ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU BỘ MÔN KIM LOẠI VÀ HỢP KIM -o0o - ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG THIẾT BỊ SẢN XUẤT VẬT LIỆU KIM LOẠI TRỤC CÁN TRÊN MÁY CÁN BA TRỤC SVTH : TRẦN VĂN TÍN GVHD : TH.S NGUYỄN ĐĂNG KHOA TP HỒ CHÍ MINH, 4/2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự – Hạnh phúc o0o o0o KHOA : CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU BỘ MÔN : KM LOẠI VÀ HỢP KIM NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỌ VÀ TÊN : TRẦN VĂN TÍN MSSV : V1003426 NGÀNH : CÔNG NGHỆ KIM LOẠI VÀ HỢP KIM LỚP : VL10KL 1-Đầu đề đồ án : Trục cán máy cán ba trục 2-Nhiệm vụ (yêu cầu nội dung số liệu ban đầu ) : + Thiết kế hệ lỗ hình cán thép máy cán ba trục + Xác định thông số máy, số liệu phơi, kích thước sản phẩm + Xác định hệ lỗ hình cho đề tài + Tính tốn số lần cán dựa theo thông số đề + Vẽ trình bày hệ lỗ hình theo u cầu + Hồn thành đề tài thời gian 3-Ngày giao nhiệm vụ đồ án : 4-Ngày hoàn thành nhiệm vụ : 5-Họ tên thầy hướng dẫn : Th.s NGUYỄN ĐĂNG KHOA Nội dung yêu cầu ĐAMH thông qua mơn Ngày … Tháng… năm 2014 CHỦ NHIỆM BỘ MƠN THẦY GIÁO HƯỚNG DẪN LỜI NÓI ĐẦU Chúng ta bước phát triển đất nước cách mạnh mẽ, điều đồng nghĩa với việc nhiều cơng trình nhà dân dụng công nghiệp xây dựng lên Vì nhu cầu vật liệu xây dựng nói chung thép dùng làm cốt bêtơng nói riêng lớn Để đáp ứng nhu cầu đó, ngày nhiều nhà máy cơng ty sản xuất thép cán đời nhằm góp phần cung cấp nguyên vật liệu không cho xây dựng hạ tầng sở, mà cho ngành cơng nghiệp khí chế tạo, giao thơng vận tải, nơng nghiệp v.v Việc nắm bắt kỹ liên quan tới việc thiết kế quy trình cơng nghệ thiết bị nhà máy cán nói riêng nhà máy sản xuất thép nói chung sinh viên ngành CNVL Kim loại vơ quan trọng Q trình thực ĐAMH Trang thiết bị sản xuất kim loại bước quan cho sinh viên tổng hợp xâu chuỗi lại kiến thức cung cấp chuẩn bị cần thiết cho TTTN LVTN thời gian tới Với hướng dẫn, giúp đỡ tận tình thầy ThS Nguyễn Đăng Khoa, em hoàn thành tốt đề tài giao Tuy nhiên, vốn kiến thức hạn chế chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế, nên luận văn mắc nhiều sai sót khơng tránh khỏi Rất mong thầy, cô bạn đọc góp ý để hồn thiện MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Phần 1- Tổng quan nghành thép 1.1 sản lượng thép giới nước ta 1 1.1.1 sản lượng thép giới năm 2013 1.1.2 Sản lượng thép nước ta năm 2013 1.2 Tổng quan thị trường thép năm 2014 dự báo Phần – Cơ sở lý thuyết trục cán 2.1 Sơ lược máy cán 2.2 Cấu tạo trục cán 2.3 Phân loại trục cán 2.4 Vật liệu làm trục cán 10 2.5 Thiết kế lỗ hình trục cán 11 2.6 Các bước tính tốn lỗ hình cán thơ 12 2.7 Thiết kế lỗ hình cán tinh 14 2.8 Khả chịu lực trục cán 20 2.9 Nghiệm bền trục cán 21 2.10 Tính lực cán, momen cán, cơng suất động 22 Phần – Tính tốn thiết kế 28 3.1 Các thông số ban đầu 28 3.2 Tính tốn thiết kế 28 Phần – Kết luận 30 Tài liệu tham khảo 31 DANH SÁCH KÍ HIỆU DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ: Hình 1.1 Sản lượng thép thơ năm(biểu đồ cột) Hình 1.2 Sản lượng thép thơ năm(biểu đồ đường) Hình 1.3 Tỉ trọng sản lượng thép thơ giới năm 2012-2013 Hình 2.1 Máy cán Hình 2.2 Cấu tạo trục cán Hình 2.3 Trục cán có lỗ hình Hình 2.4 Trục cán có gờ Hình 2.5 Trục cán bi Hình 2.6 Trục cán ống Hình 2.7 Sơ đồ biến dạng lỗ hình cán thép gió Hình 2.8 Cấu tạo lỗ hình tinh cán thép góc Hình 