Thiết kế xưởng cán thép hình liên tục, năng suất khoảng 40 – 50 vạn tấn năm, sản xuất các loại thép tròn trơn và thép vằn kích thước lớn

Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội LỜI NÓI ĐẦU Thực chủ trương đổi kinh tế nhằm thực trình công nghiệp hóa, đại hóa đất nước theo định hướng xã hội chủ nghĩa Đảng Nhà nước, kinh tế nước ta đạt thành tựu đáng kể, bước phát triển hội nhập với giới Tuy nhiên, bên cạnh nhiều khó khăn, thách thức đặt trước mắt Đối với nghành thép vậy, đạt số thành thích định, sản lượng thép có tăng so với năm trước đem so sánh với số quốc gia giới sản lượng thép tính thép đầu người nước ta thấp.Đây làhệ lụy của nhiều yếu tố tác động, yếu tố dây chuyền công nghệ nhiều xưởng cán lạc hậu, dẫn đến suất thấp, chất lượng không cao,…vv Gần có số nhà máy liên doanh, tư nhân xây dựng vào hoạt động làm thay đổi đáng kể tình hình sản xuất thép nước ta Các chủng loại thép trở nên phong phú hơn, số lượng nhiều hơn, chất lượng nâng cao nhờ sử dụng dây chuyền công nghệ sản xuất đại nhà máy:Hòa Phát ( Hải Dương, Hưng Yên ), Việt-Ý ( Hưng Yên), SSE ( Hải Phòng), Vina Kyoei (Vũng Tàu )… Nhận thấy tầm quan trọng nghành thép việc đáp ứng nhu cầu thị trường định hướng phát triển đất nước Sau nghiên cứu tình hiểu nhà máy thép em môn Cơ học VL & Cán Kim loại giao cho nhiệm vụ tốt nghiệp với đề tài "Thiết kế xưởng cán thép hình liên tục, suất khoảng 40 – 50 vạn tấn/năm, sản xuất loại thép tròn trơn thép vằn kích thước lớn “ Do kiến thức kinh nghiệm hạn chế nên đồ án không tránh khỏi sai sót, em mong nhận góp ý thầy cô bạn để đồ án hoàn thiện Cuối cùng, em xin cảm ơn hướng dẫn tận tình PGS.TS Trần Văn Dũng toàn thể thầy, cô giáo môn Cơ học VL & Cán kim loại giúp em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Sinh viên thực Nguyễn Duy Triệu CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN TÌNH HÌNH SẢN XUẤT THÉP TRONG NƯỚC Nguyễn Duy Triệu CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp 1.1 Trường ĐHBK Hà Nội Công nghệ thiết bị cán thép Hiện giới, với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật cộng với tiềm lực tài tập đoàn thép lớn giới ngày với dây chuyền đại, điển khu liên hợp luyện có nhiều tập đoàn thép xuyên quốc gia, có trụ sở nhiều nước công ty POSCO ( Hàn Quốc ) có suất 20 triệu tấn/ năm với trang thiết bị đại hầu hết tự động hóa, khí hóa, số hóa khu liên hiệp luyện thép lớn Trung Quốc Đức bán thiết bị đặt Bảo Sơn ( cách TP.Thượng Hại 16 km) với suất triệu tấn/ năm Trong năm gần Trung Quốc trở thành số nước có sản lượng thép cán cao giới, đạt mức 100 triệu tấn/ năm từ năm 1996 Hiện Trung Quốc công ty BENXI BAOSTEEL hai công ty lớn Trong vòng 25 năm trở lại tình độ khoa học công nghệ nghành thép giới có bước nhảy vọt Các tiêu kinh tế kỹ thuật trang thiết bị theo công nghệ truyền thống cải thiện, kết đạt đáng kể, đem lại hiệu kinh tế cao Tuy nhiên bối cảnh chung kinh tế giới phát triển theo xu hướng tự hóa thương mại, khuyến khích cạnh tranh tự lành mạnh chất lượng giá cả, đồng thời phải đáp ứng nhu cầu bảo vệ môi trường cân sinh thái ngày gay gắt nghành thép phải cố gắng phấn đấu giảm tối thiểu chi phí lượng khí thải, tiếng ồn Các tập đoàn thép giới với xu hướng xuất công nghệ, thiết bị vốn sang nước có tiềm phát triển nghành thép Trên giới có nhiều hãng, tập đoàn lớn sản xuất cung cấp thiết bị nghành cán Trong số Italy Đức nước mạnh việc cung ứng dây chuyền cán đại tự động hóa cao Nước ta nói số nhiều nước nhiều nguồn lợi từ sách tập đoàn thép lớn, Việt Nam có nhiều nhà máy liên doanh với nước ngoài, sử dụng công nghệ dây chuyền thiết bị nước Trước năm 1960 nghành cán Việt Nam số không Các loại thép hầy nhập từ Pháp ( trước 1954 ) Liên Xô, Trung Quốc, nước Đông Nguyễn Duy Triệu CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Âu ( sau 1954 ) Kế hoạch năm lần thứ (1960-1965), Nhà nước đầu tư xây dựng khu gang thép Thái Nguyên giúp đỡ Trung Quốc chiến tranh nên công xây dựng dang dở Năm 1975, nhà máy luyên cán thép Gia Sàng ( thược khu liên hiệp gang thép Thái Nguyên ) vào hoạt động với suất 50.000 tấn/ năm ( 100.000 tấn/ năm) - nhà máy miền Bắc nhờ vào viện trợ Đức ( Cộng hòa dân chủ Đức