Thiết kế xưởng cán thép D12chuyên đề cơ khí bp đóng bó

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY CÁN THÉP VIỆT Ý HƯNG YÊN 3
1.1. Giới thiệu chung về nhà máy
3
1.2. Công nghệ và thiết bị của nhà máy
3
1.2.1. Giới thiệu đặc điểm dây chuyền sản xuất
3
1.2.2. Quy trình công nghệ sản xuất thép
4
1.2.3. Tóm tắt quy trình công nghệ và các thiết bị trong nhà máy cán
4
1.3. Ưu nhược điểm của nhà máy cán thép Việt Ý Hưng Yên hiện tại
15
1.3.1. Ưu điểm
15
1.3.2. Nhược điểm
16
1.3.3. Đề xuất sửa đổi và các phương án thiết kế sửa đổi
16
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CÁN
18
2.1. Tính toán thiết kế lỗ hình sản phẩm thép gai D12
18
2.1.1. Tính số lần cán và phân phối hệ số giãn dài
18
2.1.2. Chọn hệ thống lỗ hình
19
2.1.3. Xác định nhiệt độ cán

21
2.1.4. Tính toán các thông số cho lỗ hình cán sản phẩm D12
22
2.1.5. Kiểm nghiệm lượng giãn rộng Δb
36
2.2. Tính toán các thông số năng lượng cho sản phẩm thép gai D12
40
2.2.1. Tính hằng số cán và tốc độ cán của các giá cán
40
2.2.2. Tính chiều dài vật cán và thời gian cán
42
2.2.3. Tính lực cán, mômen cán và công suất động cơ
43
2.2.4. Biểu đồ chu kỳ và năng suất máy cán
48
CHƯƠNG 3: NGHIỆM BỀN MỘT SỐ CHI TIẾT CƠ BẢN CỦA MÁY CÁN 51
3.1. Nghiệm bền trục cán
51
3.1.1. Phương pháp nghiệm bền: Thân, cổ và khớp nối trục
51
3.1.2. Nghiệm bền trục cán Φ550
52
3.1.3. Nghiệm bền trục cán Φ370
54
3.1.4. Nghiệm bền trục cán Φ340
56
3.2. Nghiệm bền trục vít nén – đai ốc cho giá cán thô Φ550
58
3.2.1. Chọn vật liệu
58

3.2.2. Tính toán thiết kế cho trục cán thô Φ550
58
3.2.3. Nghiệm bền vít nén – đai ốc
59
3.3 Mômen lật nhào và đường kính bu lông nền
60
3.3.1. Tính mômen lật
60
3.3.2.Đường kính bu lông nền
61
3.4. Lắp đặt, sửa chữa, bôi trơn
62
3.5. Kết luận
62
CHƯƠNG 4: HẠCH TOÁN KINH TẾ
63


4.1. Tổ chức sản xuất
4.2. Tính toán chi phí đầu tư sửa đổi
4.2.1.Lựa chọn thiết bị sửa đổi và bố trí mặt bằng nhà xưởng
4.2.2. Tính toán chi phí đầu tư sửa đổi
4.3. Tính lợi nhuận hằng năm và thời gian hoàn vốn
4.3.1. Tiêu hao vật tư
4.3.2. Vốn lưu động
4.3.3. Lợi nhuận và thời gian hoàn vốn
4.4. An toàn lao động
4.5. Kế hoạch bảo vệ môi trường
CHƯƠNG 5: CƠ KHÍ HÓA BỘ PHẬN ĐÓNG BÓ SẢN PHẨM
5.1. Hiện trạng khu vực đóng bó của nhà máy

5.2. Các ưu điểm khi cơ khí hóa bộ phận đóng bó sản phẩm
5.3. Tính toán, lựa chọn thiết bị
5.3.1.Sơ đồ công nghệ
5.3.2. Lựa chọn thiết bị
5.4. Kết luận
TÀI LIỆU THAM KHẢO

