Tính toán thiết kế xưởng cán thép liên tục cỡ trung, chuyên sản xuất các loại thép hình xây dựng dạng thanh và cuộn, với năng suất 500 000 tấn

Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ .7 LỜI NÓI ĐẦU 10 CHƯƠNG I TỔNG QUAN 12 1.1 Tình hình ngành thép năm gần 12 1.1.1 Tình hình nước 12 1.1.2 Tình hình giới 12 1.2 Dự báo tình hình ngành thép Việt Nam 13 1.3 Những tiến kỹ thuật ứng dụng cán hình .15 1.4 Kết luận 17 CHƯƠNG II TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ CHO SẢN PHẨM 18 2.1 Xác định số lần cán phân phối lượng biến dạng 18 2.1.1 Xác định số lần cán 18 2.1.2 Lựa chọn công nghệ phân bố hệ số biến dạng 19 2.2 Lựa chọn hệ thống lỗ hình cơng nghệ cán 20 2.2.1 Lựa chọn hệ thống lỗ hình 20 2.2.2 Sơ đồ cán 22 2.2.3 Quy trình công nghệ cán 23 2.3 Tính tốn thơng số cơng hình học, cơng nghệ lượng 26 2.3.1 Thiết kế hệ thống lỗ hình 26 2.3.2 Kiểm tra giãn rộng 40 2.3.3.Tính tốn thơng số công nghệ 42 2.3.3.1 Tính vận tốc cán 42 2.3.3.2 Tính chu kỳ cán suất cán 46 Lê Quang Hải, Trịnh Thị Lâm Đồ án tốt nghiệp 2.3.3.3 Tính lực cán, momen cán, công suất động 48 CHƯƠNG III LỰA CHỌN VÀ NGHIỆM BỀN THIẾT BỊ 55 3.1 Lựa chọn thiết bị 55 3.3.1 Thiết bị 55 2.3.2 Lựa chọn thiết bị phụ 68 3.3.3 Hình thành mặt xưởng cán 69 3.2 Nghiệm bền trục cán 71 3.2.1 Xác định vật liệu kích thước trục cán .71 3.2.2 Nghiệm bền trục cán thô K1 72 3.2.3 Nghiệm bền trục cán trung K9 .75 3.3 Nghiệm bền thân giá cán 76 3.3.1 Nghiệm bền vít đai ốc 77 3.3.2 Nghiệm bền ổ đỡ 79 3.4 Kết luận 80 CHƯƠNG IV TÍNH TỐN HIỆU QUẢ KINH TẾ, TỔ CHỨC SẢN XUẤT AN TỒN VÀ BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG 81 4.1 Tổ chức quản lý sản xuất .81 4.1.1 Tổ chức quản lý phân xưởng cán 81 4.1.2 Tổ chức sản xuất 82 4.2 Hạch toán kinh tế 83 4.2.1 Chi phí đầu tư 83 4.2.2 Giá thành sản phẩm hiệu kinh tế 84 4.3 An toàn lao động bảo vệ sức khỏe, người .86 4.3.1 Quy định an toàn lao động nhà máy 86 4.3.2 Các tác động nguy hiểm, độc hại cách phòng tránh .87 CHƯƠNG V CHUYÊN ĐỀ: XÂY DỰNG NHÀ CÔNG NGHIỆP .88 5.1 Cơ sở thiết kế nhà công nghiệp 88 5.1.1 Lập luận kinh tế kỹ thuật 88 Lê Quang Hải, Trịnh Thị Lâm Đồ án tốt nghiệp 5.1.2 Thiết kế tổng mặt nhà máy 92 5.2 Chi tiết cấu tạo nhà công nghiệp .95 5.2.1 Thiết kế khung ngang nhà 95 5.2.2 Thiết kế móng 100 5.2.3 Thiết kế hệ giằng 102 5.2.4 Thiết kế dầm cầu trục 103 5.3 Thi cơng cơng trình 105 5.3.1 Giải pháp thi cơng cơng trình .105 5.3.2 Liệt kê cơng việc thi cơng cơng trình 107 5.3.3 Thiết kế biện pháp lắp ghép cơng trình .108 5.4 Ứng dụng BIM – Mơ hình thơng tin cơng trình vào lĩnh vực xây dựng 109 5.4.1 Khái niệm ảnh hưởng BIM đến hiệu thiết kế 109 5.4.2 Ưu điểm ứng dụng BIM vào cơng trình xây dựng 110 5.4.3 Ứng dụng BIM vào đồ án xây dựng nhà công nghiệp 111 5.5 Kết luận 113 KẾT LUẬN 