Bài tập lớn máy cán nguội

Mục lục Chương 1: tổng quan máy cán nguội 1.1 Đặc điểm công nghệ Cán hình thức gia công áp lực để làm thay đổi hình dạng kích thước vật thể kim loại dựa biến dạng dẻo Trong trình cán,ứng suất nội biến dạng dẻo giảm nhiệt độ kim loại tăng,trong thực tế cán nóng hay được sử dụng để giảm lực cán lượng tiêu hao trình cán.trong trường hợp yêu cầu cán tấm mỏng 1mm phải cán nguội,vì cán nóng sẽ sinh lớp vảy thép dày so với thành phẩm.và ở nhiệt độ cao,cấu trúc kim loại cũng không thỏa mãn được yêu cầu về mặt học theo nhiệt độ trình tái kết tinh để phân chia cán nguội cán nóng,nhiệt độ 600o650oC,nên coi nhiệt độ 400450oC cán nguội;lớn 600 650oC cán nóng Qui trình công nghệ CNg gồm bước:đánh bề mặt phôi (đánh vảy,tảy rỉ);cán nguội;gia công nhiệt (ủ) để sắp xếp lại cấu trúc kim loại;cán bổ sung sau ủ với lực ép nhỏ (cán luyện) công việc kết thúc (chỉnh,cắt bavia,xếp,mạ thiếc, …) Các máy CNg cũng chia ra:cán liên tục cán quay thuận nghịch Các máy cán liên tục nhiều trục có nhiều ưu điểm kết cấu cồng kềnh, phức tạp, gây khó khăn cho bảo dưỡng nên cần cán băng thép mỏng, người ta dùng cán nguội quay thuận nghịch để cán nhiều lần tới độ mỏng cần thiết Còn đặc điểm máy CNg liên tục hộp thường kèm theo trục tháo trục quấn.Và băng thép được cán đồng thời nhiều hộp cán lúc nên cần thiết phải điều chỉnh phối hợp xác về tốc độ hộp cán, hộp cán đầu trục tháo, hộp cán cuối vad trục quấn.Máy thường làm việc ở chế độ cán căng cần đảm bảo lực căng theo yêu cầu.Hộp cán có nhiều trục suất máy cao.Ưu điểm máy cán nguội quay thuận nghịch cán được cán băng thép rất mỏng, dễ điều chỉnh tốc độ theo yêu cầu công nghệ (vì chỉ có hộp cán),còn nhược điểm sau mỗi lần cán,khi đảo chiều lại phải điều chỉnh khoảng cách hai trục làm việc nên tốc độ cán trung bình thấp 1.2 Đặc tính phụ tải Do yêu cầu công nghệ cán nguội phải đảm bảo được điều kiện để trục cán ngoạm được băng thép Trục cán ngoạm phôi cán ép được nhờ vào lực ma sát tiếp xúc xuất hiện cung ngoạm AB trục quay Nhưng lực kéo vào trục cán quay còn có lực đẩy Nếu lực đẩy lớn lực cán trục cán không ngoạm được vào băng thép Lúc ngoạm phôi trục cán tác dụng lên phôi lực P, đồng thời lực ma sát T tiếp tuyến với mặt tròn trục cán Phân tích P T theo phương yy xx ta thấy: Lực trục cán tác dụng lên băng thép Px > Tx Nếu Px < Tx Nếu trục cán không ngoạm được vào băng thép trục cán ngoạm được vào băng thép điều kiện ngoạm được vào phôi T cos α ≥ P sin α T = Pk ms = Ptgδ ms δ ms , Px < Tx T ≥ P t gα kms hay : Vì lực ma sát trượt T= hệ ssos ma sát trượt, la góc ma sát trượt, công thức viết lại sau: Pk ms = Ptgδ ms > Ptgα Suy điều kiện đẻ trục cán ngoạm được vào phôi là: kms > tgα 1.3 Yêu cầu truyền động