Đồ án: Phân tích nguyên lý hoạt động và các loại máy cán trong công nghiệp

Phân tích sâu về nguyên lý hoạt động, cấu tạo và phân loại các máy cán trong công nghiệp. Tài liệu tham khảo hữu ích cho đồ án và nghiên cứu.

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Đồ án tốt nghiệp

2019

69
3
0

Phí lưu trữ

30 Point

Tóm tắt

I. Khám phá tổng quan về nguyên lý hoạt động máy cán kim loại

Máy cán công nghiệp là nền tảng của ngành luyện kim hiện đại, đóng vai trò trung tâm trong quá trình gia công kim loại tấm và định hình sản phẩm. Nguyên lý hoạt động máy cán dựa trên nguyên tắc gia công áp lực, sử dụng lực nén từ các trục cán để làm thay đổi hình dạng và kích thước của phôi kim loại. Quá trình này khai thác khả năng biến dạng dẻo của vật liệu, tạo ra các sản phẩm cuối cùng như thép tấm, thép cuộn, và thép hình với độ chính xác cao mà không làm mất đi khối lượng vật liệu gốc. Sự phát triển của máy cán từ những thiết bị thô sơ đến các hệ thống tự động hóa phức tạp đã thúc đẩy mạnh mẽ năng lực sản xuất thép, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các ngành xây dựng, chế tạo ô tô, và hàng không. Hiểu rõ sơ đồ cấu tạo máy cán và nguyên lý vận hành là yêu cầu cơ bản để tối ưu hóa quy trình sản xuất, nâng cao chất lượng sản phẩm và đảm bảo an toàn vận hành. Các thành phần chính của một máy cán điển hình bao gồm giá cán, hệ thống truyền động và nguồn năng lượng, mỗi bộ phận đều có chức năng chuyên biệt và phối hợp nhịp nhàng để tạo ra sản phẩm đạt tiêu chuẩn kỹ thuật. Quá trình này không chỉ là một phương pháp gia công cơ học mà còn là một khoa học đòi hỏi sự kiểm soát chặt chẽ về nhiệt độ, tốc độ và lực ép để đạt được cấu trúc vi mô và tính chất cơ học mong muốn cho vật liệu.

1.1. Định nghĩa máy cán và vai trò trong ngành luyện kim

Máy cán là một tổ hợp thiết bị cơ khí chuyên dụng, có chức năng chính là làm biến đổi hình dạng của phôi kim loại thông qua lực ép được tạo ra bởi một hoặc nhiều cặp trục cán quay ngược chiều. Theo tài liệu "Nghiên cứu, tìm hiểu phân tích nguyên lý hoạt động của một số máy cán trong công nghiệp", máy cán gồm ba bộ phận chính: giá cán (nơi diễn ra quá trình biến dạng), hệ thống truyền động (truyền momen xoắn cho trục), và nguồn năng lượng (thường là động cơ điện công suất lớn). Trong ngành luyện kim, máy cán giữ vai trò không thể thiếu, là mắt xích quan trọng trong dây chuyền sản xuất thép. Nó chuyển đổi các thỏi thép đúc hoặc phôi thành các bán thành phẩm hoặc thành phẩm có biên dạng và kích thước tiêu chuẩn, phục vụ cho vô số ứng dụng của máy cán trong các lĩnh vực khác.

1.2. Khái niệm về biến dạng dẻo và gia công áp lực

Biến dạng dẻo là khả năng của vật liệu kim loại thay đổi hình dạng vĩnh viễn dưới tác động của ngoại lực mà không bị phá hủy. Nguyên lý hoạt động máy cán khai thác triệt để đặc tính này. Quá trình cán thuộc nhóm gia công áp lực, một phương pháp gia công không phoi, giúp tiết kiệm tối đa vật liệu. Khi phôi kim loại đi qua khe hở giữa hai trục cán, áp lực lớn gây ra ứng suất vượt quá giới hạn đàn hồi của vật liệu, dẫn đến sự dịch chuyển của các lớp tinh thể và tạo ra hình dạng mới. Quá trình này có thể thực hiện ở trạng thái nóng (cán nóng) hoặc nguội (cán nguội), tùy thuộc vào yêu cầu về tính chất cơ học và độ chính xác bề mặt của sản phẩm cuối cùng.

