Giới thiệu dự án

Ngành công nghiệp luyện kim và gia công kim loại bằng áp lực đóng vai trò xương sống trong nền kinh tế công nghiệp hóa, cung cấp phôi liệu cơ bản cho các lĩnh vực chế tạo cơ khí, xây dựng dân dụng, đóng tàu và hạ tầng giao thông. Tại Việt Nam, nhu cầu tiêu thụ các sản phẩm thép hình, thép tấm và thép cuộn liên tục tăng trưởng mạnh mẽ với quy mô hàng triệu tấn/năm. Tuy nhiên, các dây chuyền cán thép tấm nóng truyền thống thường xuyên đối mặt với bài toán tối ưu hóa điều khiển truyền động: tải trọng va đập lớn khi phôi cắn vào trục cán, yêu cầu đảo chiều liên tục ở tốc độ cao, và độ chính xác khắt khe về dung sai kích thước sản phẩm.

Vấn đề cốt lõi đặt ra trong đồ án tốt nghiệp ngành Điện Tự Động Công Nghiệp tại Trường Đại học Dân lập Hải Phòng (thực hiện bởi sinh viên Phạm Văn Tuyến, dưới sự hướng dẫn của ThS. Đinh Thế Nam) là: Nghiên cứu, tìm hiểu phân tích nguyên lý hoạt động của các hệ thống máy cán trong công nghiệp và thiết kế trang bị điện - điện tử cho dây chuyền công nghệ cán thép tấm nóng.

Mục tiêu nghiên cứu cụ thể của đề tài bao gồm:

  1. Hệ thống hóa và phân loại toàn diện các cấu hình máy cán công nghiệp: máy cán phá (Blooming/Slabbing), máy cán phôi (Billet Mill), máy cán hình cỡ lớn/trung/nhỏ, máy cán tấm nóng/nguội (2HI, 4HI, nhiều trục, hành tinh) và dây chuyền đúc cán liên tục.
  2. Phân tích cấu trúc cung cấp điện đa cấp (22 kV / 3.6 kV / 0.75 kV / 0.44 kV) và sơ đồ công nghệ tổng thể của dây chuyền cán thép tấm công suất lớn.
  3. Thiết kế, tính toán hệ truyền động điện Thyristor – Động cơ một chiều (T-Đ) công suất 2000 kW – 5000 kW cho các giá cán thô 2HI và cán tinh 4HI, đảm bảo khả năng điều chỉnh trơn 2 vùng tốc độ và đảo chiều quay linh hoạt.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào trạm cán thô 2HI và cán tinh 4HI kết hợp đồng bộ với hệ thống phụ trợ (lò nung phôi đẩy thủy lực 68 tấn, hộp đánh xỉ 120 $\text{kg/cm}^2$, máy là nóng 5 trục, sàn nguội, cụm máy cắt cạnh/cắt phân đoạn và bàn vận chuyển từ tính).

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Trong công nghệ cán kim loại tấm, hệ thống truyền động trục cán chính đòi hỏi mô-men khởi động cực lớn, dải điều chỉnh tốc độ rộng, khả năng đảo chiều liên tục và khả năng chịu quá tải động lực học khi kim loại đi vào khe hở trục cán.

Tiêu chí kỹ thuật Hệ F-Đ (Máy phát - Động cơ Ward-Leonard) Hệ T-Đ (Thyristor - Động cơ DC) Hệ VFD - Động cơ AC Không đồng bộ
Hiệu suất năng lượng ($\eta$) Thấp ($65% - 75%$) do tổn thất cơ - điện qua nhiều khâu Cao ($92% - 96%$), tổn hao tĩnh trên van bán dẫn nhỏ Rất cao ($94% - 97%$)
Độ tác động nhanh (Dải động) Kém, quán tính cơ và từ của máy phát lớn Rất nhanh, hằng số thời gian điều khiển cỡ mili-giây Rất nhanh với thuật toán điều khiển Vector/DTC
Phạm vi điều chỉnh ($D$) $D \approx 10:1 \div 20:1$ Rộng: $D \approx 100:1 \div 1000:1$, điều chỉnh trơn $\gamma \approx 1$ Rộng: $D \ge 1000:1$
Chi phí đầu tư & bảo dưỡng Cồng kềnh, chi phí bảo trì cơ khí cao, ồn lớn Vốn đầu tư trung bình, độ tin cậy tĩnh cao, bảo dưỡng chổi than định kỳ Chi phí biến tần công suất MW rất cao, động cơ AC lồng sóc bền bỉ
Hệ số công suất ($\cos\varphi$) Khá cao ($0.8 - 0.85$) Thấp khi làm việc ở góc mở $\alpha$ lớn ($\cos\varphi \approx 0.5 - 0.75$) Cao ($\cos\varphi \ge 0.95$ với chỉnh lưu tích cực AFE)

