1. 2.1 Sơ đồ dây chuyền sản xuất que hàn
4.5Giá thành của que hàn thép cacbon E7016 sau khi sản xuấ t
Theo kinh nghiệm cũng như yêu cầu sản xuất thực tế thì: T = T1 + T2 Trong đó: T1 = 0,3T ; T2 = 0,7T Lại có: 2 0 . 3 1000 330 . 1000 670 T T T = +
Theo công thức trên, để tạo ra 1 kg que hàn chi cần 330g thuốc bọc. Vậy, giá thành của thuốc bọc để chế tại ra 1kg que hàn là: T3c = 0,33.9543 = 3149,19 (đ). Giá thành của 1kg thép được dùng làm lõi que H-08A trên thị trường là: T0 = 13000 (đ/kg).
Suy ra: T2 = 0,67.13000 + 1854,6 = 11859,19 (đ/kg). Giá thành của 1 kg que hàn thành phẩm là:
T = 11859,19/0,7 = 16941 (đ/kg).
Vì vậy, muốn công việc kinh doanh có lãi thì que hàn được bán ra thị trường với giá thành khoảng 17,500 ÷ 19,000 (đ/kg).
4.6 Sự phụ thuộc của các yếu tố công nghệ vào hàm lượng các chất Bazơ, Đá vôi, Bôxit
4.6.1 Sự phụ thuộc của chiều dài hồ quang vào hàm lượng các chất Bazơ, Đá vôi, Bôxit
+ Mô hình chiều dài hồ quang:
Y1 = 10,4083 – 0,0333x1 – 0,1417x2 + 0,0667x3 Cố định 2 trong số 3 yếu tốở mức tối ưu đã tìm được, cho 1 yếu tố biến thiên, ta
được hàm biểu diễn sự phụ thuộc của chiều dài hồ quang vào thành phần các xi. Y1d = 9,3082 - 0,0333x1
Y1h = 9,7432 – 0,1417x2 Y1r = 7,4425 + 0,0667x3 Vẽđồ thị các hàm số.
Hình 4.1 Ảnh hưởng của hàm lượng Bazơ, đá vôi, bôxit tới chiều dài hồ quang .
Từ đồ thị ta thấy khả năng ảnh hưởng của Bazơ và Bôxit tới chiều dài hồ
quang là như nhau. Đều tăng khi hàm lượng của chúng tăng. Còn Đá vôi thì ngược lại, chiều dài hồ quang giảm khi hàm lượng đá vôi tăng. Tuy nhiên, trong 3 chất trên thì hàm lượng của Bôxit không ảnh hưởng nhiều tới độ dài hồ quang như 2 chất còn lại.
4.6.2 Sự phụ thuộc của hệ số bong xỉ vào hàm lượng các chất Bazơ rutil, Đá vôi, Bôxit
+ Mô hình hệ số bong xỉ:
Y2 = 0,6569 + 0,0104x1 – 0,0313x2 + 0,0396x3
Cốđịnh 2 trong số 3 yếu tố ở mức tối ưu đã tìm được, cho 1 yếu tố biến thiên, ta được hàm biểu diễn sự phụ thuộc của chiều dài hồ quang vào thành phần vào thành phần các xi. Y2d = 0,6377 + 0,0104x1 Y2h = 0,81729 - 0,0313x2 Y2r = 0,6765 + 0,0396x3 Y1d Y1h Y1r
Vẽđồ thị các hàm số.
Hình 4.2 Ảnh hưởng của hàm lượng Bazơ rutil, đá vôi, bôxi tới thệ số bong xỉ.
Từđồ thị ta thấy khả năng ảnh hưởng của đá vôi và bôxit tới hệ số bong xỉ là như nhau. Đều giảm khi hàm lượng của chúng tăng. Còn Bazơ thì ngược lại, hệ số
bong xỉ tăng khi hàm lượng đá vôi tăng. Tuy nhiên, trong 3 chất trên thì hàm lượng của bôxit không ảnh hưởng nhiều tới hệ số bong xỉ như 2 chất còn lại.
