngày Ngày sửa chữa lớn: 30 ngày Ngày sửa chữa nhỏ: 15 ngày Số ca ngày: ca Số ca: Số sản xuất ca: Hiệu suất sản xuất: 75% Số sản xuất năm xƣởng là: 365 − 10 − 30 − 15 3.6.0,75 = 4118 𝑔𝑖ờ Từ công suất cán chọn 500.000 tấn/ năm tỉ trọng thép carbon khoảng 7,8 g/cm3, ta tính đƣợc vận tốc cán giá cuối cùng: 𝑡ấ𝑛 500 000.1000 500 000 = = 33,7 𝑘𝑔/𝑠 𝑛ă𝑚 4118.3600 𝑘𝑔 33,7.106 ⇒ 33,7 = = 320 000 𝑚𝑚 /𝑠 𝑠 7,8 𝑔/𝑐𝑚3 320 000 𝑚𝑚3 /𝑠 𝑚𝑚 ⇒ = 1600 = 1,6 𝑚/𝑠 150.18 𝑚𝑚2 𝑠 Để xác định vận tốc cán giá cán, ta dựa vào số cán liên tục 𝐶 = 𝐹𝑖 𝑣𝑖 ; từ vận tốc cán suy số vòng quay trục cán theo công thức: 60𝑣𝑖 𝑛𝑖 = 𝜋𝐷𝑖 Tính số lần cán: Số lần cán: 𝑙𝑜𝑔𝐹0 − 𝑙𝑜𝑔𝐹𝑛 log 130.130 − log 150.18 𝑛= = = 8,5 𝑙𝑜𝑔𝜇𝑡𝑏 log 1,24 Chọn số lần cán Từ số lần cán phƣơng pháp cán chọn, bố trí hệ thống máy cán nhƣ sau: Tính tốn thiết kế hệ thống lỗ hình: Lỗ hình 1: Hình dạng thơng số lỗ hình hộp xem hình 2.4 Các thông số ban đầu: 𝐷 = 500 𝑚𝑚; ∆1 = 30 𝑚𝑚; 𝑆 = 12 𝑚𝑚; 𝑡1𝑜 = 1200𝑜 𝐶 Các thông số sau nung phôi: 0 = 𝑏0 = 130.1,013 = 131,69 𝑚𝑚 𝐹0 = 0 𝑏0 = 131,692 ≈ 17340 𝑚𝑚2 Chiều cao sau khỏi lỗ hình: 1 = 0 − ∆1 = 131,69 − 30 = 101,69 𝑚𝑚 Đƣờng kính làm việc trục: 𝐷𝐾 = 𝐷 + 𝑆 − 1 = 500 + 12 − 101,69 = 410,69 𝑚𝑚 Góc ăn: 𝛼1 = arccos − ∆ 30 = arccos − ≈ 22𝑜 𝐷𝐾 410,69 Hệ số ma sát: 𝑓1 = 𝐾1 1,05 − 0,0005𝑡 Với K1 = trục cán thép hợp kim 𝑓1 = 1,05 − 0,0005.1200 = 0,45 Mà 𝑓1 = 𝑡𝑎𝑛𝛽1 𝛽1 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛𝑓1 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛0,45 = 24, 2𝑜 Nhận thấy 𝛼1 < 𝛽1 : thỏa điều kiện ăn phôi tự nhiên (theo mục 2.2) Lƣợng dãn rộng (tính theo công thức 1-73 trang 46 tài liệu [2]) ∆ ∆ 30 30 ∆𝑏1 = 1,15 𝑅 ∆ − = 1,15 205.30 − ≈ 𝑚𝑚 2𝐻 2𝑓 2.131,69 2.0,45 Chiều rộng sau khỏi lỗ hình: 𝑏1 = 𝑏0 + ∆𝑏1 = 131,69 + = 137,69 𝑚𝑚 Chọn kích thước lỗ hình: Chiều rộng đáy lỗ hình: 𝑏 = 0,95 ÷ 𝑏0 = 125,105 ÷ 131,69 𝑚𝑚 Chọn b = 130 mm Chiều rộng miệng lỗ hình: 𝐵 = 𝑏0 + ∆𝑏 + ÷ 10 𝑚𝑚 = 131,69 + + ÷ 10 𝑚𝑚 = 143,7 ÷ 148,7 𝑚𝑚 Chọn B = 145 mm Bán kính lƣợn đáy lỗ hình: 𝑟 = 0,1 ÷ 0,15 1 = 0,1 ÷ 0,15 101,7 = 10,17 ÷ 15,25 Chọn r = 12 mm Bán kính lƣợn vành trục: 𝑟1 = 𝑆 = 12 𝑚𝑚 Tiết diện sau qua khỏi lỗ hình: 𝐹1 = 𝑏1 1 = 137,7.101,7 ≈ 14000 𝑚𝑚2 Hệ số lƣợng ép: 𝐹0 17340 𝜇1 = = = 1,24 𝐹1 14000 Lỗ hình 9: Thơng số ban đầu: 𝐷 = 400 𝑚𝑚; 9 = 18 𝑚𝑚; 𝑏9 = 150 𝑚𝑚; 𝜂9 = 1.25 Kích thƣớc sản phẩm trạng thái nóng: 𝑏9 = 1,013.150 = 151,95 𝑚𝑚 9 = 1,013.18 = 18,234 𝑚𝑚 𝐹9 = 151,95.18,234 = 2270 𝑚𝑚2 Chiều cao phôi vào: 𝐻9 = 𝜂9 9 = 1,25.18,234 ≈ 22,8 𝑚𝑚 Lƣợng ép: Δ9 = 𝐻9 − 9 = 22,8 − 18,2 = 4,6 