1.3. Sơ đồ cấu tạo máy cán công nghiệp điển hình

Một sơ đồ cấu tạo máy cán cơ bản bao gồm các thành phần thiết yếu. Giá cán là khung sườn chính, chứa các bộ phận quan trọng nhất: các trục cán, gối đỡ, ổ đỡ, và hệ thống điều chỉnh khe hở trục. Hệ thống truyền động bao gồm động cơ điện, hộp giảm tốc, hộp phân lực, và các trục khớp nối, có nhiệm vụ truyền momen xoắn từ động cơ đến các trục cán. Nguồn năng lượng, thường là động cơ điện một chiều hoặc xoay chiều công suất lớn, cung cấp năng lượng cho toàn bộ hệ thống. Ví dụ, tài liệu gốc đề cập đến động cơ truyền động cho giá cán thô có công suất lên tới 2500kW. Sự kết hợp của các bộ phận này tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh, có khả năng thực hiện quá trình gia công kim loại tấm một cách hiệu quả và chính xác.

II. Hướng dẫn phân loại máy cán công nghiệp theo tiêu chí cốt lõi

Sự đa dạng của sản phẩm cán đòi hỏi một hệ thống máy móc chuyên dụng và phức tạp, dẫn đến sự cần thiết phải phân loại máy cán một cách khoa học. Việc phân loại giúp các kỹ sư và nhà quản lý lựa chọn thiết bị phù hợp nhất cho từng yêu cầu sản xuất cụ thể. Có ba tiêu chí chính để phân loại máy cán: theo công dụng, theo số lượng và cách bố trí trục cán, và theo cách bố trí giá cán. Mỗi phương pháp phân loại phản ánh một khía cạnh khác nhau của thiết bị, từ chức năng chuyên biệt như máy cán thép hình hay máy cán thép tấm, đến các đặc điểm cấu trúc như máy cán 2 trục hay máy cán 4 trục. Ví dụ, một máy cán thép dùng để sản xuất ray xe lửa sẽ có cấu tạo và quy trình vận hành máy cán hoàn toàn khác so với một máy dùng để cán lá nhôm siêu mỏng. Hiểu rõ các hệ thống phân loại này là chìa khóa để nắm bắt toàn diện về công nghệ cán, từ đó đưa ra các quyết định tối ưu trong thiết kế dây chuyền, vận hành và bảo trì máy cán công nghiệp. Việc lựa chọn sai loại máy không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm mà còn gây lãng phí năng lượng và chi phí đầu tư, là một thách thức lớn trong ngành sản xuất thép.

2.1. Phân loại theo công dụng và sản phẩm đầu ra

Đây là cách phân loại phổ biến nhất, dựa vào sản phẩm cuối cùng mà máy tạo ra. Các loại chính bao gồm: Máy cán phá (Blumin, Slabin) dùng để cán các thỏi đúc ban đầu thành phôi. Máy cán phôi tiếp tục giảm kích thước phôi cho các máy cán khác. Máy cán hình chuyên sản xuất các sản phẩm có biên dạng phức tạp như thép chữ I, U, L (thép hình). Máy cán tấm dùng để sản xuất thép tấm, thép cuộn. Máy cán ống chuyên dụng cho sản xuất ống thép có hàn hoặc không hàn. Ngoài ra còn có các máy cán đặc biệt để sản xuất bi, bánh xe lửa, hoặc các sản phẩm có tiết diện thay đổi theo chu kỳ. Cách phân loại này giúp xác định trực tiếp mục đích sử dụng và vị trí của máy trong một dây chuyền sản xuất hoàn chỉnh.