63
64
64
66
67
67
68
68
69
73
74
74
74
74
74
76
77
78



Đồ án tốt nghiệp
đầu

Lời nói

LỜI NÓI ĐẦU
Trong các phương pháp gia công kim loại bằng áp lực, cán là một phương
pháp gia công kim loại thông dụng và có truyền thống lâu đời với nhiều ưu điểm
mà hiếm có phương pháp nào có được. Hầu hết thép luyện được gia công bằng
phương pháp cán. Sản phẩm thép cán với rất nhiều chủng loại khác nhau về hình
dáng, kích thước và chất lượng nên có thể đáp ứng được nhu cầu của các ngành
công nghiệp khác nhau. Ngoài ra đây còn là phương pháp gia công kim loại không
tạo phôi, quy trình công nghệ có khả năng tự động hóa cao, vì vậy nó có thể tạo ra
các sản phẩm với năng suất và chất lượng cao.
Do tính ưu việt và phổ biến như vậy nên công nghệ cán thép được hầu hết các
nước trên thế giới quan tâm và đầu tư xây dựng. Ở Việt Nam hiện nay ngành thép
chỉ đáp ứng nhu cầu của thị trường về các loại sản phẩm thép hình thông dụng dùng
trong xây dựng. Còn các sản phẩm thép hình có tiết diện phức tạp hay các sản
phẩm thép đặc biệt nước ta chưa phát triển. Vì vậy, chúng ta cũng cần sản xuất các
loại thép hình có tiết diện phức tạp, thép chất lượng cao, thép đặc biệt phục vụ cho
nhu cầu thị trường và các ngành công nghiệp.
Sau một thời gian học tập và rèn luyện tại trường Đại Học Bách Khoa Hà
Nội cũng như bộ môn Cơ học vật liệu & Cán kim loại, em đã được trang bị những
kiến thức cơ bản về lý thuyết cũng như kiến thức thực tế khi thực tập tại nhà máy
cán thép Việt Ý Hưng Yên. Nay em được giao nhiệm vụ làm tốt nghiệp với đề tài: “
Thiết kế sửa đổi nhà máy cán thép Việt Ý Hưng Yên để tăng năng suất sản phẩm và
tính công nghệ cán thép gai D12 ”.
Trong quá trình làm đồ án này, mặc dù đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu tham
khảo các tài liệu và các ý kiến của các thầy và bạn bè song quyển đồ án này không
tránh khỏi những sai sót. Vì vậy em rất mong được sự giúp đỡ, chỉ bảo của các thầy
và các bạn đóng góp ý kiến để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn.

Nguyễn Trọng Quyền

1


Đồ án tốt nghiệp
đầu

Lời nói

Cuối cùng em xin chân thành cám ơn các thầy giáo bộ môn CHVL & Cán
KL, đặc biệt là thầy PGS.TS Trần Văn Dũng, cùng các bạn bè đã giúp đỡ em hoàn
thành bản đồ án này.

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2016.
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Trọng Quyền

2


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về nhà máy cán thép Việt Ý Hưng Yên

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY CÁN THÉP VIỆT Ý HƯNG YÊN
1.1. Giới thiệu chung về nhà máy
Tên chính: Công ty Cổ phần Thép Việt – Ý.
Tên giao dịch quốc tế: VietNam – Italy Steel JSC.

Tên viết tắt: VISCO.
Địa chỉ: Trụ sở chính của Công ty đặt tại Khu Công nghiệp Phố Nối A, xã Giai
Phạm, huyện Yên Mỹ, tỉnh Hưng Yên.
Ngày 02/01/2001, Tổng công ty Sông Đà có Quyết định số 19/TCT – VPTH
của Tổng Giám đốc công ty, thành lập Nhà máy Thép Việt – Ý. Nhà máy thép Việt
– Ý được đầu tư một dây chuyền thiết bị cán thép đồng bộ do tập đoàn hàng đầu thế
giới về công nghệ sản xuất thép DANIELI – ITALY cung cấp.
Với dây chuyền công nghệ hiện đại, công suất 250000 tấn/năm, sản phẩm là
thép xây dựng, mang thương hiệu VIS, có chất lượng cao và đa dạng về chủng
loại : Thép cuộn Φ6, 8 và thép gai vằn D10 ÷ D40 phù hợp với các tiêu chuẩn sản
xuất công nghiệp JIS (Nhật bản), TCVN(Việt Nam), ASTM(Mỹ), BS(Anh)…Nhà
máy chính thức đi vào sản xuất thương mại tháng 03/2003.
Thực hiện chủ trương cổ phần hoá doanh nghiệp nhà nước, ngày 26/03/2003,
Bộ trưởng Bộ Xây dựng đã có quyết định số 1744/QĐ –BXD phê duyệt phương án
cổ phần hoá : Nhà máy Thép Việt – Ý thuộc công ty Sông Đà 12 – Tổng công ty
Sông Đà. Ngày 26/12/2003, Bộ trưởng Bộ Xây dựng đã có Quyết định số 1748/QĐ
– BXD về việc chuyển nhà máy Thép Việt – Ý thành công ty cổ phần Thép Việt –
Ý.
1.2. Công nghệ và thiết bị của nhà máy
1.2.1. Giới thiệu đặc điểm dây chuyền sản xuất
Đây là dây chuyền sản xuất được nhập khẩu đồng bộ 100% và chuyển giao công
nghệ từ tập đoàn DANIELI – ITALY. Danieli là một hãng hàng đầu thế giới về chế
tạo các loại dây chuyền cán và luyện thép. Các dây chuyền do Danieli chế tạo có
thể khẳng định thuộc loại số 1 Italia cũng như trên toàn thế giới dựa trên việc tích
hợp hệ thống bằng cách áp dụng các thành tựu KHKT tiên tiến cùng những công
nghệ mới và hiện đại vào bậc nhất trong lĩnh vực tự động hóa điều khiển quá trình,
trong đó:
- Toàn bộ hệ thống lò nung phôi thép được thiết kế, chế tạo bởi Danieli Centro
Combustion.
Nguyễn Trọng Quyền

3


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về nhà máy cán thép Việt Ý Hưng Yên

- Hệ thống các thiết bị trên dây chuyền cán thép được thiết kế, chế tạo bởi Danieli
Morgardshammar.
- Hệ thống điện, điều khiển được tích hợp vào dây chuyền bởi Danieli Automation
với các thiết bị và công nghệ tự động của Siemens, CHLB Đức. Với công nghệ
hiện đại, sản phẩm thép Việt – Ý (VIS) luôn ổn định về mặt cơ tính, chính xác về
đường kính, có tính hàn và khả năng uốn cao.

