CÔNG NGHỆ KÉO SỢI SẮT Ф = 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HCM KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU BỘ MÔN KIM LOẠI HỢP KIM ====== ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ ĐÚC, NẤU LUYỆN VÀ CÁN KÉO ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ KÉO SỢI SẮT Ф = GVHD: SVTH: THẠC SĨ NGUYỄN ĐĂNG KHOA LÊ THỊ VINH LÊ KIM CHI TPHCM 05/2013 V0903292 V0900230 I TỔNG QUAN: 1.1 Tình hình thép giới: - Ngành thép giới có lịch sử phát triển lâu dài kể từ người có tiến vượt bậc lĩnh vực luyện kim.Hiện nay, thương mại thép tiếp tục trì phát triển mạnh mẽ với thị trường vô rộng lớn Tốc độ tăng trưởng sản lượng thép giới năm 2006 đạt gần 9%, cao năm 2005, thấp năm 2004 với 10% Năm 2004 năm sản lượng thép vượt mức tỷ Theo báo cáo IISI (International Iron and Steel Institute) sản lượng thép năm 2006 cao tổng sản lượng thép 10 năm trước Mức sản lượng gần 46% tổng sản lượng năm trước - Năm 2007, sản lượng phôi thép đạt 1343,5 triệu m/tấn, tăng 7,5% so với năm 2006 Con số cao lịch sử tính tới thời điểm năm thứ liên tiếp sản lượng phôi thép giới tăng 7% - Trong 10 tháng đầu năm 2008, thị trường thép giới có nhiều biến động Giá thép tiếp tục giảm mạnh kinh tế tồn cầu suy thối làm cho lĩnh vực tiêu thụ nhiều thép đầu tư xây dựng, bất động sản, công nghiệp ô tô sụt giảm mạnh Cầu giảm mạnh làm cho nguồn cung trở nên dư thừa, buộc nhà sản xuất mặt phải cắt giảm sản lượng sản xuất, mặt khác phải tiếp tục hạ giá bán Giá phôi thép thị trường giới khoảng 350 – 400 USD/tấn, giảm đến 70% so với mức cao 1150 – 1200 USD/tấn tháng Do đó, thị trường thép giới tăng mức 3% năm 2008 so với mức tăng 7,5% năm ngoái - Những tháng đầu năm 2009, bối cảnh kinh tế tồn cầu lún sâu vào suy thối, với giảm giá nhiều loại hàng hóa khác, giá thép giảm sâu Đến cuối tháng 2/2009, sở giao dịch kim loại Luân Đôn, giá phôi thép giao ký hạn tháng chạm đáy mức 250USD/tấn Sau đó, giá phơi thép liện tục tăng trước nhận định tích cực cho suy thối kinhh tế giới vào hồi kết trình hồi phục Đến tháng cuối năm, kinh tế giới dần hồi phục, nhờ giá phơi thép giao dịch mức khoảng 450USD/tấn Tuy nhiên theo số liệu WSA, sản lượng thép thô giới 2009 giảm 8% xuống 1,22 tỷ – mức thấp kể từ năm 2005 năm có mức giảm tồi tệ lịch sử Sản lượng Trung Quốc – quốc gia sản xuất thép lớn nhất, đạt 567,8 triệu tấn, tăng 13,5% so với năm 2008 chiếm 46,5% tổng sản lượng thép toàn cầu - Ngày 22/3/2010, Hiệp Hội Sắt Thép Thế Giới IISI cho biết: tháng 2/2010, sản lượng thép Thế Giới tăng thêm 24,2% so với tháng 2/2009, sản lượng 66 quốc gia sản xuất thép Thế Giới đạt 108 triệu – tăng so với sản lượng 87 triệu tháng 2/2009, cụ thể sản lượng thép thô Mỹ (quốc gia có kinh tế phát triển mạnh Thế Giới) 5,98 triệu tấn, tăng mạnh 51,3%, sản lượng Trung Quốc đạt 50,357 triệu tấn, tăng 22,5% sản lượng thép Nhật Bản 8,4 triệu tấn, tăng 54% sản lượng thép khối Liên Minh Châu Âu 13,35 triệu tấn, tăng 28,6% Qua tháng đầu năm, ta thấy tình hình thép giới có bước phục hồi nhờ kinh tế dần ổn định 1.2 Tình hình sản xuất thép Việt Nam: 1.2.1 Quá trình hình thành phát triển: 1.2.1.1 Quá trình hình thành: - Ngành thép Việt Nam bắt đầu xây dựng từ đầu năm 1960 nên non trẻ Khu liên hợp gang thép Thái Nguyên Trung Quốc giúp ta xây dựng, cho mẻ gang vào năm 1963 - Song chiến tranh khó khăn nhiều mặt, 15 năm sau, Khu Liên hợp Gang Thép Thái Nguyên có sản phẩm Thép cán Năm 1975, Nhà máy luyện cán Thép Gia Sàng Đức (trước đây) giúp vào sản xuất Công suất thiết kế lúc khu lien hợp Gang Thép Thái Nguyên 100 ngàn tấn/năm Phía Nam: Các nhà máy chế độ cũ xây dựng phục vụ kinh tế thời hậu chiến (VICASA, VIKIMCO…) - Năm 1976, Công ty luyện kim đen Miền Nam thành lập sở tiếp quản nhàmáy luyện, cán Thép mini chế độ cũ để lại Tp HCM Biên Hòa, với tổng công suất khoảng 80.000 thép/năm 1.2.1.2 Quá trình phát triển: - Giai đoạn từ 1976 đến 1989: Ngành thép gặp nhiều khó