cũ) Miền Nam giải phóng, ta tiếp nhận thêm vài nhà máy cán thép hình cỡ nhỏ Vicasa, Vikimco ( suất khoảng 50 000 tấn/ năm) Đến năm 1978 nhà máy cán thép Lưu Xá – Thái Nguyên có suất 120.000 tấn/ năm vào hoạt động Từ sau công đổi Đảng ta đề xướng lãnh đạo vào thực nghành cán thép nước ta có bước phát triển mạnh mẽ, xí nghiệp cán thép tư nhân, liên doanh với nước 100% vốn nước hình thành từ Bắc đến Nam Tính đến năm 2000 nước sản xuất 2.000.000 tép để phục vụ cho nhu cầu nước tham gia xuất Các nhà máy cán thép Việt Nam chế tạo máy cán hình cỡ lớn máy cán hình 650 , cỡ vừa nhỏ máy cán hình 450, 350, v v Ngoài ra, có khả thiết kế khu liên hợp gang thép quy mô vừa nhỏ có suất từ vạn / năm Ví dụ : nhà máy cán thép Thái Nguyên có lực sản xuất 300.000 tấn/ năm, với dây chuyền công nghệ Danieli – Italy, nhà máy có dây chuền sản xuất đại lực sản xuất lớn Tốc độ cán đạt đến 110 m/s, dây chuyền sản xuất hoàn toàn tự động khâu nạp phôi đóng bó sản phẩm, lắp đặt 14 giá cán đứng nằm liên tục 10 giá cán block, hệ thống xử lý nhiệt QTB, QTR làm tăng độ bền bóng sản phẩm, trình cán có cân nhanh kiểm tra sản phẩm để kịp thời điều chỉnh cho phù hợp Nhà máy cán thép Việt – Ý suất 250.000 tấn/ năm với thiết bị nhập đồng 100%, công nghệ Danieli Morgardshamma tập đoàn hàng đầu giới Nguyễn Duy Triệu CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Danieli – Italy cung cấp Khu liên hợp gang thép Hòa Phát ( Kinh Môn – Hải Dương ) với công suất 850.000 tấn/ năm ( giai đoạn I II ) tới đưa lò cao luyện gang có công suất 750.000 tấn/ năm vào hoạt đông ( giai đoạn III ) cung ứng cho thị trường 1,6 triệu thép cán 900.000 phôi/ năm Trong năm 2007 nhà máy cán thép Cửu Long – VINASHIN thức vào hoạt động, sản phẩm chủ yếu thép phục cho công nhiệp đóng tàu phát triển vào thời điểm này, song dừng hoạt động sau không lâu ảnh hưởng suy thoái kinh tế toàn cầu Nghành thép nghành kinh tế trọng điểm quốc gia nghành thép Đảng Chính phủ quan tâm, tạo điều kiện thuận lợi để phát triển, bên cạnh chuyên gia nghành ta có đủ lực để đảm nhiệm chức vụ quan trọng, giải cố, vấn đề công nghệ phức tạp chuyên gia nước đánh giá cao Đáp ứng yêu cầu phát triển nghành tương lai Bảng 2.1 Một vài nhà máy cán thép Việt Nam T T A Các nhà máy thành viên Tổng công ty thép Việt Nam Kiểu máy, Năng Chủng Tên nhà Các thông số Nước chế năm khánh suất loại sản máy tạo thành ( T/năm) phẩm Nhà máy +Bố trí hàng 120.000 + Phôi thỏi ban + Đức + Thép gai luyện cán + Có cán vòng đầu + Trung tròn thép Gia + 1975 ( 120x120 ) mm Quốc trơn + Thỏi đúc + Việt Nam Sàng, Thái + 1994 cải tạo Nguyên Nguyễn Duy Triệu lại 10 – 32 ( 90 x 90) – ( 140 x 140) + Thép mm góc nhỏ + Lò liên tục 30 + Dây CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội t/h + Vmax : 12m/s 6– Nhà máy + Bố trí hàng 160.000 + Phôi (100 x + Trung + Thép U, cán thép + 1778 đến 100) - (195 x Quốc I, góc nhỏ Lưu Xá, + 1994 cải tạo 180.000 195) mm + Đài Loan trung Thái lại, vừa bố trí +Lò liên tục + Việt Nam bình Nguyên hàng vừa có 45t/h bố trí cán bán + V = 3,5 20 liên tục + Tròn 10 – m/s 62 + Gai 10 – 36 + Dây 10 – 32 Nhà máy + Bố trí liên 300.000 cán thép tục 120 x120 mm tròn hình liên + 2005 + Lò liên tục trơn tục Thái + Phôi + Italy + Thép gai 60t/h Nguyên + 10 – 36 = 80 m/s + Dây 6– Nhà máy Nguyễn Duy Triệu + Bố trí liên 500.000 + Phôi + Italy + Thép gai CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp cán thép Trường ĐHBK Hà Nội tục 120 x120 mm + 2005 + Lò liên tục + Nhật tròn trơn 60t/h hình liên + tục Phú 10 – 36 = 80 m/s + Dây Mỹ 6– Nhà máy + Liên tục cán thép + 1998 160.000 dây Nhà máy + Phôi thỏi + Italy + Thép gai 120 x120 mm tròn + Lò liên tục trơn 60t/h cán thép + dây 10 – 36 = 80 m/s + Dây hình cỡ 6– nhỏ SSE Hải Phòng Nhà máy cán thép + Liên tục 160.000 + 2002 + Phôi thỏi + Italy +Thép gai 120 x120 mm tròn dây +Lò liên tục trơn hình cỡ 60t/h nhỏ Việt – + Ý 10 – 36 = 80 m/s + Dây ( Sông Đà ) 6– Nhà máy + Liên tục cán thép + 2000 160.000 + Phôi thỏi + Italy + Thép gai 120 x120 mm tròn dây +) Lò liên tục trơn hình cỡ 60t/h 10 – 36 nhỏ Nguyễn Duy Triệu CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Hòa Phát +) +) Dây = 80 6– m/s Nhà