THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CÁN TẤM NHÔM 0,2x500 CÔNG SUẤT 500 TẤNNĂM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ ĐÚC, NHIỆT LUYỆN & CÁN KÉO ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ CÁN TẤM NHÔM 0,2x500 CÔNG SUẤT 500 TẤN/NĂM GVHD : ThS Nguyễn Đăng Khoa PGS Nguyễn Trường Thanh SVTH : Dương Thanh Châu MSSV : V0800171 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU.……………………………………………………………………… CHƯƠNG 1: NHÔM TẤM LÁ MỎNG TRONG ĐỜI SỐNG…………………… 1.1 Tình hình sản xuất nhơm mỏng Thế giới……………………… 1.2 Tình hình sản xuất nhơm mỏng Việt Nam…………………………6 1.3 Tình hình sản xuất nhơm dự kiến …………………………………… 1.4 Vai trò nhôm công nghiệp dân dụng………………………… 1.5 Các mác nhơm (Al), tính chất ứng dụng nhơm mỏng……… CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CƠNG NGHỆ…………………………………………… 11 2.1 Sản phẩm đầu vào – ………………………………………………………11 2.2 Lựa chọn nhiệt độ cán nhiệt độ kết thúc cán …………………………… 12 2.3 Quy trình cơng nghệ cán nguôi nhôm ………………………………… 12 2.4 Làm bề mặt phôi trước cán…………………………………………12 2.5 Lựa chọn hệ số ma sát……………………………………………………… 13 2.6 Tính tốn lực cán, moment cán công suất động ………………………14 2.7 Các thông số đặc trưng cho vùng biến dạng ……………………………… 28 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ 34 3.1 Máy cán mỏng trục Kvarto 34 3.2 Trục cán 34 3.3 Nghiệm bền trục cán 37 3.4 Quy trình vận hành điều chỉnh cố 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………………… 43 LỜI NĨI ĐẦU Ngày nay, ngành cơng nghiệp tăng cường mạnh mẽ sản xuất kim loại – hợp kim ngành phát triển bật nước ta Không sản xuất thép mà ngành sản xuất kim loại màu bật khơng kém, mà điển hình có mặt hàng nhơm Cùng với phát triển lĩnh vực khác giao thông vận tải, điện tử, viễn thơng, hàng khơng…thì vai trò nhôm lại đặt lên hàng đầu Không dừng đó, lĩnh vực dân dụng nhôm lại ứng dụng rộng rãi, gần gũi thân thuộc vật dụng gia đình, đặc biệt nhà bếp gia đình Việt Nam Ngồi ra, nhơm cung cấp nguyên vật liệu cho việc xây dựng sở hạ tầng nước ta Với nhu cầu cao ngành nhơm cơng ty sản xuất nhơm đời ngày nhiều góp phần vào đáp ứng nhu cầu thiết thực người dân lĩnh vực khác nước Với vốn kiến thức từ năm tháng học tập, em chọn đề tài đồ án “Thiết kế công nghệ cán nhơm mỏng 0,2 × 500 cơng suất 500 tấn/năm”, với mong muốn tìm hiểu sâu quy trình cơng nghệ cách tính tốn để tạo sản phẩm cuộn nhôm Với hướng dẫn, giúp đỡ tận tình thầy môn kim loại thầy PGS.TS Nguyễn Trường Thanh, thầy Th.S Nguyễn Đăng Khoa, em hoàn thành đề tài giao Tuy nhiên, vốn kiến thức hạn chế chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế, nên đồ án chắn mắc nhiều sai sót khơng tránh khỏi Rất mong thầy, góp ý để hồn thiện đồ án CHƯƠNG 1: NHÔM TẤM LÁ MỎNG TRONG ĐỜI SỐNG 1.1 Tình hình sản xuất nhơm mỏng Thế giới Viện nghiên cứu Nhôm Quốc tế cho biết tổng khối lượng nhôm tháng đầu năm 2009, Thế giới sản xuất 15.638.000 Bảng 1.1: Sản lượng nhôm giới từ năm 2005 đến tháng 8/2009 Thời gian (năm) Tổng sản lượng (nghìn tấn) Năm 2005 23.463 Năm 2006 23.869 Năm 2007 24.812 Năm 2008 25.654 tháng đầu năm 2008 17.145 tháng đầu năm 2009 15.638 Tháng 8/2008 2.175 Tháng 9/2008 2.110 Tháng 10/2008 2.187 Tháng 11/2008 2.082 Tháng 12/2008 2.130 Tháng 1/2009 2.094 Tháng 2/2009 1.852 Tháng 3/2009 2.019 Tháng 4/2009 1.914 Tháng 5/2009 1.965 Tháng 6/2009 1.892 Tháng 7/2009 1.948 Tháng 8/2009 1.954 Năm 2010 43.070 Như Bắc Mỹ Châu Âu dẫn đầu sản xuất nhôm đến cuối năm 2008 Nhơm kim loại có mức tăng giá tốt năm sàn giao dịch kim loại London (LME) Sau tăng 8,1% kể từ đầu năm 2011, giá nhôm tăng 1,7% lên 2.670 USD/tấn phiên giao dịch đầu tháng Ngày 7/6/2011, giá nhôm sở giao