2.9 Cấu tạo lỗ hình tinh có xét đến khả co nguội nắn Hình 2.10 Đồ thị xác định lượng ép có lỗ hình cán Hình 2.11 Cấu tạo lỗ hình tinh Hình 2.12 Trục cán ɸ 650 DANH SÁCH BẢNG VẼ Bảng 1.1 Thống kê sơ TCHQ nhập sắt thép tháng 1/2014 10 nước đứng đầu Bảng 2.1 Hệ số kΔb công thức tính 2.4 cán hình Bảng 2.2 Hệ số ma sát f vài ổ đỡ trục CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGÀNH THÉP 1.1 Sản lượng thép giới nước ta 1.1.1 Sản lượng thép giới năm 2013 Theo báo cáo công bố ngày (23/1/2014), Hiệp hội thép giới (World Steel Association) cho biết sản lượng thép thô giới tăng 1,607 tỷ vào năm 2013, tăng 3,5% so với năm 2012 Sự tăng trưởng chủ yếu từ Châu Á Trung Đơng Bên cạnh đó, khu vực khác có sản lượng thép giảm so với năm 2012 Hình 1.1: Sản lượng thép thơ năm (Đơn vị: Triệu tấn)[6] Sản lượng thép thô năm Châu Á năm 2013 1080,9 triệu tăng 6,0% so với năm 2012 Sản lượng khu vực khác giới tăng nhẹ từ 65,7% năm 2012 lên 67,3% năm 2013 Sản lượng thép thô Trung Quốc đạt 779,0 triệu tấn, tăng 7,5% so với năm 2012 Sản lượng thép thô Trung Quốc so với giới tăng từ 46,7% năm 2012 lên 48,5% năm 2013 Sản lượng Nhật 110,6 triệu năm 2013, tăng 3,1% kể từ năm 2012 Sản lượng thép thô Hàn Quốc 66,0 triệu tấn, giảm 4,4% so với năm 2012 Châu Âu ghi nhận sản lượng thép thô giảm 1,8% so với năm 2012, với sản luợng vào năm 2013 110,6 triệu Sản xuất thép thô Đức 42,6 triệu vào năm 2013, sản xuất cấp độ năm 2012 Sản xuất thép thô Italy 24,1 triệu vào năm 2013, giảm 11,7% vượt mức so với năm 2012 Sản lượng thép thô Pháp năm 2013 15,7 triệu tấn, tăng 0,5% so với năm 2012 Sản lượng Tây Ban Nha đạt 13,7 triệu năm 2013, tăng 0,7% so với năm 2012 Trong năm 2013, sản lượng thép thô Bắc Mĩ 119,3 triệu tấn, giảm 1,9% so với năm 2012 Sản xuất thép thô Hợp chủng quốc Hoa Kì (US) 87,0 triệu tấn, giảm 2,0% so với năm 2012 Cộng đồng quốc gia độc lập (CIS) cho thấy sản xuất thép họ giảm 1,8% năm 2013, sản lượng thép thô 108,9 triệu Nga sản xuất 69,4 triệu thép thô, giảm 1,5% so với năm 2012 Ukrine nhận định sản lượng họ giảm 0,5% vào cuối năm với số 32,8 triệu Sản lượng thép thô năm Nam Mĩ 46,0 triệu năm 2013 giảm 0,8% so với năm 2012 Brazil sản xuất 34,2 triệu thép thô năm 2013 giảm 1,0% so với năm 2012 Hình 1.2: Sản lượng thép thơ hàng năm [6] 1.1.2 Sản lượng thép nước ta năm 2013 Theo báo cáo Bộ Công thương, sản lượng thép loại Việt Nam năm 2013 ước tính đạt 10,81 triệu tấn, tăng 1,7% so với năm 2012, sản lượng thép Tổng cơng ty Thép (VSA) ước tính đạt 1,29 triệu tấn, giảm 2,9% Tính bình quân giai đoạn 2011-2013, sản lượng sản xuất thép loại nước giảm 1,5%, sản lượng VSA giảm 4,1% Bộ Cơng Thương cho biết tình hình sản xuất tiêu thụ thép năm 2013 giai đoạn 2011-2013 gặp nhiều khó khăn cân đối cung-cầu Năm 2011 năm thực Nghị 11/NQ-CP Chính phủ cắt giảm đầu tư công, tạm dừng mức thấp, không ổn định Ngoài ra, việc thép nhập giá rẻ từ Trung Quốc tràn vào ngày nhiều gây khó khăn lớn cho doanh nghiệp, thép hợp kim có chứa nguyên tố Boron nhập từ Trung Quốc, làm cho doanh nghiệp sản xuất nước phải giảm sản lượng, sản xuất cầm chừng, nhiều doanh nghiệp có thời điểm sản xuất 40-50% cơng suất, làm tăng chi phí cố định sản phẩm Hình 1.3: Tỉ trọng sản lượng thép thơ giới năm 2012 – 2013 [6] Theo Bộ Cơng Thương, năm 2014 2015 tình hình thị trường thép không cải thiện đáng kể Dự báo sản lượng toàn ngành thép