2.2. Phân loại dựa trên số lượng và cấu trúc trục cán

Cấu trúc máy cán được quyết định phần lớn bởi số lượng và cách sắp xếp các trục. Máy cán 2 trục (đảo chiều hoặc không đảo chiều) là loại cơ bản nhất. Máy cán 3 trục (như máy Lauth) cho phép cán nhiều lượt mà không cần đảo chiều động cơ. Máy cán 4 trục gồm hai trục làm việc nhỏ và hai trục tựa lớn, giúp tăng độ cứng vững và cho phép cán các tấm mỏng với lực cán lớn, phổ biến trong cả cán nóngcán nguội. Các máy cán nhiều trục (6, 12, 20 trục) được dùng để cán các sản phẩm siêu mỏng. Đặc biệt, máy cán hành tinh (planetary) sử dụng nhiều trục nhỏ quay quanh hai trục tựa lớn, cho phép giảm chiều dày vật cán từ phôi dày xuống rất mỏng chỉ trong một lần cán.

2.3. Phân loại theo cách bố trí các giá cán trong xưởng

Cách sắp xếp các giá cán trong một dây chuyền sản xuất ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và tính liên tục của quy trình. Máy cán đơn chỉ có một giá cán, thường dùng cho công đoạn cán phá. Máy cán bố trí theo hàng (một hàng, hai hàng) cho phép thực hiện nhiều lượt cán tuần tự. Máy cán liên tục có các giá cán được bố trí nối tiếp nhau, vật cán đi qua liên tục từ giá này đến giá khác, mang lại năng suất rất cao, thường được áp dụng trong sản xuất thép cuộn và thép dây. Máy cán bán liên tục là sự kết hợp giữa bố trí liên tục (thường ở nhóm giá cán thô) và bố trí theo hàng hoặc vòng (ở nhóm giá cán tinh). Mỗi cách bố trí có ưu và nhược điểm riêng về vốn đầu tư, tính linh hoạt và hiệu suất sản xuất.

III. Phương pháp cán nóng và cán nguội So sánh và ứng dụng

Trong công nghệ gia công kim loại bằng áp lực, hai phương pháp cơ bản là cán nóngcán nguội định hình nên các đặc tính của sản phẩm cuối cùng. Lựa chọn giữa hai phương pháp này phụ thuộc vào yêu cầu về cơ tính, độ chính xác kích thước, chất lượng bề mặt và chi phí sản xuất. Cán nóng là quá trình cán kim loại ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ kết tinh lại, làm cho kim loại trở nên mềm dẻo hơn, dễ dàng biến dạng với lực cán nhỏ hơn. Phương pháp này phù hợp để tạo ra sự thay đổi hình dạng lớn, sản xuất các sản phẩm có kích thước lớn như phôi, dầm, và thép tấm dày. Ngược lại, cán nguội được thực hiện ở nhiệt độ phòng, dưới nhiệt độ kết tinh lại. Quá trình này đòi hỏi lực cán lớn hơn đáng kể nhưng mang lại sản phẩm có độ chính xác kích thước cao, bề mặt bóng đẹp và cơ tính được cải thiện thông qua hiện tượng biến cứng. Đây là phương pháp chủ yếu để sản xuất các loại thép tấm mỏng, thép lá dùng trong ngành công nghiệp ô tô và đồ gia dụng. Sự khác biệt về nguyên lý, thiết bị và kết quả của hai phương pháp này là kiến thức cốt lõi trong quy trình vận hành máy cán và công nghệ sản xuất thép.

3.1. Nguyên lý và ưu điểm của quy trình cán nóng Hot Rolling

Cán nóng được thực hiện khi nhiệt độ phôi thép vượt qua nhiệt độ kết tinh lại (thường trên 930°C đối với thép). Ở nhiệt độ này, cấu trúc tinh thể của kim loại có khả năng tự phục hồi sau biến dạng, giúp ngăn ngừa hiện tượng biến cứng. Ưu điểm chính của cán nóng là yêu cầu lực cán thấp, cho phép thực hiện các độ biến dạng lớn trong một lần cán, giúp tăng năng suất và giảm tiêu thụ năng lượng. Nó phù hợp để sản xuất các sản phẩm có tiết diện lớn như phôi thỏi, phôi tấm, và các loại thép hình kết cấu. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là độ chính xác kích thước và chất lượng bề mặt không cao do sự co ngót khi làm nguội và sự hình thành lớp vảy oxit trên bề mặt.