Dựa trên phân tích kỹ thuật và điều kiện thực tế tại các nhà máy cán tấm công nghiệp (như Nhà máy cán thép Cửu Long), hệ truyền động Thyristor – Động cơ một chiều kích từ độc lập (T-Đ) là lựa chọn tối ưu về mặt kinh tế - kỹ thuật, cân bằng hoàn hảo giữa chi phí đầu tư ban đầu và hiệu năng vận hành tải nặng.

Yêu cầu kỹ thuật hệ thống theo mô hình MoSCoW:

  • Must Have (Bắt buộc): Điều chỉnh tốc độ trơn 2 vùng (dưới tốc độ cơ bản giữ từ thông định mức, trên tốc độ cơ bản giảm từ thông); khả năng hãm tái sinh và đảo chiều quay êm thuận; chịu quá tải dòng $I_{max} \ge 2.0 I_{dm}$ khi cắn phôi.
  • Should Have (Nên có): Tự động hóa liên động tốc độ giữa giá cán 2HI/4HI và các bàn con lăn trước/sau bằng PLC; hệ thống đánh xỉ áp lực cao 120 $\text{kg/cm}^2$ tự động xả khi phát hiện phôi.
  • Could Have (Có thể có): Màn hình HMI hiển thị thông số dòng điện, điện áp, nhiệt độ cuộn dây và trạng thái vít nén cơ khí.
  • Won't Have (Không xét đến): Chuyển đổi toàn bộ động cơ DC trục chính sang động cơ đồng bộ AC trung thế trong giai đoạn này nhằm tiết kiệm chi phí hoán cải hạ tầng.

Thiết kế hệ thống

Kiến trúc cung cấp điện và điều khiển dây chuyền cán thép tấm được phân cấp rõ ràng nhằm đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện loại 1:

[Lưới Quốc Gia 22 kV] 
       │
   [Nhà Điện Trung Tâm A]
       ├─────────────────────────────────┬─────────────────────────────────┐
       ▼                                 ▼                                 ▼
 [Nhà Điện B - HOT LINE]       [Nhà Điện C - SHEAR LINE]         [Nhà Điện D - LÒ NUNG]
  - 0.75 kV: 2HI (2500 kW)      - 380V/440V/220V Cắt đầu,         - Trạm bơm dầu DO & khí sấy
  - 0.75 kV: 4HI (5000 kW)        Máy là nguội (260 kW),          - Máy đẩy thủy lực 68 tấn
  - 440V: Là nóng (150 kW)        Cắt cạnh (75 kW), Cắt vụn       - Hệ thống tống phôi làm mát nước
  - Biến tần Toshiba: Con lăn     - 380V: Cắt thành phẩm (45 kW)

                     ┌──────────────────────────────────────────────┐
                     │          Bộ Biến Đổi Chỉnh Lưu TPY3          │
[Nguồn 3.6kV / 750V]─┤ (Cầu 3 pha Thyristor đối song, có đảo chiều) ├─► [Phần ứng Động Cơ DC 2HI/4HI]
                     └──────────────────────────────────────────────┘
                                            ▲
                                            │ Điều khiển điện áp Uư (0 - 750V)
                                     [Bộ Điều Khiển]
                                            │ Điều khiển dòng kích từ Ikt
                     ┌──────────────────────┴───────────────────────┐
[Nguồn Phụ 380V]────┤          Bộ Biến Đổi Chỉnh Lưu HRC           ├─► [Cuộn Kích Từ Độc Lập]
                     │ (Cầu Thyristor 1 chiều, không đảo chiều)     │
                     └──────────────────────────────────────────────┘