máy B.Các nhà máy liên doanh với nước + Liên tục 300.000 + Phôi thỏi + Italy cán thép dây + 1995 hình cỡ 135 x135 mm + Nhật + Lò liên tục nhỏ + Thép gai tròn trơn 60t/h Vinakyoei + (Việt – 10 – 40 = 60 m/s + Dây Nhật) 6– Nhà máy + Liên tục cán thép dây + 1995 hình cỡ 200.000 + Phôi thỏi 120 x120 mm + Italy + Thép gai + Nhật tròn + Lò liên tục nhỏ trơn 60t/h VPS- + POSCO 10 – 36 = 60 m/s + Dây (Việt - Hàn) 6– Nhà máy + Bán liên tục cán thép dây + 1995 hình cỡ nhỏ Vinausteel ( Việt – Úc ) Nguyễn Duy Triệu 160.000 + Phôi thỏi + Đài Loan + Thép gai 120 x120 mm tròn + Lò liên tục trơn 40t/h + 10 – 36 = 16 m/s CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Nhà máy Trường ĐHBK Hà Nội + Bán liên tục cán thép dây + 1995 hình cỡ nhỏ 120.000 + Phôi thỏi + Đài Loan + Thép gai 120 x120 mm tròn + Lò liên tục trơn 40t/h + 10 – 32 = 16 m/s + Dây 6– 1.2 Xu hướng phát triển nghành thép quan tâm đầu tư Nhà nước ta Trong giai đoạn nay, thời điểm mà nghành thép gặp nhiều khó khăn phải đấu tranh liệt với nạn thép Trung Quốc nhập tràn lan vào thị trường Việt Nam, Chính phủ đưa nghành thép vào 10 nghành công nghiệp ưu tiên giai đoạn ( 2007 -2010) tầm nhìn 2020 Đây điều kiện vô thuận lợi cho nghành thép phát triển vững mạnh “ Đầu tư 11-12 tỷ USD cho sản xuất thép đến 2025“ Thủ tướng Chính phủ có định số 145/2007 QDTTG phê duyệt kế hoạch phát triển nghành thép Việt Nam giai đoạn ( 2007-2015) có xét đến năm 2025 Theo quy hoạch mục tiêu phát triển tổng thể nghành thép Việt Nam đáp ứng tối đa nhu cầu sản phẩm thép kinh tế, tăng cường xuất khẩu, cụ thể sau: a) Sản xuất gang Đáp ứng đủ gang đúc cho nhu cầu sản xuất khí phục vụ nước xuất khẩu, phấn đấu cung cấp phần lớn nguyên liệu cho sở sản xuất phôi thép nước Năm 2010 đạt 1,5-1,9 triệu gang; năm 2015 đạt 5,0-5,8 triệu gang; năm 2020 đạt 8-9 triệu gang sản phẩm hoàn nguyên; năm 2025 đạt 10-12 triệu gang sản phẩm hoàn nguyên Nguyễn Duy Triệu CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội b) Sản xuất phôi thép ( thép thô ) Năm 2010 đạt 3,5 - 4,5 triệu tấn; năm 2015 đạt - triệu tấn; năm 2020 đạt – 11 triệu năm 2025 đạt 12 – 15 triệu phôi thép c) Sản xuất thép thành phẩm Năm 2010 đạt 6,3 – 6,5 triệu ( 1,8 – 2,0 triệu sản phẩm dẹt ); năm 2015 đạt 11 – 12 triệu (6,5 – 7,0 triệu sản phẩm dẹt ); năm 2020 đạt 15 -18 triệu ( – 10 triệu sản phẩm dẹt ); năm 2025 đạt 19 – 22 triệu thành phẩm ( 11 -13 triệu sản phẩm dẹt 0,2 triệu thép đặc biệt ) d) Xuất gang thép loại Năm 2010 xuất đạt 0,5 - 0,7 triệu tấn; năm 2015 xuất đạt 0,7 – 0,8 triệu tấn; năm 2020 xuất đạt 0,9 – 1,0 triệu tấn; năm 2025 xuất khoảng 1,2 – 1,5 triệu Mục tiêu xuất điều chỉnh cho phù hợp với tình hình cụ thể, nhằm đảm bảo bình ổn thị trường nước e) Nhu cầu thép thành phẩm Nhu cầu thép thành phẩm Việt Nam năm 2010 đạt khoảng 10 -11 triệu tấn; dự kiến năm 2015 khoảng 15 -16 triệu tấn; năm 2020 khoảng 20 – 21 triệu vào năm 2025 khoảng 24 – 25 triệu Bảng 2.2 Kế hoạch sản xuất gang thép Việt Nam năm 2025 ( Có tính đến xuất ) Đơn vị tính : 1.000.000 / năm Tên sản phẩm Gang Phôi thép cán ( Thépthô ) Thép cán thành phẩm Nguyễn Duy Triệu 2010 Năm/ Sản lượng 2015 2020 2025 1,5- 1,9 5,0 - 8,0 8,0 - 9,0 10,0 - 12,0 3,4- 4,5 6,0 - 8,0 9,0 – 11,0 12,0 - 15,0 11,0 - 15,0 - 12,0 18,0 6,3- 6,5 Ghi Gang thép hoàn nguyên 19,0 - 22,0 CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Xuất Trường ĐHBK Hà Nội 0,5- 0,7 0,7 - 0,8 0,9 - 1,0 1,2- 1,5 Kể gang thép Giai đoạn ( 2007 – 2015 ) đầu tư dự án lớn nghành thép : +) Dự án liên hợp thép Hà Tĩnh công suất dự kiến khoảng 4,5 triệu tấn/ năm +) Liên hợp thép Dung Quất công suất khoảng triệu tấn/ năm +) Dự án cán thép nóng thép nguội mạ thép chất lượng cao POSCO ( Hàn Quốc ) làm chủ đầu tư công suất khoảng triệu tấn/ năm +) Dự án nhà máy thép cuộn, thép cán nóng chất lượng cao công suất triệu tấn/ năm liên doanh ESSA Ấn Độ số doan nghiệp nước phối hợp thực +) Dự án mở rộng công ty gang thép Thái Nguyên +) Dự án liên hợp thép Lào Cai Giai đoạn ( 2016 – 2025 ) : +) Dự án sản xuất thép lò điện từ sản phẩm hoàn nguyên trực tiếp ( công nghệ luyện kim phi cốc Midrex hay HYL sử dụng khí thiên nhiên ) với công nghệ, thiết bị đạt trình