𝑚𝑚 Lƣợng giãn rộng: Δ𝑏9 = 0,35 Δ9 4,6 𝑅9 Δ9 = 0,35 200.4,6 ≈ 2,14 𝑚𝑚 𝐻9 22,8 Chiều rộng phôi vào: 𝐵9 = 𝑏9 − Δ𝑏9 = 151,95 − 2,14 = 149,8 𝑚𝑚 Góc ăn: 𝛼9 = arccos − 4,6 ≈ 9𝑜 400 Hệ số ma sát: 𝑓9 = 0,8.1.1 1,05 − 0,0005.1000 = 0,44 Góc ma sát 𝛽9 = 23,7o > 𝛼9 : thỏa điều kiện ăn phôi tự nhiên Lực cán, mômen cán, công suất động máy cán Từ sở lý thuyết, ta tính lực cán, mơmen cán cơng suất động Kết tổng hợp phụ lục C Nghiệm bền trục cán Do việc tính tốn phức tạp thời gian có hạn nên việc tìm hiểu nghiệm bền trục cán không đƣợc đề cập đồ án KẾT LUẬN Những vấn đề hoàn thành: Tìm hiểu sơ tình hình sản xuất thép giới nƣớc nói chung nhƣ tình hình sản xuất tiêu thụ thép dẹt nói riêng Tổng hợp đƣợc sở lý thuyết cần thiết cho cơng nghệ cán nói chung thiết kế hệ thống lỗ hình nói riêng Hoàn thành yêu cầu nhiệm vụ đồ án: thiết kế hệ thống lỗ hình cán thép dẹt dây chuyền cán liên tục gồm máy cán trục Một số vấn đề chưa làm được: Do thời gian nguồn thơng tin đáng tin cậy có hạn nên chƣa tìm hiểu sâu tình hình sản xuất nhƣ tiêu thụ thép giới nƣớc Chƣa tính tốn xác đƣợc nhiệt độ cán Chƣa tính tốn thiết kế lỗ hình cán thép dẹt theo phƣơng pháp khác Chƣa tính toán nghiệm bền trục cán Thiếu kinh nghiệm việc lựa chọn động TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Trƣờng Thanh, Cơ sở kĩ thuật cán, nhà xuất Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh – 2006 PGS TS Phan Văn Hạ, Các phương pháp thiết kế lỗ hình trục cán, nhà xuất Khoa học & Kỹ thuật – 2001 Đỗ Hữu Nhơn, Thiết kế chế tạo máy cán thép & thiết bị nhà máy cán thép, nhà xuất Khoa học & Kỹ thuật – 2004 Nghiêm Hùng, Sách tra cứu thép gang thông dụng, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội – 1997 Trịnh Chất – Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, tập 1, nhà xuất Giáo Dục Việt Nam – 2012 Website hiệp hội thép giới WSA, http://www.worldsteel.org/ Báo cáo ngành thép 2013 –tổng cục hải quan ... 1,24 Chọn số lần cán Từ số lần cán phƣơng pháp cán chọn, bố trí hệ thống máy cán nhƣ sau: Tính tốn thiết kế hệ thống lỗ hình: Lỗ hình 1: Hình dạng thơng số lỗ hình hộp xem hình 2.4 Các thơng... cán Lực cán, momen cán công suất động máy cán Hệ thống lỗ hình Hệ thống lỗ hình cán thép dẹt Vì khối lượng lý thuyết lớn, vui lịng xem file báo cáo đính kèm B – chiều rộng miệng lỗ hình. .. T/năm Lựa chọn phƣơng án thiết kế: Sản phẩm đƣợc cán nóng dây chuyền cán liên tục với máy cán trục đặt thẳng hàng, hệ thống lỗ hình bố trí trục giá cán hệ thống lỗ hình hình hộp – trục phẳng,