Luận văn tính toán và thiết kế dây chuyền nắn tinh thép tấm và tìm hiểu quá trình cắt thép tấm liên tục

MỤC LỤC Trang 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHU CẦU SỬ DỤNG THÉP TẤM TRONG CÔNG NGHIỆP 1.1. Gi ớ i thi ệ u chung Ngày nay khi nhu cầu về đời sống của con người càng được nâng cao thì nền kinh tế cần phải kịp thời đáp ứng đầy đủ những nhu cầu đó. Trong đó ngành công nghiệp, mà đặc biệt là công nghiệp cơ khí nắm vai trò chủ yếu trong việc tạo ra sản phẩm. Ở một khía cạnh khác, thì ngành công nghiệp tạo phôi lại đóng một vai trò chủ chốt, là khâu cơ bản đầu tiên trong quy trình sản xuất cơ khí. Hơn nữa, một số phương pháp tạo phôi như cán, kéo, cắt kim loại là không thể thiếu góp phần tạo ra các sản phẩm, vật dụng cho các ngành công nghiệp khác như: công nghiệp hàng không, công nghiệp điện, công nghiệp ôtô, đóng tàu thuyền, xây dựng, nông nghiệp Thép tấm hầu như được sử dung rất nhiều trong các nghành công nghiệp kể trên. Thép tấm được tạo thành từ quá trình cán kim loại, kim loại bị biến dạng giữa 2 trục cán quay ngược chiều nhau, có khe hở giữa 2 trục cán nhỏ hơn chiều dày của phôi ban đầu. Kết quả làm chiều dày phôi giảm, chiều dài và chiều rộng tăng lên, tạo thành dạng tấm hay ta còn gọi là thép tấm. Cán thép tấm có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc trạng thái nguội, ở mỗi loại nó có các ưu điểm và nhược điểm khác nhau. Cán ở trạng thái nóng cho ta những sản phẩm có độ dày từ 1,5mm đến 60mm, còn ở trạng thái nguội cho ra sản phẩm mỏng và cực mỏng độ dày từ 0,007mm đến 1,25mm. Các sản phẩm thép tấm được phân loại theo độ dày của tấm thép: + Thép tấm mỏng: Chiều dày: S = 0,2 3,75 mm. Chiều rộng: b = 600 2.200 mm. +Thép tấm dày : S = 4 60 mm; b = 600 5.000 mm. L = 4.000 12.000 mm. Trang 2 + Thép tấm dải : S = 0,2 2 mm; b = 200 1.500 mm. L = 4.000 60.000 mm. Từ sự phân loại đó ta có các dạng phôi của thép tấm khác nhau như: dạng phôi tấm hay dạng phôi cuộn, phôi dải. Hình dạng và kích thước của phôi tấm tạo ra trong quá trình cán được tiêu chuẩn hoá, do đó việc sử dụng thép tấm để tạo ra các sản phẩm như: thùng, sàn xe ôtô, khung, sườn xe máy, các thiết bị nghành điện, các kết câu trong nghành xây dựng như cầu, nhà cửa, hoặc sử dụng trong chính nghành cơ khí chế tạo, nghành tàu thuyền phải qua quá quá trình cắt thép tấm ra các kích thước và hình dạng khác nhau phù hợp với yêu cầu của từng nghành, từng công việc cụ thể: 1.1.1 Trong nghành điện Thép tấm được dùng để tạo ra các sản phẩm như là thép trong stato của máy bơm nước hay quạt điện, thép tấm được dùng làm các cánh quạt cỡ lớn, các thép tấm mỏng dùng làm các lá thép để ghép lại trong các chấn lưu đèn ống, máy biến thế, trong lĩnh vực điện chiếu sáng nó được dùng làm các cột điện đường Tủ điện Vỏ máy biến thế Trang 3 Hình 1.1. Sản phẩm thép tấm trong nghành điện 1.1.2 Trong xây dựng Các thép hình cỡ lớn trong các dầm cầu được tạo thành từ các tấm thép tấm dày cắt nhỏ, hay thép tấm được dùng để liên kết với nhau có thể bằng mối hàn, bulông hoặc đinh tán để tạo nên các kết cấu thép bền vững. Rỏ ràng nhất là thép tấm được sử dụng làm tấm