độ tiên tiến giới, quy mô 1,5 triệu phôi thép dẹt ( phương án ) 1,5 triệu thép cán nóng ( phương án ) năm +) Thời kỳ đầu tư : phương án dự kiến giai đoạn 2016 – 2020 ( đặt Bà Rịa - Vũng Tàu, cung cấp phôi dẹt cho nhà máy cán nóng vùng kinh tế trọng điểm phía Nam ); phương án dự kiến giai đoạn 2016 – 2025 ( đặt tài Bình Thuận để sử dụng khí thiên nhiên khai thác từ bể Phú Khánh diện tích phía Bắc bể Cửu Long) Hình thức đầu tư : 100% vốn đầu tư nước liên doanh nước +) Nghiên cứu đầu tư số dự án luyện cán thép tấm, thép hình lớn thép ống không hàn với công nghệ tiên tiến, công suất dự kiến khoảng triệu thép thành phẩm / năm phục vụ nghành đóng tầu, dầu khí, khí chế tạo thiết bị siêu trường, siêu trọng Hình thức đầu tư : 100% vốn đầu tư nước liên doanh nước Nguyễn Duy Triệu CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Bộ phận chia dòng Vị trí: Trước máy cắt phân đoạn Để di chuyển thép tới vị trí cắt phân đoạn Hoạt động nhờ cấu thủy lực, nhận tín hiệu phận chia dòng đẩy vật cán qua khu vực có lưỡi cắt, sau cắt xong, vật cán kéo vùng không bị cắt Bàn tạo chùng Vị trí: đặt giá cán khu vực cán trung cán tinh Bàn tạo chùng để tạo điều khiển độ chùng giúp vật cán không bị kéo căng dồn trình cán Độ dài bàn tạo chùng: 2250mm Độ rộng kênh:110mm Bước lăn ép xuống:1700mm Hình 2.7 Bàn tạo chùng Máy đẩy tiếp Máy đẩy tiếp bố trí vị trí: - Sau hộp nước - Sau máy cắt phân đoạn Nhiệm vụ: giữ, trì tốc độ chuyển động vật cán trong, sau trình cán Nguyễn Duy Triệu CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Số lượng bánh đẩy: bánh, đường kính bánh đẩy: 320 mm Hình 2.8 Máy đẩy tiếp Hộp Kích cỡ thép để chia theo nhóm Mỗi nhóm sử dụng hệ thống hộp có cấu tạo, kích thước, số lượng Một hoàn chỉnh thiết bị làm mát sử dụng để nhóm đường kính sản phẩm gọi hộp nước hay làm mát Một hộp nước (bộ làm mát) cấu tạo bao gồm chi tiết theo bảng sau: Bảng 2.1 Các chi tiết hộp nước STT Tên chi tiết Cooler Stripper Dryer Ống dẫn trung gian Số lượng Thay đổi 1 By- pass Thay đổi Dẫn hướng vào Dẫn hướng 1 Nguyễn Duy Triệu Nhiệm vụ Tôi thép Ngăn rò rỉ nước Ngăn rò rỉ nước Tránh cố với sản phẩm nhỏ Thay cooler, stripper, dryer vị trí không sử dụng Dẫn hướng thép vào hộp nước Dẫn hướng thép hộp nước CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Hình 2.9 Hộp nước Hộp nước, Cooler, Stripper, Dryer Tại đầu hộp nước lắp đặt dẫn hướng vào dẫn hướng để nhận đưa thép qua hộp Sau loạt cooler ống làm mát lắp đặt xen kẽ Stripper bố trí bên hộp nước, sau cooler cuối Và dryer lắp đặt sau stripper cuối Các thiết bị làm mát lắp cố định vào khung giá đỡ ống phân phối để đảm bảo chỉnh đồng tâm, đồng trục tốt khóa/ mở nhanh thiết bị vô lăng Phanh đuôi Vị trí: sau máy cắt, trước kênh đôi sàn nguội Phanh thép tới tốc độ nhả thích hợp, trì điều chỉnh tốc độ sản phẩm sau cắt phân đoạn đảm bảo thép đưa lên sàn nguội vị trí theo yêu cầu Hơn nữa, phanh đuôi kết hợp với máy cắt phân đoạn giữ cho thép ổn định, tránh cố trình cắt Kênh đôi Vị trí: Sau phanh đuôi Kênh đôi có chức đỡ thép thép phanh đuôi hãm có tác dụng phân luồng thép, tránh trường hợp dồn vào sàn nguội Phần cuối kênh đôi có cữ chặn cố định để đảm bảo an toàn trường hợp thép chạy vượt tốc độ Cơ cấu trục khuỷu kênh đôi có tác dụng nhả thép xuống sàn nguội Kênh đôi có chiều dài chiều dài sàn nguội thép Nguyễn Duy Triệu CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Sàn nguội Vị trí: cuối đường cán Sàn nguội bước dịch chuyển làm nguội thép - Sàn nguội thép Dài: 90 m Gồm cấu: cấu răng, cấu lăn, cấu xích Sàn nguội có cố định di chuyển bố trí luân phiên để đỡ bước chuyển tiếp thép làm nguội Con lăn chỉnh để chỉnh thép trước vào máy cắt nguội Hình 2.9 Sàn nguội thép Khớp nối động cơ, Cụm cưa đầu sàn nguội, Thanh cố định di chuyển, Hộp giảm tốc truyền động, Con lăn chỉnh, Bàn vào sàn nguội, Bàn sàn nguội 2.3 Bố trí thiết bị cho nhà máy Sau lựa chọn, thiết bị chính, phụ bố trí dây chuyền công nghệ vào thứ tự bước hướng vận chuyển kim loại hay đường vận chuyển kim loại cho ngắn Ở thiết bị chính: nhóm giá cán giá cán bố trí hàng dọc với khoảng cách định giúp cho vật cán đồng thời biến dạng lỗ hình nhiều giá cán Các giá cán lắp đặt