năm 2014-2015 tăng khoảng 2-4% so với năm 2013, đáp ứng đủ nhu cầu thép nước xuất Cụ thể, sản lượng thép loại năm 2014 dự báo đạt 11,02 triệu tấn, tăng 1,9% so với năm 2013, sản lượng năm 2015 ước tính đạt 11,53 triệu tấn, tăng 4,6% so với năm 2014 Những năm tới, Việt Nam hội nhập sâu vào kinh tế giới, hàng rào thuế quan phải giảm dần theo lộ trình cam kết WTO AFTA, thép nhập từ Trung Quốc nước khu vực ASEAN với ưu giá rẻ tạo thêm áp lực cạnh tranh cho doanh nghiệp nước, doanh nghiệp thép lại phải đối mặt với vụ kiện chống phá giá số quốc gia, ngành thép cần đẩy mạnh đầu tư nghiên cứu, đổi công nghệ sản xuất, nâng cao lực cạnh tranh tích cực tìm kiếm thị trường xuất tiềm khu vực giới Ngành thép cần tiếp tục tập trung đầu tư lực sản xuất phơi thép nhằm tăng tính chủ động nguồn nguyên liệu, giảm phụ thuộc vào nguồn phôi nhập 1.2 Tổng quan thị trường thép năm 2014 dự báo Do nhu cầu thép nước năm 2014 không tăng đột biến, nên công suất sản xuất thép dư thừa, cạnh tranh công ty nước diễn mãnh liệt xuất thêm số công ty ngừng sản xuất khơng tính cạnh tranh, sản phẩm có giá thành cao so với cơng ty có suất cao giá thành hạ nhờ công nghệệ̣ thiết bị tiên tiến Theo thông tin từ Hiệp hội Thép Việt Nam (VSA), tháng 1/2014 lượng thép xây dựng bán giảm sâu so với tháng trước 36,49% giảm 41,78% so với kì Trong tháng 1/2014, tiêu thụ chậm nên công ty sản xuất 319.975 tấn, giảm 29,14% so với tháng trước, giảm 5,26% so với kì Con số cho thấy cơng ty tự định lượng cho việc sản xuất với lượng tồn phù hợp Do thị trường đầu năm ảm đạm nên tính đến ngày 31/1/2014 lượng thép xây dựng tồn công ty lên tới 436.748 tấn, số cao so với dự định ban đầu Theo VSA, số đảm bảo gối đầu cho tháng tiếp heo Lượng phôi tồn tháng 12/2013 khoảng 400.000 hồn toàn đáp ứng đủ nguyên liệu cho nhà máy cán thép nước Trong lúc thép xây dựng khó tiêu thụ sản phẩm ống thép tiêu thụ giữ mức tăng trưởng tương đương tháng 12/2013 68.045 tấn, tăng 0,772% so với kỳ năm trước tính đến ngày 31/1/2014 tồn kho 23.766 Hiệp hội Thép Việt Nam dự báo, ảnh hưởng việc nghỉ Tết Nguyên đán kéo dài, nên không tháng 1/2014 mà tháng ngành thép tiếp tục gặp khó, chí đầu so với tháng 1/2014 Tuy nhiên, bước sang tháng có khả thị trường phục hồi trở lại nhiều cơng trình vào xây dựng Ngành thép hy vọng lượng thép xây dựng bán thị trường nhiều so với tháng 2/2014 Theo số liệu thống kê sơ TCHQ, nhập sắt thép tháng đầu năm 2014 giảm lượng trị giá, giảm 24,50% giảm 24,30% tương đương với 581,6 nghìn tấn, trị giá 413,4 triệu USD Về thị trường nhập khẩu, với vị trí địa lý thuận lợi, Trung Quốc thị trường chính, chiếm 37,3% tổng lượng sắt thép nhập khẩu, với kim ngạch 152,7 triệu USD, tăng 9,99% lượng tăng 5,14% trị giá so với tháng 1/2013 Thị trường nhập nhiều sắt thép đứng thứ sau Trung Quốc Nhật Bản với 124 nghìn tấn, trị giá 84,8 triệu USD, nhiên so với kỳ năm trước, nhập từ thị trường lại giảm lượng trị giá, giảm 48,25% giảm 43,13% Tháng đầu năm 2014 này, nhập sắt thép Việt Nam có thêm thị trường Ucraina với lượng nhập 52 tấn, trị giá 54,2 nghìn USD, nhiên lại thiếu vắng thị trường Bỉ, Braxin, Đan Mạch, Mehico, Hongkong, Nga, Philippin, Thổ Nhĩ Kỳ Nhìn chung, nhập sắt thép Việt Nam từ thị trường tháng giảm lượng trị giá, số thị trường giảm chiếm 65% Đáng ý, Việt Nam nhập sắt thép từ thị trường Tây Ban Nha có 98 thép, trị giá 93,5 triệu