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO .115 Lê Quang Hải, Trịnh Thị Lâm Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VSA: Hiệp hội thép Việt Nam WSA: Hiệp hội thép giới HRC: Thép cán nóng CRC: Thép cán nguội PLC: Thiết bị điều khiển lập trình BTCT: Bê tơng cốt thép BIM: Mơ hình thơng tin cơng trình , Quản lý thơng tin cơng trình MEP: Hệ thống cơ, điện, đường ống nước DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Dự báo tình hình sản xuất ngành thép năm tới Bảng 2.1: Phân bố hệ số giãn dài qua giá cán Bảng 2.2: Lượng ép lượng giãn rộng qua lỗ hình Bảng 2.3: Tốc độ cán qua giá Bảng 2.4: Các thông số tốc độ cán, chiều dài phôi thời gian cán Bảng 2.5: Áp lực trung bình áp lực cán qua giá cán Bảng 2.6: Các thông số momen công suất động Bảng 3.1: Thông số thiết bị động trục cán Bảng 3.2: Thông số kĩ thuật máy đóng bó thép Bảng 3.3: Các thơng số ứng với loại đường kính trục khác Bảng 4.1: Bảng phân bố đầu tư ban đầu Bảng 4.2: Số liệu tính tốn chi phí xưởng Bảng 4.3: Phân phối lợi nhuận Bảng 5.1: Các yếu tố khí hậu ảnh hưởng đến xây dựng DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1: Hệ thống lỗ hình hộp chữ nhật – hộp vng Hình 2.2: Hệ thống lỗ hình oval – trịn Hình 2.3: Sơ đồ bố trí giá cán Hình 2.4: Quy trình cơng nghệ cán áp dụng nhà máy Hình 2.5: Lỗ hình tinh K16 Lê Quang Hải, Trịnh Thị Lâm Đồ án tốt nghiệp Hình 2.6: Lỗ hình trước tinh K15 Hình 2.7: Lỗ hình trịn K14 Hình 2.8: Lỗ hình oval K13 Hình 2.9: Lỗ hình trịn K12 Hình 2.10: Lỗ hình oval K11 Hình 2.11: Lỗ hình trịn K10 Hình 2.12: Lỗ hình oval K9 Hình 2.13: Lỗ hình trịn K8 Hình 2.14: Lỗ hình oval K7 Hình 2.15: Lỗ hình trịn K6 Hình 2.16: Lỗ hình oval K5 Hình 2.17: Lỗ hình trịn K4 Hình 2.18: Lỗ hình oval K3 Hình 2.19: Lỗ hình vng K2 Hình 2.20: Lỗ hình chữ nhật K1 Hình 3.1: Sơ đồ cấu tạo lị đáy bước Hình 3.2: Sơ đồ cấu tạo giá cán đứng Hình 3.3: Sơ đồ cấu tạo giá cán nằm Hình 3.4: Máy cắt bay Hình 3.5: Máy cắt thành phẩm Hình 3.6: Cấu tạo bàn tạo chùng Hình 3.7: Sơ đồ cấu tạo hệ thống làm mát – QTB Hình 3.8: Cấu tạo máy đẩy tiếp Hình 3.9: Sàn nguội thép Hình 3.10: Đóng bó cuộn thép Hình 3.11: Cấu tạo hệ thống dẫn hướng Hình 3.12: Sơ đồ bố trí thiết bị nhà máy Hình 3.13: Biểu đồ tác dụng lực lên trục cán K1 Hình 3.14: Biểu đồ tác dụng lực lên trục cán K2 Hình 3.15: Kiểu giá cán khơng thân giá Hình 3.16: Cấu tạo vitme – đai ốc Lê Quang Hải, Trịnh Thị Lâm Đồ án tốt nghiệp Hình 4.1: Sơ đồ tổ chức hệ thống quản lý nhà máy Hình 5.1 Cấu tạo chi tiết khung nhà xưởng Hình 5.2 Diễn họa 3D mặt cắt nhà xưởng Hình 5.3 Chi tiết chân cột C1.1 Hình 5.4 Chi tiết đỉnh cột C1.1 Hình 5.5 Cấu tạo chi tiết cột C1.1 Hình 5.6 Cấu tạo kèo K1.1 Hình 5.7 Diễn họa 3D chi tiết đỉnh kèo K1.3 Hình 5.8 Diễn họa 3D kèo K1.3 Hình 5.9 Diễn họa 3D bố trí