khăn kinh tế đất nước lâm vào khủng hoảng, ngành thép không phát triển trì mức sản lượng từ 40 ngàn đến 85 ngàn thép/năm - Giai đoạn từ 1989 đến 1995: Thực chủ trương đổi mới, mở cửa Đảng Nhà nước, ngành thép bắt đầu có tăng trưởng, năm 1990, sản lượng Thép nước vượt mức 100 ngàn tấn/năm Năm 1990, Tổng Công ty Thép Việt Nam thành lập, thống quản lý ngành sản xuất Thép quốc doanh nước Đây thời kỳ phát triển sôi động, nhiều dự án đầu tư chiều sâu lien doanh với nước thực Các ngành khí, xây dựng, quốc phòng thành phần Kinh tế khác đua làm Thép mini Sản lượng Thép cán năm 1995 tăng gấp 04 lần so với năm 1990, đạt mức 450.000 tấn/năm, với mức Liên Xô cung cấp cho nước ta hàng năm trước 1990.Năm 1992 bắt đầu có liên doanh sản xuất Thép sau nguồn cung cấp chủ yếu từ nước Đông Âu khơng Tháng 04 năm 1995, Tổng Cơng ty Thép Việt Nam thành lập theo mơ hình Tổng Công ty Nhà nước (Tổng Công ty 91) sở hợp Tổng Công ty Thép Việt Nam Tổng Cơng ty Kim khí thuộc Bộ Thương mại - Thời kỳ 1996 - 2000: Ngành thép có mức độ tăng trưởng tốt, tiếp tục đầu tư mạnh (phát triển mạnh sang khu vực tư nhân): đưa vào hoạt động 13 liên doanh, có 12 liên doanh cán thép gia công, chế biến sau cán Sản lượng thép cán nước đạt 1,57 triệu vào năm 2000, gấp lần so với năm 1995 gấp 14 lần so với năm 1990 Đây giai đoạn có tốc độ tăng trưởng cao - Hiện nay, thành phần tham gia sản xuất gia công, chế biến thép nước đa dạng, bao gồm nhiều thành phần kinh tế tham gia Ngồi Tổng cơng ty Thép Việt Nam sở quốc doanh thuộc địa phương ngành, có liên doanh, cơng ty cổ phần, cơng ty 100% vốn nước ngồi công ty tư nhân Sau năm 2000, tỉ trọng sản lượng Tổng Công ty Thép Việt Nam giảm 40% so với 100% trước Và đến thờiđiểm khoảng < 30% Tính đến năm 2002, Việt Nam có khoảng 50 doanh nghiệp sản xuất Thép xây dựng (chỉ tính sở có cơng suất lớn 5.000 tấn/năm), có 12 dây chuyền cán, công suất từ 100 ngàn đến 300 ngàn tấn/năm - Năm 2007, theo thống kê sơ bộ, toàn giới tiêu thụ 1400 triệu Thép Trong đó, Việt Nam tiêu thụ < 10 triệu Bình quân 100 kg/người Bình quân khối ASEAN tiêu thụ khoảng 200 kg/người Ở nước tiên tiến, sản lượng tiêu thụ đạt 1000 kg/người - Năm 2009 ngành thép khó khăn, số doanh nghiệp bị thua lỗ từ năm trước trì hoạt động sản xuật, khơng có sở bị đóng cửa Đạt kết chủ yếu hàng loạt biện pháp kích cầu phủ nhu thay đổi sách tài chính, tiền tệ, sách ưu tiên ngoại tệ để nhập phôi thép, thép phế liệu… doanh nghiệp ngành không ngừng cải tiến chất lượng, trọng vào việc khẳng định thương hiệu thép Thái Nguyên Tisco, thép Hòa Phát, thép Miền Nam… chiếm lĩnh thị trường nước - Chín tháng đầu năm 2010, tình hình sản xuất tiêu thụ thép nước tiếp tục tăng trưởng so với cung kỳ năm 2009, sản xuất tăng 19% tiêu thụ tăng 18%, sản xuất phôi thép nước đạt 2,3 triệu tấn, tăng 11%; nhập phôi thép đạt 1,4 triệu Nhu cầu thép tăng, sản lượng thép tháng 11 ước đạt 0,59 triệu tấn, tăng 4,4% so với tháng 11/2009; tính chung 11 tháng ước đạt 5,1 triệu tấn, tăng 3,9% so với kỳ 1.2.2 Mục tiêu, định hướng phát triển - Định hướng phát triển đến năm 2020 Việt Nam: quan điểm phát triển ngành Thép bước đáp ứng nhu cầu thông thường Thép xây dựng Việt Nam để khơng bị phụ thuộc hồn tồn vào nước ngồi.Trong giai đoạn đầu phát triển khâu hạ nguồn trước sản xuất thép xây dựng, thép cán nóng, cán nguội từ thép phôi, thép nhập phần thép phế liệu Trong trình phát triển tiếp tục đầu tư chiều sâu sở có, nghiên cứu phát triển khâu thượng nguồn có sử dụng quặng sắt nước phần quặng sắt nhập phù hợp với trình độ cơng nghệ thục Dưới quan điểm cụ thể: + Thép vật tư chiến lược thiếu ngành cơng nghiệp, xây dựng quốc phòng, có vai trò quan trọng nghiệp cơng nghiệp hoá, đại hoá đất nước Ngành thép cần xác định ngành công nghiệp ưu tiên phát triển.Trên sở phát huy có hiệu nguồn tài ngun khống sản sẳn có nước, kết hợp với nhập phần quặng phôi nước ngồi, xây dựng khu liên hợp luyện kim cơng suất 4-5 