Công nghệ và thiết bị sử dụng:

  • Bộ biến đổi phần ứng: Bộ chỉnh lưu Thyristor công nghiệp KLOCKNER – MOELLER / TPY3 cấu hình cầu 3 pha kép đấu song song ngược (đối song không dòng tuần hoàn), cho phép đảo dòng phần ứng $I_ư$ nhanh chóng mà không gây ngắn mạch giữa các van.
  • Bộ biến đổi kích từ: Bộ chỉnh lưu Thyristor HRC điều khiển góc kích $\alpha_{kt}$ để cấp nguồn cho cuộn kích từ độc lập $MF$.
  • Điều khiển bàn con lăn: Biến tần xoay chiều Toshiba điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha (30 kW, 440 V, 50 A, 100 rpm) đồng tốc với trục cán chính.
  • Hệ thống điều khiển trung tâm: Bộ điều khiển lập trình logic PLC tích hợp module I/O phân tán và mạng truyền thông công nghiệp.

Mô hình toán học điều khiển truyền động động cơ DC kích từ độc lập:

Phương trình cân bằng điện áp phần ứng: $$U_ư = E_ư + I_ư R_ư = k_e \Phi \omega + I_ư R_ư \implies \omega = \frac{U_ư - I_ư R_ư}{k_e \Phi}$$

Phương trình mô-men điện từ: $$M_{đt} = k_m \Phi I_ư$$

Thuật toán điều khiển 2 vùng tốc độ được lập trình xử lý như sau:

// Thuật toán điều khiển 2 vùng tốc độ cho Giá cán thô 2HI (0 - 50 - 100 rpm)
PROGRAM Speed_Control_Rolling_Mill
VAR
    w_ref, w_actual : REAL;     // Tốc độ đặt và tốc độ thực tế (rpm)
    w_base : REAL := 50.0;      // Tốc độ cơ bản (Base speed)
    U_armature_ref : REAL;      // Điện áp phần ứng đặt cho bộ TPY3 (V)
    I_field_ref : REAL;         // Dòng kích từ đặt cho bộ HRC (A)
    U_rated : REAL := 750.0;    // Điện áp định mức (V)
    Phi_rated : REAL := 1.0;    // Từ thông định mức (quy chuẩn 1.0 p.u)
END_VAR

IF w_ref <= w_base THEN
    // VÙNG 1: Dưới tốc độ cơ bản (0 - 50 rpm) -> Điều khiển điện áp phần ứng Uư
    // Giữ từ thông định mức (Phi = Phi_rated)
    I_field_ref := 1.0; 
    U_armature_ref := (w_ref / w_base) * U_rated;
ELSE
    // VÙNG 2: Trên tốc độ cơ bản (50 - 100 rpm) -> Điều khiển suy giảm từ thông (Field Weakening)
    // Giữ điện áp phần ứng không đổi ở mức định mức (Uư = U_rated)
    U_armature_ref := U_rated;
    I_field_ref := (w_base / w_ref) * Phi_rated;
END_IF;

Methodology

Quy trình nghiên cứu và triển khai giải pháp kỹ thuật tuân thủ theo tiêu chuẩn kỹ thuật công nghiệp IEC 60034 (động cơ điện) và IEC 60146 (bộ biến đổi bán dẫn):

  1. Giai đoạn 1 (Khảo sát & Thu thập thông số): Đo đạc các thông số dây chuyền thực tế: kích thước phôi thô ($h = 100 \div 250\text{ mm}$, $a = 1550\text{ mm}$, $b = 1123 \div 1372\text{ mm}$, trọng lượng 4 tấn), kích thước thành phẩm sau cán ($h = 9 \div 40\text{ mm}$, $a = 6096\text{ mm}$, $b = 1524\text{ mm}$).
  2. Giai đoạn 2 (Thiết kế mạch động lực & bảo vệ): Thiết kế sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha kép Thyristor TPY3 chịu dòng định mức $I_{đm} = 2900\text{ A}$, điện áp $U_{đm} = 750\text{ V}$, tính toán cuộn kháng san bằng $L_d$ để hạn chế sóng hài dòng điện đập mạch.
  3. Giai đoạn 3 (Thiết kế thuật toán điều khiển liên động): Xây dựng thuật toán đồng tốc giữa các bàn con lăn trước/sau giá cán ($B, C1, C2, E, F, K, L...$) và động cơ cán chính nhằm triệt tiêu hiện tượng phôi bị uốn cong hoặc trượt bề mặt.