trang bị điện Yêu cầu chung máy cán nguội (liên tục thuận nghịch) • Duy trì sức căng cố định băng thép hộp cán,giữa trục cán • • • • hộp tháo hoặc trục quấn ở mọi chế độ làm việc (ổn định độ), Có thể điều chỉnh động thời hoặc riêng rẽ hộp cán, Hãm mở máy êm, Thời gian trình độ ngắn, Làm việc tin cậy xác Đối với máy cán nguội liên tục tốc độ cao còn yêu cầu điều chỉnh trơn dải rộng (50100):1 từ tốc độ bò (0.51m/s) đến tốc độ làm việc cực đại (hơn 100m/s).máy cán thuận nghịch cần điều chỉnh tốc độ phạm vi 11.5m/s Chương 2: phân tích sơ đồ truyền động điển hình 2.1 phân tích sơ đồ 2.1.1 Mạch lưc a) Gồm phần tử Động truyền động máy cán liên tục thường động chiều kích từ độc lập.điều chỉnh từ thông dải (23):1(đối với máy liên tục) (34):1 (với máy quay thuận nghịch) b) Đặc điểm truyền động Các hệ truyền động F-Đ,CL-Đ,T-Đ.hệ thống cấp điện cho động chung(hình a),chung có máy phát phụ (hình b) hoặc riêng cho từng động (hình c),hay cho nhóm động cơ(hình d) phương pháp cấp điện cho động Trong đấy phương pháp cấp điện chung sử dụng máy phát điện có nhược điểm khó thay đổi điện áp cho từng động nên khó ổn định sức căng.do chỉ dùng ở máy cán công suất nhỏ,tốc độ thấp,năng suất thấp Phương pháp cấp điện chung có máy phát phụ(máy phát điện áp thấp dòng lớn tương ứng với động cơ) thường dùng ở máy cán luyện cần tốc độ cao suất thấp Phương pháp cấp riêng dễ thay đổi điện áp phần ứng động cơ,mở rộng được phạm vi điều chỉnh tốc độ độc lập,tác động nhanh,duy trì tốc độ xác số thiết bị lớn c) Các phương pháp điều chỉnh tốc độ Để ổn định lực căng băng thép hộp cán ở mọi chế độ làm việc (ổn định độ),tốc độ hộp cán phải thỏa mãn điều kiện: Trong đó: - tốc độ hộp cán thứ i; – tốc độ phụ thêm hộp cán thứ i Ta xét sơ đồ cấu trúc hệ điều chỉnh tốc độ truyền động điện hộp cán máy CNgLT có hộp cán Có phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ: • Điều khiển kích từ động theo nguyên lý điều chỉnh s.đ.đ.có tầng điều chỉnh:bộ điều chỉnh dòng điện kích từ điều chỉnh s.đ.đ,có giới hạn tín hiệu tương ứng với giá trị đặt dòng kích từ định mức.thêm nữa,hệ điều chỉnh kích từ mỗi phần ứng đều có điều chỉnh dòng điện kích từ riêng,còn mạch vòng điều chỉnh s.đ.đ chung cho cả phần ứng • Điều chỉnh điện áp máy phát giá trị đặt tốc ở đầu vào khuếch đại đặt tốc Đω hộp cán 2.1.2 Mạch điều khiển sơ đồ cấu trúc hệ điều chỉnh tốc độ truyền động điện hộp cán máy CNgLT có hộp cán Đω:bộ khuếch đại đặt tốc hộp cán.tín hiệu vào Đω giá trị đặt tốc độ,tín hiệu đảm bảo nhịp độ thay đổi tốc độ cả vùng điều chỉnh L:bộ lọc Rω:đầu vào 1M:khối điều biến chung cho từng vòng điều khiển 2M:khối điều biến chung cho hộp cán RI:bộ điều chỉnh dòng điện,là điều chỉnh PI có hạn chế tính hiệu ra.tín hiệu kết quả so sánh tín hiệu đặt tốc độ(dòng phần ứng máy phát tương ứng) giá trị thực dòng ứng máy phát RU:bộ điều chỉnh điện áp.cũng điều chỉnh PI TK:bộ biến đổi kích từ thyristor KTF:kích từ máy phát F:máy phát Đ:động Gω :máy phát tốc.