thực trạng công nghệ và thiết bị nhà máy thép vua trên cơ sở đó đánh giá ưu nhược điểm của nhà máy

Tình hình sản xuất thép ở Việt Nam: Trước những năm 1960 thì ngành cán thép Việt Nam coi nh không có.. Sản phẩm chủ yếu của nhà máy là thép thanh tròn Φ10 ÷ Φ22, hiện nay dây chuyền này

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH THÉP

I Tình hình sản xuất thép ở Việt Nam:

Trước những năm 1960 thì ngành cán thép Việt Nam coi nh không

có Các loại thép hầu nh được nhập từ Pháp ( trước những năm 1954 ) và Liên Xô, Trung Quốc và các nước Đông Âu ( từ năm sau năm 1954 ) Kế hoạch năm năm lần thứ nhất ( 1960-1965 ), nhà nước đã đầu tư xây dựng khu gang thép Thái Nguyên dưới sự giúp đỡ của Trung Quốc nhưng do chiến tranh nên công cuộc xây dựng còn dở dang Năm 1975, nhà máy luyện cán thép Gia Sàng ( thuộc khu liên hiệp gang thép Thái Nguyên ) đi vào hoạt động với năng suất 50.000 tấn/năm (nay là 100.000 tấn/năm ) - đây là nhà máy cán thép đầu tiên có trên miền Bắc nhờ sự viện trợ của Đức ( Cộng hoà dân chủ Đức cũ ) Miền nam được giải phóng, ta tiếp nhận thêm một vài nhà máy cán thép hình cỡ nhỏ như: Vicasa, Vikimco, ( năng suất bấy giờ khoảng 50.000 tấn/năm ) Đến năm 1978 thì nhà máy cán thép Lưu

Xá - Thái Nguyên có năng suất 120.000 tấn/nămđược đi vào hoạt động Từ sau khi công cuộc đổi mới do Đảng ta đề xướng và lãnh đạo được đi vào thực hiện thì ngành cán thép đã có những bước phát triển mạnh mẽ, các xí nghiệp cán thép tư nhân, liên doanh với nước ngoài hoặc 100% vốn nước ngoài đã hình thành từ Bắc đến Nam Tính đến năm 2000 cả nước đã xản xuất được 2.000.000 tấn thép cán để phục vụ cho nhu cầu trong nước và tham gia xuất khẩu Các nhà máy cán thép Việt nam đã chế tạo được những máy cán hình cỡ lớn như máy cán hình Φ650, cỡ vừa và nhỏ như máy cán hình Φ450, Φ350, Φ250, v v 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÷3 vạn tấn/năm Các chuyên gia cán thép người Việt Nam đã có đủ năng lực đảm nhiệm các chức vụ quan trọng, giải quyết được những sự cố, những vấn đề

1

công nghệ phức tạp và ngày càng được mọi người coi trọng Sau đây là tình hình sản xuất thép tại một số nhà máy cán thép ở ba miền Bắc, Trung, Nam

từ sau khi thống nhất đất nước năm 1975 trở lại đây

A Khu vực phía Nam:

1 Nhà máy cán thép Biên Hoà:

Ngay từ lúc tiếp nhận ( khi mới giải phóng ) phân xưởng có một dây chuyền cán thép dây và thanh bán liên tục mau của Đài Loan lớn nhất lúc bấy giờ Sau nhiều năm sản xuất cùng với việc cải tạo sửa chữa hiện nay dây chuyền đã đạt sản lượng cao nhất so với thiết kế 50.000 ( tấn/năm ) Sản phẩm của nhà máy hiện nay chủ yếu là thép tròn Φ12 ÷ Φ24 và thép dây Φ8, Φ9, Φ10

2 Nhà máy cán thép Nhà Bè:

Khi nhà máy được tiếp quản lúc giải phóng miền Nam năm 1975 nhà máy chỉ có một dây chuyền cán thép thanh tròn và góc nhỏ bố trí ngang, mua của Đài Loan Hầu hết các công đoạn của dây chuyền vẫn hoạt động bình thường, tuy nhiên vận hành máy hầu hết là thủ công, công nghệ lạc hậu Năm 1995 nhà máy đầu tư thêm dây chuyền cán thép bán liện tục của Đài Loan với công suất thiết kế đật 120.000 ( tấn/năm ) Sản phẩm chủ yếu của công ty là thép dây Φ8 và thép thanh tròn Φ12 ÷ Φ24