Implementation và kết quả

Development process

Dây chuyền cán thép tấm được phân chia thành 3 công đoạn chính với các phân hệ truyền động chuyên biệt:

[Phôi thô 4 tấn] ──► [Lò Nung Nhiệt (1150-1200°C)] ──► [Hộp Đánh Xỉ (120 kg/cm²)]
                                                               │
┌──────────────────────────────────────────────────────────────┘
▼
[Bàn Con Lăn C2] ──► [Giá Cán Thô 2HI (2500 kW)] ──► [Giá Cán Tinh 4HI (5000 kW)]
                                                               │
┌──────────────────────────────────────────────────────────────┘
▼
[Hệ Thống Đánh Gỉ] ──► [Máy Là Nóng 5 Trục (150 kW)] ──► [Sàn Nguội Xích Truyền]
                                                               │
┌──────────────────────────────────────────────────────────────┘
▼
[Máy Cắt Đầu] ──► [Máy Là Nguội 7 Trục (260 kW)] ──► [Máy Cắt Cạnh & Cắt Vụn]
                                                               │
┌──────────────────────────────────────────────────────────────┘
▼
[Máy Cắt Thành Phẩm (45 kW)] ──► [Bàn Từ Tính V, W] ──► [Kho Thành Phẩm]

  1. Công đoạn nung phôi và chuẩn bị bề mặt:

    • Phôi 4 tấn được nạp bằng xích tải, định vị cữ chặn và nạp vào lò nhờ máy đẩy thủy lực công suất 68 tấn với vận tốc đẩy $v = 2.5\text{ m/s}$.
    • Lò nung chứa tối đa 20 phôi, đốt dầu DO sấy khô, nhiệt độ vùng nung $1100^\circ\text{C}$ và vùng đồng nhiệt $1200^\circ\text{C}$. Thời gian nung đạt chuẩn: 4 phút/phôi.
    • Hệ thống tống phôi làm mát bằng nước đẩy phôi đạt nhiệt độ $1150^\circ\text{C} - 1200^\circ\text{C}$ ra bàn con lăn B. Phôi lỗi bị loại tự động bằng piston thủy khí qua bàn A1.
    • Hộp đánh xỉ áp lực cao dùng tia nước $120\text{ kg/cm}^2$ làm sạch hoàn toàn lớp vảy oxit sắt bề mặt trước khi đưa vào cán.

  2. Công đoạn cán thô 2HI và cán tinh 4HI:

    • Giá cán thô 2HI: Động cơ DC $2500\text{ kW}$ ($U_ư = 750\text{ V}$, $I_ư = 2900\text{ A}$, $n = 0 \div 50 \div 100\text{ rpm}$). Thực hiện cán đảo chiều kết hợp xoay phôi để cán phá đồng thời cả bề ngang và bề dọc. Khoảng cách 2 trục cán thu nhỏ sau mỗi lượt cán nhờ hệ thống vít nén cơ điện.
    • Giá cán tinh 4HI: Gồm 2 trục làm việc nhỏ và 2 trục tựa đường kính lớn. Động cơ DC $5000\text{ kW}$ ($U_ư = 750\text{ V}$, $I_ư = 2900\text{ A}$, $n = 0 \div 50 \div 100\text{ rpm}$). Phôi được cán đảo chiều tinh chỉnh để đạt bề dày chính xác từ $9\text{ mm}$ đến $40\text{ mm}$.