triệu thép /năm để bước đáp ứng nhu cầu thép nước chủng loại chất lượng + Trong giai đoạn đầu tập trung phát triển khâu hạ nguồn cán thép xây dựng, thép cán nóng, cán nguội, sau cần nghiên cứu phát triển khâu sản xuất thượng nguồn để sử dụng có hiệu nguồn tài nguyên nước.Kết hợp chặt chẽ phát huy nội lực tranh thủ tận dụng có hiệu nguồn vốn từ nước ngồi (trước hết thiết bị cơng nghệ) Kết hợp hài hoà yêu cầu giữ vững độc lập tự chủ kinh tế với xu hội nhập, tồn cầu hố; tự chủ khơng bỏ qua hội hợp tác phân công lao động quốc tế để đẩy nhanh tốc độ phát triển ngành thép + Đa dạng hoá vốn đầu tư cho ngành thép Vốn đầu tư nhà nước chủ yếu dành cho phát triển nguồn quặng nước cơng trình sản xuất thép tấm, thép + Về công nghệ: Trong giai đoạn đến 2020 sử dụng cơng nghệ truyền thống sản xuất lò cao luyện thép Đồng thời tích cực nghiên cứu áp dụng công nghệ mới, tiên tiến, phát triển ngành thép Đối với khu liên hợp luyện kim khép kín có vốn đầu tư lớn thời gian xây dựng kéo dài, triển khai trước khâu sản xuất cán kéo Sau phát triển tiếp khâu sản xuất phơi cán từ quặng + Nhà nước có sách hỗ trợ tích cực cho ngành thép khuôn khổ cho phép cam kết thương mại hội nhập quốc tế + Tham gia AFTA đồng nghĩa với việc xoá bỏ hàng rào thuế quan, ngành thép phải củng cố mở rộng từ khâu sản xuất đến lưu thông phân phối với ngành kinh tế khác để mở rộng thị trường cạnh tranh thị trường nước giới + Đi đôi với việc đầu tư xây dựng nhà máy đại, phải coi trọng đầu tư chiều sâu, đổi thiết bị công nghệ, đại hố sở có lên ngang tiên tiến nước khu vực Quan tâm công tác đào tạo nhân lực phát triển khoa học công nghệ phục vụ phát triển ngành - Mục tiêu phát triển ngành thép đến năm 2010, tầm nhìn đến 2020: + Mục tiêu tổng quát: Phát triển ngành thép Việt Nam nhanh chóng trở thành ngành phát triển hồn chỉnh theo công nghệ truyền thống, sử dụng tối đa nguồn quặng sẵn có nước, sở xây dựng khu liên hợp luyện kim công suất 4-5 triệu thép /năm, sử dụng tối đa có hiệu nguồn nguyên liệu khoáng nước, áp dụng công nghệ đại sử dụng giới, cố gắng thoả mãn tối đa nhu cầu nước thép cán (cả số lượng, chủng loại, quy cách chất lượng sản phẩm) + Từ thay nhập tiến tới xuất sản phẩm thép Phấn đấu đến 2020 có ngành thép phát triển bền vững với tốc độ tăng trưởng cao, bảo đảm tốt chất lượng, đầy đủ số lượng chủng loại sản phẩm thép, đáp ứng cho nhu cầu phát triển kinh tế xã hội đất nước Như nhu cầu thép vào năm 2010 10 triệu tấn; năm 2015 16 triệu năm 2020 20 triệu Trong sản xuất nước theo mốc năm tương ứng đạt 51%; 61%; 62% 70% vào năm 2020 1.3 Sản phẩm thép thu từ trình kéo sợi 1.3.1.Thép Cuộn mạ nhôm kẽm - Thép cuộn mạ kẽm (GI), thép cuộn mạ nhôm (GL) Ứng dụng rộng rãi sản xuất dân dụng công nghiệp: Các chi tiết, sản phẩm cuối có bề mặt phủ kẽm mang sơn phủ thêm để tăng khả chịu đựng, tăng độ bền với môi trường sử dụng, đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ riêng (tấm lợp, vách, hệ thống nhiệt, thơng gió, lưng thiết bị điện gia dụng, sản phẩm tiếp xúc với môi trường ẩm ướt có độ ẩm cao v.v.) - Sử dụng phương pháp mạ kẽm nhúng nóng, mạ phương pháp điện phân Chiều dày sản phẩm thường từ 0.13mm - 3.20mm tùy theo yêu cầu sản phẩm cuối Một số tiêu chuẩn kỹ thuật sản phẩm thép mạ kẽm bảng 1.3.2.Thép cuộn mạ điện nhũ xám (GA), nhũ xanh (EG) - Thép cuộn mạ điện nhũ xám (GA): + Từ sản phẩm thép cán nguội thép gia công xử lý mạ phương pháp điện phân với thành phần phủ mạ kẽm Không sản phẩm Thép mạ kẽm qua sản xuất, tạo hình chi tiết sản phẩm cuối Thép mạ điện ứng dụng cho chi tiết cần sơn phủ sau tạo hình hồn chỉnh Do phủ mạ từ kẽm nên khả chịu ăn mòn mơi trường cao + Nhìn mắt thường sản phẩm có màu xám tro, khơng phản sáng (khác với thép cán nóng ngâm tẩy rỉ (PO) cho độ phản sáng định) + Thành phẩm có chiều dày từ 0.30 - 4.50mm tùy theo thị trường sử dụng Trọng lượng cuộn từ 4000 - 25.000 KG - Thép cuộn mạ điện, nhũ xanh (EG): + Cũng phủ mạ với thành phần hợp kim khác nhau, nhiên loại sản phẩm tráng phủ lớp "chống dính" (anti finger) chịu độ ẩm, vết dơ, dầu mỡ, bụi bẩn tác động từ mơi trường ngồi Thường ứng dụng sản xuất thùng, khung bao, đế đỡ bo mạch điện, điện tử dân dụng công nghiệp Chủng loại sản phẩm không dùng cho chi tiết, sản phẩm cần phủ mạ lại sau tạo hình hồn chỉnh + Nhìn mắt thường sản phẩm có màu xanh, có độ bóng sáng Đặc biệt dùng tay quẹt lên bề mặt khơng để lại dấu tay sản phẩm Không chủng loại GL có tính bảo vệ chống dính tương tự cho độ dập, vuốt sâu 1.3.3.Thép cuộn: a) Loại thép cuộn tròn trơn 5.5 -16mm - Chủng loại, thơng số kích thước: Chủng loại: Φ 5.5 – Φ 16.0 - Các thơng số kích thước: + Đường kính ngồi cuộn: Φ 1200 mm + Đường kính cuộn: Φ 900 mm + Trọng lượng cuộn: 2000 – 2100kg + Buộc dây đai Φ 7.0 + Dung sai kích thước: • Φ 5.5 – Φ 10mm: ≤ ± 0,15mm - • Φ 12 – Φ 14mm: ≤ ± 0,20mm • ≥ Φ 16mm: ≤ ± 0,25mm Yêu cầu kỹ thuật: + Trọng lượng, dung sai kích thước, tính chất lý loại thép phương pháp thử quy định cụ thể tiêu chuẩn Quy Chủng loại cách sản phẩm đóng Tiêu chuẩn bó Φ5.5, Φ6.0, Φ7.0, Φ8.0, Φ10, Φ12, Cuộn TCVN 1651-1:2008 Φ14, Φ16 [1] - Ứng dụng: + Dùng cho xây dựng, kéo dây chế tạo bulong thông dụng b) Thép cuộn có - mm - Cỡ loại, thơng số kích thước + Tròn, nhẵn có đường kính từ mm đến mm + Được cung cấp dạng cuộn, trọng lượng khoảng 200kg đến 450kg/cuộn, trường hợp đặc biệt cung cấp với trọng lượng 1.300 kg/cuộn + Các thơng số kích thước, diện tích mặt cắt ngang, khối lượng 1m chiều dài, sai lệch cho phép đại lượng cần tính tốn khác theo quy định cụ thể tiêu chuẩn - Yêu cầu kỹ thuật: + Tính lý thép phải đảm bảo yêu cầu giới hạn chảy, độ bền tức thời, độ dãn dài, xác định phương pháp thử kéo, thử uốn trạng thái nguội Tính chất lý loại thép phương pháp thử quy định cụ thể tiêu chuẩn + Chủng Loại: Thép cuộn: Ø6, Ø8 + Quy Cách : Cuộn + Tiêu Chuẩn Sản Phẩm: TCVN 1651 – 1:2008 1.3.4.Thép lưới - - Lưới B40 mạ kẽm,bọc nhựa PVC: + Dây đan mạ kẽm: Ф1.5, Ф2.0, Ф2.2, Ф2.7, Ф3.5, Ф4.0 + Dây đan bọc nhựa PVC: Ф2.7/3.7 + Ô lưới: 25x25, 30x30, 35x35, 50x50, 60x60 Dây thép mạ kẽm: + Đường kính từ 0.2 - 6.0 mm + Độ bền kéo : 300-500 N/mm2 + Khối lượng cuộn : 25kg ; 50 kg + Các sản phẩm dây thép mạ kẽm với cơng nghệ mạ mờ bóng sản xuất theo yêu cầu, đơn đặt hàng khách hàng - Dây thép mạ kẽm bọc nhựa PVC: + Đường kính dây : 1.0/1.5 ; 1.8/2.3 ; 2.2/3.2 ; 2.5/3.5 ; 2.7/3.7 ; 4.0/5.0 + Độ dày lớp bọc nhựa : 0.5mm + Trọng lượng cuộn : 25 kg ; 50 Kg - - Lưới lục giác cỡ nhỏ: + Ô lưới : 13M ; 13D ; 16 ;18 + Đường kính sợi đan : 0.5 mm ; 0.65mm ; 0.85mm + Chiều dài cuộn lưới : 40m + Chiều cao : 0.5m ; 1.0m + Trọng lượng cuộn : 6.5 kg ; 13 kg ; 24kg ; 20kg ; 27 kg Dây thép gai mạ kẽm: + Đường kính sợi trục : 2.5mm ; 3.0mm + Đường kính sợi gai : 2.0 mm ; 2.5mm + Chiều dai : 9m ; 6m + Trọng lượng cuộn : 10 kg ; 30 kg 1.4 Máy kéo sợi thép liên hoàn: a) Máy kéo sợi thép liên hoàn LZ-7/500 Loại máy Liên hồn tang Cơng suất (KW) 220 Tốc độ kéo (m/s) 16 Đường kính tang kéo (mm) 500 - Hệ thống điều khiển tự động PLC, hình cảm ứng Tính - Xử lý bề mặt sợi thép trước vào tang kéo tự động: bóc gỉ sắt, phủ bề mặt chất bôi trơn, sấy khô - Thu dây kiểu: Trực tiếp tang kéo (dạng cuộn) Trực tếp dạng Rulô 800mm - Lz10/600 kéo thép C cao : C65, C60 Thép C thấp - Đường kính đầu vào: 6.5mm5.5mm - Đường kính đầu ra: 2.8mm 2.3mm [2] 10 b) Máy kéo sợi thép liên hồn Lz8-560 Loại máy Cơng suất (KW) Tốc độ kéo (m/s) Tính Liên hồn tang 247 16 Hệ thống điều khiển tự động PLC, hình cảm ứng - Xử lý bề mặt sợi thép trước vào tang kéo tự động: bóc gỉ sắt, phủ bề mặt chất bôi trơn, sấy khô - Thu dây kiểu: Trực tiếp tang kéo (dạng cuộn) Trực tếp dạng Rulô 800mm - Lz8/560 kéo thép C cao : C65, C60 H08, thép C thấp - Đường kính đầu vào: 6.5mm-5.5mm - Đường kính đầu ra: 2.8mm - 2.1mm [3] II KỸ THUẬT KÉO DÂY THÉP 2.1 Lý thuyết trình kéo dây thép: - Định nghĩa kéo: Kéo