Chuẩn bị lõi que

1. 2.1 Sơ đồ dây chuyền sản xuất que hàn

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

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

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), (%)

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 quá nhão hoặc quá khô đều không tốt, nó sẽảnh hưởng tới năng suất cũng như chất lượng sản phẩm. Bởi vì:

- Thuốc quá nhão có thể xảy ra một trong số những hiện tượng sau đây: + Làm giảm tốc độ bọc thuốc lên lõi que, dẫn đến giảm năng suất bọc que; + Bề mặt vỏ bọc không đảm bảo độ chắc, độ nhẵn cần thiết, nên khi tiếp xúc với bộ phận đón que và đặc biệt khi phóng que sang băng truyền với lực va đập khá mạnh, kết quả bề mặt vỏ bọc dễ bị biến dạng, ảnh hưởng xấu đến chất lượng que hàn;

+ Lớp vỏ bọc không đều, độ bám dính giữa vỏ bọc và lõi que kém, lớp vỏ bọc có thể bị lột lên ở một sốđoạn, hiện tượng này hay xảy ra khi ép thuốc hệ bazơ.

Biện pháp khắc phục:

+ Giảm lượng nước thủy tinh, kiểm tra chất lượng (tỷ trọng) nước thuỷ tinh (bằng bôme kế), thời hạn sử dụng trong giới hạn cho phép;

- Thuốc quá khô: Khi đó lực để ép que lớn và tốc độ ép que sẽ giảm, dẫn đến làm giảm năng suất của dây chuyền.

Như vậy để khắc phục được hiện tượng này, sau khi trộn mẻ liệu theo tỉ lệ

cần theo dõi và lưu lại các thông tin khi ép que hàn, từđó có những điều chỉnh hợp lý cho việc trộn mẻ liệu của từng loại que hàn.

5.3.5 Ép bánh

Sau khi nghiền các loại nguyên liệu chúng được trộn khô theo tỉ lệ nhất định, tiếp theo là trộn ướt và sau đó chúng được ép thành những bánh mẻ liệu. Bánh mẻ

liệu này sẽ cùng với lõi que vào bộ phận ép que hàn để sản xuất ra que hàn.

5.3.6 Ép que

Trong quá trình ép que hàn thường xuyên xảy ra hiện tượng lệch tâm làm giảm mạnh tính năng công nghệ của que hàn. Vì vậy tuỳ vào hiện tượng lệch tâm xuất hiện mà ta có thể điều chỉnh các nguyên nhân gây ra như: Do lực ép lệch, lõi que và khuôn ép không đồng tâm, vị trí tương đối của đầu khuôn ép.

Để khắc phục được hiện tượng lệch tâm do cấu tạo của khuôn ép ta nên tạo một diện tích dạng hình cầu ở phía trên của khuôn nhằm tạo lực ép đồng đều hơn từ

2 phía. Nâng cao độ đồng tâm giữa thuốc bọc và lõi que, do đó có thể đẩy nhanh

được tốc độ ép que, tăng sản lượng, góp phần hạ thấp giá thành sản phẩm.

P

Mặt khác, đểđẩy cao năng suất ta có thểđẩy nhanh tốc độ ép bằng cách tăng

độ dẻo của thuốc và áp suất khi ép tuy nhiên phải theo dõi chặt chẽ tránh hiện tượng ép thuốc bọc lên dây hàn bị thừa hoặc thiếu.

5.3.7 Bộ phận đỡ và đón que hàn

Sau khi lõi que được bọc thuốc và phóng ra khỏi khuôn ép thì việc đón và

đỡ que hàn chuyển sang mài vê, in ký hiệu là rất quan trọng. Công đoạn này ảnh hưởng nhiều đến chất lượng bề mặt vỏ thuốc bọc, có thể xuất hiện các hiện tượng như: nứt, bẹp, chun đầu que hay ùn tắc ở khâu sắp xếp que hàn trước khi đưa vào mài, vê đầu,... Để khắc phục những hiện tượng này thì tốc độ ép que phải phù hợp với tốc độ của băng tải đỡđón que hàn và tốc độ phóng que phải đồng bộ với tốc độ

của băng tải truyền que hàn.

Dựa vào thiết kế máy đón que theo kiểu của Đức và của Ấn Độ ta có thể thiết kế lại mô hình máy đón que hàn như sau:

1 ¹⁰

2 ⁹

5

7

8

4

6

3

1 - Bộ chỉnh đai; 2 - Puly đỡ que; 3 - Bệđỡ máy đón que; 4 - Ống đỡ máy đón que; 5 - Trục máy đón que; 6 - Bệđỡđộng cơ; 7 - Động cơ truyền tải; 8 - Puly