Hình 1.1: Một số hình ảnh của nhà máy cán thép Việt Ý
1.2.2. Quy trình công nghệ sản xuất thép
1.2.3. Tóm tắt quy trình công nghệ và các thiết bị trong nhà máy cán
a, Chuẩn bị phôi
Phôi nhập vào công ty được kiểm tra về thành phần hoá học, kích thước,
được ghi vào sổ kiểm tra chất lượng phôi.
b, Nung phôi:
 Phôi sau khi được kiểm tra sẽ chuyển từ bãi chứa phôi vào gian nạp phôi
bằng mâm từ. Phôi nạp lò được ghi vào sổ theo dõi nguyên liệu nạp lò.
 Sàn nạp phôi:

Nguyễn Trọng Quyền

Chuẩn bị phôi
4

Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về nhà máy cán thép Việt Ý Hưng Yên

Nung phôi
Cán thô
Cắt đầu – đuôi
Cán trung – tinh

Cắt đầu – đuôi
Cán Block
QTR

QTB

Máy tạo vòng

Cắt phân đoạn

Sàn nguội

Sàn nguội

Thu cuộn

Phân loại,
xếp riêng
Không đạt

Cắt sản phẩm

Không đạt

Kiểm
tra
Đạt
Buộc cuộn

Kiểm
tra

Đạt
Đếm thanh, đóng bó

Cân, nhập kho

Cân, nhập kho

Hình 1.2: Quy trình công nghệ sản xuất thép hiện tại của nhà máy cán thép Việt Ý
- Vị trí: Phía trước lò nung.
Nguyễn Trọng Quyền

5


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về nhà máy cán thép Việt Ý Hưng Yên

- Chức năng: Gạt và chuyển phôi vào đường con lăn.
- Cấu tạo: Sàn chuyển kiểu vấu và thiết bị nạp.
+ Sàn chuyển kiểu vấu: Bệ sàn được thiết kế từ thép hình. Các đoạn vấu
được di chuyển bằng thuỷ lực gồm các bánh xe kèm theo chốt vấu. Bôi trơn mỡ
cho các bánh xe và các khớp.
+ Chiều dài rãnh nạp vào: 7,18 mm.
+ Khoảng cách giữa các thành phần di chuyển đầu tiên và cuối cùng: 8,5
mm.
+ Số lượng đoạn vấu: 4 đoạn.
+ Khoảng cách giữa các đoạn vấu: 2700 mm.
+ Thiết bị nạp: Thiết bị hoạt động bằng thuỷ lực để nạp phôi lên giàn con
lăn vào lò. Bôi trơn mỡ cho các khớp.
+ Số các tay chuyển: 4 tay.
 Phôi được nung trong lò nung liên tục kiểu đáy bước di động.
Đây là loại lò nung tiên tiến bậc nhất hiện nay tại Việt Nam cũng như thế giới.
Buồng lò có 3 vùng: vùng sấy (700 ÷ 900oC), vùng nung (1200 ÷ 1300oC),
vùng đồng nhiệt (1200 ÷ 1250oC).
Đáy lò gồm 2 thành phần: Đáy cố định và đáy di động. Phôi di chuyển trong lò
bằng các đáy di động. Hệ thống đáy di động dịch chuyển là nhờ hệ thống thủy lực.
Tường lò gồm 4 lớp: 2 lớp chịu nóng dày 240 mm, 2 lớp cách nhiệt dày 120
mm. Đáy lò bao gồm: mặt trên cùng có vật liệu đầm độ xốp nhỏ, tiếp xuống là vật
liệu chịu lửa và cách nhiệt được gia cường bởi các thanh thép không gỉ.
Trên tường lò bố trí 16 mỏ đốt, cấp nhiên liệu cho quá trình nung phôi.
Phôi trong lò được xếp thành 1 hàng.
 Các thông số kỹ thuật của lò:
- Công suất thiết kế của lò là 50 Tấn/h.
- Kích thước của lò:
+ Chiều dài nội hình lò: 13490 mm.
+ Chiều rộng nội hình lò: 12800 mm.
Nguyễn Trọng Quyền

6


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về nhà máy cán thép Việt Ý Hưng Yên

+ Chiều cao lò: 5300 mm.
+ Chiều cao ống khói: 50000 mm.
- Nhiệt độ nạp phôi: 20 ÷ 30oC.
- Nhiệt độ ra phôi: 1180 ÷ 1200oC.

Hình 1.3: Lò nung đáy (bước) di động
 Phôi cán khi dịch chuyển trong lò và đạt đến nhiệt độ yêu cầu sẽ có cơ cấu
đưa phôi ra lò và di chuyển đến giá cán bằng bàn con lăn.
c, Hệ thống giá cán
Phôi sau khi ra khỏi lò đáy bước sẽ được đưa vào máy cán bằng đường con lăn
rồi được biến dạng qua 3 cụm giá cán.
+ Cụm giá cán thô gồm 3 giá cán đứng và 3 giá cán nằm.
+ Cụm giá trung và tinh gồm 4 giá cán đứng và 4 giá cán nằm.
+ Cụm giá cán block .
 Về giá cán đứng có 2 loại:
- Giá cán thô K2, K4, K6 loại DVM – B5543– 0700 – IL.
- Giá cán trung, tinh K8, K10, K12, K14 loại DVM – B4334 –0700 – IL.