  3. Công đoạn xử lý nhiệt và gia công hoàn thiện (Shear Line):

    • Máy là nóng: Động cơ DC $150\text{ kW}$ (440 V, 225 A, 150 rpm) dẫn động 5 trục cán, hoạt động đảo chiều 3 đến 5 lần để tạo độ phẳng ban đầu.
    • Sàn nguội: 2 sàn dẫn động bởi động cơ AC $67\text{ kW}$, mỗi sàn chứa tối đa 20 tấm, kết hợp xích truyền CH1, CH2 làm nguội tự nhiên.
    • Gia công cắt: Máy cắt đầu thủy lực $\rightarrow$ Máy là nguội 7 trục (động cơ DC $260\text{ kW}$, 440 V, 225 A, 150 rpm) tạo độ bóng bề mặt $\rightarrow$ Máy cắt cạnh (động cơ DC $75\text{ kW}$) kết hợp máy cắt vụn mép (động cơ DC $55\text{ kW}$) $\rightarrow$ Máy cắt thành phẩm (động cơ DC $45\text{ kW}$) cắt định chiều dài $\rightarrow$ Bàn vận chuyển từ tính đưa ra kho đóng gói.

Testing và validation

Kết quả đo kiểm các thông số vận hành của hệ truyền động TPY3 – Động cơ cán thô:

Thông số đo kiểm Giá trị tính toán thiết kế Kết quả vận hành thực tế Trạng thái kỹ thuật
Dải điều chỉnh tốc độ ($D$) $100:1$ $120:1$ ($0.8 \div 100\text{ rpm}$) Đạt yêu cầu điều chỉnh trơn
Dòng khởi động cực đại ($I_{kđ}$) $\le 2.0 I_{đm}$ ($5800\text{ A}$) $1.75 I_{đm}$ ($5075\text{ A}$) An toàn cho van Thyristor
Thời gian đảo chiều ($0 \to \pm 50\text{ rpm}$) $< 1.5\text{ s}$ $1.2\text{ s}$ Triệt tiêu xung dòng phần ứng
Độ sụt tốc khi cắn phôi ($\Delta n$) $< 5%$ $3.8%$ Bù tốc tự động qua mạch vòng kín
Áp suất tia nước tẩy gỉ $120\text{ kg/cm}^2$ $118 \div 122\text{ kg/cm}^2$ Sạch $100%$ vảy xỉ oxit

Kết quả đạt được

Dự án đã giải quyết hoàn chỉnh các mục tiêu kỹ thuật đặt ra:

  • Xây dựng hoàn chỉnh bản vẽ sơ đồ công nghệ, sơ đồ cấp điện từ trạm biến áp 22 kV xuống các phân xưởng Hot Line, Shear Line và Lò nung.
  • Thiết kế thành công hệ thống mạch động lực và mạch điều khiển cho hệ truyền động TPY3/HRC, đảm bảo điều khiển động cơ DC công suất lớn $2500\text{ kW}$ và $5000\text{ kW}$ vận hành ổn định trong môi trường nhiệt độ cao và rung chấn lớn.
  • Xác lập quy trình công nghệ cán tấm khép kín từ phôi đúc $100 \div 250\text{ mm}$ thành thép tấm chất lượng cao $9 \div 40\text{ mm}$ với độ sai lệch kích thước nhỏ hơn $\pm 0.5%$.

Đổi mới và đóng góp

  • Tối ưu hóa cấu hình điều khiển 2 vùng tốc độ: Việc ứng dụng bộ chỉnh lưu Thyristor đảo chiều phần ứng TPY3 kết hợp bộ kích từ HRC giúp mở rộng dải điều chỉnh tốc độ lên tới $100\text{ rpm}$ mà vẫn bảo toàn mô-men quay lớn ở vùng tốc độ thấp ($0 - 50\text{ rpm}$), đáp ứng hoàn hảo yêu cầu cán phá phôi dày.
  • Liên động tự động hóa đồng bộ: Tích hợp biến tần Toshiba điều khiển hệ thống bàn con lăn đa phân đoạn ($B, C1, C2, E, F...$) đồng tốc với giá cán chính 2HI/4HI, loại bỏ triệt để hiện tượng xô lệch, trượt xước bề mặt phôi hoặc tạo ứng suất dư phá hủy cấu trúc tinh thể kim loại.
  • Tiết kiệm kim loại và nâng cao năng suất: Quy trình cán đảo chiều kết hợp xoay phôi giúp tối ưu hóa lượng ép trên từng lượt cán, giảm $18%$ số chu kỳ cán thô, từ đó giảm độ sụt giảm nhiệt độ của phôi giữa các lượt cán và nâng cao độ đồng đều cơ tính của thép tấm thành phẩm.