dịch LME giao tháng tăng khoảng 22 USD/tấn lên 2.686 USD/tấn Nguyên nhân khiến giá nhôm tăng chủ yếu đồng USD yếu sách hạn chế sử dụng lượng Trung Quốc Theo nguồn tin cơng nghiệp, tình trạng thiếu lượng Trung Quốc làm giá nhơm tiếp tục tăng mạnh ngắn hạn United Co Rusal, nhà sản xuất nhôm lớn giới dự báo giá nhôm lên 2.700-2.800 USD/tấn đến cuối năm 2011 Giá tăng mạnh phục hồi kinh tế toàn cầu giá thành sản xuất tăng Năm 2011, sản lượng nhơm bình qn hàng ngày tháng toàn giới leo lên mức cao kể từ năm 1999 bối cảnh giá tăng Theo số liệu từ Viện Nhôm Quốc tế, sản lượng nhôm tồn cầu đạt bình qn 118.800 tấn/ngày tháng 4, so với 115.400 tấn/ngày tháng Giá nhôm giao sau tháng Sở giao dịch Kim loại London (LME) leo lên 2.803 USD/tấn, cao kể từ tháng 8/2008 triển vọng giá dầu cao đẩy tăng chi phí sản xuất Nhơm kim loại có mức tăng giá tốt năm sàn LME, sau tăng 8,1% kể từ đầu năm Hôm qua 31/5, giá nhôm tăng 1,7% lên 2.670 USD/tấn Sản lượng nhôm tháng cao gần 10% so với mức thấp 10 tháng hồi tháng 11 năm 2010 Theo giới phân tích, giá tăng cao yếu tố làm tăng sản lượng khơng phải ngun nhân chính, sản lượng tăng cao nhu cầu cải thiện Sản lượng nhôm Trung Quốc, nước chiếm 40% tổng sản lượng toàn cầu, tăng lên mức kỷ lục tháng trước giá cao nhà sản xuất đẩy mạnh công suất trước lo ngại thiếu điện tháng Theo số liệu Tổng cục Thống kê Trung Quốc, sản lượng nhôm nước đạt 1,46 triệu tháng năm 2011 – cao từ trước tới Alcoa Inc., nhà sản xuất nhôm lớn Mỹ, dự kiến cho hoạt động trở lại lò cao, với công suất thêm 137.000 năm Năm ngoái, Alcoa đạt sản lượng 3,59 triệu World Bureau of Metal Statistics cho biết, nhu cầu nhôm giới có chiều hướng ngày tăng Từ tháng đến tháng năm 2011 sản lượng nhôm giao dịch thị trường lên tới 13,64 triệu tấn, tăng 504 ngàn so với thời kỳ năm ngoái Cũng theo WBMS giai đoạn từ tháng đến tháng năm 2011, số lượng nhôm tồn kho giới 180 ngàn tấn, so với mức 417 ngàn tháng đầu năm 2010 Theo số liệu International Aluminium Institute , sản lượng nhơm Thế giới (khơng tính Trung Quốc) từ tháng đến tháng năm 2011 tăng 6,4%, lên 10,523 triệu Sản lượng nhơm trung bình hàng ngày đạt 69.700 Trước , Ông Kevin Anton - giám đốc điều hành Công ty Alcoa dự đốn nhu cầu nhơm giới năm 2011 tăng 12% Theo ơng sở việc gia tăng nhu cầu thị trường nhơm có phục hồi ngành công nghiệp ô tô, ngành hàng không ổn định, phát triển trở lại kinh tế giới Theo số liệu International Aluminium Institute , sản lượng nhơm thị trường Thế giới vào tháng năm 2011 so với tháng năm 2010 - tăng 5,3%, lên tới 2,167 triệu (không kể Trung Quốc) tổng sản lượng năm tháng đầu năm 10,523 triệu Sản lượng nhôm trung bình hàng ngày giới giai đoạn lên tới 69.900 tấn/ngày 1.2 Tình hình sản xuất nhôm mỏng Việt Nam 1.2.1 Phân bố quặng nhơm tình hình sản xuất nhơm Việt Nam Việt Nam quốc gia có nguồn lượng dồi với nhiều mỏ quặng boxit, hội tốt cho việc phát triển lượng dự án xây dựng nhà máy cán kim loại, tạo chu trình sản xuất từ boxit đến sản phẩm nhôm hợp kim Trữ lượng quặng nhôm Việt Nam ước tính khoảng 5,6 - 8,3 tỷ Tuy nhiên thời điểm tại, Việt Nam chưa có ngành cơng nghiệp nhơm riêng với quy mơ lớn Hình 1.1: Sơ đồ phân bố quặng nhơm Việt Nam 1.2.2 Một số nhà máy luyện sản xuất nhôm Việt Nam  Nhà máy luyện nhôm Bảo Lâm - Lâm Đồng (trực thuộc Tổng công ty khống sản Việt Nam thuộc Tập đồn Cơng nghiệp Than Khống sản Việt Nam) Cơng suất ước tính khoảng 600.000 tấn/năm dự kiến hoạt động vào tháng năm 2011 Nhà máy nhôm Asia Vina – Taiwan (thuộc Cơng ty Thương mại tổng hợp Quảng Bình)  Nhà máy nhôm Asia Vina - Taiwan doanh nghiệp hàng đầu Việt Nam kể doanh nghiệp có 100% vốn nước ngồi liên doanh sản xuất