đứng nằm xen kẽ, cụm động cơ, hộp giảm tốc, hộp truyền lực đượt đặt phía (đối với giá cán nằm) bên (đối với giá cán đứng) đường công nghệ đảm bảo ổn định an toàn vận hành trình Nguyễn Duy Triệu CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội cán, đồng thời tạo nhiều không gian tiến hành thay giá, sửa chữa, chỉnh lỗ hình Giá cán nằm đặt vị trí cán để tăng độ cứng vững, ổn định bắt đầu trình cán Để đảm bảo trình cán khoảng cách giá cán, nhóm giá bố trí sau: - Ở nhóm giá cán thô khoảng cách giá cán: 2200 mm - Khoảng cách nhóm giá cán thô nhóm giá cán trung: 6500 mm - Ở nhóm giá cán trung tinh khoảng cách giá cán: 4200 mm Trong xưởng cán, thiết bị chính, thiết bị phụ chiếm tới khoảng 85% trọng lượng thiết bị toàn nhà máy Do đó, việc lắp đặt thiết bị phụ theo trình tự quy trình công nghệ việc bố trí, xếp thiết bị phụ cần tính toán tối ưu để thuận tiện cho trình cán, giúp tiết kiệm diện tích nhà xưởng đảm bảo an toàn Do lò nung sinh nhiều bụi, khói, độc, xạ có hại nên ống khói cần lắp đặt phụ thuộc theo hướng gió xa khu dân cư Hệ thống nước thải bố trí đường công nghệ, nước thải sản xuất chứa vẩy, gỉ sắt từ phôi nên bể chứa nước cần xây dựng nhiều ngăn để gỉ sắt lắng, gạn hợp lý Các khu chứa khí nén, khu nước tuần hoàn bố trí bên nhà máy cạnh đường công nghệ đảm bảo cung cấp cho thiết bị hoạt động Để thuận lợi rút ngắn quãng đường cho việc vận chuyển kho nguyên liệu, bãi chứa phôi đặt cạnh khu vực nạp phôi kho hàng đặt gần khu vực sản phẩm, ta bố trí khu gần đường giao thông bên nhà máy Trong trình di chuyển phôi thép xưởng cán tính từ khâu chất phôi vào lò nung đến khâu đóng gói kết thúc quy trình công nghệ ta bố trí, sử dụng băng tải lăn, băng tải xích gạt băng chuyền cấu tạo khác nhau, xe nâng hàng để vận chuyển Mặt khác, để tận dụng tối đa diện tích không gian ta sử dụng cầu trục làm thiết bị tham gia vào việc vận chuyển phôi sản phẩm, thiết bị phục vụ sản xuất Việc bố trí cầu trục phụ thuộc vào đặc thù khu vực như: khu vực nạp phôi ta bố trí cầu trục mâm từ, khu vực kho hàng ta sử dụng cầu trục dầm đôi móc cẩu kép… Nguyễn Duy Triệu CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Bên cạnh việc bố trí thiết bị khu vực phục vụ sản xuất như: lò nung, khu vực gia công, khu vực sàn nguội, khu vực văn phòng bố trí hợp lý, tạo riêng biệt cho khu vực công tác đồng thời tạo thông tin, liên lạc dễ dàng khu vực Sự bố trí, lắp đặt thiết bị xưởng cán trình bày chi tiết vẽ mặt nhà máy 2.4 Kết luận CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CÁN THÉP D18 Trên sở mặt nhà máy thiết bị nêu chương trước, chương trình bày nội dung cụ thể cách thiết kế, tính toán thông số công Nguyễn Duy Triệu CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội nghệ, lượng sản phẩm đặc trưng thép D18 cho xưởng cán thép hình liên tục Với mác thép thép cacbon thấp CT3 kích thước phôi 150x150x12000, theo nguyên tắc thiết kế ngược hướng cán, chọn, tính toán hệ thống lỗ hình nhóm giá cán thô, cán trung, cán tinh, tính vận tốc cán, tính thông số lượng ép, lượng giãn rộng, lực cán, mômen cán, tính toán chu kỳ suất cán cho sản phẩm thép D14 Dưới sơ đồ bố trí giá cán để cán thép D18 xưởng cán thép hình liên tục Nhóm giá cán thô Nhóm giá cán trung Nhóm giá cán tinh D = 550 D =350 D =350 Hình 3.1 Sơ đồ bố trí giá cán sản phẩm D18 3.1 Tính thông số công nghệ 3.1.1 Thiết kế lỗ hình cán 3.1.1.1 Tính số lần cán Số lần cán sản phẩm tính theo công thức tính [1]: n= log Fo - log Fn log µtb (1.1) Trong đó: Fo : Tiết diện phôi ban đầu Fo = 150 ×150 = 22500( mm ) Fn : Tiết diện sản phẩm cuối Vì cán thép trạng thái nóng với dung sai âm nên ta chọn đường kính là: 0,5 π × 182 d n = (18 ) ×1,012 = 18(mm) , Fn = = 254( mm ) µΣ : Hệ số giãn dài tổng, µ ∑ = Nguyễn Duy Triệu Fo 22500 × 1,012 = = 89 Fn 254 CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội µtb : Hệ số giãn dài trung bình, hệ máy cán liên tục, máy cán bố trí đứng nằm xen kẽ dựa vào kích thước, thành phần hóa học phôi kích thước sản phẩm nên ta chọn µtb = 1,32 nằm phạm vi cho phép (1,2÷1,5) Số lần cán: n = log(22500 × 1,012) − log 254 = 16 (lượt cán) log1,32 Vậy số lần cán là: n = 16 (lượt cán) 3.1.1.2 Phân bố lượng