USD, lại thị trường có tốc độ tăng trưởng mạnh khối lượng, tăng 390% tăng 101,99% trị giá so với kỳ năm 2013 Bảng 1.1: Thống kê sơ TCHQ nhập sắt thép tháng 1/2014 10 nước đứng đầu - ĐV: Lượng (tấn); Trị giá (USD) Thị trường Trung Quốc Nhật Bản Hàn Quốc Đài Loan Ấn Độ Malaysia Thái Lan Đức Hoa Kỳ New Zealand NK tháng 1/2014 Lượng Trị giá 217.177 152.711.859 124.029 84.846.542 106.252 78.989.681 87.600 56.669.382 31.885 20.042.553 3.410 4.154.483 2.368 2.782.739 1.888 3.800.508 1.313 1.666.547 980 441.461 NK tháng 1/2013 % So sánh Lượng Trị giá Lượng Trị giá 197.456 145.246.617 9,99 5,14 239.650 149.202.247 -48,25 -43,13 132.290 109.359.699 -19,68 -27,77 119.564 79.428.431 -26,73 -28,65 6.935 6.595.922 359,77 203,86 3.712 4.747.043 -8,14 -12,48 3.747 5.107.274 -36,80 -45,51 1.021 2.646.630 84,92 43,60 764 791.529 71,86 110,55 848 415.307 15,57 6,30 Chương – CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TRỤC CÁN 2.1 Sơ lược máy cán Máy cán loại máy gia công kim loại áp lực (không tạo phoi) để cán sản phẩm có hình dáng, kích thước định Máy gồm phận (hình 1): nguồn động lực, phận truyền động giá cán Tiết diện thép 5*739 = 3695 mm2 Pmax = 0,7*1,2*1,25*600.106*3695.10-6(1 – 0,25) = 175.104 N Pmax = 175 T Lấy hệ số số an toàn k =1,5 Vậy máy cắt cần dùng có lực cắt 262,5 T Chọn máy cắt máy cắt dao kiểu đứng, dùng trục khủy 4.5 Tính tốn cho lò nung 4.5.1.u cầu thiết kế Các thông số cho trước: mác thép CT3  Kích thước phơi: 120 x 120 x 12.000 mm  Trọng lượng riêng thép : 7850 kg/m3  Trọng lượng phôi: 1358,5 kg  Nhiệt độ khỏi lò: 12500C  u cầu nhiệt phơi  Năng suất: từ suất phân xưởng 400.000T/n ta suy suất sản phẩm 77,4 T/h Vậy suất lò nung hoạt động bình thường 80 T/h Ngồi lò phải thiết kế cho phù hợp với điều kiện công ty thép nhằm mục đích: giảm giá thành chế tạo lò, hiệu suất cao, dễ xây dựng, vận hành sửa chữa 4.5.2.Lựa chọn kiểu lò Có nhiều kiểu lò nung khác như: Lò buồng, lò đáy bước, lò đẩy Do yêu cầu trình sản xuất liên tục, ta chọn kiểu lò liên tục để phù hợp với công nghệ sản xuất đáp ứng suất Hiện nay, lò nung liên tục sử dụng ngành có loại chính: lò đáy bước (đáy di động) lò đẩy Lò đẩy: vật nung xếp liền điền đầy đáy lò, tác dụng máy tống chuyển động dọc đáy buồng cơng tác lò Khi có phơi nung nóng khỏi lò có phơi đưa vào lò Lò đáy bước: vật nung dịch chuyển đáy bước chuyển động tịnh tiến qua lại  Lò đáy bước có nhiều ưu điểm so với lò đẩy (về hiệu quả).Tuy nhiên, xét chi phí lò đáy bước tiêu tốn nhiều so với lò tống Dựa vào thực tế sản xuất (năng suất 400.000 t/năm), kinh nghiệm nước số nhà máy, ta chọn kiểu lò nung liên tục dạng đẩy, với vùng nung (vùng nung vùng đồng nhiệt):  Nung mặt  Phôi xếp hàng  Ra phôi ngang lò  Chiều chuyển động phơi luồng khí nóng ngược chiều  Nhiên liệu sử dụng dầu FO Ưu điểm:  Phù hợp với công nghệ cán  Nhiệt độ nung cao  Nhiệt độ phơi cán đồng  Q trình chế tạo, vận hành, sửa chữa dễ dàng  Vật liệu xây lò dễ tìm giá thành hợp lý khơng cao  Nguồn nhiên liệu thông dụng  Hiệu suất sử dụng nhiên liệu cao 30 ÷ 50%  Vốn đầu tư ban đầu khơng lớn (so với lò đáy bước) 4.5.3.Kết sơ lò nung a) Nhiên liệu Bảng 4.1 Thành phần hóa học dầu F.O [11] Thành phần % C 84,6 H2 11,0 S 1,6 O2 0, N2 0,2 A 0,3 Năng suất tỏa nhiệt theo công thức Mendeleep: Q = 81C + 300H2 – 26(O2 –S) – 6(W + 9H2) (Kcal/kg) W 2,0 = 81.84,6 + 300.11,0 – 26(0,3 – 1,6) – 6(2,0 + 9.11,0) = 9.580,4 Kcal/kg = 40.103 kJ/kg Nhiệt độ cháy thực tế nhiên liệu lên đến 14000C dầu nung nóng trước ≥ 700C b) Chế độ nung Áp dụng tiêu chuẩn BiO: Bi = Với : α∑: hệ số truyền nhiệt tổng St : chiều sâu thấm nhiệt λtb: hệ số dẫn nhiệt trung bình Trong đó: α∑ = 300 W/m2.0C St = 0,15/1 = 0,15 m (do nung mặt) λtb = k.