Nguyễn Trọng Quyền

7

Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về nhà máy cán thép Việt Ý Hưng Yên

Hình 1.4: Giá cán đứng
Cấu tạo của máy cán đứng gồm các chi tiết chính sau:
- Động cơ
- Hộp số
- Bệ đỡ động cơ và hộp giảm tốc
- Trục truyền động
- Trục cán
- Bệ đỡ giá cán
- Cơ cấu điều chỉnh khe hở trục cán
Thông tin chung:
Thiết bị này được lắp vào đường giá cán liên tục.
- Vị trí: giá cán 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14.
- Số lượng: 7
- Kích thước: 1550 x 1700 x 750 mm cho giá 2, 4, 6.
2100 x 1350 x 810 mm cho giá 8, 10, 12, 14.
- Trọng lượng: 520 kg (không có động cơ).
Hộp bánh răng giảm tốc cho giá cán K2, K4:
- Kích thước: 3525 x 1588 x 1560 mm.
- Trọng lượng: xấp xỉ 11900 kg
Nguyễn Trọng Quyền

8


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về nhà máy cán thép Việt Ý Hưng Yên

Hộp bánh răng giảm tốc cho giá cán K6:
- Kích thước: 2950 x 1600 x 1360 mm.
- Trọng lượng: xấp xỉ 8680 kg
Trục các đăng cho giá cán K2, K4:
- Kích thước: 480 x 2025 mm
- Trọng lượng: 780 kg
Trục các đăng cho giá cán K6:
- Kích thước: 390 x 1665 mm
- Trọng lượng: 425 kg
Giá đỡ trục truyền:
- Kích thước: 1310 x 940 x 1520 mm
- Trọng lượng: 1076 kg
Giá đỡ trục:
- Chủng loại: RLA-V –IL-5543
- Khoảng cách tâm của các ống bọc ngoài
+ Khoảng cách tối thiểu: 365 mm
+ Khoảng cách tối đa: 600 mm
Trục cán:
- Đường kính (min, max): 290 - 485 mm
- Khoảng cách tâm hai trục (min, max): 290 - 495 mm
- Chiều dài làm việc của trục cán: 700 mm
- Đường kính cổ trục: 180 mm
- Điều chỉnh dọc trục: ±3 mm
Điều chỉnh khoảng cách tâm hai trục:
- Điều chỉnh khoảng cách tâm: Bằng phương thức mô tơ thủy lực
- Động cơ thủy lực chiếm chỗ: 200 cm3
- Tốc độ điều chỉnh: 0,25 mm/s

- Một vòng quay của thước đo: 12 mm
- Lượng điều chỉnh trên một vạch nhỏ giữa các số: 0,2 mm.
 Về giá cán nằm:
Cũng có 2 loại:
- Giá cán thô: K1, K3, K5.
- Giá cán trung và tinh: K7, K9, K11, K13.
Các thông số kỹ thuật tương tự như giá cán đứng.

Nguyễn Trọng Quyền

9


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về nhà máy cán thép Việt Ý Hưng Yên

Hình 1.5: Giá cán nằm
d, Block
+ Vị trí: Sau máy chia dòng và máy cắt SH2
+ Chức năng: Cán tinh các sản phẩm từ  6, 8, D10 → D16
+ Đặc điểm: Gồm 10 giá cán đặt nghiêng 45o so với mặt bằng xưởng cán và các
giá cán vuông góc tương ứng với nhau. Với sản phẩm D12 ta chỉ sử dụng 4 giá
trong quá trình cán.
- Có 9 lỗ để quan sát
- Vận tốc cán lớn
- Có hệ thống nước làm nguội
- Có dây an toàn: Khi có sự cố dây sữ bị đứt làm rơi viên bi vào một thiết bị
nhận tín hiệu truyền tới photocell.
- Các giá cán trong cụm block được truyền động bởi 2 động cơ 1 chiều mắc nối

tiếp với nhau mỗi động cơ có công suất 3150 kW.

Nguyễn Trọng Quyền

10


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về nhà máy cán thép Việt Ý Hưng Yên

Hình 1.6: Cụm Block
Vật cán được chuyển từ giá nọ sang giá kia bằng dẫn hướng cơ khí, máng
chuyển thép. Sau máy cắt số 2 và trước block có bố trí máy tạo chùng để ổn định
quá trình thép ăn vào block.
Sản phẩm sau khi ra khỏi block chia làm 2 đường:
- Đối với sản phẩm thanh: theo đường dẫn tới Quenching
- Đối với sản phẩm dây : theo đường dẫn tới hộp nước cán dây
e, Máy cắt số 1
Sau khi phôi cán ra khỏi giá cán số 6 vật cán phải được cắt đầu, cắt đuôi để
loại bỏ khuyết tật của phôi
Trong trường hợp sự cố máy cắt số 1 sẽ cắt phôi ra thành từng đoạn không
cho phép phôi vào các giá cán tiếp theo. Trong nhà máy sử dụng máy cắt quay.
* Máy cắt quay:
Giữa cụm giá cán thô và cụm giá cán tinh được đặt một máy cắt đầu và đuôi vật
cán. Máy này có tính năng cắt đầu vật cán sau K6, kích thước cắt Φ52,5x200. Khi
có sự cố thì tự động cắt liên tục cắt nát vật cán thành từng đoạn từ 600 – 800 mm,