lợp… Hình 1.2. Sản phẩm thép tấm trong xây dựng 1.1.3 Trong nghành cơ khí Thép tấm được sử dụng trong các thân máy của các máy cắt kim loại, vỏ hộp giảm tốc bằng kết cấu hàn, khung, sườn xe, máy, Đường ống thủy điện. Vỏ máy ép bemco. Trang 4 Hình 1.3. Sản phẩm thép tấm trong cơ khí. 1.1.4 Trong nghành cơ khí ôtô Việc sử dụng thép tấm không thể thiếu được. Nó được sử dung làm khung, sườn, gầm ôtô, lót sàn ôtô, che kín thùng xe, và các bộ phận che chắn khác. 1.1.5.Trong chế biến thực phẩm Thép tấm được sử dung rộng rãi không kém, nó được dùng để chế tạo các thùng chứa, bể chứa, hộp đóng gói, 1.1.6. Trong các nghành nghề khác Thép tấm dùng để chế tạo ra các thùng đồ dùng dân dụng phục vụ đời sống hay trong nghành hàng không thép tấm được dùng để che chắn, làm cửa máy bay, nắp đậy thân máy bay, tên lửa, Với nhu cầu sử dụng thép tấm rộng lớn như vậy, cần thiết phải có những máy cắt thép tấm với năng suất cao, với độ chính xác cao, được điều khiển tự động hoặc bán tự động đủ khả năng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của nền công nghiệp nói riêng cũng như nền kinh tế nói chung, góp phần vào sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hóa đất nước. Trang 5 Hình 1.4. Vỏ ôtô được làm từ thép tấm 1.2. Tình hình s ả n xu ấ t thép t ấ m trong và ngoài n ướ c 1.2.1. Tình hình thế giới WSA dự báo lượng thép tiêu thụ trong năm nay sẽ tăng 10,7% lên 1,241 tỷ tấn, cao hơn so với dự báo đưa ra hồi cuối năm 2009, và sẽ đạt mức cao lịch sử 1,306 tỷ tấn trong năm 2011. Daniel Novegil, Chủ tịch ủy ban kinh tế của WSA, nhận xét ngành thép thế giới đang vững bước trên con đường phục hồi, với đà tăng trưởng không chỉ diễn ra sớm hơn mà còn nhanh hơn dự kiến, phần lớn nhờ hiệu quả của các gói kích thích kinh tế và nhu cầu nhập kho hiện nay. Trong khi bức tranh tăng trưởng cho năm nay và năm tới khá sáng sủa, ông Novegil lưu ý đà phục hồi tại các nền kinh tế phát triển lớn vẫn rất chậm, với nhu cầu thép trong năm 2011 dự kiến sẽ thấp hơn rất nhiều so với mức năm 2007, nhưng các nền kinh tế đang nổi sẽ tiếp tục đạt tăng trưởng cao, giúp đẩy nhu cầu thép thế giới tăng lên trong tương lai. Nhu cầu thép năm 2010 của Trung Quốc dự báo sẽ tăng 6,7% lên 579 triệu tấn, sau khi ước đạt 542,4 triệu tấn năm 2009. Mặc dù toàn ngành đang phục hồi nhanh hơn dự kiến, ông Ian Christmas, Giám đốc WSA vẫn nghi ngờ về khả năng tất cả các công ty thép sẽ chuyển gánh nặng chi phí lên người tiêu dùng, do tình hình hiện nay đã khác xa so với năm 2007, thời điểm mà giá nguyên liệu thô tăng vọt. Ba hãng sản xuất thép hàng đầu thế giới là Vale (Brazil) BHP Billiton và Rio Tinto (Australia) hoặc là đang đàm phán với khách hàng hoặc đã đạt được thỏa thuận về cung ứng quặng với mức giá được tính trên cơ sở hàng quý. Hiện các nhà khai mỏ vẫn chưa tiết lộ mức tăng giá họ đã đạt được trong các thỏa thuận trong năm nay, nhưng giới phân tích ước tính mức tăng này vào khoảng 80-90% đối với quặng sắt. Trang 6 Các dây chuyền cắt thép tấm trên thé giới đã có từ rất lâu đời với nhiều kích cỡ và chủng loại khác nhau. Về sản phẩm cũng rất phong phú: thép cán nóng, cán nguội, thép