λ0 λ0 = 69,8 – 10,1.C – 16,8.Mn – 33,7.Si (trang 87, [11]) (trang 107, [11]) {W/m.0C} = 69,8 – 10,1.0,09 – 16,8.0,4 – 33,7.0,2 = 55,4  λtb = 0.8*55,4 = 44,3 W/m.0C  Bi = = 1.02 > 0.25 Khi Bi > 0.25 vật nung cho dày Do đó, ta chọn chế độ nung giai đoạn gồm:  Sấy: từ nhiệt độ ban đầu phôi đến 700 0C Giai đoạn phải nâng nhiệt độ từ từ để tránh ứng suất nhiệt tận dụng nhiêt dư từ khí lò  Nung: tiếp tục nâng nhiệt độ phôi từ 700 0C lên 12000C Khoảng thời gian cho phép rút ngắn lại  Đồng nhiệt: làm đồng nhiệt độ để đạt yêu cầu đề T �30 C Vùng sấy:  Nhiệt độ khí lò đầu vùng: 7000C  Nhiệt độ khí lò cuối vùng: 13000C  Nhiệt độ bề mặt phôi đầu vùng: 300C  Nhiệt độ bề mặt phơi cuối vùng: 7000C Vùng nung:  Nhiệt độ khí lò đầu vùng: 13000C  Nhiệt độ khí lò cuối vùng: 13000C  Nhiệt độ bề mặt phôi đầu vùng: 7000C  Nhiệt độ bề mặt phôi cuối vùng: 12000C Vùng đồng nhiệt:  Nhiệt độ khí lò đầu vùng: 13000C  Nhiệt độ khí lò cuối vùng: 12500C  Nhiệt độ bề mặt phôi đầu cuối vùng: 1200-12500C 4.5.4.Thời gian nung vật lò a) Thời gian sấy Hệ số truyền nhiệt độ: (trang 391, [11]) (m2/h) Với: = 46 W/m.0C: hệ số dẫn nhiệt trung bình = 7850 Kg/m3: khối lượng riêng thép : tỷ nhiệt kJ/kg.0C ic, id : hàm nhiệt thỏi thép cuối đầu giai đoạn tctb, tdtb : nhiệt độ trung bình thỏi thép cuối bắt đầu giai đoạn nung Cp = = 0,56 kJ/kg.độ Giá trị i(700) i(30) thép tra phụ lục XI, (trang 420, [11]) Vậy: a = 3,6 = 0,038m2/h Tiêu chuẩn nhiệt độ: Với: : nhiệt độ trung bình chất khí : nhiệt độ bề mặt phơi đầu cuối giai đoạn sấy Tiêu chuẩn BiO: Từ giá trị theo đồ biểu hình 5.27 (trang 276, [11]) ta xác định F0 = 1.7 Thời gian sấy: = = = 2,87h Với St : chiều dày thấm nhiệt phụ thuộc vào phương pháp nung cách xếp phôi Chọn theo bảng 8.18 (trang 390, [11]) Ở ta chọn nung mặt phôi, tiết diện vuông (150x150) xếp khít Vậy: 0.15 a) Thời gian nung Tính tương tự thời gian sấy, ta có kết sau: 1,5 Cp = = 0,86 kJ/kg độ a = 3,6 = 0.021 = = = 1,6h b) Thời gian đồng nhiệt 1.875 Cp = = 0,41 kJ/kg độ a = 3,6 = 0,045 = = 0,29 = = 0,19h c) Thời gian nung phơi lò Là tổng thời gian giai đoạn trên, nhiên cần tính ảnh hưởng lớp oxit tạo thành bề mặt phôi giai đoạn nung hạn chế trình truyền nhiệt từ khí lò vào phơi nung, thời gian thực tế vùng nung tính tăng thêm 20% Vậy thời gian nung phơi lò: 2,87 + 1,6 x 120% + 0.19 = 4,98 h 4.5.5.Xác định kích thước lò a).Chiều rộng (ngang) lò: Xác định theo cơng thức 8.33, (trang 376, [11]) B = n.l + (n – 1).c +2.b (m) Với: n : số hàng phôi xếp theo chiều rộng l : chiều dài phôi nung (m) c : khoảng cách đầu phôi (m), c = 0.1 ÷ 0.15 b : khoảng cách đầu phôi tường lò (m) Vì xếp hàng phơi, nên: B = 12 + 2x0.25 = 12.5 m b).Chiều cao lò Xác định theo cơng thức 8.34, (trang 376, [11]) - Chiều cao vùng sấy: 0.94 m Với: : nhiệt độ khí trung bình vùng sấy A: hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào nhiệt độ theo bảng sau Bảng 4.2 Hệ số thực nghiệm A < 9000C 0,5 �0,55 A 900 - 15000C 0,55 �0,65 > 15000C 0,65 Chiều cao thực tế: =0.94 + 0.15 = 1.09 m Chiều cao vùng đồng