đo tốc độ động cơ,chuyển đổi thành tính hiệu dòng,áp phản hồi tới đầu vào Rω CBT2:bộ điều chỉnh cân tải máy phát cấp cho động kéo trục cán dưới.tín hiệu vào lấy từ cảm biến dòng máy phát.tín hiệu đặt tới đầu vào Rω (với dấu ngược) CBE:cảm biến s.đ.đ đo s.đ.đ thực động Eđ:s.đ.đ đặt.độ lớn Eđ tương ứng với dòng kích từ định mức RE:bộ điều chỉnh s.đ.đ.so sánh tín hiệu đặt s.đ.đ giá trị thực s.đ.đ động cơ.tín hiệu RE tín hiệu đặt dòng kích từ BĐPT:bộ biến đổi phi tuyến.thay đổi hệ số khuếch đại mạch vòng tỉ lệ với từ thông động cơ,đảm bảo cho mạch vòng điều chỉnh s.đ.đ tác động nhanh ở đoạn khác đặc tính từ hóa RIKT:bộ điều chỉnh dòng kích từ phần ứng.đây điều chỉnh giả tĩnh nhằm đảm bảo bù trừ không chỉ số thời gian cuộn kích từ mà cả ảnh hưởng từ thông tản dòng xoáy CBIK:cảm biến dòng kích từ.đo,phản hồi lại RIKT TKT:bộ biến đổi kích từ thyristor CBT1:bộ điều chỉnh cân tải phần ứng tác động lên từ thông kích từ mỗi phần ứng.tín hiệu vào hiệu dòng điện phần ứng,tín hiệu được đưa tới RIKT Động truyền động cho trục làm việc động phần ứng.mỗi động được cấp điện từ máy phát.cuộn dây kích từ mỗi phần ứng được cấp điện từ biến đổi kích từ thyristor,còn cuộn kích từ cho máy phát cũng biến đổi thyristor.các trục hộp cán đầu dẫn động từ động phần ứng có máy phát cấp điện chung Mỗi động phần ứng truyền động cho trục cán.cấp điện cho động máy phát riêng.cân tải phần ứng được thực hiện qua điều chỉnh từ thông kích từ phần ứng.còn cân tải trục cán (trên dưới) thực hiện qua điều chỉnh từ thông kích từ máy phát.việc giảm từ thông chỉ bắt đầu sau điện áp phần ứng đạt giá trị định mức Như vậy,việc điều chỉnh tốc độ động được thực hiện theo phương pháp • Điều khiển kích từ động theo nguyên lý điều chỉnh s.đ.đ • Điều chỉnh điẹn áp máy phát a) Điều chỉnh kích tư động theo nguyên lý điều chỉnh s.đ.đ.có tầng điều chỉnh:bộ điều chỉnh dòng kích từ điều chỉnh s.đ.đ.có giới hạn tín hiệu tương ứng với giá trị đặt dòng kích từ định mức.hệ điều chỉnh dòng kích từ mỗi phần ứng đều có bọ điều chỉnh dòng kích từ riêng,còn mạch vòng điều chỉnh suất s.đ.đ chung cho cả phần ứng Các tín hiệu đặt giá trị thực s.đ.đ động được so sánh ở đầu vào điều chỉnh s.đ.đ RE.các giá trị thực được so sánh với giá trị thực được đo bởi cảm biến CBE.độ lớn Eđ ở đầu vào RE tương ứng với dòng kích từ định mức ở dải điều chỉnh tốc độ bản,tín hiều RE (tương đương với dòng kích từ) không phụ thuộc vào tốc độ.nói cách khác,hệ điều chỉnh s.đ.