hệ số giãn dài Sự lựa chọn phân bố hệ số giãn dài cho lần cán phải đảm bảo nguyên tắc sau: Ở lần cán nên lấy µ bé từ (1,15÷1,25) đủ để bong lớp vẩy rèn, lấy lớn tức lượng ép lớn dẫn đến phôi khó ăn vào trục, lớp ôxit cứng bề mặt bị ép chặt vào phôi làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Các lần cán thứ 2, thứ 3, thứ thấy: nhiệt độ cán cao, khả biến dạng phôi tốt, trở kháng biến dạng nhỏ, bề mặt thép chưa bị biến cứng…, nên ta chọn hệ số giãn dài lớn để tăng suất, tiết kiệm điện giảm hao mòn máy móc Tại lần cán sau chọn giảm dần phân bố theo đặc điểm hình dạng hệ thống lỗ hình Hệ số giãn dài cho lỗ hình cán tinh cuối thường từ (1,10÷1,15) thép tròn Để thép vằn có tính tốt, có gân theo tiêu chuẩn hệ số giãn dài cuối lấy lớn từ (0,10÷0,15) so với cán tinh thép tròn Vậy chọn hệ số giãn dài µ = 1,15÷ 1,3 giá cán tinh để sản phẩm bóng, đẹp Trên sở vậy, ta có bảng sau: Bảng 3.1 Phân bố hệ số giãn dài Lần cán (n) Nguyễn Duy Triệu Hệ số giãn dài (µ) Diện tích lỗ hình (F) (mm2) CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội 10 11 12 13 14 15 16 1,250 1,380 1,430 1,400 1,370 1,350 1,360 1,350 1,340 1,320 1,330 1,300 1,310 1,280 1,240 1,210 18000 13043,478 9121,313 6515,224 4755,638 3522,695 2590,217 1918,679 1431,850 1084,135 815,590 627,377 478,914 374,151 301,735 249,368 Kiểm tra hệ số giãn dài lần cán theo hệ số giãn dài tổng: µ∑ = µ1.µ2 µ16 = 89 (thỏa mãn) 3.1.1.3 Hệ thống lỗ hình Thiết kế hệ thống lỗ hình trục cán việc xác định hình dáng, kích thước số lượng lỗ hình, cách bố trí lỗ hình trục cán để tạo sản phẩm có kích thước mong muốn Quá trình thiết kế lỗ hình trục cán phụ thuộc vào sản phẩm cán, kiểu máy, đặc điểm kỹ thuật máy, công suất động cơ, chất lượng kim loại số yếu tố khác Khi thiết kế lỗ hình cần lưu ý: khoảng trống lỗ hình dành cho giãn rộng phải lớn lượng giãn rộng tính toán cần kiểm tra lại lượng giãn rộng sau thiết kế Các hệ thống lỗ hình sử dụng trình cán đa dạng, bao gồm nhiều hình dáng, kích thước khác nhau, với hệ số giãn dài khác Thông thường, dây chuyền cán thường sử dụng đồng thời nhiều hệ thống lỗ hình khác để giảm nhanh tiết diện vật cán hệ thống lỗ hình bố trí theo thứ tự nối tiếp định Tùy thuộc vào tiết diện phôi ,tiết diện sản phẩm, hệ số giãn dài, đường kính trục cán mà ta lựa chọn hệ thống lỗ hình cho phù hợp Nguyễn Duy Triệu CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Sau số hệ thống lỗ hình trục cán thường sử dụng rộng rãi xưởng cán Hệ thống lỗ hình hộp chữ nhật – hộp vuông Hệ thống lỗ hình sử dụng máy cán phá, cán phôi liên tục, giá cán thô máy cán hình, dùng sản xuất phôi cho máy cán thép dầm Ưu điểm: - Độ sâu rãnh nhỏ, ép với hệ số biến dạng lớn - Cho lượng ép lớn đồng - Tiêu hao lượng - Thuận tiện cho việc giới hóa tự động hóa khâu đưa phôi từ lỗ hình sang lỗ hình - Trong lỗ hình cán nhiều lần cách thay đổi khoảng cách tâm trục cán Nhược điểm: - Dễ tạo mặt lỗi điền đầy - Phôi thép bị nghiêng, lệch lỗ hình chiều rộng phôi nhỏ chiều rộng lỗ hình nhiều - Khó nhận phôi vuông xác có độ nghiêng thành bên Hệ thống lỗ hình hộp – trục phẳng Hệ thống dùng nhóm giá cán thô máy cán liên tục, máy cán bố trí theo bàn cờ chữ Z Hệ thống thay đổi lượng ép cách thay đổi khoảng cách hai trục cán dễ khử bỏ vẩy rèn trục phẳng Tuy nhiên, hệ số giãn dài hệ thống lỗ hình hộp chữ nhật – hộp vuông Hệ thống lỗ hình ovan – vuông Đặc điểm hệ thống ovan – vuông có hệ số biến dạng lớn, làm giảm tiết diện phôi nhiều nên hệ thống lỗ hình thường dùng máy cán hình cỡ nhỏ, máy cán thép dây Ưu điểm: Nguyễn Duy Triệu CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội - Hệ số giãn dài lớn, cán lỗ hình ovan µ = 1,3÷2, Hệ số biến dạng lỗ hình vuông µ = 1,2÷1,6 - Phôi tiết diện vuông dễ đưa vào lỗ hình ovan, dễ dùng cấu dẫn hướng với lỗ hình ovan khoét sâu vào trục - Tiện cắt lỗ ovan vào trục không sâu - Khi cán phôi vuông lỗ hình ovan, góc vuông phôi dát phẳng dễ loại bỏ khuyết tật bề mặt Nhược điểm: - Phôi ovan cán lỗ hình vuông khó ổn định - Khó lắp đặt dẫn hướng phôi ovan lỗ hình vuông - Biến dạng không theo chiều rộng làm giảm chất lượng sản phẩm - Tiện lỗ hình vuông theo đường chéo nên phải tiện sâu vào