Nguyễn Trọng Quyền

11


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về nhà máy cán thép Việt Ý Hưng Yên

đến khi cắt hết vật cán thì máy lại trở lại trạng thái ban đầu chờ cắt đầu và đuôi vật
cán sau.
Bộ phận thu gom đầu, đuôi vật cán và các đoạn vật cán bị cắt là một thùng đặt
ở phía dưới, bộ phận này được vận chuyển bằng cầu trục.

Hình 1.7: Máy cắt số 1
f, Máy cắt số 2
- Vị trí: Giữa cụm giá cán tinh và cụm giá cán block sau K14.
- Nhiệm vụ: Máy cắt đầu, cắt đuôi vật cán có kích thước Φ16,9x400 mm.
Ngoài ra, máy còn có nhiệm vụ cắt khẩn cấp khi gặp sự cố trong block thì tự
động cắt vật cán thành từng đoạn 600 - 800 mm ngăn không cho thép vào
block.
- Đặc điểm: Máy chia dòng hoạt động nhờ cơ cấu thủy lực.Máy cắt gồm 4 lưỡi
dao, được lắp trên hai trục quay, hai lưỡi dao được lắp trên một trục và các
lưỡi lắp tương ứng với nhau.
- Nguyên lý: Khi nhận tín hiệu, bộ phận chia dòng sẽ đẩy vật cán qua khu vực
có lưỡi cắt, vật cán sau khi cắt sẽ được kéo trở về vùng không bị cắt.
g, Hộp nước cán dây
Sản phẩm thép thanh D12 sau khi được dẫn ra khỏi block có nhiệt độ từ 1000
Nguyễn Trọng Quyền

12

Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về nhà máy cán thép Việt Ý Hưng Yên

– 1050 oC sẽ đi vào hệ thống làm mát cưỡng bức nhờ máy đẩy tiếp.
- Vị trí: Ngay sau cụm block.
- Nhiệm vụ: Ở đây thép vừa được làm nguội đồng thời được tôi bề mặt.
- Đặc điểm: Thiết bị làm nguội bao gồm hộp làm nguội và ống dẫn nước trung
gian.
Vòi phun nước lên bề mặt thanh thép được lắp trong các hộp. Các vòi phun và
ống dẫn được làm bằng thép không gỉ, cấu trúc tháo lắp nhanh để có thể sử
dụng trong trường hợp khẩn cấp. Nước phun với áp suất 12 Mpa. Hai bơm
máy mỗi chiếc 200m3/h.
Sau khi ra khỏi hộp nước thì thép giảm nhiệt xuống còn khoảng 750 – 800 oC,
chuẩn bị cắt phân đoạn để làm nguội.
h, Máy cắt số 3
- Vị trí: sau máy đẩy tiếp và trước sàn nguội.
- Nhiệm vụ: cắt thanh thép thành từng đoạn.
- Đặc điểm: động cơ của máy cắt phân đoạn loại A315 S6 No 2109200620
75kW, 50Hz,660/380, 80/139A. Lực cắt lớn nhất 40000 KG.
i, Sàn nguội
Thép thanh được cấp vào sàn nguội bằng hệ thống kênh đôi, tại đây thép được
làm nguội một cách tự nhiên bằng không khí, thép được đồng đều trong lõi và
ngoài bề mặt thanh thép. Sản phẩm được cắt theo kích thước đặt hàng và được
chuyển từng lớp ra khỏi sàn nguội.
* Sàn nguội:
- Vị trí: Khu vực sau block.
- Tác dụng: Vận chuyển và làm nguội thép thanh đồng thời nắn sản phẩm.
- Đặc tính kỹ thuật:

+ Kiểu làm nguội: Làm nguội tự nhiên bởi không khí.
+ Chiều dài tổng cộng sàn nguội: 54 m.
+ Chiều rộng tổng cộng: 5,7 m.
+ Bước rãnh trên thanh răng: 80 mm.

Nguyễn Trọng Quyền

13


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về nhà máy cán thép Việt Ý Hưng Yên

Các thanh răng cố định và di động được bố trí sao cho độ biến dạng của thép thanh
ở mức thấp nhất. Các thanh răng di động chuyển động nhờ bánh răng trục vít và
bánh lệch tâm dẫn động bởi động cơ điện.