phương pháp gia công kim loại áp lực, phơi kéo qua lỗ khn để tạo hình Trong q trình kéo kích thước sản phẩm giảm dần chiều dài tăng lên - Ưu điểm phương pháp kéo: Kéo có nhiều ưu điểm so với phương pháp gia công khác Kéo loại gia cơng vật liệu khơng có phoi, tiết kiệm kim loại Mặt khác, kéo cho suất cao chất lượng sản phẩm tốt hơn, kích thước hình học xác - Chủng loại sản phẩm kéo: Sản phẩm kéo đa dạng băng dây ống, có tiết diện hình tròn, chữ nhật… kích thước từ vài chục milimet đến vài micromet - Quá trình kéo thực máy cơng cụ khuôn kéo với lực kéo xác địnhbằng công thức hay thực nghiệm, từ xác định công suất cần thiết động 2.1.1 Ứng suất q trình kéo 11 a) Phơi đặc - Ranh giới vùng biến dạng q trình kéo phơi xác định vùng tiếp xúc khuôn vùng làm việc phôi - Phản lực từ khuôn tác dụng lên phơi q trình kéo gây vùng biến dạng ứng suất : ứng suất dọc trục σz, ứng suất hướng kính σT, ứng suất tiếp σt Trong ứng suất dọc trục lớn quan trọng - Ứng suất dọc trục lớn biên khn giảm dần biên vào khuôn - Ứng suất tiếp ứng suất hướng kính ứng suất nén Hình 2.1 Ứng suất lõi dây kéo [1] b) Phôi rỗng - Đối với phôi rỗng, ứng suất kéo lớn phôi đặc, ứng suất dọc trục, lớn biên biên vào Khi kéo qua trục tâm cố định với đường kính khơng thay đổi, điều kiện chảy xác định công thức: - σz - σt = σf Hình dạng vùng biến dạng xác định theo thực nghiệm Wisireich Kopp Ứng suất thu vùng biến dạng thu sau: + Ứng suất dọc trục σz tăng dần từ đầu đến cuối biến dạng + Ứng suất hướng kính σT lớn gần bề mặt phơi đầu vào đầu + Ứng suất tiếp ứng suất kính 12 - Ngồi có ứng suất dư sinh sản phẩm chênh lệch nhiệt độ bề mặt bên vật liệu Ứng suất dư làm nứt khn kéo thúc đẩy vết nứt sẵn có lớn dần trình nguội nên cần phải loại bỏ ứng suất dư - Ứng suất dư khử cách kéo lại, phương pháp đề xuất Buhler : đặt sau khuôn để gây ứng suất biến dạng, qua khn kéo thứ lõi kim loại mềm kim loại bên ngoài, gây ứng suất kéo bên ứng suất nén bên Trên khuôn thứ vùng bên ngồi trở nên mềm dẻo lõi giữ nguyên tính dẻo, kết bên chịu ứng suất kép bên chịu ứng suất nén khử ứng suất dư tồn kim loại c) Lực công biến dạng Công gây biến dạng xác định công thức: Wtot = Wid + Wfr + Wsh + WB Trong đó: Wid : cơng gây lực ép Wfr : công gây lực ma sát Wsh : công gây biến dạng WB : công gây uốn Lực tổng tính theo cơng thức: Ftot = Fid + Ffr + Fsh + FB 2.1.2 Lực cơng gây biến dạng q trình kéo dây: - Trong q trình kéo, lực cơng tính tốn phương pháp Siebel Điều kiện lực công trường hợp kết thúc biên tiếp xúc Phương trình lực kéo viết sau: F D,tot = Fid + Ffr + Fsh = σz1 A1 = A1 σf,m [( + 13 ).φmax + ] Hình 2.3 Quan hệ vận tốc nhiệt độ [2] - Nhiệt độ tăng dựa vào sức căng tự nhiên Ma sát khuôn bôi trơn bề mặt phơi dọc vùng biến dạng góp phần làm tăng nhiệt độ khu vực biên Việc phân tích dòng nhiệt quan trọng định đến độ dày thành biên tăng nhiệt độ Sự tăng vận tốc dẫn đến dòng nhiệt truyền vào khn so với nhiệt sinh vùng biến dạng phôi - Gradient nhiệt độ lớp biên đưa đến giãn nở khơng đồng tồn mặt cắt ngang, kết dư ứng suất Nhiệt độ trung bình tăng biến dạng độc lập với vận tốc kéo, giả sử ứng suất chảy cho q trình đơng đặc độc lập với ảnh hưởng vận tốc - Nhiệt độ vùng biến dạng trình kéo kiểm tra phải tính đến yếu tố vận tốc Phương pháp phân tích đưa Kopp Adelr: mức tăng nhiệt độ tính tốn từ vận tốc cục mà không cần xét đến ảnh hưởng ma sát - Theo Kopp, biên vật liệu nhiệt độ tăng nhanh vật bắt đầu biến dạng Sau nhiệt độ trở nên ổn định trước tăng lên lại biên khuôn Nhiệt độ tâm phơi thay đổi theo vận tốc kéo Tuy nhiên bề mặt phôi,nhiệt độ tăng với tăng vận tốc kéo Nhiệt độ hàm tuyến tính theo bán kính phơi - Các đường đẳng nhiệt vẽ hình Các đỉnh nhiệt độ xuất khu vực nhỏ ngõ vật liệu bề mặt phơi Ở việc cố gắng làm nguội để đạt nhiệt độ đồng phải tập trung khu vực nhỏ khn Hình 2.3 Đường đẳng nhiệt phơi kéo [3] 2.1.4 Quy trình cơng nghệ kéo: 14 a) Chuẩn bị phôi kéo Phôi quấn