3 Nhà máy cán thép Thủ Đức:

Cũng được tiếp nhận khi mới giải phóng, lúc đó nhà máy có một dây chuyền cán thép bố trí ngang mua của Đài Loan, công suất thiết kế đạt 40.000 ( tấn/năm ) Sản phẩm chủ yếu của nhà máy là thép thanh tròn Φ10

÷ Φ22, hiện nay dây chuyền này vẫn sản xuất bình thường nhưng vận hành rất thủ công, công nghệ lạc hậu Năm 1994 nhà máy được đầu tư thêm một dây chuyền bán liên tục công suất thiết kế đạt 120.000 ( tấn/năm ) Năm

1996 nhà máy lắp đặt thêm một tổ cán thép dây Φ8, Φ10 nối liền sau máy

cán thép thanh để đa dạng hoá sản phẩm và nâng cao tính cạnh tranh trên thị trường.

4 Nhà máy cán thép Tân Thuận:

Tên trước đây của nhà máy là phân xưởng " Hợp kim sắt Nhà Bè " chuyên sản xuất hợp kim sắt và đất đèn mà chủ yếu là Ferro silic Năm

1995 nhà máy đưa vào hoạt động dây chuyền cán bán liện tục 30.000 ( tấn/năm ), sản phẩm là thép dây Φ8, Φ10 do Công ty thép Miền Nam tự thiết kế và chế tạo

B Khu vực miền Trung:

1 Phân xưởng cán thép của nhà máy thép CT Đà Nẵng:

Năm 1993 khi mới bắt đầu đi vào sản xuất với dây chuyền máy cán thanh bố trí ngang hai hàng thì sản phẩm chủ yếu của phân xưởng là thép tròn trơn và thép vằn kích thước Φ10 ÷ Φ24 Đến năm 1997 dây chuyền trên được cải tạo, nâng công suất lên 40.000 ( tấn/năm ) thì sản phẩm chủ yếu của nhà máy là thép Φ8

2 Nhà máy cán thép miền Trung ( Công ty Kim Khí và tổng hợp miền Trung ):

Đây là dây chuyền cán thanh bán liên tục công suất 30.000 ( tấn/năm ) do công ty GTTN thiết kế và chế tạo Sản phẩm của công ty là các loại thép tròn từ Φ10 ÷ Φ24 và thép góc

Sau 3 năm ( năm 1978 ) nhà máy đã vượt công suất thép cán theo thiết kế đạt sản lượng 50.485 ( tấn ) Những năm tiếp theo nhà máy sản xuất với phương thức đa dạng hoá sản phẩm từ thép tròn Φ8 ở dạng cuộn, thép tròn trơn ở dạng thanh từ Φ9 ÷ Φ40, thép vằn Φ10 ÷ Φ30, thép dẹt

20×5 ( mm ),thép vuông 20×20 ÷ 60×60 ( mm ), thép góc 25×25 ÷ 50×50 ( mm ) Năm 1994 nhà máy được đầu tư cải tạo mặt bằng với các thiết bị

bổ sung được mua từ Trung Quốc nên công suất được nâng lên 100.000 ( tấn/năm ) Năm 1996 để mở rộng nhà máy đầu tư bổ sung thêm tổ máy cán dây Φ8, Φ10 nối tiếp ngay sau dây chuyền cán thanh

2 Nhà máy cán thép Lưu Xá:

Nhà máy cán thép Lưu Xá bao gồm 2 phân xưởng cán 650 & 250 Với phân xưởng cán 650 đi vào hoạt động năm 1978 với thiết kế máy có thể sản xuất được các loại thép hình: U, I, góc, ray cỡ trung bình, các loại phôi vuông, phôi tròn từ Φ50 ÷Φ100, thép dẹt 50×200 Năm 1995 do nhu cầu của thị trường nhà máy đã cải tạo mở rộng mặt bằng, sản xuất các loại thép thanh Φ14 ÷ Φ40 có năng suất thiết kế đạt 120.000 ÷ 160.000 ( tấn/năm )