đ không làm việc ở vùng tốc độ bản Để đảm bảo hệ điều s.đ.đ chỉnh tác động nhanh ở đoạn khác đoạn đặc tính từ hóa,mạch vòng có biến đổi phi tuyến BĐPT nhằm thay đổi hệ số khuếch đại mạch vòng tỉ lệ vơi từ thông động Tính hiệu từ RE tính hiệu đặt dòng kích từ,sẽ tới đầu vào điều chỉnh dòng kích từ RIKT phần ứng.đầu vào RIKT còn có tín hiệu từ cảm biến dòng kích từ CBIK qua lọc L Bộ điều chỉnh dòng kích từ RIKT điều chỉnh giả tĩnh nhằm đảm bảo bù trừ không chỉ số thời gian cuộn kích từ mà cả ảnh hưởng từ thông tản dòng xoáy.tín hiệu đặt vào biến đổi kích từ thyristor TKT Bộ điều chỉnh cân tải CBT1 phần ứng tác động lên từ thông kích từ mỗi phần ứng.hiệu dòng điện phần ứng (qua cảm biến dòng) đặt tới đầu vào khuếch đại đảo điều chỉnh cân tải CBT1 cho tín hiệu tới điều chỉnh dòng RIKT phần ứng.bộ điều chỉnh CBT1 có hạn chế điện áp để loại trừ trường hợp hiệu dòng kích từ lớn b) Điều chỉnh điện áp máy phát giá trị đặt tốc độ ở đầu vào khuếch đại đặt tốc Đω hộp cán.tín hiệu đảm bảo nhịp điệu thay đổi tốc độ (gia tốc) cả hai vùng điều chỉnh.hệ điều chỉnh có mạch vòng điều chỉnh:mỗi động phần ứng có mạch vòng điều chỉnh riêng Mỗi mạch vòng điều chỉnh có tầng điều chỉnh:bộ điều chỉnh điện áp máy phát Ru,bộ điều chỉnh dòng điện phần ứng Ri điều chỉnh tốc độ.đầu vào Rω có tín hiệu từ Dω tín hiệu phát tốc G ω tương ứng với tốc độ động cơ.bộ điều chỉnh tốc độ điều chỉnh tích phân.mạch vòng điều chỉnh có nhân thời gian xung,do đảm bảo tác động nhanh mạch vòng giống ở cả vùng điều chỉnh tốc độ.mỗi mạch vòng có khối điều biến riêng 1M,còn khối điều biến 2M chung cho hộp cán.ở đầu vào khối điều biến 2M tín hiệu đặt tốc độ n đ,còn ở khối 1M có cả tín hiệu Rω.tín hiệu 1M,được lọc L san hạn chế sẽ giá trị đặt độ lớn dòng điện phần ứng máy phát tới đầu vào điều chỉnh dòng điện RI Bộ điều chỉnh dòng điều chỉnh PI có hạn chế tín hiệu ra.tín hiệu kết quả so sánh tín hiệu đặt tốc độ (dòng phần ứng máy phát tương ứng) giá trị thực dòng phần ứng máy phát.tín hiệu sẽ tới đầu vào điều chỉnh điện áp RU (điều chỉnh PI) tới tiếp biến đổi kích từ thyristor TK máy phát Trong sơ đồ điều chỉnh điện áp máy phát có điều chỉnh cân tải CBT2 để cân tải máy phát cấp cho động kéo trục cán dưới.tín hiệu vào lấy từ cảm biến dòng máy phát.tín hiệu đặt vào R ω động (với dấu ngược) 2.2 Phân tích tín hiệu liên động a) b) c) d) e) Bảo vệ dòng, áp Thiếu từ thông Ngắn mạch Điện áp không Đủ dầu bánh ăn khớp 2.3 thuyết mính hoạt động sơ đồ a) trình thử máy b) khởi động quay thuận quay nghịch c) trình hãm dừng d) trình đảo chiều quay Chương 3: đánh giá phân tích ứng dụng máy CNg công nghiệp 3.1 sơ đồ truyền động khác máy Sơ đồ chức truyền động máy CNg cán tôn thép lõi biến áp Trục cán được dẫn động động 1Đ,2Đ,3Đ nối