3.2. Đặc điểm và ứng dụng của công nghệ cán nguội Cold Rolling

Cán nguội được tiến hành ở nhiệt độ phòng. Vì kim loại cứng hơn, quá trình này đòi hỏi lực cán rất lớn và thiết bị có độ cứng vững cao, chẳng hạn như máy cán 4 trục hoặc máy cán nhiều trục. Ưu điểm vượt trội của cán nguội là tạo ra sản phẩm có dung sai kích thước rất nhỏ, bề mặt sáng bóng và chất lượng cao. Quá trình này cũng làm tăng độ bền và độ cứng của vật liệu. Ứng dụng của máy cán nguội rất rộng rãi trong sản xuất thép tấm mỏng, thép lá, dải thép chính xác dùng trong ngành công nghiệp ô tô, sản xuất vỏ đồ hộp, và các thiết bị điện tử. Tuy nhiên, chi phí đầu tư và vận hành cho máy cán nguội cao hơn so với máy cán nóng.

IV. Chi tiết cấu tạo và nguyên lý các loại máy cán thép phổ biến

Để đáp ứng các nhu cầu sản xuất đa dạng, nhiều loại máy cán thép chuyên dụng đã được phát triển với cấu trúc và nguyên lý hoạt động riêng biệt. Việc tìm hiểu sâu về cấu trúc máy cán giúp tối ưu hóa hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Các loại máy phổ biến nhất bao gồm máy cán 2 trục, máy cán 4 trục, và các hệ thống phức tạp hơn như máy cán hành tinh (planetary). Máy cán 2 trục là dạng cơ bản, thường được sử dụng cho các công đoạn cán phá hoặc cán các sản phẩm không yêu cầu độ chính xác quá cao. Máy cán 4 trục với hai trục làm việc đường kính nhỏ được đỡ bởi hai trục tựa lớn, là giải pháp hiệu quả để giảm lực cán và tăng độ cứng vững, rất phù hợp cho gia công kim loại tấm mỏng. Máy cán hành tinh đại diện cho một bước tiến công nghệ, cho phép giảm chiều dày đáng kể chỉ trong một bước, thay thế cho nhiều giá cán liên tục. Mỗi loại máy đều có những ưu điểm riêng và được lựa chọn dựa trên loại vật liệu, kích thước sản phẩm và yêu cầu về năng suất. Việc hiểu rõ cơ cấu hoạt động, từ hệ thống truyền động đến cơ cấu điều chỉnh trục, là nền tảng cho việc vận hành và bảo trì máy cán công nghiệp một cách hiệu quả.

4.1. Máy cán 2 trục và máy cán 3 trục Cấu tạo cơ bản

Máy cán 2 trục là loại máy đơn giản nhất, gồm hai trục cán quay ngược chiều. Loại không đảo chiều thường được dùng trong các dây chuyền cán liên tục, trong khi loại đảo chiều phổ biến trong công đoạn cán phá, cán phôi hoặc cán tấm dày, nơi phôi được cán qua lại nhiều lần. Máy cán 3 trục, như máy cán Lauth, có ba trục xếp chồng lên nhau. Trục giữa thường có đường kính nhỏ hơn. Cấu hình này cho phép vật cán đi theo một chiều và quay trở lại ở một mức khác mà không cần đảo chiều quay của động cơ, giúp tăng năng suất so với máy 2 trục đảo chiều trong một số ứng dụng nhất định.

4.2. Máy cán 4 trục và máy cán nhiều trục Giải pháp cho tấm mỏng

Máy cán 4 trục là một cải tiến quan trọng, đặc biệt trong cán nguội. Nó bao gồm hai trục làm việc có đường kính nhỏ để giảm lực cán và hai trục tựa có đường kính lớn hơn nhiều để chống lại sự uốn của trục làm việc. Cấu trúc này tăng độ cứng vững của hệ thống, cho phép cán các sản phẩm mỏng và rộng với độ đồng đều chiều dày cao. Máy cán nhiều trục (6, 12, 20 trục) là phiên bản nâng cao hơn, sử dụng nhiều lớp trục tựa để hỗ trợ các trục làm việc có đường kính cực nhỏ. Điều này cho phép sản xuất các loại lá kim loại siêu mỏng với độ chính xác rất cao, ví dụ như thép lá cuộn có chiều dày chỉ 0.001 mm.