4.7 Kết quảứng dụng vào thực tế:
Kết quả nghiên cứu thành phần mẻ liệu thuốc bọc que hàn E7016 giới thiệu
ứng dụng ở Nhà máy sản xuất Vật liệu hàn LiLama – Công ty CP LiLama - Hà Tĩnh
Bảng 4.5 Kết quả nghiên cứu thành phần đơn thuốc bọc que hàn E7016
TiO2 Fero-Hk
Đá vôi (%)
CaF2
(%) TiO(%) 2 Bazrutil ơ Fe-Si Mn Fe-
Trường thạch, (%) Bôxit (%) Cao lanh (%) Mika (%) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
(%) (%) (%)
38 12 3 9 7 8 8 10 3 2
Thành phần hóa học kim loại mối hàn E7016
C (%) Si (%) Mn (%) P (%) S (%) ≤ 0,1 0,35 ÷ 0,55 1,0 ÷ 1,3 ≤ 0,025 ≤ 0,025 Kết quả thử cơ tính mối hàn E7016 Độ bền kéo MPa Giới hạn chảy MPa Độ giãn dài (%) Độ bền va đập (J) ở – 300C 510 ÷ 610 > 450 > 24 > 100
CHƯƠNG 5
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO QUE HÀN THÉP CACBON E7016 VÀ CÁC PHƯƠNG ÁN ĐỀ XUẤT
5.1 Sơđồ chế tạo que hàn thép cacbon E7016
Từ những công đoạn và những phân tích trong chương 2, ta có được sơ đồ
chế tạo que hàn như sau:
5.2 Chuẩn bị lõi que
Quặng & các vật liệu khác Kiểm tra Nghiền nhỏ Kiểm tra kích thước hạt Cân TP mẻ liệu Trộn khô Trộn ướt Ép bánh Ép que Hệ thống băng tải Vê 2 đầu, in kí hiệu que Sấy sơ bộ Sấy khô kiệt Kiểm tra yes yes No loại No Cấp nước thủy tinh Cấp lõi
Loại yes Bao gói & bảo quản No
Lõi que là thép cacbon thấp, từ thép cacbon thấp H – 08A φ5,8 qua công
đoạn làm sạch bằng bàn chải thép ta đưa dây vào khuôn kéo. Kéo dây xuống các loại đường kính khác nhau φ4,0 ; 3,0 ; 2,5 mm.
Trong thực tế sản xuất thì sau khi kéo rút một thời gian dây hàn thường có kích thước không đúng so với tính toán ban đầu, nếu đường kính dây hàn hụt thì khi dây hàn theo ống dẫn đưa vào khuôn ép dễ bị lệch dẫn đến hiện tượng lệch tâm que hàn sau khi ép. Mặt khác nếu đường kính que hàn tăng thì dễ dẫn đến ùn tắc, kẹt ở
bộ phận dẫn lõi que đưa vào khuôn ép, ảnh hưởng tới tốc độ ép.
Khi kéo rút dây hàn giữa khuôn và dây kéo có lực ma sát lớn sẽ sinh nhiệt, trong trường hợp không được làm mát và bôi trơn tốt, có thể làm cháy khuôn kéo hoặc làm chảy dẻo lớp kim loại bề mặt dây hàn, gây ra khuyết tật (dây bị xước). Kết quả làm giảm tuổi thọ khuôn kéo và bề mặt dây kéo không đảm bảo yêu cầu.
Các giải pháp:
- Thiết kế bộ phận làm mát xung quanh khuôn kéo để khống chế nhiệt độ làm việc của khuôn kéo đảm bảo không vượt quá nhiệt độ làm việc cho phép, tuỳ thuộc vào loại vật liệu chế tạo khuôn và dây kéo.
Yêu cầu kỹ thuật đối với bộ phận làm mát phải bố trí gần khuôn kéo, tiết diện dòng chảy và tốc độ đối lưu phải đảm bảo duy trì khống chế nhiệt độ khuôn theo yêu cầu. Thường làm mát bằng dòng nước đối lưu.
- Thiết kế bộ phận bôi trơn, phương pháp bôi trơn (ướt hoặc khô) và lựa chọn chất bôi trơn hợp lý. Đây là giải pháp rất có hiệu quả để giảm mat sát giữa khuôn kéo và bề mặt dây, giảm nhiệt phát sinh do ma sát và tăng năng suất kéo rút dây,
đảm bảo chất lượng dây được kéo. Cho nên trong quá trình vận hành, phải thường xuyên kiểm tra, thay mới và bổ sung chất bôi trơn.
+ Yêu cầu kỹ thuật đối với vật liệu bôi trơn: Có hệ số ma sát nhỏ, có khả năng dính bám tốt, chịu được nhiệt độ cao, không ăn mòn dây kéo và khuôn kéo, …
+ Vai trò của chất bôi trơn khi kéo
Khác với công nghệ cán, công nghệ kéo không có chất bôi trơn thì không thể
khoảng từ (100 ÷ 400)0C, không có chất bôi trơn khuôn sẽ rất mau mòn, dễ nứt vỡ, còn vật kéo có nhiệt độ cao làm kim loại quá dẻo và dính bám vào lòng khuôn, tạo nên những vết sẹo (như lẹo dao khi cắt gọt), không thể kéo tiếp được.
Chất bôi trơn dù ở dạng lỏng hoặc khô cũng tạo trên bề mặt dây trước khi biến dạng một lớp màng rất mỏng (lớp trung gian) ngăn cách giữa khuôn và kim loại, lớp này có độ nhớt cao, do đó làm giảm năng lượng biến dạng và chất lượng bề
mặt dây sẽ bóng đẹp.
Trong trường hợp được nghiên cứu, khi kéo dây thép cacbon thấp (có tính dẻo cao và mức độ biến cứng nguội sau mỗi lần kéo không quá lớn), mức độ giảm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
đường kính dây không quá lớn và kích thước dây ở giai đoạn cuối không quá nhỏ
(φ4,0 ; 3,0 ; 2,5 mm), chất bôi trơn có thể bôi trơn nhão là: graphít trộn với xà phòng (1,6%) + dầu máy (0,8%) + axit ôlêin (0,4%) + dầu mazut hoặc chất bôi trơn khô là bột graphít.
- Lựa chọn vật liệu làm khuôn kéo hợp lý, vừa đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và tính kinh tế, giúp tăng năng suất và chất lượng sản phẩm.
- Vật liệu làm khuôn: để tăng cơ tính (độ cứng cao), có tính chống chịu mài mòn tốt và bền nhiệt, đồng thời có hệ số ma sát nhỏ. Với kích thước dây kéo như
trên và để tăng chất lượng bề mặt dây kéo, ta chọn hợp kim cứng để chế tạo khuôn kéo (BK10, BK15).
- Kiểm tra kích thước khuôn kéo: Tuổi thọ khuôn kéo không chỉ phụ thuộc vào sản lượng dây kéo, mà còn phụ thuộc rất nhiều vào chế độ kéo, trạng thái khuôn kéo, chất lượng bề mặt dây đưa vào kéo,... Do vậy, sau mỗi lô sản phẩm cần kiểm tra đường kính khuôn kéo, tránh dùng khuôn bị mòn quá kích thước giới hạn hoặc bề mặt không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. Điều này sẽảnh hưởng đến chất lượng dây kéo và năng suất kéo dây.
5.2.2 Nắn cắt lõi que
Công đoạn cắt lõi que với chiều dài theo tiêu chuẩn phụ thuộc đường kính que hàn. Lõi que được cắt từ dây hàn ở dạng cuộn, sản phẩm của công đoạn kéo dây. Dây cuộn sẽ được nắn thẳng qua máy nắn dây, và được chuyển tiếp đến máy
cắt dây thành những đoạn có chiều dài theo yêu cầu. Ở đây, sử dụng máy cắt dây với dao cắt theo nguyên lý lưỡi cắt thẳng song song, kết cấu đơn giản, tuy nhiên độ ồn lớn.
Các giải pháp:
Để tăng bề mặt tiếp xúc giữa dây và lưỡi cắt (dạng khuôn dập), tránh dây bị
dập (làm biến dạng tiết diện ngang của dây) và quá trình cắt êm hơn, nên lưỡi dao trên (lưỡi dao động) và lưỡi dao dưới (lưỡi dao cố định) được chế tạo có dạng gần với dạng bán nguyệt. Do vậy, trong quá trình vận hành người thợ phải lưu ý kiểm tra, điều chỉnh khe hở giữa 2 lưỡi cắt, mài chỉnh sửa lưỡi cắt và kiểm tra cữ khẩu độ đảm bảo chiều dài lõi que, cũng như để hạn chế hiện tượng cong vênh, bavia mặt cắt.