Hình 1.8: Sàn nguội
Ở lối vào sàn nguội có một hệ thống kênh đôi phân phối thanh thép tốc độ cao .Hệ
thống kênh đôi phân phối thanh thép có đặc điểm sau:
- Kích thước của kênh mở, chẳng hạn như để có một loạt các kích cỡ thanh
thép khác nhau (nóng hoặc đã được xử lý).
- Gỡ thanh thép bằng cách thả rất nhẹ xuống sàn nguội (chỉ 170mm từ kênh
mở tới hệ thống thanh răng ở sàn nguội).
- Nắn thẳng tối đa thanh thép gỡ ra trên thanh đúc thẳng của sàn nguội
- Không xoắn khi thanh thép rơi
- Cắt ngắn thanh trên sàn nguội để an toàn hơn khi vào rãnh.
k, Máy cắt số 4

Nguyễn Trọng Quyền

14


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về nhà máy cán thép Việt Ý Hưng Yên

Tại lối ra sàn nguội thép được cắt bằng máy cắt nguội. Lớp thép đã được cắt sau đó
được lấy ra khỏi bàn con lăn sau máy cắt ,và được chuyển tới các khu vực dịch vụ
cuối cùng.
* Các đặc điểm của máy cắt nguội:
- Dẫn động khởi – dừng bằng động cơ dẫn động và khớp ly hợp khí nén.
- Thay dao cắt nhanh bằng xylanh thủy lực và xe đẩy dao.
- Độ dài thanh thép được ghi lại bằng cử chặn.
l, Kiểm tra thanh thép
Qúa trình này được tiến hành tại khu vực thành phẩm thanh, thép thanh phải
đạt kích thước theo tiêu chuẩn đã công bố của công ty, những thanh thép không đạt
đánh dấu xếp riêng chờ xử lý.
m, Đếm thanh,đóng bó, nhập kho
Việc đếm thanh và đóng bó được thực hiện bằng tay sau khi thực hiện xong
bó thép được cân và treo eteket.
1.3. Ưu nhược điểm của nhà máy cán thép Việt Ý Hưng Yên hiện tại
1.3.1. Ưu điểm
Nhà máy cán thép Việt Ý Hưng Yên là một trong những nhà máy có dây
chuyền sản xuất thép hình hiện đại nhất ở khu vực miền Bắc. Với công nghệ thiết
bị được nhập khẩu đồng bộ do tập đoàn Danieli – Italy cung cấp, nhà máy có thể
sản xuất được các loại thép từ (D10 – D40) và (Φ6 – Φ8) với chất lượng cao, đạt
tiêu chuẩn ISO 9001.

Dây chuyền sản xuất hiện đại có các tính năng sau:
- Block cán tinh cụm 10 giá cán được dẫn động tập trung bởi 2 động cơ điện một
chiều và được bố trí theo từng cặp vuông góc, nghiêng 450 so với phương nằm
ngang tránh hiện tượng xoắn trong khi cán. Hơn nữa có tốc độ cán và lực cán cao
(tốc độ cán 80m/s đối với sản phẩm Φ6) giúp làm tăng độ chính xác của sản phẩm
về kích thước hình học và bề mặt.
- Có hệ thống bàn tạo chùng giữa các giá cán trung, tinh giúp điều khiển vận tốc
cán luôn ổn định, tránh hiện tượng thanh thép bị phi ra khỏi đường cán.
Nguyễn Trọng Quyền

15


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về nhà máy cán thép Việt Ý Hưng Yên

- Hệ thống xử lý nhiệt và bề mặt giúp nâng cao cơ tính của sản phẩm, qua đó sản
phẩm có thể chịu tải trọng tốt hơn thép thông thường.
- Tổ hợp máy công cụ CNC: Phục vụ gia công trục cán đảm bảo độ chính xác về
hình học, chất lượng bề mặt và tính mỹ quan cao nhất cho sản phẩm.
1.3.2. Nhược điểm
Dây chuyển sản xuất thép của nhà máy còn có những mặt hạn chế làm giảm
năng suất thép như:
- Tắc nghẽn thép trong đường cán do phôi ôvan vào lỗ hình tròn khó.
- Phôi hay bị vặn trong lỗ hình.
Thực tế, sau giá cán 14 khi thép vào trong block rất hay xảy ra tình trạng trên,
phôi thép đi trượt lỗ hình hoặc không ăn vào lỗ hình. Lí do của sự cố trên một
phần do nhược điểm của lỗ hình ôvan – tròn, một phần do bavia của các lần cán
trước quá nhiều. Bavia này xuất hiện là do phân bố lượng ép chưa chính xác, khi

lượng ép, giãn rộng quá lớn làm phôi bị biến dạng vượt qua kích thước lỗ hình tràn
ra khe hở trục cán dẫn đến phôi ôvan khó đi vào lỗ hình tròn.
Bên cạnh đó, việc sử dụng đồng thời 2 loại phôi 120x120x6000mm và
150x150x12000mm sẽ gây giảm năng suất do phải thay đổi chế độ cán cho mỗi
loại phôi. Ví dụ như khi cán phôi 120x120 sang phôi 150x150 phải tiện hệ thống
lỗ hình khác, phải chỉnh chế độ nung cho phù hợp với phôi mới….
Việc cơ khí hóa chưa hoàn thiện ở khu vực đóng bó của sản phẩm thép thanh
cũng là một phần ảnh hưởng đến năng suất nhà máy. Do:
- Vừa mất nhiều thời gian cho việc đóng bó thủ công bằng tay
- Vừa sử dụng nhiều nhân công làm trong môi trường bụi bẩn, nhiệt độ cao và tiếng
ồn lớn.
1.3.3. Đề xuất sửa đổi và các phương án thiết kế sửa đổi
Đề xuất các phương án thiết kế sửa đổi:
- Lò nung đã hoạt động từ khi xây dựng nhà máy, ta nâng cấp lò để đáp ứng phôi
cán cho dây chuyền sửa đổi.
Nguyễn Trọng Quyền