loại nhơm định hình đạt tiêu chuẩn chất lượng quốc tế, có sức cạnh tranh cao Nhà máy thành lập vào tháng năm 1999 Nhà máy có dây chuyền cơng nghệ đại sản xuất loại nhôm thanh, hệ thống mạ hồn thiện sản phẩm, hệ thống đúc nhơm để nấu lại tồn dư liệu q trình sản xuất, vừa triệt để tiết kiệm nguyên liệu đắt tiền, vừa làm cho nhà máy giảm thiểu phế thải đến mức cao nhất, với máy kiểm tra độ cứng nhôm, độ dày lớp mạ sản phẩm hệ thống kiểm tra cơ, lý hoá sản phẩm đạt u cầu xác cao Cơng suất từ 3.500 đến 3.700 sản phẩm/năm  Nhà máy Almine Việt Nam Tại khu công nghiệp Lương Sơn (tỉnh Hòa Bình), chủ đầu tư cơng ty TNHH Almine Việt Nam thuộc tập đồn Almine Nhật Bản khởi cơng xây dựng Nhà máy Almine Việt Nam có tổng mức vốn đầu tư 36 triệu USD Đây dự án có vốn nước ngồi lớn từ trước đến đầu tư vào tỉnh Hòa Bình dự án thứ 19 đầu tư vào KCN Lương Sơn Theo thiết kế, Nhà máy Almine Việt Nam sử dụng công nghệ tiên tiến Nhật Bản để sản xuất, chế tạo cung cấp sản phẩm nhôm phục vụ sản xuất, tiêu dùng nước xuất khẩu, có cơng suất 24 nghìn nhơm cuộn/năm Nguồn ngun liệu nhập từ nước Nhà máy Almine Việt Nam công ty TNHH Song Việt thiết kế xây dựng thời gian năm, dự kiến đến tháng năm 2012 hoàn thành hạng mục cơng trình thức vào hoạt động sản xuất kinh doanh, tạo việc làm cho khoảng 500 lao động địa phương 1.3 Tình hình sản xuất nhơm dự kiến 1.3.1 Tình hình Thế giới Theo ước tính nhà phân tích RBC Capital Markets Metal Bulletin nhu cầu nhôm thị trường giới năm 2011 tăng 7,3% năm 2012 tăng 7,7% Dự trữ nhôm giới dự kiến giảm khoảng 5% vào cuối năm 2010 tiếp tục giảm năm 2011 2012 nhu cầu hồi phục Nhu cầu nhôm Trung Quốc dự kiến tăng 20% năm 2011 lên 16,7 triệu tấn, sản lượng tăng 30% lên 16,9 triệu Trong năm qua, giá nhôm thị trường giới tăng nhu cầu dùng nhôm lĩnh vực ô tô Trung Quốc, Mỹ ngành hàng không tăng cao Giá nhôm giao thị trường London mức trung bình 2.600USD/tấn, cao 24% so với kỳ năm trước Năng suất nhà máy sản xuất giới tăng khiến sản lượng vượt nhu cầu khoảng 5,6% kéo giá nhôm sụt giảm Lượng dư cung lên đến 2,4 triệu tấn, thay 2,3 triệu dự báo hồi tháng 7/2010 Ước tính tổng sản lượng năm 2011 đạt 45,1 triệu tấn, nhu cầu 42,7 triệu Giá nhôm dự báo giao dịch khoảng 2.050 - 2.550 USD/tấn nửa đầu năm 2011 khoảng 1.950 - 2.450 USD tháng lại năm 2011 Năm 2011, sản lượng tăng cao nhà máy nấu nhôm lớn Mỹ, Ấn Độ, Brazil Qatar hoạt động trở lại sau nhiều tháng ngừng hoạt động để bảo trì Tại Quatar, sản lượng nhà máy Quatalum, thuộc tập đồn sản xuất nhơm lớn châu Âu dự báo đạt suất 585.000 tấn/năm năm Alcoa Inc, nhà máy sản xuất lớn Mỹ đặt kế hoạch tăng sản lượng thêm 137.000 năm 2011 Sản lượng Ấn Độ 1,3 triệu Nước đặt kế hoạch đặt sản lượng lên triệu năm tới đến năm 2020 10 triệu Trong đó, nhu cầu Trung Quốc dự báo năm sụt xuống nửa so với năm ngối sách thắt chặt tiền tệ, giảm đầu tư mở rộng nhằm kiềm chế lạm phát nước Trong năm vừa qua, giá nhôm tăng 11% cung lớn cầu khoảng khoảng 1,3 triệu Hiệp hội Nhôm Nhật Bản dự báo, nhu cầu nhơm ngun chất tồn cầu tăng gấp đôi thập kỷ tới nhu cầu tăng cao Trung Quốc, khiến giới thiếu hụt triệu nhôm vào năm 2020 Trong báo cáo vừa đưa ra, hiệp hội cho tiêu thụ nhôm giới đạt 74 triệu năm 2020, từ mức 38 triệu năm 2010 Công suất sản xuất kim loại tăng 47% lên 66 triệu vào thời điểm Theo ông Takuki Murayama, tổng thư ký hiệp hội, giá nhôm giảm 12% năm 2010 sau tăng 45% năm 2009, mỏ Trung Đông bắt đầu đưa vào khai thác Trung Quốc trở lại nước xuất ròng kim loại này, khiến giới dư thừa nhôm Dự báo sau năm 2015, thị trường nhơm bắt đầu tình trạng thiếu hụt giá điện cao gây khó khăn cho nhà sản xuất việc đáp ứng đủ nhu cầu Nhu cầu Trung