Với phân xưởng cán 250 chủ yếu sản xuất các loại thép dây Φ6, Φ8,

Φ10 với công suất 2 ( vặn tấn /năm ) do Công ty Gang thép Thái Nguyên tự chế tạo và lắp đặt

3 Nhà máy thép Hà Nội:

Nhà máy thép Hà Nội là đơn vị thành viên của Công ty " Cổ Phần Dịch Vụ Vận Tải Trung Ương - Bộ Giao Thông Vận Tải " Nhà máy được thành lập từ ngày 21/06/1991 với sản phẩm chính là các loại thép thanh

Φ10 ÷Φ28 trên dây chuyền bán thủ công năng suất 1,2 (vạn tấn/năm )

4 Nhà máy thép VINAFCO

Nhà máy thép hà nội vinafco là đơn vị thành viên của công ty Cổ Phần Dịch Vụ Vận Tải Trung Ương - Bộ Giao Thông Vận Tải .Đơn vị

được thành lập ngày21 tháng 6 năm 1991, trên địa bàn 2200 m2 sè 69 Vũ Trọng Phụng - Quận Thanh Xuân - Hà Nội theo quyết định số 32\ QĐ - NC.

Lĩnh vực hoạt động của nhà máy là sản xuất kinh doanh thép xây dựng có kích thước từ D10-D28 mm trên dây truyền cán thép bán thủ công Sản phẩm của nhà máy có chất lượng tốt và nhãn hiệu hàng hoá độc quyền VUA cho đến thời điểm hiện nay năng suất của nhà máy trong một năm là 1,5 -:-2 (vạn tấn /năm)

5 Các nhà máy cán thép liên doanh và tư nhân:

Cuối năm 1995 có hai nhà máy liên doanh cán thép của nước ngoài với tổng công ty thép Việt Nam là VPS & VINAKYOEI cùng đi vào sản xuất Trước đó một thời gian thì nhà máy cán thép liên doanh giữa OSTRAYLIA với Công ty GTTN và nhà máy liên doanh ống hàn VINAPIPE của tổng công ty thép Việt Nam với Hàn Quốc cũng đã cho ra thị trường lô sản phẩm đầu tiên Cuối năm 1997 nhà máy cán thép Tây Đô - một liên doanh giữa Đài loan với Công ty thép Miền Nam cũng đã đi vào hoạt động Trong vài năm gần đây có rất nhiều nhà máy cán thép khác nữa được xây dựng như: Nam Đô, Hoà Phát, HPS, Sông Đà, SSE, Đã đưa sản lượng thép của nước ta tăng đáng kể về số lượng và chất lượng, phong phú về chủng loại, hầu hết các nhà máy này đều có năng suất cao, dây chuyền công nghệ hiện đại so với các nhà máy cán thép cũ ở Việt Nam

BẢNG1.1 CÁC THÔNG SỐ VỀ THIẾT BỊ CÁC NHÀ MÁY THÉP Ở VIÊT NAM

Năng suất(T/năm)

Tính năng

kỹ thuật cơ bản

Nơi chế tạo Sản phẩm

Máy cán

hình

nhỏ,

Bố trí hàng1975

120.000 Phôi

135×135

Vc=10m/s

CHDCĐTrung Quốc,

Thanh trònD10÷ D32Thép góc

5

Lò nung:

Nam

nhỏ, thép dây φ6÷φ8

120.000 ÷

Thép hình

cỡ trung U,I,L thanh tròn

D10÷ D32Thép dây

Thép dây

φ6, φ8, φ10

và D10÷D36

Thanh tròn D12÷ D24Thép dây

Thép góc nhỏ, Thép dây

φ8, φ10Máy cán Bán liên 120.000 Phôi Đài Thanh tròn

Thép góc nhỏ, Thép dây

Thanh tròn D12÷ D24Thép dây

Thép dây

φ8, φ10

và thanh vằn D10

30.000 Phôi

100 × 100

Vc=7m/s2Lò nung:

8T/h

Công ty gang thépThái Nguyên

Thanh tròn D10÷ D24Thép góc chữ U và I nhá

7

Thanh tròn D10÷ D40Thép dây

Thanh tròn D10÷ D40Thép dây

Thanh tròn D10÷ D40

120.000

Phôi 100

Vc=17m/s

Lò nung:

30T/h

Đài Loan

Thép dây

φ6, φ8

Trong bảng tổng hợp này chưa tính đến các máy cán mini thủ công được chế tạo trong nước có công suất nhỏ hơn 10.000 Tấn/năm nằm ở rải

rác ở các nhà máy của tổng công ty thép Việt Nam, các nhà máy cơ khí, tư nhân Tổng sản lượng của các nhà máy cán này hàng năm khoảng hơn 250.000 Tấn /năm.

Có thể nói cùng với sự phát triển của công nghệ cán thép trên thế giới nhìn chung công nghệ cán thép ở nước ta trong những năm gần đây có những bước phát triển mạnh mẽ Ngành Thép đã thỏa mãn nhu cầu trong nước về chủng loại thép xây dựng thông thường, sản phẩm gia công sau cán và đã nâng trình độ công nghệ lên một bước đáng kể

Tuy nhiên do còn nhiều khó khăn và hạn chế do đó trong giai đoạn tới ngành thép không tránh khỏi những thách thức lớn:

+ Sản lượng thép còn thấp, chủng loại sản phẩm Ýt, đặc biệt là không có thép tấm và thép ống không hàn

+ Còn mất cân đối giữa năng lực cán thép và sản suất phôi thép

+ Ngoài ra hiện nay ngành thép đang cạnh phải cạnh tranh mạnh mẽ với hàng ngoại nhập, đặc biệt là trong khi Việt Nam chóng ta đang ngày càng hội nhập với nền kinh tế trong khu vực và trên thế giới…, Chúng ta đang gia nhập khu vực mậu dịch tự do APTA

I.3/ Tình hình sản xuất thép trong khu vực và trên thế giới.

Tình hình sản xuất thép trong khu vực và trên thế giới nói chung gia tăng rõ rệt Các nhà máy thép được xây dựng từ năm 1991 trở lại đây phát triển rất mạnh, điển hình là Trung Quốc và Hàn Quốc các tiến bộ khoa học

kỹ thuật ngày càng được ứng dụng nhiều lần cho giá thép ngày càng giảm, năng suất ngày càng tăng

9

Bảng 1.1 Sản lượng thép cán của một số nước ( triệutấn/năm ) dẫn

CHƯƠNGII TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CÁN HÌNH

II Lý thuyết cán dùng trong tính toán công nghệ

1./ Lý thuyết cán hình:

Căn cứ vào đặc điểm biến dạng của vật cán và cách bố trí trục cán

mà quá trình cán được chia làm ba dạng: cán dọc, cán ngang, cán nghiêng.Trong đề tài này chúng ta chỉ nghiên cứu lý thuyết cán dọc Xem Hình (1 - 2)

• Khái niệm cán dọc:

Cán dọc là quá trình làm biến dạng kim loại một cách liên tục giữa hai trục cán Nhờ có hai trục cán quay ngược chiều nhau và có ma sát tiếp xúc mà vật cán biến dạng và chuyển động ra phía trước

Vùng biến dạng và các thông số đặc trưng

(xét TH R1=R2=R)

Vùng biến dạng: Là vùng kim loại biến dạng dẻo nằm trong phạm vi tác dụng của trục cán (vùng ABCD) Sau khi vật cán ra khỏi vùng biến dạng thì chiều dày vật cán giảm chiều dài vật cán thì tăng lên và chiều rộng

Hình 1 - 2: Sơ đồ vùng biến dạng của kim loại khi cán.