16


Đồ án tốt nghiệp

Chương 1: Tổng quan về nhà máy cán thép Việt Ý Hưng Yên

- Sử dụng phôi 150x150x12000 mm để tận dụng tối đa khả năng làm việc của thiết
bị trong nhà máy.
- Tính toán sửa đổi công nghệ mới, tránh bavia trong quá trình cán, cụ thể: Sửa đổi
lại lượng biến dạng, hệ thống lỗ hình, tốc độ cán, thời gian cán, chu kỳ cán…
- Khi tăng năng suất cán của dây chuyền, nhà máy cũng cần thay đổi bố trí lại mặt
bằng, tăng năng suất của thiết bị phụ trợ như sàn làm nguội thép, cũng như hoàn

thiện cơ khí hóa bộ phận đóng bó thép thanh.

Nguyễn Trọng Quyền

17


Đồ án tốt nghiệp

Chương 2: Tính toán các thông số công nghệ cán

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CÁN
2.1. Tính toán thiết kế lỗ hình sản phẩm thép gai D12
2.1.1. Tính số lần cán và phân phối hệ số giãn dài
a) Tính số lần cán
Số lần cán của một sản phẩm được tính theo công thức 1.10 [5]:

n

lgF0  lgFn
lgμ tb

Trong đó:
+ F0: Diện tích tiết diện ban đầu của phôi ở trạng thái nóng, mm2
+ Fn: Diện tích tiết diện thành phẩm sau n lần cán, mm2
+ tb: Hệ số giãn dài trung bình trên các lần cán.
Diện tích tiết diện phôi ban đầu khi nung nóng:
0

n

2

n

F = H .H mm
n

ng

Với H = H .1,013 = 150.1,013 = 151,95 mm
2

0

→ F = 151,95.151,95 = 23088,8 mm
+ Diện tích tiết diện của sản phẩm:

 .d 2r
Fn 
4
r

Trong đó:

d : Đường kính của sản phẩm ở trạng thái nung nóng
r

d = d.1,013 = 12. 1,013 = 12,156 mm

 .12,156 2
→ Fn 
116,06 mm2
4
+ tb: Hệ số giãn dài trung bình, trong cán liên tục chọn tb = 1,34

 n

lg 23088,8  lg116 ,06
18,08 18
lg1,34

Vậy số lần cán là: n = 18 lần cán.
Nguyễn Trọng Quyền

18


Đồ án tốt nghiệp

Chương 2: Tính toán các thông số công nghệ cán

µΣ: Hệ số giãn dài tổng:   

F0 23088,8

198,94
Fn
116 ,06

b) Phân phối hệ số giãn dài cho từng lần cán
Ta có thể phân bố hệ số giãn dài và nhiệt độ cho từng lần cán nh (bảng 2.1)
dưới đây cho trường hợp cán thép gai D12 tương ứng với 18 lần cán:
Bảng 2.1: Bảng phân phối hệ số giãn dài và nhiệt độ cán sản phẩm thép gai D12
Lần cán
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

Lỗ hình



Chữ nhật

Vuông
Ôvan
Tròn
Ôvan
Tròn
Ôvan
Tròn
Ôvan
Tròn
Ôvan
Tròn
Ôvan
Tròn
Ôvan
Tròn
Ôvan
Tròn

1,25
1,27
1,35
1,42
1,50
1,50
1,48
1,44
1,38
1,34
1,34
1,32

1,30
1,28
1,26
1,26
1,25
1,25

Diện tích tiết diện
F, mm2
23088,8
18471,04
14544,12
10773,43
7586,92
5057,95
3371,96
2278,35
1582,19
1146,51
855,61
638,51
483,72
372,09
290,69
230,71
183,11
146,48
116,06

Nhiệt độ

T, oC
1170
1145
1120
1095
1070
1050
1020
1010
990
975
960
945
930
910
920
930
940
950

Ở những lần cán đầu tiên hệ số giãn dài  không bị quyết định bởi tính dẻo của kim
loại. Lần cán thứ 1 không nên lấy hệ số giãn dài  quá lớn sẽ làm cho vật cán, lớp
ôxit cứng trên bề mặt bị ép chặt vào phôi cán ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm,
trái lại sẽ không phá vỡ được tổ chức thép đúc, ảnh hưởng đến lần cán sau. Nên tận
dụng tối đa hệ số giãn dài  ở lần cán sau (4,5,6,7,8,9,…) để tăng năng suất, sau đó
giảm  dần. Lấy hệ số giãn dài  = 1,25 – 1,30 ở giá cán tinh để sản phẩm bóng,
đẹp và gân thép được nổi rõ.