nhiệt: 1.43 m = 1.43 + 0.15 = 1.58 m Chiều cao vùng nung: xác định theo công thức 8.36 8.37, (trang 376 377, [11]) 0.5x12.5 = 6.25 m = 6.25 + 0.15 = 6.4 m c).Chiều dài lò Chiều dài vùng sấy: (cơng thức 8.38, trang 377, [11]) == 6.4 m Chiều dài thực tế cộng thêm kênh khói đầu 0,7 m Vậy chiều dài thực tế là: LS = 6.4 + 0,7 = 7.1 m Chiều dài vùng nung: LN = 1,2= 1,2 = 9.2 m Chiều dài vùng đồng nhiệt: = = 2.0 m Chiều dài thực tế vùng đồng nhiệt lấy dư thêm 0,8 m để trì cháy ổn định mỏ đốt chuẩn bị lò Vậy chiều dài thực tế vùng đồng nhiệt là: LDN = 2.0 + 0.8 = 2.8 m Tổng chiều dài lò : L = LS + LN + LDN = 6.4 + 9.2 + 2.8 = 18.4 m Chiều dài lò chọn 19 m 4.5.6.Vật liệu xây lò Lựa chọn: tường lò làm từ gạch samot loại A có nhiệt độ làm việc cho phép 1300 ÷ 1400 0C Còn đáy liền xây vật liệu chịu lửa tác dụng với xỉ bền học tác dụng chuyển động trược kim loại, dùng vật liệu manhedit, crom – manhedit có nhiệt độ làm việc cho phép 1650 0C Bảng 4.3.Thành phần đặc tính kỹ thuật vật liệu xây lò [12] Tên vật liệu Thành phần hóa học, % 40% Al2O3, Samot A 57% SiO2 88,85% MgO, Manhedit 9,31% Fe2O3 Thể xây lò sau: Hệ số dẫn nhiệt λ, W/m.độ Nhiệt dung riêng C, kJ/kg.độ Khối lượng riêng, kg/m3 0,88 + 0,00023t 0,865 + 0,00021t 1800 6,28 – 0,0027t 1,05 + 0,000145t 2350  Nóc: 0.23 m xây gạch samot 0.23 m, đổ hột samot cách nhiệt lên lò  Tường lò: 0.4 m xây gạch samot 0.23 m + gạch nung cách nhiệt 0.17m block cách nhiệt  Đáy: 0.5 m xây vật liệu manhedit 0.15 m + 0.12 m thể đúc cách nhiệt 47% Al2O3 + 0.23 m gạch samot chịu nhiệt 4.5.7.Lượng tiêu hao nhiên liệu a).Nhiệt thu: (trang 282 283, [10]) - Nhiệt cháy nhiện liệu: Bx40.1x106 W - Nhiệt vật lý nung trước khơng khí kim loại chọn Qkk = Qnl = - Nhiệt phản ứng tỏa nhiệt Giả sử oxyt bị oxy hóa 1% : 5650*0,01*90*1000/3600*103 = 1.412x106 W b).Nhiệt chi: (trang 283÷291, [10]) - Nhiệt nung kim loại: Q1 = = 14,6.106 W Cp = 0,587.103 kJ/kg nhiệt dung riêng TB (được nội suy ra) - Nhiệt lượng nung xỉ: Q2 =0 Giả sử trình nung khơng tạo xỉ - Giả sử nhiệt cháy khơng hồn tồn hóa học Q4 = - Giả sử nhiệt cháy khơng hồn tồn học Q5 = - Nhiệt lượng qua thể xây lò: Để đơn giản coi lò vách thẳng nhiệt mặt 1250 0C Nhiệt độ khí bên ngồi lò 30 0C hệ số dẫn nhiệt λ = 1,027 W/m.độ Nhiệt qua lò: QN = *323 = 1,45.106 W Nhiệt qua tường lò: QT = *180 = 0,51.106 W Mất nhiệt qua đáy lò: QD = (0,15 ÷ 0,2)QT = 0,11.106 W Mất nhiệt qua thể xây lò: Q6 = QS + QT + QD = 2,07.106 W - - - Nhiệt lượng xạ qua cửa: Q7 = 5,67*2,87*0,6*1 = 0,53.106 W F = 0,3*9,5 =2,87 m2 Ф = 0,6 ψ = Nhiệt sản phẩm cháy mang khỏi lò: Q9 = B*10,79*1250*1,545.103 = 20,84.106B W Vα = 10,79 kg/m3, i = 1,545 KJ/m3.độ, t = 1250 0C Nhiệt làm nguội cửa chất liệu: Q10 = q.F = 145.103*2,87 = 0,42.106 W Qq = 145.103 tra bảng 6.2 (trang 291, [9]) Ta có: 40,1.106 B + 1,412.106 = 14,6.106 + 2,07.106 + 0,53.106 + 20,84.106B + 0,42.106 19,26.106 B = 16,2.106 B = 0,84 m3/s Xác định tiêu kỹ thuật lò: Suất tiêu hao nhiên liệu tiêu chuẩn tính theo (6.31) (trang 292, [9]) b= (kg nhiên liệu tiêu chuẩn/kg vật nung) B: lượng tiêu hao nhiên liệu (kg/h; m3/h) Qt: nhiệt trị thấp nhiên liệu (kJ/kg; kcal/kg) G: suất lò (kg/h)  b= =  b = = 0,059 Hệ số sử dụng nhiệt có ích tính theo công thức 6.32: (trang 292, [10]) η = = = 0,43 4.6 Vận hành cố 4.6.1.Vận hành Vận hành xưởng cán phải tuân theo kỷ luật, nội qui nêu rõ ứng với phận