tang đặt giá Phôi trước kéo phải xử lý khuyết tật bề mặt Phơi kéo phơi q trình cán nguội sản xuất cách đúc cán liên tục máy đúc liên tục b) Q trình kéo dây - Phơi sau xử lý đưa qua máy làm nhỏ đầu dây qua máy kéo để luồn dây qua khuôn cho vào máy kéo.Ngồi ra, để q trình kéo liên tục ta hàn nối đầu dây cuộn với Điều làm tăng suất kéo sợi, tiết kiệm thời gian - Để kéo cuộn dây có đường kính theo yêu cầu ta phải thực kéo nhiều lần kéo qua nhiều khn khác máy kéo khuôn kéo phải đặt sát để thực q trình kéo liên tục, bên cạnh để tăng suất kéo tang kéo tang kéo chia làm nhiều rãnh tang kéo để qua nhiều khuôn lần Sau máy kéo phận thu dây để thực cho trình kéo c) Thu dây đem ủ Dây sau kéo thu thành cuộn tiếp sau q trình ủ dây cho mềm Quá trình ủ phải đảm bảo lý tính để khơng xảy biến dạng Sơ đồ quy trình cơng nghệ kéo dây thép điển hình Phơi kéo (dây thép 1mm) Xử lí phơi kéo Hàn đầu dây Máy kéo đứng 15 Máy kéo ngang Máy thu dây thành phẩm Thiết bị ủ dây thành phẩm Kho lưu trữ tạm thời 2.2 Lựa chọn công nghệ 2.2.1 Máy kéo có trượt - Máy kéo có trượt loại máy kéo có trượt dây tang kéo, thời gian kéo số vòng dây tang không đổi, tốc độ tang lớn tốc độ dây ( vận tốc dài tang lớn vận tốc dài dây) dẫn đến tang kéo trượt số vòng dây - Nhược điểm máy có trượt nên làm giảm chất lượng bề mặt dây, làm mòn tang kéo tổn hao cơng suất để thắng ma sát phát sinh nhiệt ma sát nên dây dễ đứt - Tuy nhiên, ưu điểm máy lắp nhiều khn kéo, lắp tang kéo nhiều bậc mà kết cấu đơn giản, bơi trơn làm nguội tốt hơn, tốc độ kéo cao - - Cấu tạo: + Khuôn kéo + Tang kéo dây Hoạt động: hệ thống máy hoạt động nhờ vào động truyền qua trục tang kéo, trục lại quay nhờ hệ thống truyền động Phơi đưa vào máy sau tang kéo quay kéo dây qua khn có kích thước nhỏ dần Sau dây kéo đến đường kính theo u cầu có hệ thống thu dây 2.2.2 Máy kéo không trượt - Là loại máy kéo không sinh trượt dây tang kéo nên khơng sinh ma sát, thích hợp để kéo loại dây dẻo mềm Tốc độ kéo máy kéo khơng trượt 16 đạt khoảng 900m/phút Nhưng việc lắp ráp hệ thống máy kéo phức tạp phải lắp nhiều máy kéo liên tục nhau, nhiều tang thu dây cho phù hợp, cách bố trí máy phức tạp dẫn đến tốn mặt sử dụng Ngồi việc đưa dây qua khn kéo puli tốn nhiều thời gian - Đặc điểm máy kéo đứng khơng có trượt dây tang Khi vận hành máy hệ thống khởi động phôi giàn xả kéo trình diễn liên tục kích thước dây đạt yêu cầu thu thành phẩm 2.2.3 Máy kéo sợi thẳng: - Ưu điểm: khả kéo vật liệu có đường kính lớn, sức bền lớn - Nhược điểm: kéo phơi giới hạn định, khơng thích hợp cho kéo phơi có kích thước dài đường kính nhỏ 2.2.4 Lựa chọn phương án cơng nghệ: Qua phương án công nghệ ta chọn máy kéo có trượt, áp dụng rộng rãi nhà máy với lắp đặt dễ dàng vốn đầu tư không cao, kết cấu đơn giản nên tiết kiệm thời gian nhân công lao động 2.3 Các thông số liên quan đến khuôn kéo q trình kéo: 2.3.1 Khn kéo a) Cấu tạo khn kéo Hình 2.6 Cấu tạo khuôn kéo [4] - Khuôn dụng cụ để thực trình biến dạng sản phẩm kéo, bao gồm áo khuôn lõi khuôn - Lỗ hình khn gồm thành phần sau: d1 đường kính lỗ hình khn ( đường kính vùng calip) 17 d2 đường kính ngồi lõi khn d3 đường kính áo khn h2 chiều cao lõi khuôn h3chiều cao áo khuôn l3 chiều dài lõi khn ( vùng calip) 2α góc ăn (14 – 20o) 2α góc ăn (14 – 20o) 2γ góc vào (10-500) Hình dáng khn kéo phụ thuộc vào tính chất kích thước kim loại kéo, đặc tính điều kiện dung dịch kéo trị số ép kéo vật liệu làm lõi khn - Góc vùng làm việc chiều dài l vùng định hình, đường kính định hình quan trọng Góc vùng làm việc lớn lượng ép lớn, kim loại kéo phải mềm - Chiều dài vùng định hình phải đảm bảo độ bền khn khn bị mòn tăng đường kính dây kéo dẫn đến sản phẩm thu không đạt yêu cầu Nếu chiều dài lớn làm tăng ma sát giữ dây khuôn Chiều dài vùng calip phụ thuộc vào độ cứng vật liệu làm lõi khn, vật liệu cứng độ mài mòn khn khơng lớn làm giảm chiều dài vùng calip Chiều dài vùng calip tốt 0.2 - 0.3 d Riêng