Nguyễn Trọng Quyền

19


Đồ án tốt nghiệp

Chương 2: Tính toán các thông số công nghệ cán

2.1.2. Chọn hệ thống lỗ hình
Đối với sản phẩm thép gai D12 thì chọn hệ thống lỗ hình như sau:
Nhóm cán thô 6 lỗ hình: chữ nhật – vuông và ôvan – tròn
Nhóm cán trung – tinh 8 lỗ hình: ôvan – tròn
Nhóm giá cán tại cụm block 4 lỗ hình: ôvan – tròn
a) Lỗ hình ôvan – tròn
* Ưu điểm:
- Không có góc nhọn, phôi nguội đồng đều đảm bảo chất lượng bề mặt của
sản phẩm cán.
- Lượng ép đồng đều nên hạn chế được ứng suất dư trong sản phẩm, ít mòn
lỗ hình hơn so với Ôvan – vuông.
* Nhược điểm:
- Phôi ôvan vào lỗ hình tròn khó, hay vặn vật cán trong lỗ hình, phải dùng
dẫn hướng nghiêm ngặt (cứng), hệ số giãn dài không lớn   1,2 �1,.4
- Hệ thống lỗ hình Ôvan  Tròn.
R
r
t

h

D

t

r
B

Hình 2.1: Hệ thống lỗ hình ôvan – tròn
b) Lỗ hình hộp chữ nhật – hộp vuông
* Ưu điểm:
- Độ sâu rãnh nhỏ, cho lượng ép lớn và đồng đều, tiêu hao năng lượng ít thuận
lợi cho việc cơ giới hóa khi đưa vật cán từ lỗ hình này sang lỗ hình kia. Trong lỗ
hình có thể cán được nhiều lần bằng cách thay đổi khỏng cách tâm trục, cán, có góc
ăn lớn   200 �300 .
* Nhược điểm:
- Dễ tạo ra bề mặt lồi nếu quá điền đầy, dễ bị lệch phôi khi đi vào lỗ hình, khó
nhân được phôi vuông chính xác. Tuy nhiên đây là hệ thống lỗ hình cán thô nên
không cần kích thước phôi vuông chính xác.
- Hệ thống lỗ hình Hộp chữ nhật – Hộp vuông.
Nguyễn Trọng Quyền

20


Đồ án tốt nghiệp

Chương 2: Tính toán các thông số công nghệ cán

Bk
bk
R

r
a

t

h

t

bk
Bk

Hình 2.2: Hệ thống lỗ hình hộp chữ nhật – hộp vuông
2.1.3. Xác định nhiệt độ cán
Mục đích nung phôi trước khi cán là: Tăng
tính dẻo, giảm trở kháng biến dạng. Vì vậy,
lực cán giảm, giảm tiêu hao điện, tăng tuổi thọ
máy cán và tăng năng suất. Thông qua việc
nung mà thành phần hóa học của phôi được
đồng đều, tăng được lượng ép và chất lượng.
Vì lẽ đó mà việc nung phôi trước khi cán là
một công việc vô cùng quan trọng trong toàn
bộ quy trình công nghệ cán. Mong muốn của
chúng ta là làm thế nào nung phôi đạt tới nhiệt
độ cao thích hợp vừa tốn ít nhiên liệu nung lại
vừa dễ gia công. Việc xác định nhiệt độ nung
thép cho từng loại khác nhau là khâu quyết
định đến năng suất và chất lượng sản phẩm .
+ Nhiệt độ nung quá cao thì phôi sẽ bị cháy
hoặc bị quá nhiệt.

+ Nhiệt độ nung quá thấp thì không đảm bảo
an toàn cho những thiết bị cán nh trục
cán bị gãy vỡ khớp nối ... mặt khác năng lượng làm biến dạng kim loại tăng lên rất
nhiều.

Nguyễn Trọng Quyền

21


Đồ án tốt nghiệp

Chương 2: Tính toán các thông số công nghệ cán

+ Nhiệt độ nung không đồng đều dẫn đến vật cán bị cong vênh, vặn theo chiều dày
gây ra phế phẩm.
Để xác định nhiệt độ nung và nhiệt độ cán kim loại người ta xây dựng giản đồ các
vùng nhiệt độ nung, nhiệt độ cán của thép theo hàm lượng cácbon trong thép trên
cơ sở giản đồ trạng thái Fe – C. Theo hình 2.4 [5], ta có thể xác định được nhiệt độ
cán đối với thép CT3:
Tchảy
= 1500 0C.
Tnung
= 1200 ÷ 1260 0C.
Tcán
= 1170 0C.
Tkết thúc cán = 930 ÷ 950 0C.
2.1.4. Tính toán các thông số cho lỗ hình cán sản phẩm D12
a) Tính toán hệ thống lỗ Ôvan – Tròn
+) Lỗ hình Tròn tinh K18:

Kích thước của lỗ hình tinh ta lấy theo tiêu chuẩn trong bảng 5.12a [5], ta có:
* Đường kính trong lỗ hình: d18trong = 11 mm
* Đường kính ngoài lỗ hình: d18ngoài = 13,5 mm
* Đường kính danh nghĩa (trung bình) lỗ hình: d18tb = 12,25 mm
 Khe hở giữa hai trục: t18 = 2 mm
* Tiết diện lỗ hình: F18 = 116,06 mm2
* Bán kính lượn vành lỗ hình: r18 = (0,08 0,1).d18 = 0,1.12,156 = 1,21 mm

2

11,
0
13,
5

r.1,21

Hình 2.3: Lỗ hình tròn tinh K18
Nguyễn Trọng Quyền

22