khung cho cơng trình Hình 5.10 Thơng số chi tiết mặt đứng cửa mái Hình 5.11 Diễn họa 3D chi tiết cửa mái Hình 5.12 Diễn họa 3D chi tiết móng M01 Hình 5.13 Mặt cắt đứng móng M01 Hình 5.14 Hệ thống dầm móng GM1 Hình 5.15 Hệ thống giằng mái Hình 5.16 Diễn họa 3D mặt xà gồ giằng xà gồ mái Hình 5.17 Liên kết dầm cầu trục vào cột Hình 5.18 Mặt đứng dầm cầu trục Hình 5.19 Diễn họa 3D dầm cầu trục Hình 5.20 BIM – Cơ sở liệu sử dụng thống tồn vịng đời cơng trình Hình 5.21 Mặt 2D – Móng nhà xưởng Hình 5.22 Mơ hình 3D dựng từ vẽ 2D – Móng nhà xưởng Hình 5.23 Bảng kết thống kê đo bóc khối lượng cột kết cấu Hình 5.24 Mơ hình hóa 3D khơng gian nhà xưởng Lê Quang Hải, Trịnh Thị Lâm Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU Cán kim loại phương pháp gia công áp lực dựa vào khả biến dạng dẻo kim loại Phương pháp tiết kiệm vật liệu mà cịn làm tăng tính sản phẩm Khả tự động hóa cao nên thường dùng sản xuất hàng loạt hàng khối lớn mà hạ giá thành sản phẩm nhiều, ưu điểm ngành Vì cán kim loại thiếu công nghiệp phát triển Tuy nhiên muốn tạo sản phẩm nói phương pháp cán tạo hình cần phải có thiết bị, máy móc thiết kế hệ thống lỗ hình trục cán tùy theo dịng sản phẩm u cầu Chính thiết kế quy trình cơng nghệ hệ thống lỗ hình yêu cầu quan trọng sinh viên ngành Cơ học vật liệu Cán kim loại Đại học Bách Khoa Hà Nội Hiện nay, nhà sản xuất tiếp tục cải tiến tốc độ cán chất lượng bề mặt thép, đồng thời mở rộng sản phẩm thép với mác thép khác thành phần để ứng dụng vào nhiều mục đích khác Cùng với nhịp độ phát triển mạnh mẽ công nghiệp xây dựng nước ta nay, việc xây dựng cơng trình thép phát triển rộng rãi Trong tương lai kết cấu thép loại kết cấu chủ yếu xây dựng đại Nhu cầu xây dựng trình cơng nghiệp thép ngày chiếm vị trí quan trọng Xuất phát từ nhu cầu thực tế sau trình học tập rèn luyện, đến em nhận đồ án với tên đề tài: “Tính tốn thiết kế xưởng cán thép liên tục cỡ trung, chuyên sản xuất loại thép hình xây dựng dạng cuộn, với suất 500.000 tấn/ năm Sản phẩm tính tốn: thép vằn D16 Chun đề: Xây dựng nhà cơng nghiệp Nội dung đồ án trình bày chương: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Tính tốn công nghệ cho sản phẩm Chương 3: Lựa chọn thiết bị nghiệm bền thiết bị Lê Quang Hải, Trịnh Thị Lâm 10 Đồ án tốt nghiệp Chương 4: Tính tốn kinh tế, tổ chức sản xuất an tồn bảo vệ môi trường Chương 5: Chuyên đề: Xây dựng nhà công nghiệp Trong chặng đường năm năm học tập sinh hoạt Đại học Bách Khoa Hà Nội lưu giữ lại cho chúng em khoảnh khắc thiêng liêng giá trị đời sinh viên Khi mà đây, ngày tháng sinh viên xa dần, lượng kiến thức chuyên môn dồi dào, trải nghiệm chưa có sống hành trang đầu đời mà chúng em tiếp nhận từ mái trường Bách Khoa thân yêu thật điều tuyệt vời, chắn dấu mốc đời sinh viên chúng em Chúng em xin gửi