kim cương chiều dài vùng calip thường so với kim loại khác b) Vật liệu chế tạo khuôn kéo - Khuôn hợp kim cứng khuôn dùng để kéo sâu có đường kính lớn mềm + Ngun liệu làm khn thường đạt u cầu sau: • Độ chịu mài mòn, chịu lực phá vỡ cao lực nén kim loại kéo, gia cơng mài khoan, đánh bóng, hệ số ma sát ít, độ dẫn nhiệt cao Trong nhà máy kéo lớn thường dùng loại khuôn kim cương kĩ thuật, khn hợp kim cứng khn thép • Để kéo sợi thép thường dùng hợp kim BK10 gồm 90% cacbit volfram 10% coban; hợp kim BK15 với 85% cacbit Volfram 15% coban • Hợp kim cứng có độ mài mòn cao, có giới hạn bền nén cao chịu tác dụng kiềm số dung dịch kéo Song hợp kim cứng có độ bền thấp, để cải thiện điều ta cần bọc vỏ thép (áo khn) 18 cho lõi hợp kim Ngồi để dễ dàng gia cơng khn cần nhỏ để + dễ đặt chúng vào máy kéo Phôi khuôn hợp kim làm nguyên công ép kim loại bột gồm cacbit volfram coban sau đem thiêu kết + Để kéo dài tuổi thọ khuôn trình kéo cần ý: Trong trình kéo bê mặt thép khơng có lẫn oxit bẩn • Không ngừng cho dung dịch bôi trơn vào khuôn • Khơng để khn bị q nóng • - Khn kim cương: + Dùng để kéo dây có đường kính nhỏ 1.2 mm Trong tất vật liệu, vật liệu kim cương loại vật liệu có độ bền lớn chống mài mòn tốt Trong đó, kim cương giòn chịu áp lực kéo lỗ nhỏ + Để tăng độ bền cho khuôn kim cương đễ dễ sử dụng kéo sửa chữa ta đặt chúng vào áo khn giữ chặt Trị số đá kim cương xác định trọng lượng đơn vị đo thường dùng kara, làm khuôn kim cương cần 1-2 kara Kim cương dùng làm khuôn hư hỏng hay nứt vỡ bọt khí + Phương pháp chế tạo khn kim cương: • Gia cơng lỗ kim cương đặt vào áo khn sau khoan, mài đánh bóng, phương pháp gia cơng dễ dàng tốn nhiều thời gian, công sức tiền bạc • Gắn khn kim cương vào áo khn cách đổ hợp kim dễ chảy lỏng hay ép • Cơng đoạn quan trọng lâu dài q trình gia cơng khoan phần lỗ khn, phần cho vào, vùng làm việc calip Khoan tốc độ cao hợp kim thép có độ cơn, đầu có chất bơi trơn dầu oliu Hiện nay, người ta dùng tia lửa điện hay laze để gia cơng lỗ với độ xác cao rút ngắn thời gian • Sau khoan giai đoạn mài khuôn tinh chỉnh d) Dung dịch kéo Mục đích: làm giảm ma sát bề mặt khn dây, tránh dính kim loại với bề mặt khn để thu bề mặt kim loại đạt yêu cầu Yêu cầu: + Dính tốt vào bề mặt kim loại kéo lỗ khn tạo thành màng mỏng dính chặt không bị phá vỡ áp suất cao khuôn + Khơng bị phân ly q trình kéo 19 + + + Khơng có tác dụng nguy hại đến sức khỏe công nhân Không chứa vật liệu hay đắt tiền Dung dịch kéo kim loại màu thường chia làm loại: cứng, bán lỏng, + Loại cứng loại sáp ong tinh khiết làm giảm tối đa ma sát khn lỏng khó tìm, dùng kéo kim loại quý + Loại bột xà phòng dùng cho máy kéo lần kéo qua khuôn thép, tốc độ kéo không cao, cho tiết diện dây lớn, loại có tính làm nguội + Loại bán lỏng dầu mỡ động vật, so với cá loại khác loại có tính bơi trơn làm nguội tốt + Loại lỏng lại chia làm hai loại: loại mỡ nhũ tương + Loại mỡ thường dầu thực vật đắt tiền thường thay dầu mỏ thêm vào mỡ động vật + Loại nhũ tương gồm có hạt nước nhỏ, loại dung dịch kéo nhũ có tính làm nguội cao rẻ - Chọn thành phần dung dịch kéo phụ thuộc vào tính chất kim loại kéo, kích thước chúng loại máy kéo Khi kéo thép máy kéo có tang trượt người ta dùng nhũ tương, nước xà phòng, thảo mộc Phương pháp cho dung dịch kéo vào máy kéo phụ thuộc vào kết cấu máy kích thước dây e) Những hư hỏng thường gặp trình kéo cách khắc phục: Hỏng theo kích thước: + Quá giới hạn dung sai cho phép + Độ ô van dung sai cho phép đường kính - Hỏng bề mặt chất lượng dây,sợi: + + + - Xuất vết lõm hay xây xước bề mặt dây Xếp hẹ phần lớn chiều dài Xuất chỗ sâu không kim loại bị lấy Hỏng lý tính: + Giảm giới hạn bền kéo + Độ dẫn điện không đạt theo tiêu chuẩn u cầu 2.4 Tính tốn cho khn kéo 2.4.1 Các định nghĩa: Độ giãn dài E: tỉ số phần trăm độ tăng chiều dài dây sau qua khuôn kéo với độ dài ban đầu E= % 20 Ar :độ giảm diện tích % tỉ số độ giảm diện tích mặt cắt ngang đồng sau qua khn so với diện tích ban đầu Độ giảm đường kính Dr : tỉ số độ giảm đường kính dây sau qua khn kéo so với đường kính dây ban đầu - Các thông số tính tốn khn kéo: d đường kính dây nhỏ (mm) D đường kính dây vào lớn (mm) Ar độ giảm tiết diện tổng sau kéo (%) E độ giản dài (%) Vd vận tốc dây ra(fpm) VD vận tốc dây vào khn (fpm) Đường kính dây vào D: D = Độ giản dài E: E = 100 [(D/d)2 -1] Tổng độ giảm diện tích: Ar = 100.