CHƯƠNG 1 MÁY CÁN VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA MÁY CÁN 1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA MÁY CÁN Từ xa xưa , con người chỉ biết dùng những vật thể tròn bằng đá hoặc bằng gỗ có dạng hình trụ tròn xoay để nghiền bột làm bánh, ép mía làm đường, ép các loại dầu lạc, ô liu, hướng dương, vừng v.v… Những vật thể hình trụ tròn xoay này dần dần được thay bằng đồng, nhôm hoặc thép và được chế tạo thành những chiếc trục cán dễ dàng tháo lắp trên những bộ máy có khung giá cán, từ đó máy cán đã hình thành. Những chiếc trục cán lúc đầu nhỏ bằng cổ tay, cổ chân người, trục quay tròn nhờ sức người. Khi sản xuất đòi hỏi năng suất cao, trục cán ngày càng lớn , máy cán ngày càng to, con người không thể quay được nữa, thế là người ta dung trâu, bò hoặc ngựa để kéo.
Vì vậy cho đến nay thế giới vẫn dùng đơn vị đo công suất của động cơ là kW hoặc mã lực ( sức ngựa ). Năm 1771, máy hơi nước ra đời, lúc này máy cán được truyền động quay bằng máy hơi nước. Từ khi điện ra đời, máy cán được dẫn động bằng động cơ điện. Đến nay có những máy cán thép được dẫn động bởi những động cơ có công suất từ 5.800 kW, trục cán có đường kính (∅) bằng 1.000mm, máy nặng hàng trăm tấn, các máy phục vụ cho quy trình công nghệ và các thiết bị phụ khác có tới vài chục chiếc và có tổng trọng lượng lên tới vài ngàn tấn.
Ngày nay do sự hoàn thiện và tiến bộ không ngừng về khoa học kĩ thuật cho nên các máy cán hoàn toàn được điều khiển tự động và làm việc theo chương trình. KHÁI NIỆM VỀ SẢN PHẨM CÁN Sản phẩm cán được sử dụng khắp mọi nơi, từ các ngành công nghiệp chế tạo ôtô, xe lửa, máy cày, xe tăng, trong công nghiệp chế tạo máy bay, tên lửa, trong chế tạo tàu thủy đến các ngành công nghiệp xây dựng dân dụng, xây dựng cầu đường, phát thanh truyền hình, trong công nghiệp dân dụng v. vì vậy mà ngành cán được chú ý và phát triển mạnh trên thế giới. Vật liệu được dùng phổ biến trong công nghiệp cán là thép và các kim loại màu như vàng, bạc, đồng, nhôm, chì, kẽm, niken v.để xây nên những giàn khoan trên biển, để làm cốt thép cốt pha cho những ngôi nhà cao chọc trời, để chế tạo những đường dây cáp quang, những đường dây điện và điện thoại nối từ miền quê này đến miền quê khác; thép đường ray làm nên những đường xe lửa, thép lá tráng thiếc dùng để làm hộp đựng hoa quả và đựng thực phẩm.
Nhôm tấm, thép tấm không gỉ dùng để chế tạo xong, chảo, nồi, dùng trong trang trí nội thất v. Sản phẩm cán có nhiều chủng loại khác nhau như thép hình, thép tấm, thép ông và các loại sản phẩm có hình dáng đặc biệt như các loại ren, các loại bi, bánh răng, bánh xe lửa. Thép tấm được ứng dụng nhiều trong các ngành chế tạo tàu thuỷ, ô tô, máy kéo, chế tạo máy bay, trong ngày dân dụng. Chúng được chia thành 3 nhóm: - Thép tấm dày: S = 4 - 60 mm; B = 600-5.000 mm - Thép tấm mỏng: S = 0,2 - 4 mm; B = 600 - 2.