mạ kẽm… Khả năng của các dây chuyền cắt thép tấm hiện nay là rất lớn, có khả năng cắt những loại thép có chiều dày từ 0.3 mm đến 8 mm. 1.2.2. Tình hình trong nước Trước năm 1954, các loại thép ở Việt nam hầu như nhập từ Pháp về, sau 1954 chúng ta nhập thép từ Liên xô, Trung quốc và các nước Đông âu. Kế hoạch 5 năm lần thứ nhất (1960 - 1965), nhà nước ta đầu tư xây dựng khu gang thép Thái nguyên với sự giúp đỡ của Trung quốc. Năm 1975, nhà máy luyện cán thép Gia sàng, Thái nguyên đi vào hoạt động với năng suất 5 vạn tấn năm (nay là 10 vạn TN/) với sự giúp đỡ của CHDC Đức. Miền Nam sau ngày giải phóng có các nhà máy cán thép hình cỡ nhỏ như Vicasa, Vikimcô (với năng suất khoảng 5 vạn tấn / năm. Đến năm 1978 Nhà máy cán thép Lưu xá, Thái nguyên có năng suất 12 vạn tấn / năm đi vào hoạt động. Cho đến năm 1986 cả nước chỉ đạt khoảng 20 vạn tấn thép cán / năm. Sau đổi mới, các xí nghiệp liên doanh cán thép giữa Việt nam và nước ngoài đã hình thành nh− Công ty thép Việt – Uc VINAUSTEEL ở Hải Phòng có năng suất 18 vạn tấn / năm, Công ty thép NASTEELVINA giữa Việt nam và Singapo ở Thái nguyên có năng suất 12 vạn tấn / năm, Công ty thép Việt - Nhật ở Vũng tàu, Công ty thép ống VINAPIPE liên doanh giữa Việt nam và Hàn quốc, Công ty thép Đà nẵng vv Tính đến năm 2005 cả nước ta đã sản xuất khoảng 3000.000 tấn thép cán. Thép của chúng ta phục vụ được một phần nhu cầu xây dựng cho đất nước và đã tham gia xuất khẩu. Trong định hướng phát triển của ngành luyện kim ở nước ta đã dự kiến tổng nhu cầu thép vào năm 2010 là 6400.000 tấn, trong đó có 3500.000 tấn thép tấm, lá và 2900.000 tấn thép hình và dây. Để đảm bảo nhu cầu nêu trên, dự kiến xây dựng, phân bổ và phát triển năng lực thiết bị nhằm cân đối nhu cầu sản phẩm cũng được đề xuất cho từng giai đoạn đến 2005 và 2010, bao gồm các nhà máy cán nóng, cán nguội thép băng liên tục với tổng sản lượng dự kiến đến 2010 tới hơn 4 triệu tấn/ năm. Trang 7 Ở nước ta hầu hết các doanh nghiệp nói chung hay các trung tâm cắt thép nói riêng phải nhập dây chuyền từ nước ngoài với giá rất cao. Trong khi đó, thì tình trạng khó khăn trong khâu bảo trì do sự cố thì phải nhờ đến các chuyên gia nước ngoài. Mục tiêu tổng quát của ngành thép: phát triển ngành thép Việt Nam nhanh chóng trở thành một ngành phát triển hoàn chỉnh theo công nghệ truyền thống, sử dụng tối đa nguồn quặng sẵn có trong nước, trên cơ sở xây dựng khu liên hợp luyện kim công suất 4- 5 triệu tấn thép /năm, sử dụng tối đa và có hiệu quả nguồn nguyên liệu khoáng trong nước, áp dụng các công nghệ mới hiện đại đang được sử dụng trên thế giới, cố gắng thoả mãn tối đa nhu cầu trong nước về thép cán (cả về số lượng, chủng loại, quy cách và chất lượng sản phẩm). Dần dần thay thế nhập khẩu tiến tới xuất khẩu sản phẩm thép. Phấn đấu đến 2020 sẽ có một ngành thép phát triển bền vững với tốc độ tăng trưởng cao, bảo đảm tốt về chất lượng, đầy đủ về số lượng và chủng loại sản phẩm thép, đáp ứng cho nhu cầu phát triển kinh tế xã hội của đất nước. Dự kiến nhu cầu thép vào năm 2010 là 10 triệu tấn; năm 2015 là 16 triệu tấn và năm 2020 là 20 triệu tấn. Trong đó sản xuất