Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.2 Nguyên lý và kết cấu máy cán
Cán thép hay cán nói chung là một trong những ngành gia công kim loại bằng áp lực hay còn gọi là phương pháp gia công không phoi.
Hình 2.4: Sơ đồ động máy cán thép 2 trục (Nguồn: Đỗ Hữu Nhơn, 2006) I. Nguồn năng lượng: Động cơ điện
II. Bộ phận truyền động: hộp giảm tốc, hộp truyền lực, trục khớp nối…
III. Giá cán: Khung giá, trục cán, bệ máy, gối đỡ, bạc lót…
1. Trục cán 2. Bệ giá cán
3. Trục khớp nối hoa mai 4. Trục khớp nối vạn năng
5. Bệ trên giá cán 6. Bánh răng chữ V 7. Khớp nối đĩa
8. Thanh giằng khung giá cán
19 9. Hộp truyền lực
10. Hộp giảm tốc 11. Khớp nối đĩa
12. Động cơ điện 13. Bánh đà
14. Răng chữ V trong hộp giảm tố Máy cán là một tổ hợp gồm 3 bộ phận chính [7]:
Giá cán: là nơi tiến hành quá trình cán bao gồm: các trục cán, gối, ổ đỡ trục cán, hệ thống nâng hạ trục cán, hệ thống cân bằng trục, thân máy, hệ thống dẫn phôi, cơ cấu lật trở phôi…
Hệ thống truyền động: là nơi truyền momen cho trục cán, bao gồm hộp giảm tốc, khớp nối, trục nối, bánh đà, hộp phân lực…
Nguồn năng lượng: là nơi cung cấp năng lượng cho máy hoạt động, thường dùng các loại động cơ điện một chiều và xoay chiều hoặc các máy phát điện.
2.2.2 Phân loại máy cán
Các loại máy cán được phân loại theo công dụng, theo số lượng và phương pháp bố trí trục cán và vị trí trục cán.
a. Phân loại theo công dụng
- Máy cán phá: dùng để cán phá từ thỏi thép đúc gồm có máy cán phôi thỏi Blumin và máy cán phôi tấm Slabin.
- Máy cán phôi: đặt sau máy cán phá và cung cấp phôi cho máy cán hình và máy cán khác.
- Máy cán hình cỡ lớn: gồm máy cán ray-dầm và máy cán hình cỡ lớn, có đường kính trục cán ≥500mm.
- Máy cán hình cỡ trung: máy có đường kính trục cán tinh nằm trong khoảng
>350mm và <500mm.
- Máy cán hình cỡ nhỏ: có đường kính trục cán từ 250mm đến <350mm.
- Máy cán tấm: Trục cán tấm luôn có dạng hình trụ tròn xoay, đòi hỏi độ chính xác, đồng đều bề mặt, độ bóng cao. Dùng cán tấm nguội và cán tấm nóng.
- Máy cán ống: Máy cán ống không hàn và máy cán ống hàn.
- Máy cán đặc biệt: có thể tạo ra sản phẩm cán có hình dạng phức tạp, khối lượng lớn.
20 Hình 2.5: Máy cán ống tự động
(Nguồn: Đỗ Hữu Nhơn, 2006) b. Phân loại theo cách bố trí giá cán
Hình 2.6: Cách bố trí giá cán (Nguồn: Đỗ Hữu Nhơn, 2006) a) Máy cán đơn
b) Máy cán bố trí một hàng c) Máy cán hai cấp
d) Máy cán nhiều cấp e) Máy cán bán liên tục
f) Máy cán liên tục - Máy cán có một giá cán (máy cán đơn, a): chủ yếu là máy cán phôi thỏi Blumin hoặc máy cán phôi 2 hoặc 3 trục.
- Máy cán bố trí một hàng (b) được bố trí nhiều lỗ hình hơn.
- Máy cán bố trí 2 hay nhiều hàng (c, d) có ưu điểm là có thể tăng dần tốc độ cán ở các giá cán sau cùng với sự tăng chiều dài của vật cán.
- Máy cán bán liên tục (e): nhóm giá cán thô được bố trí liên tục, nhóm cán tinh được bố trí theo hàng. Máy cán bán liên tục thông dụng khi cán thép hình cỡ nhỏ.