1-Vật cán; 2-Trục cán

Góc ăn: Gọi α là góc ăn kim loại hay góc tạo bởi cung tiếp xúc AB, hoặc CD giữa bề mặt trục cán và kim loại Với mỗi máy cán khác nhau, sản phẩm khác nhau thì ta sẽ có góc ăn khác nhau

Cung AB = CD = lx: Đây là chiều dài cung tiếp xúc hay chiều dài của cung biến dạng

Góc γ = cung (IOB): Là góc trung hoà, tại đó vận tốc của cán kim loại bằng vận tốc của trục cán (vkl = vt )

- h1, h2: Chiều cao của vật cán trước và sau khi biến dạng

- b1, b2: Chiều rộng của vật cán trước và sau khi biến dạng

- l1, l2: Chiều dài của vật cán trước và sau khi biến dạng

• Lượng Ðp của kim loại:

- Lượng Ðp tuyệt đối ∆h: Là hiệu số chiều cao của vật cán trước và sau khi biến dạng Lượng Ðp tuyệt đối được biểu thị bằng ∆h = h1- h2 (mm)

-Lượng Ðp tương đối ε: Là tỉ số giữa lượng Ðp tuyệt đối và chiều dầy ban đầu của vật cán tính theo %, nó được biểu thị bằng công thức:

100 %

h

h h

h2

R22

Trong thiết kế lỗ hình trục cán cần phải tính ∆b một cách chính xác,

có rất nhiều công thức tính ∆b khác nhau nhưng người ta thường sử dụng công thức của Baxtino:

f2

hhR(h2

h15,1b

=

n tb

b tb

R

b 1

1 h H

k h b 2 b

(1 - 4)

Trong đó:

H, h Chiều cao vật cán trước và sau khi cán

btb Chiều rộng trung bình vùng biến dạng

α Góc ăn kim loại (rad)

Rα Độ dài cung ăn

Ta đã có ε = )100%

H

H1(

%100H

HH

%100H

h

1

2 1

2 1 1

Ta có thể kết luận rằng µ luôn lớn hơn 1, còn ε tỷ lệ thuận với µ Nghĩa là lượng Ðp tương đối càng lớn thì hệ số kéo dài cũng càng lớn và ngược lại

• Điều kiện để vật cán ăn vào trục

Để thực hiện được quá trình cán thì điều đầu tiên phải xét đến đó là vật cán có thể ăn vào trục được hay không?

Khi dùng một ngoại lực đưa vật cán vào hai trục cán quay ngược chiều nhau, tại thời điểm vật cán tiếp xúc với hai trục cán, thành phần lực

ma sát nằm ngang Tx phải lớn hơn thành phần áp lực pháp tuyến nằm ngang Nx mới bảo đảm cho vật cán ăn vào trục NÕu Tx < Nx thì vật cán không ăn vào trục dẫn đến quá trình cán không thể xảy ra

Hình(1-4): Sơ đồ phân bố lực khi vật cán tiếp xúc với trục cán

α

Nếu 2Tx >2Nx ⇒ Tx>Nx thì vật cán ăn vào trục.

Mà Nx = Nsinα

Tx=Tcosα

T = Nf (f là hệ số ma sát)

Ta có Nfcosα > Nsinα

f > sinα/cosα hay tgβ > tgα ⇒ f >α (vì α nhỏ nên tgβ≈α)

Vậy điều kiện để vật ăn vào trục cán là:

• Hiện tượng vượt trước và trễ khi cán

Khi quan sát sơ đồ quá trình cán ta luôn thấy VH < Vcosα < Vh tức là tại vùng biến dạng của kim loại khi cán tốc độ của vật cán ra khỏi trục Vh luôn lớn hơn tốc độ của trục cán V và tốc độ của vật cán khi ăn vào trục VH luôn nhỏ hơn tốc độ trục cán V Nghĩa là tại điểm kim loại tiếp xúc với trục cán cho đến tiếp diện trung hoà ta luôn có: VH < V

Từ tiết diện trung hoà theo hướng vật cán ra khỏi trục ta có: Vh >V

Tại tiết diện trung hoà ta có: VH = V = Vh

- Hiện tượng mà tại vùng biến dạng của kim loại có Vh >V là hiện tượng vượt trước, vùng có tốc độ kim loại Vh >V là vùng vượt trước

- Hiện tượng mà tại vùng biến dạng của kim loại có VH < V là hiện tượng trễ, vùng mà có tốc độ của kim loại VH<V là vùng trễ

17

- Tiết diện có góc trung hoà γ mà tại đó VH= V = Vh gọi là tiết diện trung hoà, mặt chia đôi hai vùng vượt trước và vùng trễ là mặt phân giới.