4.3. Máy cán hành tinh Planetary và máy cán vạn năng

Máy cán hành tinh (planetary) là một thiết kế độc đáo, bao gồm nhiều trục cán làm việc nhỏ được lắp trong một lồng và quay quanh hai trục tựa lớn. Khi phôi dày đi qua, mỗi cặp trục làm việc nhỏ sẽ thực hiện một lượng ép nhỏ. Tổng hợp lại, phôi có thể được giảm chiều dày từ 50-125 mm xuống chỉ còn 1-2 mm trong một lần đi qua. Máy cán vạn năng (Universal mill) có cả các trục cán bố trí nằm ngang và thẳng đứng trong cùng một giá cán. Cấu hình này cho phép cán đồng thời cả chiều rộng và chiều cao của sản phẩm, rất hiệu quả để sản xuất các loại dầm chữ I và các thép hình phức tạp khác.

V. Ứng dụng thực tiễn Dây chuyền công nghệ cán thép tấm hiện đại

Một dây chuyền cán thép tấm hiện đại là một hệ thống tích hợp phức tạp, minh họa rõ nét nhất ứng dụng của máy cán trong thực tế. Dây chuyền này bao gồm nhiều công đoạn liên kết chặt chẽ, từ khâu nung phôi đến xử lý thành phẩm, tất cả được điều khiển và tự động hóa ở mức độ cao. Trái tim của dây chuyền là các giá cán, bao gồm giá cán thô (thường là máy cán 2 trục đảo chiều) và nhóm giá cán tinh (thường là các máy cán 4 trục bố trí liên tục). Quy trình vận hành máy cán trong dây chuyền này đòi hỏi sự đồng bộ chính xác về tốc độ giữa các giá cán để đảm bảo vật cán không bị căng hoặc chùng. Theo sơ đồ cấu trúc từ tài liệu nghiên cứu, phôi thép sau khi ra khỏi lò nung sẽ đi qua hệ thống đánh vảy, vào giá cán thô để giảm chiều dày và tăng chiều rộng, sau đó chuyển sang nhóm giá cán tinh để đạt được kích thước và chất lượng bề mặt cuối cùng. Các hệ thống phụ trợ như máy là nóng, sàn nguội, và các máy cắt đóng vai trò hoàn thiện sản phẩm trước khi đóng gói. Toàn bộ dây chuyền được giám sát và điều khiển bởi hệ thống điện và tự động hóa tiên tiến, đảm bảo năng suất và chất lượng cho ngành sản xuất thép.

5.1. Sơ đồ cấu trúc và quy trình vận hành dây chuyền cán tấm

Một dây chuyền cán tấm tiêu biểu bắt đầu với lò nung, nơi phôi được gia nhiệt đến nhiệt độ cán nóng. Sau khi ra lò, phôi được phun nước áp suất cao để loại bỏ vảy oxit. Tiếp theo, phôi đi vào giá cán thô 2 trục đảo chiều để thực hiện các lượt cán phá. Sau đó, tấm thép được chuyển đến nhóm giá cán tinh 4 trục liên tục để cán đến chiều dày cuối cùng. Tấm thép sau đó đi qua máy là nóng, sàn nguội để ổn định cấu trúc, và cuối cùng là các công đoạn cắt cạnh, cắt thành phẩm. Mỗi công đoạn được kết nối bằng hệ thống bàn con lăn, và toàn bộ quá trình được điều khiển bán tự động hoặc tự động hóa hoàn toàn.

5.2. Hệ thống truyền động điện cho giá cán thô và cán tinh

Hệ thống truyền động điện là yếu tố quyết định đến hiệu suất và khả năng điều khiển của máy cán. Trong các nhà máy hiện đại, giá cán thường sử dụng hệ truyền động Thyristor – Động cơ (T-Đ). Động cơ điện một chiều công suất lớn (ví dụ, 5000kW cho giá cán tinh trong tài liệu) được sử dụng do khả năng điều chỉnh tốc độ trong một phạm vi rộng và khả năng đảo chiều nhanh chóng. Điện áp phần ứng của động cơ được điều khiển bởi các bộ biến đổi Thyristor, cho phép thay đổi tốc độ một cách trơn tru. Hệ thống này đảm bảo sự đồng bộ tốc độ chính xác giữa các giá cán, một yêu cầu quan trọng trong quy trình vận hành máy cán liên tục để tránh các sự cố như đứt hoặc chùng tấm thép.