có ý riêng: Đối với lò nung: - Lò nung sau xây sửa chữa cần phải sấy lò để tránh tình trạng thay đổi nhiệt độ dột ngột gây hư hỏng cho thiết bị - Trong q trình làm việc có giao ca dó bắt đầu ca làm việc cần phải:  Kiểm tra lại quạt gió mỏ phun, nước làm nguội  Điều chỉnh lượng lửa, dầu gió, góc nghiêng mỏ phun cho vị trí  Trước ngừng ca cần phải đóng kín nắp lò, cửa quan sát để làm giảm nhiệt độ từ từ trước tắt mỏ đốt Đối với giàn cán: - Kiểm tra toàn chế độ lắp ghép chi tiết, động điện hệ thống điều khiển, cấu dẫn hướng, dụng cụ thao tác….Sau kiểm tra tồn ta cho máy chạy khơng tải - Khi máy chạy không tải cần ý quan sát chế độ làm việc động cơ, kiểm tra lại hệ thống điện, độ ổn định phận truyền động, trục cán, giá cán… - Kiểm tra thay đổi đồng hồ đo lưu lượng chất bôi trơn, nước làm nguội… phát vấn đề khôn hợp lý cần điều chỉnh xử lý - Sau chạy không tải thời gian để bạc lót cổ trục ta cho máy chạy điều kiện có tải tiến hành kiểm tra:  Mức độ tải động  Dầu bơi trơn tuần hồn  Sự ổn định khung giá cán, khớp nối…  Chất lượng, kích thước, nhiệt độ phôi thép sau qua lỗ hình - Việc kiểm tra, chạy thử tiến hành cụm máy từ thô, trung đến tinh - Kiểm tra ổn định cán phôi thép qua lỗ hình, điều chỉnh cấu dẫn hướng - Sau cho máy chạy thử thời gian ngừng máy Đo đạc kiểm tra lại mối ghép, khe hở trục, kích thước lỗ hình, khớp nối, bulong… - Khi kiểm tra hoàn thiện lại toàn dây cuyền cho máy bắt đầu vào làm việc thức 4.6.2.Sự cố - cách khắc phục Mặc dù tuân theo kỷ luật đặt sai lệch kỹ thuật sai sót cá nhân mà q trình vận hành gặp số cố sau: Điều chỉnh lò nung: Tùy theo áp suất gió, lượng lủa từ mỏ phun, ta điều chỉnh góc độ mỏ phun để vùng lửa mang lại hiệu suất cao dựa vào yêu cầu máy cán mà điều chỉnh lữa kịp thời phôi thép cho máy cán Một số xự cố tường gặp: Dính thỏi  Do nhiệt độ nung cao vùng nung, làm lớp oxyt bề mặt nóng chảy, tới vùng đồng nhiệt, nhiệt thấp làm phôi dính lại với  Xử lý: giảm nhiệt độ vùng nung nhanh hóng tách thỏi phơi xà beng qua cửa hơng lò Đùn đống phơi lò  Ngun nhân chủ yếu đường ray mòn, phơi bị dính xuống ray xếp phơi khơng bị vướng vào thành lò di chuyển  Xử lý: phải ngừng đốt lò, kéo phơi qua cửa hơng Sau sữa chữa đường ray hay xếp phơi lại  Sử dụng lò bước đẩy nên có hệ thống lăn cho phơi trượt lên trên, trình vận hành lăn bị mòn, gây chệch hướng phơi Điều chỉnh máy cán  Khi đưa máy cán vào làm việc, trình lắp ráp ta phải điều chỉnh tồn hệ thống thiết kế trog có u cầu độ đồng phẳng đường tâm trục cán, độ đồng tâm trục cán, độ đồng tâm trục cán với hộp giảm tốc  Khi máy làm việc ổn định việc quan trọng điều chỉnh lượng ép trục cán: nghĩa điều chỉnh cho mặt cắt ngang sản phẩm cho với kích thước u cầu  Ngồi việc điều chỉnh vòng quay động điện chiều máy cán tinh ảnh hưởng lớn đến suất chất lượng sản phẩm Nếu số vòng quay lớn gây kéo căng làm chất lượng thép khơng u cầu Còn nhỏ gây chùng vượt mức cho phép gây ách tắc sản xuất Các tượng thường xảy với lỗ hình trục cán biện pháp điều chỉnh khắc phục: - Lượng giãn rộng lớn  Hiện tượng: có bavia bên  Khắc phục: giảm lượng ép cách tăng khoảng cách tâm hai trục lên nhờ vít điều chỉnh - Lượng giãn rộng thiếu  Hiện tượng profin tiết diện ngang bị co theo chiều cao kim loại khơng điền đầy lỗ hình  Khắc phục: điều chỉnh tăng lượng ép cách giảm khoảng cách tâm hai trục vít điều khiển - Lệch lỗ hình  Hiện