- Thép tấm rất mỏng (thép lá cuộn): S = 0,001- 0,2 mm; B = 200 - 1. Thép ống :được sử dụng nhiều trong các ngàng công nghiệp dầu khí, thuỷ lợi, xây dựng. Chúng được chia thành 2 nhóm: - ống không hàn: là loại ống được cán ra từ phôi thỏi ban đầu có đường kính ∅ = 200 - 350 mm; chiều dài L = 2. - ống cán có hàn:được chế tạo bằng cách cuốn tấm thành ống sau đó cán để hàn giáp mối với nhau.
Loại này đường kính đạt đến 4.000 mm; chiều dày đạt đến 14 mm. Thép hình có rất nhiều chủng loại, có sản phẩm với tiết diện đơn giản cũng có sản phẩm với tiết diễn rất phức tạp: Hình 1. Một số loại sản phẩm cán hình 1. KHÁI NIỆM VỀ MÁY CÁN VÀ MÁY CÁN THÉP 1.
Khái niệm về máy cán Ngày xưa, con người đã biết dùng những vật bằng gổ hoặc đá có dạng hình trụ tròn để nghiền bột, ép mía, ép các loại dầu v.Những vật hình tròn xoay dần được thay bằng đồng, nhôm rồi đến bằng gang, thép và được chế tạo thành những trục cán được lắp trên những khung giá cán để tạo thành những máy cán từ thô sơ đến hiện đại. Ban đầu trục cán được quay bằng sức người rồi đến trâu bò sau đó được máy cán được dẫn động bằng máy hơi nước rồi đến các động cơ điện có công suất 5. Ngày nay, máy cán nặng đến hàng trăm tấn, trục cán có đường kính đến 2.000 mm và máy cán hoàn toàn được điều khiển tự động và làm việc theo chương trình. Máy cán thép Máy cán thép là máy cán chuyên dùng để cán thép ở trạng thái nóng hoặc ở trạng thái nguội.
Máy cán thép được chia ra nhiều loại, máy cán ra thép hình gọi là máy cán hình, máy cán ra thép tấm gọi là máy cán tấm, còn máy Luan11van cán ống chuyên dùng để cán ra các loại ống v. Máy cán gồm 3 bộ phận hợp thành: nguồn năng lượng, bộ phận truyền dẫn động và giá cán. a/ Giá cán: là nơi tiến hành quá trình cán bao gồm: các trục cán, gối, ổ đỡ trục cán, hệ thống nâng hạ trục, hệ thống cân bằng trục,thân máy, hệ thống dẫn phôi, cơ cấu lật trở phôi. b/ Hệ thống truyền động: là nơi truyền mômen cho trục cán, bao gồm hộp giảm tốc, khớp nối, trục nối, bánh đà, hộp phân lực.
c/ Nguồn năng lượng: là nơi cung cấp năng lượng cho máy, thường dùng các loại động cơ điện một chiều và xoay chiều hoặc các máy phát điện. Sơ đồ máy cán I- nguồn động lực; II- Hệ thống truyền động; III- Giá cán 1:Trục cán; 2: Nền giá cán; 3: Trục truyền; 4: Khớp nối trục truyền; 5: Thân giá cán; 6: Bánh răng chữ V; 7: Khớp nối trục; 8 :Giá cán; 9: Hộp phân lực; 10: Hộp giảm tốc; 11: Khớp nối; 12: Động cơ điện Cán thép là một trong những ngành gia công kim loại bằng áp lực, đây là một phương pháp gia công không phoi, tạo hình nhờ khả năng biến dạng dẻo của kim loại mà không cần phải cắt gọt nên tiết kiệm được nhiều kim loại. Luan12van CHƯƠNG 2 PHÂN LOẠI MÁY CÁN VÀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ CÁN THÉP TẤM 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, theo vị trí trục cán.
Phân loại theo cách bố trí giá cán 1 Máy có một giá cán (máy cán đơn a): loại này chủ yếu là máy cán phôi thỏi Blumin hoặc máy cán phôi 2 hoặc 3 trục. 2 Máy cán bố trí một hàng (b) được bố trí nhiều lỗ hình hơn. a/ b/ Luan13van 3 Máy cán bán liên tục (H.1): nhóm giá cán thô được bố trí liên tục, nhóm giá cán tinh được bố trí theo hàng. Loại này thông dụng khi cán thép hình cỡ nhỏ.