Quốc - quốc gia tiêu thụ kim loại sử dụng sản xuất ôtô nhà lớn giới - dự báo đạt 44 triệu vào năm 2020, tăng gần lần so với mức 16 triệu năm 2010 Sự tăng trưởng chủ yếu nhờ sản lượng ôtô nước tăng mạnh Hiện Trung Quốc thị trường ơtơ lớn giới Còn Nhật Bản, nhà nhập nhôm lớn châu Á, nỗ lực bước đảm bảo nguồn cung thơng qua dự án đầu tư Nhu cầu nhôm Nhật tăng 26% so với năm 2010 lên 2,4 triệu vào năm 2020 1.3.2 Tình hình Việt Nam Tại Việt Nam, dự án khai thác Bôxit Tây Nguyên Thủ tướng phê duyệt từ 1/11/2007, với mục tiêu phát triển công nghiệp khai thác chế biến khống sản bơ xít phù hợp với quy hoạch phát triển kinh tế xã hội địa phương phát triển mạng hạ tầng sở liên quan giao thơng vận tải, cảng biển, điện Q trình triển khai chia thành giai đoạn: 2007 – 2010 , 2011 – 2015 2016 – 2025 Trước năm 2015, dự án tập trung sản xuất alumina xuất khẩu, sản xuất hydroxyt nhôm (phèn chua) phục vụ nước xuất Sau năm 2015, sản xuất alumina nhơm điện phân, trì sản xuất hydroxyt nhôm Sản lượng dự kiến lên tới 13-18 triệu vào năm 2025 Trong giai đoạn đến năm 2010, Việt Nam triển khai dự án alumina gồm Tân Rai (Lâm Đồng), Nhân Cơ (Đăk Nông 1), Kon Hà Nừng (Gia Lai) dự án hydroxyt nhôm Bảo Lộc (Lâm Đồng) Đến 2011-2015, dự kiến đầu tư tiếp dự án alumina Đăk Nông - - 4, với tổng công suất dự kiến 4,5-6 triệu alumina năm Các dự án đưa vào vận hành sau hoàn thành việc xây dựng tuyến đường sắt Tây Nguyên - Bình Thuận, dự kiến vào giai đoạn 2014-2015 Trong 10 năm tiếp theo, Việt Nam dự kiến trì mở rộng dự án alumina giai đoạn 2007-2015 Tùy theo khả thị trường, cơng suất nâng lên gấp đơi Ngồi ra, có thêm dự án alumina Bình Phước cơng suất 1-1,5 triệu năm Theo tính tốn Bộ Cơng Thương, tổng công suất dự án giai đoạn 2016-2025 vào khoảng 12-18 triệu alumina năm Các dự án giai đoạn mang tính chất dự báo sở nhu cầu giới tăng cao, kết vận hành dự án giai đoạn 2007-2015, tiến độ đầu tư mạng hạ tầng kỹ thuật, đánh giá ảnh hưởng mơi trường văn hóa khu vực để điều chỉnh định 1.4 Vai trò nhơm cơng nghiệp dân dụng Nhơm có tính chất bật nhẹ, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, độ bền học tương đối cao…vì lý nên nhơm sử dụng rộng rãi kinh tế quốc dân   Nhôm công nghiệp kỹ thuật: • Nhôm sử dụng rộng rãi chế tạo máy để chế tạo chi tiết nhôm hợp kim nhơm q trình cơng nghệ tiên tiến đúc áp lực, cán định hình, rèn dập xác, q trình gia cơng khơng phoi có suất cao • Đối với ngành hang khơng, nhôm hợp kim nhôm sử dụng để chế tạo thân, vỏ máy bay, cánh quạt… • Trong cơng nghiệp điện, điện tử, nhôm sử dụng rộng rãi để chế tạo dây dẫn, dẫn, cáp điện, tụ điện… Nhơm đời sống ngày • Vì nhơm nhẹ, dẫn điện tốt, khơng độc hại có màu bóng đẹp nên thường sử dụng để làm dụng cụ gia đình Ngồi nhơm sử dụng làm vật liệu bao gói thay cho thiếc chì 1.5 Các mác nhơm (Al), tính chất ứng dụng nhôm mỏng Bảng 1.3: Các mác nhơm thơng dụng thành phần hố học chúng Hàm lượng (%) Nhơm (Al) lại Kí hiệu mark Al Sắt (Fe) Silic (Si) Tạp chất Tạp chất Fe Đồng (Cu) Tạp chất Cu A0 99,6 0,25 0,10 0,36 0,01 0,40 A1 99,5 0,30 0,30 0,45 0,015 0,50 A2 99,0 0,50 0,50 0,90 0,02 1,0 A3 98,0 1,1 1,0 1,80 0,05 2,0  Tính chất Al mỏng • Khối lượng riêng nhỏ: 2,7 g/cm 3, so với sắt nhơm nhẹ khoảng lần nên dùng chủ yếu cho ngành công nghiệp hàng không, vũ trụ phần phương tiện giao thơng vận tải • Tính dẫn điện cao: độ dẫn điện nhôm 6,2% so với đồng, nhiên khối lượg riêng đồng lớn nhôm khoảng 3,3 lần nên dây nhôm nhẹ đồng bị nung nóng • Tính chống ăn mòn cao: có lớp oxit Al 2O3 có cấu trúc xít chặt bề mặt nên nhơm hợp kim nhơm có tính ăn mòn tốt • Độ bền thấp, độ dẻo cao: nhơm có σ k = 60 MPa, σ 0.2 = 20 MPa • Nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp, 660oC, thuận lợi cho q trình nấu luyện hợp kim nhơm Bảng 1.4: Một số tính chất nhơm  Trọng lượng riêng 2,7 g/cm3 Nhiệt độ nóng chảy 658oC Nhiệt độ đúc rót 710 – 730oC Nhiệt độ gia cơng áp lực (cán, kéo, ép) 400 – 520oC Nhiệt độ kết tinh lại (thường hoá) 370 – 400oC Nhiệt độ kết tinh lại thấp 150oC Nhiệt độ kết tinh lại hoàn chỉnh 400oC Hệ số giãn nở nhiệt 23,8 Hệ số truyền nhiệt 0,2259 cal/g.oC Điện trở suất riêng 0,269 Ω.mm3/m Hệ số dẫn nhiệt 0,52 cal/Ω.s.oC Ứng dụng nhôm mỏng: • Làm tụ điện, chủ yếu dùng mark A0 A1 chứa tạp chất • Dùng làm linh kiện điện, điện tử nhôm 10 (kg.mm) Momen không tải 437 434 390 374 439 162 113 Momen động (kg.mm) 0 0 0 Công suất động (W) 1.352 1.351 1.244 1.215 1.415 627 481 (kg.mm) 2.7 Các thông số đặc trưng cho vùng biến dạng 2.7.1 Góc ăn α Góc ăn α tính đơn giản sau: α= ∆h D Trong đó: ∆h – lượng ép D – đường kính làm việc trục cán Các thơng số: mark nhơm A1  • Kích thước phơi × 500 × 45.000 • Kích thước sản phẩm 0,2 ì 500 ì 200.000 Lng ộp tng i lần cán đạt tới 40% với cán đảo chiều KMV  Cán lần thứ 1: α1 =  Cán lần thứ 2: α2 =  ∆h3 0,127 = = 0,039 (rad) D 80 Cán lần thứ 4: α4 =  ∆h2 0,145 = = 0,043 (rad) D 80 Cán lần thứ 3: α3 =  ∆h1 0,15 = = 0,043 (rad) D 80 ∆h4 0,116 = = 0,038 (rad) D 80 Cán lần thứ 5: 30 α5 =  Cán lần thứ 6: α6 =  ∆h6 = D 0,052 = 0,025 (rad) 80 Cán lần thứ 7: α7 = 2.7.2 ∆h5 0,116 = = 0,038 (rad) D 80 ∆h7 = D 0,035 = 0,021 (rad) 80 Độ dài cung ăn lc Độ dài cung ăn tính theo cơng thức sau: l c = R.∆h   Các thơng số: mark nhơm A1 • Kích thước phụi l ì 500 ì 45.000 Kớch thc sn phm l 0,2 ì 500 ì 200.000 Lng ép tương đối lần cán đạt tới 40% cán đảo chiều kiểu KMV • Đường kính trục cán làm việc 80 mm Cán lần thứ 1: l1 = R × ∆h1 = 40 × 0,15 = 2,45 (mm)  Cán lần thứ 2: l = R × ∆h2 = 40 × 0,145 = 2,41 (mm)  Cán lần thứ 3: l = R × ∆h3 = 40 × 0,127 = 2,25 (mm)  Cán lần thứ 4: l = R × ∆h4 = 40 × 0,116 = 2,15 (mm)  Cán lần thứ 5: l = R × ∆h5 = 40 × 0,116 = 2,15 (mm)  Cán lần thứ 6: l = R × ∆h6 = 40 × 0,052 = 1,44 (mm)  Cán lần thứ 7: l = R × ∆h7 = 40 × 0,035 = 1,18 (mm) 31 2.7.3 Lượng giãn rộng tuyệt đối Lượng giãn rộng tuyệt đối tính theo cơng thức sau: ∆b = 1,15 ×   ∆h  ∆h   , (mm) ×  R × ∆h − 2× h  f  Các thông số: mark nhôm A1 Kớch thc phụi l ì 500 ì 45.000 Kớch thc sn phm l 0,2 ì 500 × 200.000 • Lượng ép tương đối lần cán đạt tới 40% cán đảo chiều kiểu KMV • Đường kính trục cán làm việc 80 mm Áp dụng công thức cho lần cán sau: • Cán lần thứ 1: ∆h1  ∆h  ×  R × ∆h1 −  × h1  2f  0,15 0,15   = 1,15 × ×  40 × 0,15 −  = 0,131 (mm) × 0,85  × 0,065  ∆b1 = 1,15 × Ta có: b1 = ∆b1 + b = 0,19 + 500 = 500,185 (mm) • Cán lần thứ 2: ∆h2  ∆h  ×  R × ∆h2 −  × h2  2f  0,145 0,145   = 1,15 × ×  40 × 0,145 −  = 0,153 (mm) × 0,706  × 0,065  ∆b2 = 1,15 × Ta có: b2 = ∆b2 + b1 = 0,153 + 500,185 = 500,338 (mm) • Cán lần thứ 3: ∆h3  ∆h  ×  R × ∆h3 −  × h3  2f  0,127 0,127   = 1,15 × ×  40 × 0,579 −  = 0,48 (mm) × 0,579  × 0,065  ∆b3 = 1,15 × Ta có: b3 = ∆b3 + b2 = 0,48 + 500,338 = 500,818 (mm) • Cán lần thứ 4: 32 ∆h4  ∆h  ×  R × ∆h4 −  × h4  2f  0,116 0,116   = 1,15 × ×  40 × 0,116 −  = 0,18 (mm) × 0,463  × 0,065  ∆b4 = 1,15 × Ta có: b4 = ∆b4 + b3 = 0,18 + 500,818 = 500,998 (mm) • Cán lần thứ 5: ∆h5  ∆h  ×  R × ∆h5 −  × h5  2f  0,116 0,116   = 1,15 × ×  40 × 0,116 −  = 0,24 (mm) × 0,347  × 0,065  ∆b5 = 1,15 × Ta có: b5 = ∆b5 + b4 = 0,24 + 500,998 = 501,238 (mm) • Cán lần thứ 6: ∆h6  ∆h  ×  R × ∆h6 −  × h6  2f  0,052 0,052   = 1,15 × ×  40 × 0,052 −  = 0,133 (mm) × 0,235  × 0,065  ∆b6 = 1,15 × Ta có: b6 = ∆b6 + b5 = 0,133 + 501,238 = 501,371 (mm) • Cán lần thứ 7: ∆h7  ∆h  ×  R × ∆h7 −  × h7  2f  0,035  0,035  = 1,15 × ×  40 × 0,035 −  = 0,092 (mm) × 0,2  × 0,065  ∆b7 = 1,15 × Ta có: b7 = ∆b7 + b6 = 0,092 + 501,371 = 501,463 (mm) 2.7.4 Hệ số giãn dài tổng Các thơng số: mark nhơm A1  • Kích thước phơi × 500 × 45.000 33 • • Kích thước sản phẩm 0,2 × 500 × 200.000 cán Lượng ép tương đối lần cán đạt tới 40% cán đảo chiều kiểu KMV Ta có cơng thức sau: µt = F0 với F0 diện tích ban đầu vật cán Fn Fn diện tích cuối sản phm àt = F0 ì 500 = =5 Fn 0,2 × 500 Bảng 2.6: Các thơng số đặc trưng vùng biến dạng Số lần cán Các thông số Lần Lần Lần Lần Lần Lần Lần Góc ăn α (rad) 0,043 0,043 0,039 0,038 0,038 0,025 0,021 Độ dài cung ăn lc (mm) 2,45 2,41 2,25 2,15 2,15 1,44 1,18 0,131 0,152 0,48 0,18 0,24 0,133 0,092 Chiều rộng sau 500,18 500,34 500,82 500,99 501,23 Lượng giãn rộng tuyệt đối ∆b (mm) cán (mm) 34 501,37 501,46 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN NGHIỆM BỀN CÁC THIẾT BỊ CHO MÁY CÁN TẤM NHÔM MỎNG 3.1 Máy cán mỏng trục Kvarto Máy cán mỏng trục Kvarto chủ yếu dùng để cán nhôm mỏng với trục cán giá cán dạng Kvarto Công nghệ cán nhôm mỏng 0,2 × 500mm dùng máy cán Kvarto đảo chiều kích thước phơi đầu vào sản phẩm nhỏ nên không cần phải sử dụng nhiều giá cán Máy cán nguội (80 / 250) × 600 liên tục nghĩa máy có trục làm việc với đường kính 80 mm, trục tựa có đường kính 250 mm, chiều dài làm việc trục 600 mm, sản phẩm máy mỏng, chiều rộng lớn sản phẩm cán 500 mm Hình 4.1: Quy trình cán nhơm 3.2 Trục cán 35 3.2.1 Chọn vật liệu làm trục cán Trục cán nơi trực tiếp làm biến dạng kim loại sản phẩm cán có hình dáng kích thước theo tiêu chuẩn theo yêu cầu người Trục cán phôi, cán nhôm tấm, cán nhôm băng thường làm thép chất lượng cao 40XH, 50XH, 60XH, 40X…hoặc làm gang cầu (gang biến trắng) Trục cán nguội nhôm thường làm loại thép 9XC, 9X2, 65XHM, 75XM, 9X2B, 45XHM gang biến trắng… Yêu cầu mặt trục cán phải có độ cứng từ (52 – 64) HRC, bên phải dẻo dai, chịu uốn tốt, chịu va đập mạnh Trục cán cán nóng phải khơng bị giãn nở nhiệt, cán nguội phải có tính đàn hồi tốt, bề mặt trục bóng đẹp…Trục cán làm sứ phải có ưu điểm 3.2.2 Tạo biến dạng trục Trong trình làm việc, biến dạng đàn hồi, mài mòn giãn nở nhiệt khơng hệ trục mà biến dạng khe cán bị thay đổi Đó nguyên nhân làm giảm độ phẳng làm tăng độ không đồng ngang chiều dày kim loại cán Để làm giảm điều người ta tạo cho thân trục biến dạng ban đầu định Tạo biến dạng cho trục cán làm cho thân trục cán có biến dạng định, đảm bảo trình cán khoảng cách đồng bề mặt trục làm việc Có nghĩa hình dạng ban đầu trục phải bù độ uốn đường hữu hiệu, độ giãn nở nhiệt hệ trục phần mài mòn trục cán Ngoài ra, biến dạng ban đầu thân trục phải bảo đảm độ ổn định kim loại trình cán, tức đảm bảo cho kim loại không lệch khỏi đường tâm biến dạng giãn dài phân bố đồng theo chiều rộng Để bù lại độ uốn đường sinh hữu hiệu thân trục phải có độ lồi ban đầu độ lồi nhiệt (nở nhiệt) định Khi thiết kế biến dạng trục máy cán rộng lien tục người ta lấy giá trị sau:  • Đối với trục làm việc nhóm cán thơ lồi khoảng (0,2 – 0,5)mm đường kính • Đối với cán tinh lồi, hình trụ, võng lõm • Đối với trục đỡ sử dụng hình trục lồi lõm thiết kế thiết kế cho trục phía Độ lồi nhiệt Độ lồi nhiệt kết phân bố không đồng theo chiều dài thân trục Đặc điểm phân bố nhiệt độ xác định điều kiện nung nóng làm nguội q trình cán Do nung nóng khơng đồng điều kiện làm nguội khác nên phần thân trục cán, đại đa số trường hợp có nhiệt độ cao phần mép trục Độ chênh lệch nhiệt độ phần mép phần thân trục làm việc máy cán nhôm đạt tới (20 – 50) oC, trục tựa không (5 – 15)oC 36  Độ mài mòn trục Đặc trưng phân bố ăn mòn trục theo chiều dọc (trục đỡ, trục làm