- Máy cán liên tục (f): các giá cán được bố trí liên tục, chỉ thực hiện một lần cán.
c. Phân loại theo số lượng và sự bố trí trục cán
- Máy cán 2 trục đảo chiều: chiều quay của trục được đảo chiều lại sau một lần cán. Dùng cán phá, cán tấm dày.
21 - Máy cán 2 trục không đảo chiều: dùng trong cán liên tục, cán tám mỏng.
- Máy cán 3 trục
+ 3 trục cán có đường kính bằng nhau.
+ 2 trục bằng nhau có trục giữa nhỏ hơn hay máy cán Laota.
- Máy cán 4 trục: 2 trục nhỏ làm việc và 2 trục lớn dẫn động.
- Máy cán nhiều trục: cán tấm mỏng và cực mỏng.
- Máy cán hành tinh: có nhiều trục nhỏ tựa vào 2 trục to để làm biến dạng kim loại.
- Máy cán vạn năng: trục cán vừa bố trí thẳng đứng vừa nằm ngang.
- Máy cán trục nghiêng: dùng khi cán ống không hàn và máy ép đều ống.
Hình 2.7: Các loại giá cán (Nguồn: Đỗ Hữu Nhơn, 2006) a) Giá cán 2 trục
b) Giá cán 3 trục
c) Giá cán 3 trục Laota d) Giá cán 4 trục Các bộ phận chính giá cán 4 trục
1. Cơ cấu cân bằng thủy lực 2. Thùng chứa dầu
3. Động cơ
4. Cơ cấu điều chỉnh lượng ép 5. Băng kim loại
22 Hình 2.8: Sơ đồ máy cán hành tinh
(Nguồn: Đỗ Hữu Nhơn, 2006)
1. Lò nung liên tục 2. Trục cán phá (chủ động) 3. Máy dẫn phôi (dẫn hướng)
4. Trục cán hành tinh 5. Trục tựa 6. Trục là sản phẩm
Do điều kiện và giới hạn đề tài cũng như mục tiêu kết quả cần đạt được nên nhóm nghiên cứu chủ yếu tìm hiểu về nguyên lý, đặc điểm của máy cán tấm.
2.2.3 Máy cán tấm
Máy cán tấm có nhiệm vụ cán thép và các kim loại khác ở trạng thái nóng và ở trạng thái nguội. Máy cán tấm nóng cán ra những sản phẩm tấm có chiều dày từ 1.5mm đến 60mm. Máy cán tấm nguội cán ra các tấm và băng kim loại mỏng, cực mỏng có độ dày từ 0.007mm đến 1.25mm [7].
Người ta thường dùng máy cán 2 trục, 4 trục, 6 trục, 12 trục,…để cán tấm, máy cán càng nhiều trục thì độ dày sản phẩm các càng chính xác.
Trục cán tấm luôn có dạng hình trụ tròn xoay và đòi hỏi có độ chính xác, độ đồng đều bề mặt, độ bóng cao. Khác với cán hình, khi cán tấm cần năng lượng nhiều hơn vì lực cán rất lớn, đặc biệt khi cán tấm nguội.
Sản phẩm tấm luôn có tiết diện hình chữ nhật và có chiều dài rất dài cho nên sản phẩm của chúng thường ở dạng cuộn để dễ vận chuyển.
Mong muốn của con người là cán ra những sản phẩm càng rộng thì càng tốt, nhưng trên thực tế chỉ mới cán được thép tấm có chiều rộng đạt tới gần 4000mm.
Cán nguội kim loại cần bôi trơn tốt để bề mặt trục cán bóng đẹp và không bị biến dạng trong khi cán vì khi cán nguội ma sát rất lớn và tốn nhiều năng lượng [7].
23 Hình 2.9: Máy cán tấm nguội
(Nguồn: Đỗ Hữu Nhơn, 2006) 1. Trục cuộn
2. Cữ đỡ cuộn 3. Tang nhả
4. Con lăn kẹp 5. Trục làm việc
6. Tang cuộn, nhả khi cán
7. Kep thủy lực