đồng trục,còn mạch phần ứng nối song song,cấp nguồn từ biến đổi thyristor BBĐT có đảo chiều mắc theo sơ đồ song song ngược Sơ đồ cho phép điều chỉnh tốc độ ở bản với điều khiển từ thông động độc lập nhau,theo nguyên tắc phụ thuộc thông số.mỗi BBĐ thyristor (thuận nghịch) lại được nối song song có điều chỉnh điện áp R u dòng Ri riêng.các tín hiệu tương ứng với dòng áp thực được đặt tới điều chỉnh dòng R i áp Ru Bộ điều chỉnh tốc độ Rω dùng chung cho cả động qua phát tốc R ω.các cuộn kích từ cả động được cấp điện từ biến đổi thyristor riêng 1T,2T,3T.từ thông động ứng với tốc độ đặt được điều khiển bởi điều chỉnh từ thông R Φ thay đổi gián tiếp nhờ cảm biến dòng kích từ CBIKT Tín hiệu điều chỉnh từ thông Φđ từ đầu điều chỉnh s.đ.đ RE chung cho cả động sẽ tới đầu vào điều chỉnh từ thông R Φ.mạch điều chỉnh s.đ.đ có phản hồi về s.đ.đ động 1Đ còn độ lớn từ thông kích từ 2Đ,3Đ được điều chỉnh qua điều chỉnh cân phụ thuộc tải RCB 3.2 ứng dụng thưc tế công nghiệp (dân sinh) dây chuyền cán nguội liên tục dây chuyền cán nguội đảo chiều - đánh giá vai trò - ưu, nhược điểm (so với cán nóng) Quá trình cán cán nguội được thực hiện ở nhiệt độ thấp cán nóng gần với nhiệt độ phòng Quy trình sản xuất làm cho kết cấu thép trở nên cứng khoẻ Quy trình cán nguội về nguyên lý không làm thay đổi cấu tạo vật chất thép, chỉ làm biến dạng Tuy nhiên trình cán, dập nguội cần được kiểm soát chặt chẽ để không tạo xung lực lớn làm biến dạng không kiểm soát gây đứt, nứt bề mặt Vd: Phương pháp dập thép tấm thành hình có góc thường gây biến dạng nứt ở góc/ cạnh thành phẩm khu vực thường không hàn nối được cấu tạo vật chất lý bị thay đổi Thông thường quy trình vận hành cán nguội, người ta thường dùng dung dịch chuyên dụng để “làm mát” suốt trình sản xuất, nhằm kiểm soát nhiệt độ trì không cho thép biến đổi cấu tạo vật chất bên Về thành phẩm: Hai trình cho thành phẩm với màu sắc bề mặt khác Màu thành phẩm cán nguội được mịn màng màu xám (như tôn, thép lá) Sản phầm cán nóng có bề mặt thô xanh xám (như phôi, thép cuộn cán nóng) Về dung sai : Quá trình cán nóng thành vật liệu sẽ có dung sai nhiều bởi trình thép thành phẩm nóng rồi tự nguội sẽ không kiểm soát được trình tự biến dạng Trong cán nguội chế biến sản phẩm xác nhiều bởi đã trải qua trình làm nguội xác cho kích thước thành phẩm Tóm lại là, thép bị nung nóng đến mức nóng chảy, chúng được cho vào khuôn để tạo nhiều hình dạng Điều cho phép sản xuất thép hình I, H, thép vằn, ray và cấu trúc khác trình cán nóng Thép cán nguội giới hạn vài hình dạng chủ yếu tấm cán mỏng phẳng (bởi cán nóng sản xuất siêu mỏng không thể), chi tiết hình tròn, hình vuông lại khả cho thành phẩm thẳng, có bề mặt láng mịn với dung sai kiểm soát chặt chẽ