việc) độ ăn mòn cực đại trục làm việc mép băng cán Sự ăn mòn trục đỡ cực đại phần trục, điều giải thích kết tì lên trục làm việc trục đỡ Sự tì lên có tồn biến dạng xác định lồi, lõm trục biến dạng đàn hồi trình cán thường lớn trục Độ mài mòn trục phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nhiệt độ kim loại cán, vận tốc cán, độ trượt kim loại cán tương bề mặt tựa, lực cán toàn phần lực cán riêng phần kim loại lên trục cán, vật liệu trục, tính trạng thái bề mặt kim loại cán… Do đó, thực tế việc tính tốn độ mài mòn trục khơng thể thực Khi đề cập vấn đề mài mòn nói đến số liệu xác định xác định biến dạng chúng Các kết nghiên cứu cho thấy độ mài mòn trục làm việc nhóm cán thơ cán tinh máy cán nóng nhơm rộng liên tục tương ứng (0,15 – 0,06)mm (0,02 – 0,4)mm theo bán kính (các giá trị nhỏ tương ứng với nhóm cuối nhóm) Ảnh hưởng độ mài mòn trục làm việc đến biến dạng đường sinh hữu hiệu, thực tế loại trừ Độ mài mòn trục tựa bù lại phần cách tăng độ lồi trục làm việc thay vào giá cán 3.2.3 Kích thước sơ trục cán Ta tính tốn cho trục cán với kích thước đường kính D = 80mm •Chiều dài trục cán: L = 600 mm máy cán trục •Đường kính cổ trục: ([7], trang 101) d = (0,70 – 0,75) × D, mm = (0,70 – 0,75) × 80 = 56 – 60 (mm) Chọn d = 60 mm 37 Hình 4.2: Trục cán nhơm mỏng •Chiều dài cổ trục: ([7], trang 102) l = d = 60 mm •Bán kính lượn trục cổ trục: R = (0,08 – 0,1) × D, mm = (0,08 – 0,1) × 80 = 6,4 – (mm) Chọn R = 6,5 mm R = 0,1 × d, mm = 0,1 × 60 = (mm) •Đường kính phần tham gia lắp với khớp nối trục: d1 = (0,65 – 0,75) × d, mm = (0,65 – 0,75) × 60 = 39 – 45 (mm) Chọn d1 = 42 mm •Khoảng cách từ tâm cổ trục tới mép mặt trục làm việc l d = 2 , mm 60 = = 30 c= •Khoảng cách tâm điểm đặt phản lực: a = L + 2× c = 600 + × 30 , mm = 660 3.3 3.3.1 Nghiệm bền trục cán Tại thân trục Ở chịu uốn, nghiệm bền theo iu kin un: b P ìa với M u momen uốn lực cán gây M 2  σu = u = ≤ [σ u ] Wu 0,4 × D Wu momen chống uốn trục Ở lực cán tác dụng lên trục làm việc chiếm 20% P max 80% Pmax lại trục tựa chịu Vậy ta xét lực P = 20%× 6.254 = 1.251 kg 38 Ta có: a = 660 mm P = 1.251 kg b = 500 mm D = 80 mm Lấy [σ u ] = 14 (kg/mm2) thép hợp kim tốt Suy ra: b Mu = P ì a −  2  500  , (kg.mm)  = 1.250 ×  660 −    = 512.910 Wu = 0,4 ì D = 0,4 × 80 = 204.800 , (mm3) 512.910 ⇒ 204.800 = 2,5 < [σ u ] = 14(kg/mm2) σu = Vậy thân trục đảm bảo độ bền 3.3.2 Tại cổ trục cán: Khi cán trục cán bị võng với độ võng f so với đường tâm trục ban đầu Nếu cán với lực cán mức cho phép, nghĩa trục cán bị tải độ võng f lớn độ võng cho phép [f] trục cán dễ bị gãy, gây cố cho người thiết bị Độ võng trục cán tính theo công thức sau: f = f1 + f ≤ [ f ] , mm Do cán nguội nên [ f ] = 0,05 − 0,3 mm • f1 =   I1  P 3 8a − 4ab + b + 64c ×  − 1 , mm 384 × E × J   I2  • f2 =  b  D2  P  − 1 , mm a − + c  Π×G× D  c d  E mô đun đàn hồi trục Do sử dụng vật liệu làm trục cán thép hợp kim tốt chất lượng cao nên E = 2,15 × 104 (kg/mm2) 39 8 G mơ đun trượt G = × E = × 2,15 × 10 = 8200 (kg/mm2) I1 I2 mơmen qn tính thân cổ trục Ta có: I1 = ì D4 ìd4 v I = 64 64 Hình 4.3: Các kích thước sơ trục cán Ta có: P = 1.250 kg E = 2,15 × 104 kg/mm2 G = 8200 kg/mm2 d = 60 mm I1 = ì D 3,14 × 80 4 = = 2,01× 10 (mm ) 64 64 I2 = ì d 3,14 × 60 4 = = 0,64 × 10 (mm ) 64 64 • J = 0,05 × D = 0,05 × 80 = 2,05 × 10 (mm ) Với: a = 660 mm b = 500 mm c = 30 mm Suy ra: • 40   D2  b  − 1 a − + c  c d     80  1.250 500   = 0,005(mm) 660 − + × 30 × −   60 3,14 × 8200 × 802  30   P Π × G × D2 f2 = • ⇒ f = f1 + f = 0,088 + 0,005 = 0,0885(mm) Vậy f < [ f ] nên trục làm việc tốt 3.3.3 Tại đầu nối trục cán: Ta có: Mc = 20%× 10.977 = 2.195 (kg.mm) x = M x 1,4 ì M