lời cảm ơn tới trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, toàn thể thầy cô môn Cơ học Vật Liệu Cán kim loại, Viện Khoa học Kỹ thuật Vật Liệu dẫn dắt, bảo chúng em tận tình người truyền lửa, tiếp thêm động lực, tình yêu với nghề chúng em Trong suốt trình thực đồ án, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô TS Đặng Thị Hồng Huế, người ln bảo tận tình, trao niềm tin, nghị lực đồng hành chúng em thời điểm khó khăn nhất, chúng em ln biết ơn điều Cùng với hỗ trợ Thầy Bộ môn cố gắng nỗ lực thân giúp chúng em hoàn thành nhiệm vụ giao đồ án Nhưng hạn chế kinh nghiệm thực tế lượng kiến thức thân nên đồ án khó tránh khỏi thiếu sót, chúng em mong nhận góp ý chia sẻ từ Thầy cô Bộ môn bạn Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 26 tháng 05 năm 2019 Sinh viên thực Lê Quang Hải, Trịnh Thị Lâm Lê Quang Hải, Trịnh Thị Lâm 11 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Tình hình ngành thép năm gần 1.1.1 Tình hình nước Trong năm 2018, theo báo cáo tổng kết VSA (Hiệp hội thép Việt Nam) tình hình ngành thép Việt Nam [1], [2] việc sản xuất sản phẩm thép đạt 2.015.987 tấn, giảm 5,1% so với năm trước, tăng 1,6% với kỳ 2017, sản lượng thép cuộn cán nóng thép xây dựng tăng 94% & 3% so với tháng 12/2017 Năm 2017, thị trường Mỹ chiếm 11% tổng xuất thép Việt Nam Chính sách bảo hộ ngành thép Mỹ không ảnh hưởng trực tiếp trọng yếu tới ngành thép nước ta Tuy nhiên, ảnh hưởng gián tiếp lượng thép xuất từ quốc gia khu vực khác chuyển hướng tác động tiêu cực tới ngành thép Việt Nam – đặc biệt từ Hàn Quốc, Trung Quốc Nhật Bản Chính sách thuế tự vệ Việt Nam giảm hạn chế bớt dòng thép từ quốc gia khu vực khác chuyển hướng Trong khoảng thời gian hiệu lực, hoạt động dự án Formosa Hà Tĩnh Dung Quất Quảng Ngãi kỳ vọng giúp Việt Nam giảm bớt phụ thuộc vào thép nhập khẩu, sản phẩm hai dự án thép HRC (Thép cuộn cán nóng) – sản phẩm nước ta phải nhập gần toàn Trong năm trở lại đây, loại sản phẩm thép nhập nhiều Việt Nam HRC (luôn chiếm từ 65-70% tổng lượng thép nhập khẩu) Trước năm 2016, loại mặt hàng mà Việt Nam chưa sản xuất phải nhập gần toàn Cho tới thời điểm tại, Việt Nam có dự án sản xuất thép HRC là: Formosa Hà Tĩnh ( hoạt động từ năm 2017) Dung Quất-Quảng Ngãi ( dự kiến hoạt động cuối năm 2019) 1.1.2 Tình hình giới Theo thống kê khảo sát VSA, [3] Từ năm 2000 đến nay, ngành thép giới nhìn chung bước vào thời kỳ bão hịa Quy mơ thị trường giai đoạn phát triển mạnh, dẫn đến dư thừa nguồn cung nhiều nơi Trong giai đoạn này, Trung Quốc lên quốc gia chi phối thị trường thép toàn cầu, chiếm khoảng 50% thị phần sản lượng thép giới từ năm 2008 đến Lê Quang Hải, Trịnh Thị Lâm 12 Đồ án tốt nghiệp Trong năm 2017, sản lượng thép giới 1,68 tỷ nhu cầu khoảng 1,5 tỷ tấn, dư thừa 120 triệu thép WSA (Hiệp hội thép