5.3 Chuẩn bị các thành phần mẻ liệu 5.3.1 Chuẩn bị sẵn nguyên liệu đã chọn 5.3.1 Chuẩn bị sẵn nguyên liệu đã chọn
Danh mục quặng, sa khoáng, fero hợp kim và các thành phần khác theo đơn thuốc được lựa chọn đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật cần thiết (hàm lượng thành phần chính, hàm lượng tạp chất chứa P, S nằm trong giới hạn cho phép). Bao gồm các chất sau đây:
Bảng 5.1 Hàm lượng thành phần các chất
Tên nguyên liệu Thành phần các chất
Bazơ rutil 90% TiO2, 2% SiO2
Titan trắng 98% TiO2
Đá vôi 98% CaCO3, 1% SiO2, 1% Al2O3
Bôxit 52% Al2O3, 5% SiO2
Cao lanh 52% SiO2, 35% Al2O3, 1,25% Fe2O3
Trường thạch 51,1% SiO2, 31% Al2O3, 12% K2O, 2,3% Na2O
Ferô – Silic 75% Si
Ferô – Mangan 80% Mn
Nước thuỷ tinh kali (potat) 25% SiO2 , 14,3% Na2O + K2O
Nguyên liệu sau khi được chọn, được đem nghiền nhỏ sao cho kích thước đạt yêu cầu và đảm bảo hiệu quả kinh tế.
Mục đích:Để đảm bảo sựđồng đều về thành phần hóa học của vỏ thuốc bọc,
đảm bảo hồ quang hàn cháy ổn định và lõi que nóng chảy đều trong suốt cả chiều dài que hàn. Đồng thời đảm bảo chất lượng kim loại mối hàn đề ra.
Tuy nhiên, theo phân tích ở trên, mỗi chất có vai trò và cơ chế tham gia trong quá trình hàn riêng biệt nên kích thước hạt của chúng có yêu cầu khác nhau, cụ thể
khi nghiền người vận hành máy phải lưu ý một số yêu cầu về kích thước hạt như (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
sau:
+ Chất tạo khí (các hợp chất cacbonat): Khi hàn cần phân hủy nhanh để tạo khí bảo vệ, chúng cần có diện tích bề mặt riêng lớn, tức là kích thước hạt phải nhỏ. + Các fero hợp kim cần có kích thước lớn hơn, nếu kích thước hạt quá nhỏ, diện tích riêng của bề mặt hạt lớn, điều này có thể xảy ra các hiện tượng sau:
* Bị ôxi hoá nhiều trong quá trình chế tạo, do tác dụng với nước thuỷ tinh;
* Cường độ ôxi hoá các nguyên tố hợp kim trong vùng hồ quang hàn và trong quá trình dịch chuyển từ điện cực đến vũng hàn xảy ra mãnh liệt hơn, điều này giúp tăng hiệu quả với vai trò chất khử, nhưng hiệu quả hợp kim hoá sẽ giảm đi nhiều do nguyên tố hợp kim bị oxi hoá mạnh và có thể dẫn đến không đảm bảo hàm lượng nguyên tố hợp kim cần thiết theo dự tính.
+ Chất tạo xỉ có kích thước hạt trung bình không cần quá mịn (Rutil, ilmenhit...) Như vậy, đểđảm bảo được các yêu cầu kinh tế, tránh lãng phí thời gian nghiền cũng như đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật đối với mỗi loại nhóm vật liệu, công
đoạn nghiền vật liệu phải được kiểm tra và thường dùng rây để sàng lọc với các kích thước lỗ rây tương ứng với mỗi loại nhóm vật liệu.
5.2.3 Xác định thành phần mẻ liệu
Cân các thành phần mẻ liệu thuốc bọc que hàn theo tỷ lệ đã được tính toán (sau khi đã tối ưu) ở trên.