Ứng dụng thực tế và triển khai

  • Khả năng ứng dụng: Giải pháp trang bị điện và sơ đồ công nghệ trong đồ án có khả năng áp dụng trực tiếp cho các nhà máy luyện kim cán thép tại Việt Nam (như Tổ hợp Thép Hải Phòng, Thép Đà Nẵng, Nhà máy Thép Biên Hòa, Thép Lưu Xá - Thái Nguyên).
  • Yêu cầu hạ tầng triển khai:
    • Hạ tầng trạm biến áp 22 kV/3.6 kV công suất tối thiểu $15\text{ MVA}$.
    • Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn bằng nước và quạt gió công nghiệp cho động cơ cán $5000\text{ kW}$ và các tủ van Thyristor.
    • Trạm bơm thủy lực áp suất cao cung cấp cho máy đẩy phôi 68 tấn và hộp đánh xỉ $120\text{ kg/cm}^2$.
  • Phân tích hiệu quả kinh tế (ROI): Việc tối ưu hóa hệ truyền động T-Đ hiện hữu giúp doanh nghiệp tiết kiệm $60%$ chi phí đầu tư so với việc thay mới toàn bộ sang hệ thống động cơ AC trung thế đắt đỏ, thời gian hoàn vốn ước tính đạt $2.5 - 3\text{ năm}$ nhờ tăng sản lượng cán thêm $15%$ và giảm tỷ lệ phế phẩm biên cạnh.

Hạn chế và hướng phát triển

  • Hạn chế kỹ thuật:
    • Hệ truyền động Thyristor có hệ số công suất $\cos\varphi$ suy giảm khi làm việc ở vùng điều chỉnh sâu (góc mở van $\alpha$ lớn).
    • Động cơ một chiều công suất lớn ($2500\text{ kW} - 5000\text{ kW}$) vẫn đòi hỏi chế độ bảo trì chổi than, cổ góp định kỳ nghiêm ngặt để chống phóng tia lửa điện.
    • Dòng điện chỉnh lưu còn chứa thành phần sóng hài bậc cao gây tổn hao phụ trong lõi thép động cơ.
  • Hướng phát triển:
    • Lắp đặt tụ bù tĩnh có điều khiển (SVC) hoặc bộ lọc sóng hài tích cực (Active Power Filter) tại thanh cái 3.6 kV để nâng cao $\cos\varphi \ge 0.92$.
    • Nghiên cứu nâng cấp từng phần sang hệ truyền động biến tần trung thế AC 3 bậc (NPC Inverter) sử dụng van IGCT/IEGT kết hợp động cơ đồng bộ không chổi than cho các dự án mở rộng trong tương lai.
    • Ứng dụng hệ thống SCADA/IoT giám sát độ rung vòng bi giá cán và nhiệt độ cổ góp theo thời gian thực để phục vụ bảo trì dự đoán (Predictive Maintenance).

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên & Học viên chuyên ngành: Cung cấp tài liệu tham khảo chi tiết về tính toán truyền động điện công suất lớn, sơ đồ mạch động lực chỉnh lưu Thyristor và công nghệ gia công kim loại bằng áp lực.
  • Kỹ sư vận hành & Bảo trì nhà máy thép: Nắm vững cấu trúc cung cấp điện, nguyên lý phối hợp liên động giữa các thiết bị trên dây chuyền Hot Line / Shear Line và quy trình xử lý sự cố động cơ DC.
  • Doanh nghiệp sản xuất: Có cơ sở khoa học để cải tạo, nâng cấp các dây chuyền cán thép tấm cũ nhằm nâng cao năng suất, tiết kiệm điện năng và giảm tỷ lệ phế phẩm.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi để triển khai hệ truyền động T-Đ cho giá cán đảo chiều là gì?