giới) ước tính cơng suất thiết kế ngành thép giới 2017 lên đến 2,1 – 2,2 tỷ sản xuất 1,7 tỷ (cơng suất trung bình thực tế tồn giới đạt 70% năm 2017, mức tương đương giai đoạn khủng hoảng kinh tế) dư thừa nguồn cung thép diễn Năng lực sản xuất toàn ngành liên tục tăng hiệu suất sử dụng nhà máy mức 75% từ năm 2012 Trung Quốc quốc gia sản xuát thép lớn giới, chiếm gần 50% sản lượng sản xuất toàn giới Trong giai đoạn 2010 đến nay, phát triển ngành thép chuyển dần từ quốc gia phát triển ( Bắc Mỹ, châu Âu ) sang nước phát triển Trung Quốc, Ấn Độ quốc gia Đông Nam Á Từ năm 2015 đến 2017, tăng trưởng nhu cầu sản lượng sản xuất thép giảm mạnh 6,2% xuống 2,5% từ 6,8% xuống 2,1% Nguyên nhân làm ngành thép giới suy giảm chững lại kinh tế thép Trung Quốc khiến nhu cầu thép không tăng trưởng đẩy mạnh xuất cường quốc thép nhu cầu nước suy giảm ( Nhật Bản, Hàn Quốc xuất tới 30-40% sản lượng sản xuất) ảnh hưởng tới ngành thép quốc gia khác 1.2 Dự báo tình hình ngành thép Việt Nam Mặc dù tình hình ngành thép giới có nhiều biến động, tác động phần tới thị trường Việt Nam Với sách can thiệp phủ vào ngành thép tạo điều kiện thuận lợi cho ngành phát triển, với thị trường bất động sản nước khu vực ấm dần lên ta dự báo tình hình ngành thép năm 2019 Với lực sản xuất tại, Bộ Công Thương đánh giá ngành thép Việt Nam hồn tồn có khả đáp ứng 100% nhu cầu phôi thép, thép xây dựng thép cán cuộn cho nhu cầu nước (khoảng 7-8 triệu tấn/năm) đưa dự báo kế hoạch năm 2019 theo (bảng 1.1) Trong đó, dự kiến lượng sắt thép thơ đạt 5590,9 nghìn tấn, tăng 16,6% so với năm 2018; sản lượng thép cán đạt 5840,3 nghìn tấn, tăng 18% so với năm 2018 Sản xuất sản phẩm thép đạt 22 triệu năm 2019 tăng 23,5% so với năm trước đó; bán hàng sản phẩm thép loại đạt 18,92 triệu tấn, tăng 20,7% Trong đó, tăng mạnh tơn mạ màu, ống thép thép xây dựng, riêng CRC (Thép cuộn cán nguội) giảm nhẹ Lê Quang Hải, Trịnh Thị Lâm 13 Đồ án tốt nghiệp Hình 5.16 Diễn họa 3D mặt xà gồ giằng xà gồ mái 5.2.4 Thiết kế dầm cầu trục Dầm cầu trục tựa lên vai cột làm chỗ tựa cho đường ray mà cầu trục di chuyển  Liên kết dầm cầu trục vào cột : - Đặt dầm cầu trục lên vai cột, điều chỉnh vị trí thiết kế tiến hành liên kết gồm: + Liên kết đầu dầm vào cột thép liên kết + Liên kết đầu dầm lại với + Liên kết đáy dầm vào vai cột đinh ốc + Chèn bê tông vào khe hở dầm với cột bê tông mác >200# ( để chịu lực hãm cầu trục) Lê Quang Hải, Trịnh Thị Lâm 107 Đồ án tốt nghiệp Hình 5.17 Liên kết dầm cầu trục vào cột  Liên kết ray vào dầm cầu trục : Trình tự liên kết ray vào dầm bê tơng cốt thép + Lắp tà vẹt, gỗ tứ thiết độ ảm W < 15% ngâm tẩm thuốc phòng mục mọt, tà vẹt quét ín + Đặt tà vẹt lên đòn kê tạm dầm + Hiệu chỉnh vị trí thiết kế, liên kết ray nhữn móc thép vào dầm + Dùng bê tơng đá dăm sỏi nhỏ (ϕ sỏi