trục, làm giảm độ bền Hệ thống lỗ hình thoi – vuông Hệ thống lỗ hình dùng nhiều máy cán cỡ trung bình, cỡ nhỏ máy cán phôi liên tục Ưu điểm: - Cho sản phẩm vuông xác với góc sắc cạnh - Được ép từ phía lỗ hình - Khử vẩy rèn tốt Nhược điểm: - Rãnh lỗ hình khoét sâu vào trục - Dễ hình thành bavia điền đầy lỗ hình Hệ thống lỗ hình ovan – ovan cạnh Hệ thống lỗ hình dùng chủ yếu máy cán thép hình liên tục cỡ nhỏ Các lỗ hình ovan bố trí giá cán trục đứng, lỗ hình ovan cạnh bố trí giá trục nằm Do sử dụng hệ thống lỗ hình máy cán liên tục không cần hệ thống lật phôi so với hệ thống lỗ hình khác Bề mặt sản phẩm có chất lượng tốt Nguyễn Duy Triệu CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Hệ thống lỗ hình ovan – tròn Hệ thống lỗ hình thường sử dụng để cán thép tròn máy cán hình cỡ trung bình, cỡ nhỏ, cán thép dây, sử dụng hệ block để cán dây Ưu điểm: - Không có góc nhọn, phôi nguội đồng đảm bảo chất lượng bề mặt sản phẩm cán - Lượng ép phân bố nên hạn chế ứng suất dư thép cán - Ít bị mài mòn lỗ hình so với hệ thống lỗ hình ovan – vuông Nhược điểm: - Phôi ovan vào lỗ hình tròn khó - Phôi dễ bị vặn trình cán - Hệ số biến dạng không lớn µ = 1,2÷1,4 Hệ thống lỗ hình thoi – thoi Hệ thống sử dụng nhiều máy cán hình cỡ lớn trung bình cán thép chất lượng, thép hợp kim Ưu điểm: - Sắc cạnh, dễ nhận tiết diện vuông xác - Lượng giãn rộng lỗ hình nhỏ Nhược điểm: - Vật cán dễ bị lật lỗ hình - Dễ hình thành bavia - Hệ số giãn dài nhỏ μ =1,1÷1,3 Với ưu, nhược điểm ứng dụng hệ thống lỗ hình để cán sản phẩm D18 máy cán liên tục ta sử dụng hệ thống lỗ hình là: hệ thống lỗ hình hộp chữ nhật – hộp vuông hệ thống lỗ hình ovan – tròn Hệ thống lỗ hình nhóm giá lựa chọn phân bố sau: Nhóm giá cán thô: K1 → K3: lỗ hình hộp chữ nhật – hộp vuông K5 → K8: lỗ hình ovan – tròn Nhóm giá cán trung: K9 → K13: lỗ hình ovan – tròn Nguyễn Duy Triệu CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Nhóm giá cán tinh: K14 → K16: lỗ hình ovan – tròn Xác định hệ thống lỗ hình tinh, trước tinh trước trước tinh Để thép D18 có vằn theo tiêu chuẩn tăng độ bám … hệ thống lỗ hình tinh cần tạo rãnh hệ thống lỗ hình trước tinh cầncó thêm độ võng (s) nhằm tăng khả điền đầy kim loại lỗ hình cán tinh sau Theo [ ] kết hợp với tính toán ta có: • Tính lỗ hình tinh K16, trục nằm – tròn : Hình 3.2 Lỗ hình tinh K16 Đường kính lỗ hình : d16trong = 17 (mm) Đường kính lỗ hình : d16ngoài = 20 (mm) Đường kính trung bình lỗ hình: dtb = 18,5 (mm) Chọn đường kính trục cán giá cán tinh D = 350mm Đường kính làm việc: Dk16 = D16– 0,8.d16= 280 – (0,8×18,25) = 265,4(mm) Khe hở trục: t16 = (0,008 ÷ 0,012).Dk16 = (mm) Bán kính góc lượn miệng lỗ hình: r16 = (0,08 ÷ 0,1).d16 = 1,8 (mm) Chiều rộng lỗ hình : Bk 16 =1,12 d16 - 0,5.t16 = 14,98 (mm) • Lỗ hình trước tinh K15, trục đứng – ovan : Nguyễn Duy Triệu CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Hình 3.3 Lỗ hình trước tinh K15 Dựa tỷ số kích thước lỗ hình trước tinh lỗ hình tinh theo […] Chọn h15 = 0,86 d16 Chiều cao lỗ hình: h15 = d16 × 0,86 = 18 × 0,86 = 15, 478(mm) Diện tích ovan trước tinh: F15 = µ16 × F16 = 1, 21× 249,368 = 301,735( mm ) Khe hở trục: t15 = (0,01 ÷ 0,015).D = 3,5( mm) 3F15 × 301, 735 = = 26, 27(mm) 2h15 + t15 ×15, 478 + 3,5 Chiều rộng lỗ hình: b15 = Bán kính 1: R = 8,5 (mm) Bán kính góc lượn ngoài: r15 = (0,1 ÷ 0,15) × h15= 0,1 × 12,04 = 1,5(mm) Đường kính làm việc: Dk 15 = D15 − 2h15 + t15 × 15, 478 + 3,5 = 280 − = 268,50(mm) 3 Bán kính lỗ hình ovan: R15 = b152 + (h15 − t15 ) 26,27 + (15, 478 − 3,5) = = 17, 40(mm) × (h15 − t15 ) × (15, 478 − 3,5) • Lỗ hình trước trước tinh K14, trục nằm – tròn : Nguyễn Duy Triệu CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Hình 3.4 Lỗ hình trước trước tinh K14 Diện tích lỗ hình trước trước tinh là: F14 = 374,151(mm ) F14 × 374,151 = = 21,83(mm) 3,14 3,14 Đường kính làm việc: Dk14 = D14 – 0,8.d14= 280 – 0,8 × 21,83 = 262,53(mm) Khe hở trục: t14 = (0,008 ÷ 0,012).Dk14 = (mm) Bán kính góc lượn miệng lỗ hình: r14 = (0,08 ÷ 0,1).d14 = 1,7 (mm) Chiều rộng lỗ hình: Bk 14 =1,12 d14 – 0,5.t14= 23,45(mm) Đường kính lỗ hình: d14 = Nguyễn Duy Triệu CHVL & Cán KL – K55 [...]