tượng: bavia xoắn  Khắc phục: điều chỉnh lệch đường đối xứng cách thay đổi vị trí dọc trục trục cán - Lỗ hình xiên:  Hiện tượng: có bavia bên  Khắc phục: điều chỉnh đường tâm trục cán song song với cách điều chỉnh vít ép chêm gối đỡ Ngồi có tượng khác như: vật cán khỏi lỗ hình bị cong… Ta điều chỉnh lại đảm bảo cho song song đường tâm hai trục cán, điều chỉnh thay chi tiết dẩn đỡ, hộp dẫn hướng… 4.7 Kiểm tra chất lượng sản phẩm  Thép cán sau khỏi sàn nguội cắt theo kích thước quy định TCVN (thông thường 11,7 m)  Sản phẩm kiểm tra chất lượng lần cuối sau cắt phân đoạn  Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng TCVN  Thành phẩm phế phẩm dặt riêng vào nơi quy định  Thép bó thành bó ÷ tấn, cột lại mốc buộc (Ø4) toàn chiều dài  Phiếu chất lượng phải ghi dầy đủ: quy cách sản phẩm, mác thép, trọng lượng bó, cấp chất lượng, ngày tháng sản xuất… phiếu nhân viên KCS làm chịu trách nhiệm  Khu vực chứa sản phẩm phải đảm bảo không ướt để tránh rỉ sét sản phẩm  Khi vận chuyền tránh va chạm làm trầy bề mặt sản phẩm  Việc xếp sản phẩm khu chứa (kho) phải tuân theo quy tắc an toàn, tránh để bị đổ, bị rối hay biến dạng sản phẩm Chương : KẾT LUẬN Dưới hướng dẫn thầy Th.s Nguyễn Đăng Khoa, em hoàn thành xong đồ án tiến độ, số thiếu sót định kiến thức có hạn thời gian, mong thầy thơng cảm bỏ qua cho em Những vấn đề hoàn thành: Tìm hiểu sơ tình hình sản xuất thép giới nước định hướng phát triển Hồn thành tính tốn thơng số cơng nghệ như: thơng số lỗ hình, thông số biến dạng, vận tốc cán, lực cán, moment cơng suất động cơ… Hồn thành mơ hình hóa hệ thống lỗ hình vẽ kĩ thuật Một số vấn đề chưa làm Chưa thật tìm hiểu sâu tình hình sản suất thép giới nước Chưa đưa nhiều phương án thiết kế, phương án thiết kế dựa nhiều vào luận văn cũ Chưa tính tốn lượng nhiệt q trình cán Chưa tham khảo số liệu thực tế, chủ yếu dựa vào tính tốn lí thuyết TÀI LIỆU THAM KHẢO Đào Minh Ngừng (2011), Giáo trình cơng nghệ thiết bị cán thép hình, Nhà xuất Bách Khoa – Hà Nội TS Hà Tiến Hoàng (2006), Thiết bị khí xưởng cán, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội Đỗ Hữu Nhơn, Phan Văn Hạ (2005), Công nghệ cán kim loại hợp kim thông dụng, NXB khoa học kỹ thuật Đỗ Hữu Nhơn (2001), Tính tốn thiết kế chế tạo máy cán thép thiết bị nhà máy cán thép, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội PGS-TS Phan Văn Hạ (2001), Các phương pháp thiết kế lỗ hình trục cán, NXB khoa học kỹ thuật Nguyễn Văn Dán – Nguyễn Ngọc Hà – Đặng Vũ Ngoạn – Trương Văn Trường (2006), Vật liệu học kỹ thuật, NXB Đại học quốc gia TP.HCM Nghiêm Hùng (1997), Sách tra cứu thép gang thông dụng, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội PGS-TS Nguyễn Trường Thanh (2006), Cơ sở kỹ thuật cán, NXB Đại học quốc gia TP.HCM ... thép hình Trục cán thép Trục cán thép ống Ngồi số loại trục cán chuyên dùng trục cán ren, trục cán bi, trục cán phôi rèn, trục cán bánh xe lửa … Hình 2.4 Trục cán có gờ Hình 2.5 Trục cán bi Hình... sở lý thuyết trục cán 2.1 Sơ lược máy cán 2.2 Cấu tạo trục cán 2.3 Phân loại trục cán 2.4 Vật liệu làm trục cán 10 2.5 Thiết kế lỗ hình trục cán 11 2.6 Các bước tính tốn lỗ hình cán thơ 12 2.7... 2012-2013 Hình 2.1 Máy cán Hình 2.2 Cấu tạo trục cán Hình 2.3 Trục cán có lỗ hình Hình 2.4 Trục cán có gờ Hình 2.5 Trục cán bi Hình 2.6 Trục cán ống Hình 2.7 Sơ đồ biến dạng lỗ hình cán thép gió Hình