(1-(D/d)2) Độ giảm diện tích trung bình: Are = 100.(1- ) Vận tốc dây vào khn VD = Vd.(D/d)2 2.4.2 Tính tốn cụ thể cho khn kéo: a) Tính tốn hệ số kéo khn lực kéo: - Tùy theo loại khuôn kéo mà lần kéo tiết diện khn kéo giảm xuống từ 15-35 % Tỷ lệ đường kính trước sau gọi hệ số dài Hệ số kéo dài tính theo cơng thức sau: K = d0/d1= - [1] Trong đó: d0, d1 đường kính trước sau kéo (mm) σ giới hạn đàn hồi kim loại ρ áp lực khn kéo lên kim loại α góc nghiêng lỗ khuôn f hệ số ma sát - Kéo sợi tiến hành qua khn kéo Số lượt kéo tính sau: 21 Ta có hệ số giãn dài trung bình phơi kéo : µtb = (µ1 + µ2 + µ3 +…+µn)/n = (Fo/Fn) => µtb.n = (Fo/Fn) Lấy logarit hai vế ta có: n = (lgFo – lgF1) / lgµtb Tính tốn hệ số kéo sau: µ = (Fo – F1) / Fo Vì sau lần qua khn kéo tiết diện dây giảm từ µ = 15 – 30% Ta có biểu thức liên hệ: F1 = F0 - µo.Fo => (F1/Fo) = (1-µo) F2 = F1 - µ1.F1 ………… Fn = Fn-1 - µn-1.Fn-1 Nhân hai vế ta có: F1/Fn = (1-µo)(1-µ1)…(1-µn) (1) Vì µtb = (µ1 + µ2 + µ3 +…+µn)/n nên thay µI = µtb vào (1) Ta có: F1/Fn = (1- µtb)n Logarit hai vế ta có: lgF1 – lgFn = n.lg(1-µtb) Theo thơng số kéo trung bình cho ta có phơi với kích thước 7mm kéo sản phẩm 1mm Chọn µtb = 25% = 0.25 b) Tính tốn khuôn kéo: - Để kéo kim loại qua khuôn cần lực kéo lực tạo tang kéo máy kéo Khi hình thành tiết diện kim loại ứng suất kéo, ứng suất phải nhỏ ứng suất bền thép để không xảy phá hủy dây σk = P/Fk - Trong đó: P lực kéo (N) Fk tiết diện dây sau kéo (mm2) Ta có σb thép 600 N/mm2 = σth - Qua lần kéo dây thép bị biến dạng lượng định xảy biến cứng nên độ bền thép tăng lên 22 - Tính tốn cơng suất kéo lực kéo cho khuôn kéo sau: Lực kéo dây khuôn thứ : P = σb.F1.lg(Fo/F1).(1+f.cotgα) - Trong đó: Fo, F1 tiết diện dây trước sau kéo qua khuôn (mm2) σb giới hạn bền phôi kéo (N/mm2) f hệ số ma sát khuôn phôi kéo α góc ăn = 26 – 36o Hình 2.7 Đồ thị thể biến dạng với độ bền thép [5] Dựa vào đồ thị xác định hệ số dãn dài 20%, 600N/mm2 = σb Fo = (π.do2)/4 = (π.72)/4 = 38,48mm2 F1 = (π.d12)/4 = (π.5.62)/4 = 24,63mm2 Chọn f = 0,5 α = 30o Thay vào biểu thức tính lực kéo ta có: P = 600.38,48.lg(38,48/24,63).(1+0,5.cotg30) = 8348,18N Cơng suất kéo Pt: Pt = = = P.V (KW) Tính cụ thể cho khuôn kéo thứ nhất: Pt = = = P.V => Pt = P.V = 8348,18 1,58 = 13,19 (KW) - Tương tự cách tính tốn ta tính tốn lực kéo cơng suất kéo cho tang kéo 23 - Từ thông số kéo tính tốn theo cơng thức ta lập bảng thông số kéo cho tất khuôn sau: + + + + Lực kéo Pk Tiết diện sản phẩm Sk Độ dãn dài phơi lk Đường kính khn kéo Dk + Hệ số kéo khn µk + + Tốc độ quay tang kéo Giá trị biến dạng dài + Công suất kéo tang kéo (KW) Tài liệu tham khảo: [1]http://www.thepmiennam.com.vn/index.php? Module=Product&Action=view&catId=2&id=2&Itemid=657 [2] http://eway.vn/product/223536/may-keo-soi-thep-lien-hoan-lz8-560.html [3] http://www.vatgia.com/6198/may-keo-soi-thep.top_month 24 25 ... sau: µ = (Fo – F1) / Fo Vì sau lần qua khuôn kéo tiết diện dây giảm từ µ = 15 – 30% Ta có biểu thức liên hệ: F1 = F0 - µo.Fo => (F1/Fo) = (1- µo) F2 = F1 - 1. F1 ………… Fn = Fn -1 - µn -1. Fn -1 Nhân... ta có: F1/Fn = (1- µo) (1- 1) … (1- µn) (1) Vì µtb = ( 1 + µ2 + µ3 +…+µn)/n nên thay µI = µtb vào (1) Ta có: F1/Fn = (1- µtb)n Logarit hai vế ta có: lgF1 – lgFn = n.lg (1- µtb) Theo thơng số kéo trung... Pt = = = P.V => Pt = P.V = 8348 ,18 1, 58 = 13 ,19 (KW) - Tương tự cách tính tốn ta tính tốn lực kéo cơng suất kéo cho tang kéo 23 - Từ thông số kéo tính tốn theo cơng thức ta lập bảng thông số kéo