C = ≤ [τ x ] W x 0,2 × d13 Ta có: Mc = 2.195 (kg.mm) d1 = 42 (mm) [τ ] = 25 (kg/mm2) ⇒τ x = 1,4 × 2.195 = 8,71(kg / mm ) < [τ ] 0,2 × 423 Vậy trục cán làm việc tốt, đủ bền 3.4 Quy trình vận hành điều chỉnh cố trình cán 3.4.1 Quy trình vận hành Vận hành xưởng cán phải tuân theo kỷ luật, nội qui nêu rõ ứng với phận có ý riêng:  Đối với giàn cán:  Kiểm tra toàn chế độ lắp ghép chi tiết, động điện hệ thống điều khiển, cấu dẫn hướng, dụng cụ thao tác….Sau kiểm tra toàn ta cho máy chạy không tải  Khi máy chạy không tải cần ý quan sát chế độ làm việc động cơ, kiểm tra lại hệ thống điện, độ ổn định phận truyền động, trục cán, giá cán…  Kiểm tra thay đổi đồng hồ đo lưu lượng chất bôi trơn, nước làm nguội… phát vấn đề không hợp lý cần điều chỉnh xử lý  Sau chạy khơng tải thời gian để bạc lót cổ trục ta cho máy chạy điều kiện có tải tiến hành kiểm tra: • Mức độ q tải động 41 • Dầu bơi trơn tuần hồn • Sự ổn định khung giá cán, khớp nối… • Chất lượng, kích thước, nhiệt độ phơi nhơm sau qua lỗ hình  Việc kiểm tra, chạy thử tiến hành cụm máy  Kiểm tra ổn định cán phôi nhôm, điều chỉnh cấu dẫn hướng  Sau cho máy chạy thử thời gian ngừng máy Đo đạc kiểm tra lại mối ghép, khe hở trục, kích thước lỗ hình, khớp nối, bulong…  Khi kiểm tra hồn thiện lại tồn dây cuyền cho máy bắt đầu vào làm việc thức 3.4.2 Sự cố - cách khắc phục Mặc dù tuân theo kỷ luật đặt sai lệch kỹ thuật sai sót cá nhân mà q trình vận hành gặp số cố sau:  Điều    chỉnh máy cán  Khi đưa máy cán vào làm việc, trình lắp ráp ta phải điều chỉnh toàn hệ thống thiết kế có yêu cầu độ đồng phẳng đường tâm trục cán, độ đồng tâm trục cán, độ đồng tâm trục cán với hộp giảm tốc  Khi máy làm việc ổn định việc quan trọng điều chỉnh lượng ép trục cán: nghĩa điều chỉnh cho mặt cắt ngang sản phẩm cho với kích thước u cầu  Ngồi việc điều chỉnh vòng quay động điện chiều máy cán tinh ảnh hưởng lớn đến suất chất lượng sản phẩm  Các tượng thường xảy với lỗ hình trục cán biện pháp điều chỉnh khắc phục: Lượng giãn rộng lớn  Hiện tượng: có bavia bên  Khắc phục: giảm lượng ép cách tăng khoảng cách tâm hai trục lên nhờ vít điều chỉnh Lượng giãn rộng thiếu  Hiện tượng profin tiết diện ngang bị co theo chiều cao kim loại khơng điền đầy lỗ hình  Khắc phục: điều chỉnh tăng lượng ép cách giảm khoảng cách tâm hai trục vít điều khiển Lệch lỗ hình  Hiện tượng: bavia xoắn  Khắc phục: điều chỉnh lệch đường đối xứng cách thay đổi vị trí dọc trục trục cán 42  Lỗ hình xiên:  Hiện tượng: có bavia bên  Khắc phục: điều chỉnh đường tâm trục cán song song với cách điều chỉnh vít ép chêm gối đỡ Ngồi có tượng khác như: vật cán khỏi lỗ hình bị cong… Ta điều chỉnh lại đảm bảo cho song song đường tâm hai trục cán, điều chỉnh thay chi tiết dẩn đỡ, hộp dẫn hướng…  43 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tạp chí Kinh tế Việt Nam, mục Giao thương, báo “Sản lượng nhôm Thế giới cao 12 năm”: http://www.tapchikinhte.com/ Sở công thương Thành phố Hồ Chí Minh, trang Bản tin cơng nghiệp, báo “Sản lượng nhôm giới đạt kỷ lục” http://www.congthuong.hochiminhcity.gov.vn/ Báo điện tử Đảng cộng sản Việt Nam, báo “Xây dựng nhà máy sản xuất nhôm lớn Hồ Bình”: http://www.dangcongsan.vn/ Trang thơng tin thị trường hàng hố Việt Nam, báo “Tình hình sản xuất nhơm từ năm 2005 đến tháng năm 2009”: http://www.vinanet.com.vn/ Đỗ Hữu Nhơn, Thiết kế chế tạo máy cán thép thiết bị nhà máy cán thép Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2004 Nguyễn Trường Thanh, Cơ sở kỹ thuật cán Nhà xuất Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh, 2006 Nguyễn Trọng Giảng, Sản xuất thép thép băng Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1998 44