Tong quan tai lieu ly thuyet can va cong nghe can 130054

Lời nói đầu Nói đến tất vật liệu thông dụng, sắt đợc ngời biết đến sử dụng nhiều đa dạng Hiện dới dạng hợp kim thép mà vật thay đợc u điểm bật nó: - Bền sắc bén - Dễ nấu luyện - Dễ kiếm, dễ tìm, dễ khai thác thiên nhiên - Dễ gia công tạo sản phẩm Quy trình công nghệ sản xuất thép tóm tắt theo sơ đồ sau: Quặng Sắt xốp Gia công áp lực Gang Thép Đúc Gia công áp lực Sản phẩm Sản phẩm Sản phẩm Theo sơ đồ sản phẩm cuối dây truyền sản suất sản phẩm đúc sản phẩm gia công áp lực chủ yếu Trong sản phẩm cán chiếm 70% Ngày tiêu để đánh giá phát triển quốc gia dựa vào tổng sản lợng thép làm gia hàng năm sản phẩm cán bao gồm sản phẩm qua máy cán phôi, máy cán hình, máy cán Cùng với cán hình nhgành cán giới đà phát triển bậc Nó cán loại dày có chiều rộng khối lợng lớn, tới loại có khối lợng nhỏ với chiều dày cực nhỏ (micromet) Để đáp ứng nhu cầu ngày tăng xà hội, mà cán nớc ta mẻ đợc sử dụng vài nơi, với quy mô nhỏ phạm vi hẹp với kim loại mầuvới sản lợng khong lớn lắm, nên việc đề dây truyền sản xuất cán thép nóng dày nớc cần thiết phù hợp với nhu cầu đất nớc nghị đảng phủ đặt phải sản xuất đạt từ 2,5 - 10 triệu năm nớc ta xuất phát điểm khởi đầu cho cất cánh vào kỷ 21 Chính sau nhiều năm nghiên cứu học tập dới bảo nhiêt tình thầy cô, giáo s tiến sĩ, đà vinh dự đợc nhận nhiệm vụ thiết kế xởng cán nóng dạng dày dạng cuận với suất đạt 1.5 triệu T/ năm Phần I Tổng luận Cơ Sở Lý Thuyết Cán Định nghĩa: Cán trình gia công kim loại áp lực( Không tạo phôi) để cán sản phẩm có hìmh dạng kích thớc định Chơng 1: tổng quan tài liệu lý thuyết cán công nghệ cán 1.1 Lý thuyết cán: Quá trình cán dựa tính dẻo vật liệu để làm biến dạng mà không bị phá huỷ vào tính chất đặc trng vật liệu cách bố trí dụng cụ biến dạng (Truc cán) phân trình cán làm dạng sau: - Cán dọc: 1-Trục cán 2-Vật cán - Phôi cán đợc cán hai trục quay ngợc chiều nhờ ma sát tạo hai bề mặt trục cán (nếu ma sát không tồn trình cán ) nh hình dạng sản phẩm kích thớc đạt dợc giảm tiết diện ngang tăng chiều dài, chiều rộng so với phôi ban đầu - Cán ngang Khi cán ngang trục đợc quay theo hớng, ngời ta cho phôi vào máy cán giữ phôi nhờ dụng cụ gá đặc biệt Sản phẩm nằm trục trình cán bề mặt phẳng lý tởng dới tác dụng lực pháp tuyến, thân trọng lợng phôi tạo phát sinh lực ma sát, tạo mô men quay trùng với hớng quay sản phẩm trình biến dạng kim loại sảy với trơc cđa trơc c¸n 1- Trơc c¸n 2- VËt c¸n - cán nghiêng đợc nhờ thực trục quay chiều cán trục đặt máy cán lệnh góc nghiêng mặt phẳng đứng Máy cán chủ yếu để cán sản phốm ống, có khoét thỏi đúc thành ống Độ lệch trục trục phôi nằm ngang mặt phẳng phôi nằm ngang để đảm bảo phôi chuyển động tịnh tiến quay trục hớng làm cho phôi quay tròn 1- Trục cán 2- Vật cán 3- Lõi cán 1.1.1 Vùng biến dạng: (1) Vùng biến dạng hình học (2) Vùng vùng biến dạng hình học A n h H htb  3 D n - Góc ăn kim loại : () Là góc ăn tạo cung tiếp xúc AB CD bề mặt trục cán kim loại Máy cán khác nhau, sản phẩm cán khác góc ăn khác - ChiỊu dµi cung tiÕp xóc : ( L ) Hay gọi chiều dái cung biến dạng mà vận tốc trục cán vận tèc cđa kim lo¹i ( V KL = VTR ) Góc tơng ứng với mặt phẳng gọi góc trung hoµ ( γ ) γ = gãc IOB H,h : Chiều cao vật cán trớc sau biến dạng B,b : Chiều rộng vật cán trớc sau biến dạng L,l : Chiều dài vật cán trớc sau biến dạng - Lợng ép kim loại tuyệt đối (h) : Là hiệu số chiều cao vật cán trớc sau biến dạng, lợng ép tuyệt đối đợc biểu thị : h = h1- h2 ( mm) - Lợng ép tơng đối ( % ) tỉ số lợng ép tuyệt đối chiều cao ban đầu vvật cán tính theo % %= h1−h2 Δhh 0 ∗100 = ∗100 h1 h1 - Mèi quan hÖ h, , L : Đợc biểu diễn qua công thøc:  √ Δhh = R √ h1 −h R rad øng víi  nhá: L = √ R∗Δhh R: Bán kính công tác trục cán - Lợng gi·n réng b : Lµ hiƯu sè chiỊu réng cđa vật cán sau cán trớc cán b = b1- b2 ( mm ) 1.1.2 Điều kiện để vật cán ăn vào trục - Khi dùng ngoại lực để đa vật cán vào khe hai trục cán quay ngợc chiều thời điểm vật cán tiếp xúc với hai trục cán, thành phần lực ma sát nằm ngang TX phải lớn thành phần lực pháp tuyến nằm ngang NX đảm bảo vật cán ăn vào trục Nếu T X < NX Vật cán không ăn đợc vào trục trình cán không xảy NX H N1 N N2 T1 T T2 + Từ sơ đồ ta cã : NX = N sin  TX = Ti cos  + Tõ ®iỊu kiƯn: TX < NX , T1 cos   N1 sin  - NÕu gäi F hệ số ma sát giữ trục cán vật cán : T1= f N1 f N cos   Ni sin  f  tg  Đặt f = tg ( gọi góc ma s¸t ) f = tg   tg      - VËy ®iỊu kiƯn ®Ĩ trơc cán ăn vào đợc góc ma sát phải lớn góc ăn 1.1.3 Hiện tợng vợt trớc trễ cán: Từ lý thuyết đà chứng minh đợc vùng biến dạng kim loại cán dọc tốc độ vật cán khỏi trục (Vh ) luôn tốc độ trục cán ( V ) tốc độ trục cán ăn vào trục ( V H ) nhỏ tốc độ trục cán ( V ) Tại tiết diện trung hoà V + Vh = VH - Hiện tợng mà vùng biến dạng kim loại có ( Vh < V ) gọi tợng chậm sau, Vùng có kim loại ( VH < V ) gọi vùng trễ - Hiện tợng mà t¹i vïng biÕn d¹ng cđa kim lo¹i cã ( Vh > V ) gọi tợng vợt trớc, Vùng có kim loại ( VH > V ) gọi tợng vợt trớc - Hiện tợng mà vùng biÕn d¹ng cđa kim lo¹i cã ( V = V h = VH ) gọi tợng trung hoà hay tiết diện trung hoà Lợng vợt trớc kim loại nhiều hay đặc trung công thức S h= V h−V Vh * 100 %  5 Trong ®ã : Sh Lỵng vỵt tríc Vh VËn tèc kim loại khỏi trục cán V Vận tốc trục cán Lợng trễ kim loại đặc trng công thøc VH SH = 1- V *cosα Trong ®ã : SH : Lựơng trễ VH : Tốc độ vật cán ¨n vµo trơc  : Gãc ¨n KÕt ln : Khi cán kim loại biến dạng dẻo diễn biến thay đổi chất vật cán trình gia công, phải đảm bảo tính dẻo vật liệu kim loại cao nhất, giá thành sản phẩm thấp Để đảm bảo đợc yêu cầu phải có công nghệ hợp lý để có trình cán tốt Công nghệ cán: Một trình công nghệ hợp lý trình phải xem xét yếu tố sau đây: Hình dáng kích thớc sản phẩm Tính dẻo vật liệu ( chất ) Điều kiện thực công nghệ theo cơ, lý tính vật liệu Khối lợng sản xuất Đặc tính ttrang thiết bị - Gia công loại gia công áp lực đợc thực hai trạng thái nóng nguội, phần lớn nóng, gia công nóng tổ chức kim loại bị phá vỡ để hình thành tổ chức thứ hai đồng thời làm cho mật độ kim loại tăng lên Trong đề tài ta nghiên cứu thực công nghệ cán nóng : - Quy trình công nghệ: Chuẩn bị (tinh chỉnh) Nhập kho Phôi Nung Kiểm tra chất lợng Cán Cắt ca Cắt ca Làm nguội 1.2.1 Phối liệu: Tuỳ thuộc vào nhà máy luyện kim, tính chất sản xuất mô hình sản xuất ( vi mô hay vĩ mô ) nhà máy, hình dạng kích thớc sản phẩm mà vật liệu phôi ban đầu thỏi đúc phôi đà qua cán Nhng chủ yếu vật liệu ban đầu thổi đúc thỏi đúc đóng vai trò quan trọng ngành thép a) Hình dạng tiết diện phôi đúc Hiện giới việc sử dụng phôi đúc truyền thống có tiết đơn giản nh tròn, vuông, chữ nhật, hình thang sử dụng thỏi đúc có hình dạng phức tạp gần giống với tiÕt diƯn s¶n phÈn nh U I L b) Trọng lợng thỏi đúc: Ngoài chất lợng trọng lợng thỏi đúc phụ thuộc vào yếu tố sau: - Kích thớc máy cán, Loại máy cán - Công suất thiết bị lò nung, yếu tố, yêu cầu tính chất lý đặc biệt sản phẩm c) Các khuyết tật thái ®óc: Khut tËt cđa thái ®óc phơ thc ®Õn chất lợng sản phẩm, phần lớn khuyết tật thỏi đúc gây thứ phẩm phế phẩm, dẫn đến cố nhữnh hỏng hóc trình công nghệ,vì muốn có sản phẩm tốt ta phải bỏ đợc khuyết tật thỏi đúc, với số khuyết tật nh Thiên tích Tạp chí phi kim Bọt khí Màn cứng mặt Lõi cứng mặt d) Điều kiện kỹ thuật thỏi đúc Điều kiện thỏi đúc xởng cán quy định cho xởng luyện hay đơn đặt hàng với nhà máy cán thép Điều kiện phải đợc giám đốc thông qua theo quy định chung nhà nớc, điều kiện bao gồm tổng quát sau: - Đảm bảo thành phần hoá học, nấu luyệ ddungs với tiêu chuẩn nhà nớc - Kích thớc hình dáng phải với tiêu chuẩn vẽ - Bề mặt phải ph¹m vi cho phÐp - Líp bät khÝ thép sôi không đợc cách bề mặt thỏi đúc lớn 10mm - Phải đóng mác thép số mẻ thật rõ ràng nấu luyện - Phải có biển thống kê từ nấu luyện đúc rót phiếu kiểm tra thành phần hoá học - Đánh giá chất lợng thỏi đúc đ đến địa điểm quy định sau nấu luyện - Do yêu cầu phôi khắt khe việc đánh giá chất lợng thỏi đúc vô quan trọng định chất lợng sản phẩm suất hiệu kinh doanh nhà máy 1.2.2 Nung phôi: Mục đích nung kim lọai trớc cán tăng biến dạng làm chở kháng biến dạng mà gia công rễ dàng nung phôi trớc cán giảm lực cán, giảm thấp lợng tiêu hao điện, tăng tuổi thọ trục cán phận khác nhà máy, làm cho thành phần phoi đồng tăng lợng ép Dẫn tới suất tăng cao, chất lợng sản phẩm tốt phải xác định nhiệt độ nung thích hợp cho loại thép, loại kim loại Nếu nhiệt độ nung cao phôi bị cháy nhiệt dẫn tới phế phẩm nhiều Nếu nhiệt độ nung thấp tính dẻo kim loại tính trở kháng kim loại lớn, dẫn tới chất lợng sản phẩm