Cần trang bị bộ biến đổi Thyristor kép đấu song song ngược (đối song) có khóa liên động logic để đảo chiều dòng điện phần ứng hoặc đảo chiều dòng kích từ. Hệ thống phải tích hợp cuộn kháng lọc dòng $L_d$ đủ lớn để hạn chế dòng gián đoạn và mạch dập xung điện áp RC bảo vệ van bán dẫn khi cắt tải đột ngột.

2. Vì sao trong cán thép tấm cần điều khiển tốc độ qua 2 vùng?

Vùng 1 (dưới tốc độ cơ bản $0 - 50\text{ rpm}$) cần mô-men cực đại để cán phá phôi dày nên phải giữ từ thông định mức $\Phi_{đm}$ và thay đổi điện áp phần ứng $U_ư$. Vùng 2 (trên tốc độ cơ bản $50 - 100\text{ rpm}$) khi phôi đã mỏng và dài, cần tốc độ cán cao để tăng năng suất và giữ nhiệt cho phôi nên phải giữ nguyên điện áp $U_{đm}$ và giảm từ thông kích từ $\Phi$.

3. Giải pháp nào khắc phục hiện tượng trượt tốc khi phôi cắn vào trục cán?

Sử dụng cấu trúc điều khiển tự động 2 vòng khép kín (vòng điều chỉnh dòng điện bên trong $R_I$ và vòng điều chỉnh tốc độ bên ngoài $R_\omega$) có khâu bù tải trước (feedforward load compensation). Khi phôi chạm trục, cảm biến phát hiện dòng điện tăng vọt sẽ lập tức kích mở tăng điện áp phần ứng bù sụt áp $I_ư R_ư$.

4. Chi phí bảo trì hệ thống máy cán thép tấm phân bổ như thế nào?

Chi phí bảo trì tập trung chủ yếu vào: thay thế chổi than và tiện bóng cổ góp động cơ DC ($35%$), mài và tiện lại lỗ hình/bề mặt trục cán do mòn cơ học ($40%$), bảo dưỡng hệ thống van thủy lực máy đẩy phôi/đánh xỉ ($15%$), và kiểm tra thiết bị đóng cắt điện khí ($10%$).

5. Dây chuyền cán thép tấm nóng khác gì so với cán tấm nguội?

Cán tấm nóng thực hiện ở nhiệt độ cao ($1100^\circ\text{C} - 1200^\circ\text{C}$) khi kim loại có độ dẻo lớn, dùng để cán từ phôi đúc dày ($100 - 250\text{ mm}$) thành tấm dày vừa ($9 - 40\text{ mm}$). Cán nguội thực hiện ở nhiệt độ phòng với lực cán cực lớn, trục cán nhiều trục tựa (6HI, 12HI, 20HI) và bôi trơn làm mát nghiêm ngặt để tạo ra các lá thép mỏng đến cực mỏng ($0.001 - 1.25\text{ mm}$) có độ bóng cao.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu, tìm hiểu phân tích nguyên lý hoạt động của một số máy cán trong công nghiệp" của sinh viên Phạm Văn Tuyến đã giải quyết xuất sắc bài toán tích hợp giữa cơ khí công nghệ cán và hệ thống trang bị điện - điện tử công suất lớn. Việc phân tích tường minh cấu trúc dây chuyền cán thép tấm, thiết kế hệ truyền động Thyristor – Động cơ DC (TPY3/HRC) điều khiển 2 vùng tốc độ cho giá cán thô 2HI ($2500\text{ kW}$) và cán tinh 4HI ($5000\text{ kW}$) mang lại giá trị thực tiễn to lớn cho ngành công nghiệp cán thép tại Hải Phòng và cả nước. Đây là nền tảng tài liệu kỹ thuật quan trọng phục vụ công tác đào tạo chuyên ngành Điện Tự Động Công Nghiệp cũng như ứng dụng trực tiếp vào quá trình vận hành, nâng cấp các nhà máy sản xuất thép hiện đại.