5.3. Vai trò của hệ thống tự động hóa và điều khiển PLC

Tự động hóa đóng vai trò trung tâm trong vận hành một nhà máy cán hiện đại. Hệ thống điều khiển lập trình (PLC) được sử dụng để điều khiển hầu hết các cơ cấu, từ việc nạp phôi vào lò, đẩy phôi ra, điều khiển tốc độ bàn con lăn, đến vận hành hệ thống vít nén để điều chỉnh khe hở trục cán. PLC nhận tín hiệu từ các cảm biến (vị trí, nhiệt độ, tốc độ) và thực thi các lệnh điều khiển theo một chương trình đã được lập trình sẵn. Việc áp dụng PLC và các hệ thống điều khiển tiên tiến khác giúp tăng độ chính xác, nâng cao năng suất, giảm thiểu sai sót do con người và đảm bảo an toàn cho toàn bộ dây chuyền sản xuất thép tấm.

VI. Bí quyết vận hành và bảo trì máy cán công nghiệp hiệu quả

Để đảm bảo máy cán hoạt động ổn định, đạt năng suất cao và kéo dài tuổi thọ, việc tuân thủ quy trình vận hành máy cán và thực hiện bảo trì máy cán công nghiệp định kỳ là vô cùng quan trọng. Vận hành hiệu quả không chỉ dừng lại ở việc điều khiển máy móc mà còn bao gồm việc giám sát liên tục các thông số kỹ thuật như nhiệt độ, áp lực, tốc độ cán và chất lượng sản phẩm. Người vận hành cần được đào tạo bài bản về nguyên lý hoạt động máy cán và các quy trình an toàn lao động. Công tác bảo trì đóng vai trò then chốt trong việc phòng ngừa sự cố, giảm thời gian dừng máy và tiết kiệm chi phí sửa chữa. Một kế hoạch bảo trì toàn diện bao gồm kiểm tra định kỳ các bộ phận cơ khí như trục cán, ổ đỡ, hệ thống thủy lực, và các thiết bị điện như động cơ, bộ biến đổi. Trong tương lai, xu hướng tích hợp các công nghệ như Trí tuệ nhân tạo (AI) và Internet vạn vật (IoT) vào việc giám sát và bảo trì dự đoán sẽ tiếp tục nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của các hệ thống máy cán trong ngành luyện kim.

6.1. Quy trình vận hành máy cán an toàn và tối ưu

Một quy trình vận hành máy cán tiêu chuẩn bắt đầu bằng việc kiểm tra an toàn toàn bộ hệ thống trước khi khởi động. Người vận hành phải giám sát chặt chẽ các thông số trên bảng điều khiển, đảm bảo nhiệt độ phôi, tốc độ cán và lực ép nằm trong giới hạn cho phép theo yêu cầu công nghệ của từng loại sản phẩm. Việc phối hợp nhịp nhàng giữa các công đoạn, từ nạp phôi đến xử lý thành phẩm, là yếu tố quyết định đến sự thông suốt của dây chuyền. Bất kỳ sự bất thường nào, như tiếng ồn lạ từ ổ đỡ hay sự dao động của dòng điện động cơ, đều cần được phát hiện và xử lý kịp thời để tránh gây hư hỏng nghiêm trọng cho thiết bị và ảnh hưởng đến chất lượng thép tấm.

6.2. Tầm quan trọng của công tác bảo trì bảo dưỡng định kỳ

Bảo trì máy cán công nghiệp là hoạt động không thể thiếu. Nó bao gồm bảo trì phòng ngừa (kiểm tra, bôi trơn, siết chặt bu lông định kỳ) và bảo trì khắc phục (sửa chữa hoặc thay thế các bộ phận hỏng hóc). Các bộ phận chịu mài mòn cao như trục cán và ổ đỡ cần được kiểm tra và thay thế theo lịch trình nghiêm ngặt. Hệ thống bôi trơn và làm mát phải luôn hoạt động tốt để giảm ma sát và tản nhiệt, bảo vệ các chi tiết máy quan trọng. Việc lập kế hoạch bảo trì chi tiết và tuân thủ nó giúp giảm thiểu tối đa thời gian dừng máy đột xuất, đảm bảo hiệu suất sản xuất ổn định và kéo dài vòng đời của toàn bộ dây chuyền.