việc không đảm bảo yêu cầu thiết bị Từ thực tế sản xuất kết hợp với lý thuyết ta có công thức kinh nghiệm để xác định nhiệt độ nung tối u kim loại là: Tnung = TChảy - ( 200  250 )0 C Trong ®ã : Tnung : Nhiệt độ nung kim loại TChảy : Nhiệt độ chảy kim loại Đối với thép ngời ta nung nhiệt độ nhỏ chút để tránh tợng thoát cacbon nhằm đảm bảo chất lợng thép tăng chất lợng sản phẩm Ta có nhiệt độ nung thép nhiệt độ cháy chúng Nhiệt độ nung nhiệt độ cháy số thép: Loại thép Nhiệt độ kết thúc Nhiệt độ chảy C (%+các nguyên tố hợp kim) nung C % C = 1.5 1050 1150 % C = 1.1 1080 1180 ThÐp % C = 0.9 1120 1280 % C = 0.8 1180 1280 % C = 0.5 1250 1350 % C = 0.1 1320 1470 % C = 0.1 1350 1490 125 1350 Gr Từ bảng ta thấy nhiệt độ nung thép : T nung = Tchảy- ( 100 150 ) 0C Chất lợng kim loại trớc cán tốt hay xấu phụ thuộc vào nhiỊu u tè nh : thiÕt bÞ nung, thêi gian nung, tèc ®é nung, chÕ ®é nung T0 t( s ) 1.2.3 Thiết bị sản xuất thép băng: Máy cán gồm phận chÝnh : Bé nguån ®éng lùc Bé nguån truyền động Các giá cán Trong xởng cán thiết bị hàng giá cán tập hợp thiết bị phụ để hoàn chỉnh công nghệ Trong cán -băng, máy cán có đặc điểm phân loại theo cấu tạo, tính năng, số trục - Chiều dài thân trục cán đợc xác định theo chiều rộng thành phẩm - Các máy cán gồm giá nối tiếp - Các máy cán thờng trục Duo trục Kvarto trục van (2 trục đứng trục ngang kết hợp ) kiểu giá trục (trilauta ) 1.2.4 Phân bố lợng ép: Từ thực tế sản xuất ngời ta đà tổng kết lần cán đầu không lên ép lớn vảy sắt dính chặt vào sản phẩm làm giảm chất lợng bề mặt Sau lần cán đà làm bong vảy rèn lợi dụng biến dạng trở kháng lớn tăng lợng ép giảm dần với trở kháng biến dạng 1.2.5 Các thông số trình cán: 1.2.5.1 Lực cán momen cán: Lực cán ( áp lực toàn phần kim loại lên trục cán ) P = PTb * LT * b ( MN ) PTb : áp lực riêng trung bình lên trục cán LT : Chiều dày cung tiếp xúc b : chiều rộng băng kim loại - Công thức Browman cho cán dày: LT ≥2 hTb a) Trêng hỵp PTb= 1.15T ( 75+0 25 5≤ b) Trêng hỵp ) MN / m2 LT ≤2 hTb 15 ωT LT hTb + hTb LT ( LT hTb ) PTb= MN / m2 Trong : T : Giới hạn chảy vật cán hTb : Chiều cao trung bình - Công thức cho băng rộng bản: Txelicov a) Công thøc Txelicov (cho c¸n tù do) ¸p dơng cho trêng hỵp LT/ hTB > h1 hH hH Δhh ( δ−1 ) h1 h1 ( )[ ( ) δ ] PTb= 1.15T b) Công thức Korolev (cán có lực kéo căng ) PTb= m q0 q 15 σ T − + εδ δ−1 δ+1 [ ( MN / m2 )][( ) 1−ε δ−1 2−1 ] MN + M« men: M« men cán mô men sinh lực cán Mc = 2Pa ; (MN m; Tm) + Lùc c¸n: HƯ số cánh tay đòn lực (I-30) a = 0.5 ¿ L ΤΧ (I-31) L - ChiỊu dµi cung tiÕp xúc + Mô men ma sát mô men sinh cổ trục cán chi tiết quay Mm = Mms1 + Mms2 (I-32) Mms1 = Pf* ¿ d (I-33) Mms2 = 0.1 ( Mc + Mms1 ) (I-34) Mns1 - Mô men sinh cổ trục cán (KNm) Mms2- Mô men ma sát sinh chi tiết quay f*- Hệ số ma sát cổ trục cán f*= 0.07 (I-35) + Mômen không tải:  1 /