trong nước theo mốc năm tương ứng chỉ đạt 51%; 62% và 70% vào năm 2020. Hiện nay một số doanh nghiệp đã thành công chế tạo dây chuyền cắt thép tấm, nhưng quá trình nắn thép chủ yếu là nắn thô và quá trình cắt không liên tục nên chất lượng đầu ra thường không đảm bảo cũng như tuổi thọ dây chuyền còn thấp. 1.3. M ụ c tiêu và gi ớ i h ạ n c ủ a đ ề tài lu ậ n văn 1.3.1. Mục tiêu của đề tài Với các điều đã nói ở trên thì mục tiêu của đồ án lần này là tính toán và thiết kế lại dây chuyền nắn tinh thép tấm và tìm hiểu thêm quá trình cắt thép tấm liên tục nhằm tạo tiền đề cho khả năng cạnh tranh với các dây chuyền ngoại nhập. 1.3.2. Giới hạn đề tài - Không thiết kế hệ thống điều khiển - Không tính toán thiết kế hệ thống khớp nối trục, khớp cacdan, cơ cấu dẫn hướng khi xả cuộn, bộ đếm… - Không thực hiện bản vẽ tổng thể dây chuyền. Trang 8 - Không thiết kế cụm xả. Trang 9 CHƯƠNG 2: CÁC DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT THÉP TẤM HIỆN NAY VÀ NGUYÊN LÝ NẮN THẲNG THÉP TẤM 2.1. Một số dây chuyền sản xuất thép tấm hiện có trên thị trường 2.1.1. Dây chuyền sản xuất thép tấm của công ty ELMAKSAN Hình 2.1. Dây chuyền sản xuất thép tấm của công ty ELMAKSAN Các thông số kỹ thuật của dây chuyền: Số hiệu sản phẩm ELBK 1600 X 0.4 ÷ 2 X 15 ton Nguyên liệu đầu vào Bề dày min/max 0.4÷2 mm Khổ rộng 1600 mm Cuộn phôi ban đầu Khối lượng 15 tấn Đường kính trong 508 mm ÷ 610 mm Đường kính ngoài 1900 mm Thép tấm đầu ra Trang 10 [...]... phương pháp nắn thẳng thép tấm Có 2 dạng: 3.1.1 Các con lăn đặt song song Hình 3.1.a Nắn thẳng thép tấm bằng các con lăn đặt song song Công dụng: dùng để nắn tinh thép tấm có bề dày > 4mm 3.1.2 Các con lăn đặt nghiêng góc α Hình 3.1.b Nắn thẳng thép tấm bằng các con lăn đặt nghiêng Công dụng: dùng để nắn tinh thép tấm có bề dày ≤ 4mm Trang 21 3.2 Cơ sở lý thuyết dùng để tính toán dàn nắn thẳng thép cuộn... Nguyên lý, yêu cầu và quy trình hoạt động cơ bản của một dây chuyền sản xuất thép tấm Xuất phát từ các tài liệu cũng như hình ảnh đã tham khảo ở mục 2, ta đưa ra nguyên lý, yêu cầu và quy trình hoạt động cơ bản cho một dây chuyền sản xuất thép tấm như sau: 2.2.1 Nguyên lý hoạt động cơ bản của một dây chuyền sản xuất thép tấm Đầu vào (cuộn) → cụm xã → cụm nắn → cụm cắt → cụm xếp → đầu ra (tấm) Vai trò của... động cơ bản của một dây chuyền sản xuất thép tấm CẮT ĐÚNG YÊU CẦU Hình 2.7 Quy trình hoạt động cơ bản của một dây chuyền sản xuất thép tấm Trang 17 2.3 Nguyên lý nắn thẳng thép Thép cuộn sau khi cán và được làm nguội thì thường có những chỗ chưa phẳng và thẳng nên người ta thường dùng máy nắn thép để là phẳng lại Nguyên lý cơ bản của máy nắn thẳng thép là: sử dụng dàn con lăn trên và dưới được sắp... xả Cụm nắn Cụm cắt Cụm xếp : cung cấp thép cuộn cho dây chuyền : loại bỏ ứng suất dư ban đầu và các sai số bề mặt : cắt phôi cuộn thành thép tấm với chiều dài quy định sẵn : vận chuyển thép tấm tới vị trí đóng gói 2.2.2 Các yêu cầu đặt ra đối với một dây chuyền sản xuất thép tấm Gồm có 2 yêu cầu chính, đó là: - Độ phẳng của tấm phải đạt yêu cầu Dung sai chiều dài cắt phải đạt yêu cầu 2.2.3 Quy trình. .. trong