Hình (1 - 5): Vùng trễ và vùng vượt trước I- vùng trễ, II- vùng vượt trước

Lượng vượt trước của kim loại được đặc trưng bởi %

Sh = 100%

V

VV

h

h −

(1 - 8) Trong đó:

Vh là tốc độ của kim loại đi ra khỏi trục

n - số vòng quay của trục trong một phút (vòng/phút)

Thực tế lượng vượt trước: Sh= 3% ÷ 6%

Chính vì có lượng vượt trước nên trong máy cán liên tục phải bảo đảm điều kiện sau:

F1V1 (1+ Sh1) = F2V2(1+Sh2) = = FnVn(1+ Shn) = hằng sốTrong đó:

F1, Fn: là tiết diện ngang của vật cán tại các giá

Sh1 Shn: lượng vượt trước của kim loại tại các giá

Nếu không bảo đảm điều kiện này thì quá trình cán luôn trùng, căng, qua một giới hạn nào đó dải cán bị đứt hoặc tạo thành vòng không thể cán được

• Xác định bán kính làm việc trung bình.

Đối với lỗ hình là ô van:

( mm )

2 3

t h 2 2

D

−

= (1 - 10)Trong đó

D: Là đường kính danh nghĩa trục cán

Rk = D − h ( mm ) (1 - 13)Trong đó

h: Là chiều cao lỗ hình

• Xác định lực cán:

Kim loại sẽ bị biến dạng trong vùng tiếp xúc giữa kim loại và trục cán Lực sinh công để thực hiện biến dạng đó gọi là lực cán và được xác định bởi công thức:

b

= (1 - 14)

btb: Là chiều rộng trung bình của vật cán (mm)

b1 , b2: Là chiều rộng của vật cán trước và sau cán (mm)

l : Là chiều dài cung tiếp xúc (mm)

R : Là bán kính làm việc của trục cán

∆h : Lượng Ðp trung bình của vật cán

Tính áp lực đơn vị trung bình theo công thức của tác giả Ekelund :

=

η

1 0

v 2

1 0 tb

H H R

H k

2 H

H

) H 2 , 1 H R f 6 , 1 ( 1

t: Là nhiệt độ lúc cán (0C).

C, Mn, Cr: Là hàm lượng % của Cacbon, Mangan, Crôm có trong thép

Là hệ số dính được tính theo công thức

• Mô men cán và các mô men khác sinh ra khi cán

Mô men cán do lực cán sinh ra, tính theo công thức:

Mc = 2.P.a (MN.m ; T.m) (1 - 17)Trong đó:

⇒ Mc = 2 Pc 0,48 R ∆ h

⇔ Mc = 0,96 Pc R ∆ h

• Mô men ma sát ( M ms ) được tính theo công thức:

Mms = Mms1 + Mms2

Mms1 : Là mô men ma sát do lực cán sinh ra tại cổ trục cán

Mms2 : Là mô men ma sát tại các chi tiết quay

Mms1 = P.f.d (1 - 19)

Với P : Lực cán ( N, kg)

21

M M

M M

+

= ( 1- 23 )

Trong đó : Mc : mô men cán

Mms1, Mms2 : Mô men ma sát tại cổ trục cán và tại các chi tiết quay

M0 : Mô men không tải

Mđ : Khi tăng tốc

Mđ : Khi giảm tốc

Khi cán không có sự tăng giảm tốc độ : Mđ = 0

ηt : Hệ số truyền động hữu Ých của máy ( 0,85 ÷ 0,93)

ηt = η1 η2 η3

η1 : Hệ số truyền động hữu Ých của hộp giảm tốc

η2 : Hệ số truyền động hữu Ých của hộp bánh răng chữ V

η3 : Hệ số truyền động hữu Ých của trục khớp nối