... suất khoảng 40- 50 vạn tấn/ năm, sản xuất các loại thép tròn trơn và thép vằn kích thước lớn thì nội dung chương này sẽ là phần trình bày về thiết kế mặt bằng phân xưởng, lựa chọn quy trình công nghệ, thiết bị và bố trí thiết bị 2.1 Cơ sở, yêu cầu thiết kế, bố trí mặt bằng phân xưởng • Cơ sở thiết kế mặt bằng xưởng cán: Cơ sở thiết kế mặt bằng phân xưởng dựa trên quy mô, năng suất và các loại sản phẩm mà... CT3 và kích thước phôi 150x150x12000, theo nguyên tắc thiết kế ngược hướng cán, lần lượt chọn, tính toán hệ thống lỗ hình ở các nhóm giá cán thô, cán trung, cán tinh, tính vận tốc cán, tính các thông số lượng ép, lượng giãn rộng, lực cán, mômen cán, tính toán chu kỳ và năng suất cán cho sản phẩm thép D14 Dưới đây là sơ đồ bố trí các giá cán để cán thép D18 trong xưởng cán thép hình liên tục Nhóm giá cán. .. NGHỆ, THIẾT BỊ VÀ BỐ TRÍ THIẾT BỊ Mặt bằng nhà máy cán thép là nơi bố trí và lắp đặt toàn bộ các thiết bị chính và phụ theo một thiết kế nhất định để thực hiện các quy trình công nghệ cán thép từ phôi ban đầu cho tới sản phẩm theo một dây chuyền công nghệ Mặt bằng nhà máy cán phụ thuộc vào quy mô sản xuất, năng suất của mỗi nhà máy Với đề tài đặt ra là Thiết kế xưởng cán thép hình liên tục, năng suất khoảng. .. loại sản phẩm mà nhà máy sản xuất Nhà máy thiết kế là nhà máy cán hình cỡ nhỏ với năng suất 40- 50 vạn tấn/ năm với các chủng loại sản phẩm bao gồm: thép tròn, thép vằn • Yêu cầu thiết kế mặt bằng xưởng cán: Nguyễn Duy Triệu CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội - Mặt bằng nhà máy thiết kế phải thỏa mãn cao nhất các yêu cầu chức năng, dây chuyền công nghệ và thiết bị phải được bố trí... từng loại sản phẩm 2.2.2 Lựa chọn thiết bị Để quy trình công nghệ cho nhà máy cán thép hình cỡ nhỏ năng suất 40 50 vạn tấn/ năm như trên vận hành tốt thì các thiết bị được lựa chọn phải đáp ứng phù hợp với dây chuyền công nghệ và đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật cần thiết Mỗi thiết bị cần thực hiện đúng chức năng và nhiệm vụ của mình, tạo ra được sự liên kết đồng bộ ở toàn bộ hệ thống các thiết bị Các thiết. .. 2.4 Kết luận CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CÁN THÉP D18 Trên cơ sở mặt bằng nhà máy và các thiết bị như đã nêu ở chương trước, ở chương này sẽ trình bày những nội dung cụ thể về cách thiết kế, tính toán các thông số công Nguyễn Duy Triệu CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội nghệ, năng lượng một sản phẩm đặc trưng đó là thép D18 cho xưởng cán thép hình liên tục Với mác thép là thép. .. trục cán mà ta lựa chọn hệ thống lỗ hình sao cho phù hợp Nguyễn Duy Triệu CHVL & Cán KL – K55 Đồ án tốt nghiệp Trường ĐHBK Hà Nội Sau đây là một số hệ thống lỗ hình trục cán thường được sử dụng rộng rãi trong xưởng cán Hệ thống lỗ hình hộp chữ nhật – hộp vuông Hệ thống lỗ hình này được sử dụng trên các máy cán phá, cán phôi liên tục, ở các giá cán thô của máy cán hình, dùng sản xuất phôi cho máy cán thép. .. độc hại ở các cơ sở sản xuất sản phẩm thép dẹt cán nguội, mạ tráng kim loại, sơn phủ màng hữu cơ, các phòng thí nghiệm, các cơ sở sản xuất cốc, thiêu kết và hoàn nguyên quặng sắt 8 Giải pháp về quản lý: ban hành cơ chế, chính sách phát triển ngành Thép Việt Nam theo hướng khuyến khích cao và bảo hộ hợp lý đầu tư sản xuất ở thượng nguồn (khai thác, tuyển quặng sắt quy mô lớn, sản xuất các sản phẩm hoàn... hợp địa hình, địa chất ở trong khu vực nhà xưởng Bản thiết kế và bố trí mặt bằng xưởng cán phải đảm bảo tính khoa học, nhất quán đáp ứng tối ưu các yêu cầu kinh doanh và quản lý, tạo điều kiện làm việc và sản xuất đạt hiệu quả, đồng thời cần thể hiện tính thẩm mỹ cao Với nhà máy cán thép hình liên tục để tiết kiệm mặt bằng phân xưởng và tạo ra nhiều không gian sử dụng thì xưởng cán được thiết kế gồm... công nghệ cán thép dây, thép thanh kích thước nhỏ và đường công nghệ cán thép thanh kích thước lớn Tuy nhiên với đề tài này thì sản phẩm là cán sẽ là các chủng loại thép thanh kích thước lớn nên sẽ chỉ sử dụng duy nhất 1 đường công nghệ là : đường công nghệ cán thép thanh kích thước lớn (Ф14÷D32) còn đường công nghệ cán thép kích thước nhỏ sẽ được sử dụng trong giai đoạn 2, để án mở rộng cũng như chiến