trường hợp này Trang 19 cắt 2.4.2 Công nghệ cắt liên tục - Nguyên lý: Sử dụng lưỡi dao chạy theo tấm thép để cắt nên không cần dừng dây chuyền Trục cuốn đầu vào Cụm xả Trục đo Cụm nắn Cụm cắt Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý công nghệ cắt liên tục - Yêu cầu kỹ thuật của công nghệ này: Hê thống đo đếm xử lý dữ liệu phải chính xác để cắt được tấm thép theo yêu cầu Các chi tiết cơ khí đòi hỏi độ chính... Phần dầu vào của dây chuyền sản xuất thép tấm tại công ty ROLLER KING ENTERPRISE Bao gồm: 1: Xe đưa cuộn đầu vào 2: Cụm xả 3: Bàn dẫn hướng 4: Dàn nắn thô 1 Trang 12 b Phần cắt chính Hình 2.3 Phần cắt chính của dây chuyền sản xuất thép tấm tại công ty ROLLER KING ENTERPRISE Bao gồm: 5: Hố bù 6: Trục đo 8: Dàn cắt 7: Dàn nắn thô 2 9: Băng tải vận chuyển c Phần đầu ra Hình 2.4 Phần đầu ra của dây chuyền. .. với dàn nắn cho thép tấm dày hơn 4 mm), n = 13÷19 (đối với dàn nắn cho thép tấm có S < 4 mm, n = 19÷23 (đối với dàn lăn cho thép tấm đặc biệt và mỏng), (Tham khảo tài liệu [2], mục 3.5.6, trang 101) Độ nắn, là có chính xác hay không phụ thuộc nhiều vào số con lăn, càng nhiều thì nắn càng chính xác song nếu nhiều quá thì không hợp lý và không kinh tế 3.2.2 Tốc độ và chất lượng nắn thẳng Tốc độ nắn phụ... không trượt trên bề mặt tấm thép để tạo ra các ứng suất ngược chiều và thay đổi liên tục nhằm khử ứng suất dư ban đầu bên trong sản phẩm 2.4 Các phương pháp để cắt thép tấm Có 2 công nghệ cắt thép tấm hiện nay: 2.4.1 Công nghệ “dừng cắt Gồm 2 dạng: không hố bù và có hố bù 2.4.1.1 Công nghệ “dừng cắt không hố bù - Nguyên lý: Nguyên liệu đi vào → đủ kích thước yêu cầu → dừng lại → cắt - Sơ đồ nguyên lý:... năng suất cao, chất lượng nắn tốt, phù hợp với các yêu cầu kĩ thuật đặt ra Do đó ta chọn phương án 3 làm phương án thiết kế 3.2.4 Tính toán thiết kế các chi tiết trên dàn nắn 3.2.4.1 Tính toán thiết kế hệ thống con lăn nắn: 3.2.4.1.1 Chọn vật liệu chế tạo con lăn: Theo [2], trang 101, ta chọn số con lăn: n = 19 (đối với thép mỏng, bề dày S ≤ 4) Chọn vật liệu con lăn nắn là thép C45 tôi cải thiện, theo... lực nắn tổng f: 0,003 ÷ 0,1 - hệ số ma sát tại cổ trục con lăn d: đường kính cổ trục con lăn ω: vận tốc góc của con lăn f’ : hệ số ma sát lăn, f’ = 0,8 ÷ 1,0 đối với kim loại đen, f’ = 1,0 ÷ 1,5 đối với kim loại màu 3.2 Thiết kế dàn nắn tinh 3.2.1 Yêu cầu kỹ thuật của dàn nắn - Quá trình nắn phải liên tục Có khả năng nắn thép có độ dày: 0.3 - 3mm Tốc độ nắn lớn nhất: 80m/phút Độ phẳng sau khi nắn: . kế lại dây chuyền nắn tinh thép tấm và tìm hiểu thêm quá trình cắt thép tấm liên tục nhằm tạo tiền đề cho khả năng cạnh tranh với các dây chuyền ngoại nhập. 1.3.2. Giới hạn đề tài - Không thiết kế. đạt 51%; 62% và 70% vào năm 2020. Hiện nay một số doanh nghiệp đã thành công chế tạo dây chuyền cắt thép tấm, nhưng quá trình nắn thép chủ yếu là nắn thô và quá trình cắt không liên tục nên chất lượng. 9 CHƯƠNG 2: CÁC DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT THÉP TẤM HIỆN NAY VÀ NGUYÊN LÝ NẮN THẲNG THÉP TẤM 2.1. Một số dây chuyền sản xuất thép tấm hiện có trên thị trường 2.1.1. Dây chuyền sản xuất thép tấm của công