Như phần trước ta đã xét trong thành phần thuốc bọc que hàn thường gồm nhiều hợp chất, mỗi hợp chất có chức năng, tác dụng nhất định hoặc một số hợp chất cùng có tính năng chung, khi hàn sẽ hình thành nền tạo xỉ là:
CaO – CaF2 – TiO2 – (Al2O3).
với tỷ lệ các ôxyt nhưđã dự tính. Danh mục các nguyên liệu và hàm lượng các hợp chất trong chúng để chế tạo thuốc bọc que hàn (kể cả lượng nước thuỷ tinh khô, quy về 100%) như sau:
Bảng 5.2 Tỷ lệ các chất trong mẻ liệu qui đổi
Tên nguyên liệu
Tỷ lệ trong thành phần mẻ liệu qui đổi (kể cả trọng lượng khô của nước thuỷ
tinh), (%)
Đá vôi (CaCO3) 32,7
Bazơ rutil (TiO2) 7,18
Titan trắng(TiO2) 2,7
Bôxit (Al2O3) 9,8
Fero - mangan (Fe – Mn) 7,1
Fero - silic (Fe – Si) 6.3
Trường thạch 7,1
Cao lanh 3,8
Mika 1,8
Phần khô của nước thuỷ tinh 10,6
Khi không kểđến phần nước thuỷ tinh khô, sẽ có thành phần mẻ liệu khô như sau:
Bảng 5.3 Tỷ lệ các chất trong mẻ liệu khô
Tên nguyên liệu
Tỷ lệ trong thành phần mẻ liệu qui đổi (kể cả trọng lượng khô của nước thuỷ
tinh), (%) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bazơ rutil (TiO2) 8,04
Titan trắng (TiO2) 3
Bôxit (Al2O3) 9,8
Fero - mangan (Fe – Mn) 8
Fero - silic (Fe – Si) 7
Trường thạch 8
Huỳnh thạch 11,6
Cao lanh 4,28
Mika 2
Nước thuỷ tinh 10 ÷ 12
5.3.3 Xử lý nguyên liệu
Nhưđã trình bày ở chương 2,Đểđảm bảo chất lượng tốt cho vỏ thuốc bọc que hàn và tránh những khuyết tật nhưđã nêu trên, thì cần phải xử lý nguyên liệu trước khi đưa vào sử dụng.
Để giảm bớt độ hoạt tính của fero hợp kim bằng cách thụđộng hóa – tức là tạo nên một màng mỏng đã bị ôxi hóa (màng ôxit) trên bề mặt hạt fero hợp kim. Điều này cũng không ngoại trừ hoàn toàn khả năng xảy ra các phản ứng kể trên sau khi lớp màng ôxit bị hòa tan, nhưng nó làm trì hoãn và không bắt đầu ngay các phản
ứng đó, mà phải qua vài giờđồng hồ (khi được thụ động hóa tốt). Với khoảng thời gian như vậy cũng đủđể thuốc bọc được khô sơ bộ.
Biện pháp: Thụđộng hóa bột fero hợp kim trước khi đưa vào sử dụng bằng các phương pháp phổ biến sau đây:
+ Ôxi hóa tự nhiên bằng cách giữ một thời gian đủ dài trong điều kiện không khí bình thường.
+ Nung nóng nhanh trong với môi trường khí ôxi hóa hoặc ngâm trực tiếp trong dung dịch thuốc tím (KMnO4) hay nước crôm (K2Cr2O7) (Đôi khi hợp chất crôm này với nồng độ khoảng 0,5% được đưa vào trước khi trộn nước thủy tinh).
5.3.4.1 Trộn khô
Vật liệu khô được trộn đều trong máy trộn chuyên dụng đểđảm bảo đồng đều về thành phần mẻ liệu. Thời gian trộn khô khoảng từ 15 đến 25 phút tuỳ thuộc vào loại thuốc bọc. Theo kinh nghiệm trường hợp que hàn thuốc bọc hệ rutil thời gian trộn từ 15 đến 20 phút.
5.3.4.2 Trộn ướt
Mẻ liệu sau khi trộn khô sẽđược bổ sung nước thủy tinh và được trộn ướt bằng máy trục xoắn vít đơn hoặc kép, hoặc máy trộn kiểu hành tinh. Làm cho thuốc hàn
được trộn nhuyễn, đồng đều và đảm bảo độ dẻo cần thiết. Thuốc nhuyễn, dẻo và có
độ trơn cần thiết sẽ giúp cho quá trình ép được thuận lợi và giảm ma sát giữa thuốc bọc với thành xi lanh, cánh trục vít (trong trường hợp ép bằng máy ép trục vít), bộ
phận dẫn thuốc bọc của đầu ép (đầu bò) và khuôn ép. Điều này ảnh hưởng rất lớn
đến năng suất, chất lượng bọc thuốc lên lõi que.
Công đoạn trộn ướt cần chú ý đảm bảo độ dẻo, nhuyễn của thuốc, nếu thuốc