6.3. Xu hướng tương lai trong công nghệ cán và tự động hóa

Tương lai của công nghệ cán gắn liền với tự động hóa sâu hơn và ứng dụng công nghệ 4.0. Các hệ thống điều khiển thông minh sẽ có khả năng tự động điều chỉnh các thông số cán theo thời gian thực dựa trên dữ liệu từ cảm biến để tối ưu hóa chất lượng sản phẩm và tiêu thụ năng lượng. Công nghệ bảo trì dự đoán, sử dụng AI để phân tích dữ liệu rung động và nhiệt độ, sẽ cảnh báo sớm các nguy cơ hỏng hóc, cho phép lên kế hoạch sửa chữa trước khi sự cố xảy ra. Ngoài ra, xu hướng đúc-cán liên tục (từ kim loại lỏng trực tiếp ra sản phẩm cuối cùng) sẽ tiếp tục phát triển, giúp giảm đáng kể chi phí năng lượng và tăng hiệu quả sản xuất trong ngành luyện kim.

03/10/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 MÁY CÁN VÀ LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA MÁY CÁN 1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA MÁY CÁN thép ống VINAPIPE liên doanh giữa Việt nam và Hàn quốc, Công ty thép Đà nẵng v. Tính đến năm 2005 cả nước ta đã sản xuất khoảng 3. Thép của chúng ta phục vụ được một phần nhu cầu xây dựng cho đất nước và đã tham gia xuất khẩu.

Trong định huớng phát triển của ngành luyện kim ở nước ta đã dự kiến tổng nhu cầu thép vào năm 2010 là 6.000 tấn thép tấm, lá và 2.000 tấn thép hình và dây. Để đảm bảo nhu cầu nêu trên, dự kiến xây dựng, phân bổ và phát triển năng lực thiết bị nhằm cân đối nhu cầu sản phẩm cũng được đề xuất cho từng giai đoạn đến 2005 và 2010, bao gồm các nhà máy cán nóng, cán nguội thép băng liên tục với tổng sản lượng dự kiến đến 2010 tới hơn 4 triệu tấn/năm. 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. 6 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 ữ 60 mm; B = 600 ữ 5.000 mm - Thép tấm mỏng: S = 0,2 ữ 4 mm; B = 600 ữ 2. - Thép tấm rất mỏng (thép lá cuộn): S = 0,001 ữ 0,2 mm; B = 200 ữ 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 ử = 200 ữ 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: 7 H. 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 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.

8 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. 9 CHƯƠNG 2 PHÂN LOẠI MÁY CÁN VÀ THIẾT BỊ CÁN 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.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 ử400 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.

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 11 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) ữ (150 x 150) mm.

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 ữ 125 mm, sau khi qua máy cán hành tinh thì chiều dày sản phẩm có thể đạt tới 1 ữ 2 mm.

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.

Phân loại theo công dụng Đây là cách phân loại dựa vào mục đích sử dụng máy, vào sản phẩm của máy và vào công việc và QTCN mà máy đảm nhiệm để gọi tên và phân loại. a/ 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 phá có thể dùng loại giá cán 3 trục có đường kính D = 500 ữ 850 mm dẫn động bằng động cơ xoay chiều, có khi bằng động cơ một chiều. Máy cán phá 2 trục đảo chiều thì phải dẫn động bằng động cơ điện một chiều và có đường kính D = 950 ữ 1400 mm.

b/ Máy cán phôi: đặt sau máy cán phá và cung cấp phôi cho máy cán hình và máy cán khác. Đây là loại máy cán 2 trục đảo chiều và loại máy cán 3 trục dùng để sản xuất ra phôi cán (thường là phôi thỏi có tiết diện vuông, phôi tấm có tiết diện hình chữ nhật và phôi tiết diện tròn) 13 H. Hộp phân lực; 3. trục khớp nối; 4.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