Mặt bằng bố trí máy cán liên tục và cán vòng 1. Hộp giảm tốc; 3. Hộp bánh răng truyền lực; -■ Giá cán; a/ Nhóm giá cán thô liên tục; b/ Nhóm giá cán tinh bố trí theo hàng 4 Máy cán liên tục (H.2): các giá cán được bố trí liên tục, mỗi giá chỉ thực hiện một lần cán. Đây là loại máy có hiệu suất rất cao và ngày càng được sử dụng rộng rãi.
Bộ truyền động của máy có thể tập trung, từng nhóm hay riêng lẻ. Trong máy cán liên tục phải luôn luôn đảm bảo mối quan hệ: F1.vn; trong đó F và v là tiết diện của vật cán và vận tốc cán của các giá cán tương ứng. Máy cán hình liên tục ∅400 2. Phân loại theo số lượng và sự bố trí trục cán 1 Máy cán 2 trục đảo chiều: sau một lần cán thì chiều quay của trục lại được quay ngược lại.
Loại này thường dùng khi cán phá, cán phôi, cán tấm dày. 2 Máy cán 2 trục không đảo chiều: dùng trong cán liên tục, cán tấm mỏng. 3 Máy cán 3 trục: có loại 3 trục cán có đường kính bằng nhau và loại 3 trục thì 2 trục bằng nhau còn trục giữa nhỏ hơn gọi là máy cán Layma. 4 Máy cán 4 trục: gồm 2 trục nhỏ làm việc và 2 trục lớn dẫn động được dùng nhiều khi cán tấm nóng và nguội.
Luan14van Hình 2. Các loại giá cán a: Giá cán 2 trục; b: giá cán 3 trục; c: Giá cán 3 trục lauta; d: Giá cán 4 trục 5 Máy cán nhiều trục: Dùng để cán ra các loại tấm mỏng và cực mỏng. Máy có 6 trục, 12 trục, 20 trục v. có những máy đường kính công tác nhỏ đến 3,5 mm để cán ra thép mỏng đến 0,001 mm.
6 Máy đúc cán phôi thỏi và tấm liên tục: Đây là loại máy đúc cán hiện đại, hiện nay được dùng rất nhiều trên thế giới cũng như ở Việt nam dùng để chế tạo phôi cho thép hình chữ I, chữ U có chiều dày thân ban đầu từ 50 - 90 mm, thép tròn có = (50 - 150) mm, phôi tấm cho máy cán tấm có chiều dày từ (50 - 90) mm và chiều rộng từ (600 - 1.500) mm, phôi thỏi có tiết diện (80 x 80)- (150 x 150) mm. Luan15van Hình 2. a/ Giá cán 6 trục; b/ Máy đúc cán phôi thỏi; c/ Giá cán thép băng mỏng liên tục 7 Máy cán hành tinh: Loại này có nhiều trục nhỏ tựa vào 2 trục to để làm biến dạng kim loại. Máy này có công dụng là cán ra thành phẩm có chiều dày rất mỏng từ phôi dày; Mỗi một cặp trục nhỏ sau mỗi lần quay làm chiều dày vật cán mỏng hơn một tý.
Vật cán đi qua nhiều cặp trục nhỏ thì chiều dày mỏng đi rất nhiều. Phôi ban đầu có kích thước dày S = 50 - 125 mm, sau khi qua máy cán hành tinh thì chiều dày sản phẩm có thể đạt tới 1 - 2 mm. Luan16van Hình 2. Sơ đồ máy cán hành tinh 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.
8 Máy cán vạn năng: loại này trục cán vừa bố trí thẳng đứng vừa nằm ngang. Máy dùng khi cán dầm chữ I, máy cán phôi tấm. 9 Máy cán trục nghiêng: dùng khi cán ống không hàn và máy ép đều ống 2.