Chương 1. TỔNG QUAN VỀ MÁY UỐN ỐNG 1. Tình hình và xu hướng phát triển kỹ thuật sản xuất thép uốn 1. Tầm quan trọng của sắt thép Sắt là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn nguyên tố có ký hiệu là Fe và số hiệu nguyên tử bằng 26.
Nằm ở phân nhóm VIII B chu kỳ 4. Sắt là nguyên tố có nhiều trên Trái Đất, là cấu thành lớp vỏ ngoài và trong của lõi Trái Đất. Sắt là kim loại phổ biến nhất, và người ta cho rằng nó là nguyên tố phổ biến thứ 10 trong vũ trụ. Thép là hợp kim với thành phần chính là sắt (Fe) và cacbon (C), lượng cacbon từ 0,02% đến 2,14% theo trọng lượng, và một số nguyên tố hóa học khác.
Chúng làm tăng độ cứng, hạn chế sự di chuyển của nguyên tử sắt trong cấu trúc tinh thể dưới tác động của nhiều nguyên nhân khác nhau. Từ xa xưa, loài người đã biết sử dụng đồ đồng, đồ sắt để làm công cụ lao động, dụng cụ sản xuất, đồ dùng gia đình, đồ trang sức và còn để chế tạo vũ khí chiến tranh. Ngày nay, sắt thép là một loại vật liệu quan trọng không thể thiếu, chúng ta có thể dễ dàng tìm thấy chúng có mặt ở khắp mọi nơi, từ công trình xây dựng, trường học, bệnh xá, trung tâm thương mại, siêu thị… cho tới các thiết bị công nghiệp như máy móc, xe tăng, vũ khí chiến tranh, dây chuyền sản xuất… và các đồ dùng trong gia đình. Vũ khí và công cụ lao động của người Ai Cập cổ 3 Có thể nói, sắt thép xây dựng được Việt Nam cũng như các quốc gia và các nước phát triển mạnh coi là nghành kinh tế mũi nhọn hàng đầu và được chú trọng đầu tư một cách mạnh mẽ.
Trong những năm gần đây, Việt nam đã gia nhập vào Tổ chức thương mại thế giới (WTO), mở ra một cánh cửa mới cho nghành sắt thép và thúc đẩy nghành sắt thép phát triển. Thông qua đó, làm cho giá thép xây dựng cạnh tranh cao hơn so với nguồn hàng nhập khẩu, các doanh nghiệp sắt thép trong nước phải đối mặt với sự cạnh tranh giữa các sản phẩm từ nước ngoài làm ảnh hưởng đến quá trình sản xuất sắt thép ở trong nước. Vì vậy, việc năng cao chất lượng sản phẩm và tạo ra nhiều mẫu mã, kết cấu đa dạng là vấn đề chúng ta cần đẩy mạnh phát triển. Tình hình phát triển kỹ thuật sản xuất thép uốn Những ứng dụng của thép uốn đã có từ thế kỷ 18.
Ở nước Nga, thép uốn đã được sử dụng lần đầu vào năm 1838 trong công trình sữa chữa cải tạo cung điện mùa đông sau trận cháy lớn. Còn ở nước Mỹ, năm 1855, để xây dựng nhà công vụ ở New York, đã sử dụng thép uốn chữ U với chiều dày từ 1,6 đến 3,5 mm liên kết bulông. Khi đó, quá trình uốn được thực hiện trên máy ép có năng suất thấp. Cùng với sự phát triển của các nghành công nghiệp và dân dụng, đặc biệt là nghành công nghiệp xây dựng, chế tạo máy nói chung và chế tạo máy nông nghiệp, đóng toa xe lửa nói riêng đã đòi hỏi sự phát triển các phương pháp sản xuất thép uốn khác hiệu quả hơn.
Để đáp ứng nhu cầu trong sử dụng thép uốn, đầu thế kỉ XX, phương pháp uốn trên máy ép được thay thế bằng phương pháp uốn liên tục. Hệ máy uốn có năng suất cao hơn, chất lượng sản phẩm tốt hơn và hạ được giá thành. Năm 1910, Mỹ là quốc gia đầu tiên đã xây dựng các dây chuyền uốn có năng suất cao, đáp ứng được các nhu cầu trên. Còn ở Châu Âu, các dây chuyền uốn tương tự được xây lắp muộn hơn.
Cho đến thời điểm hiện tại, hầu hết các nước có nền kinh tế phát triển, đều sản xuất thép uốn. Thép uốn có hành loạt ưu điểm so với thép hình cán nóng. Ưu thế nổi trội hơn cả là thép uốn có biên dạng phức tạp, thành mỏng và độ bền cao, giá thành sản xuất thấp, khả năng sử dụng thép uốn rộng rãi trong nhiều nghành công nghiệp và xây dựng. Công nghiệp sản xuất thép uốn phát triển mạnh trong chiến tranh thế giới thứ 2 và những năm kế tiếp, sự phát triển của thép uốn ở các nước thành viên Hiệp hội kim loại quốc tế liên kết chặt chẽ với sự phát triển của công nghiệp quốc phòng, công 4 nghiệp chế tạo máy và xây dựng, do việc sử dụng thép uốn trong các kết cấu và các máy móc cho phép đạt hiệu quả kinh tế cao hơn.
Các hãng cực lớn của Mỹ có sản xuất thép uốn bao gồm: “Joder”, “Alside”, “Inland Steel Products Company”, “Fenestra Incorporated”, “Steelcraft Manufacturing Company”… Công suất các dây chuyền uốn ở Liên Bang Nga tại các nhà máy cơ khí và công nghiệp xây dựng lớn hơn công suất các dây chuyền uốn trong các liên hợp luyện kim. Ở Nga, có tất cả 90 dây chuyền uốn có khả năng sản xuất hơn 350 loại sản phẩm khác nhau. Từ hoạt động của các dây chuyền uốn đang hoạt động trong các liên hiệp chế tạo máy và xây dựng, cho phép rút ra kết luận sau: sự phát triển và phát triển sản xuất các loại thép uốn đã có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của nền kinh tế quốc dân nói chung. Sự phát triển của nghành sản xuất thép uốn, không những chỉ thể hiện trong tổng sản lượng, mà còn thể hiện trong cả sự năng cao về chất lượng, chủng loại, kích cỡ và hình dạng thép uốn.
Sản lượng hình uốn hợp kim, trong đó có cả hợp kim không gỉ, chịu nhiệt cao, độ bền cao… không ngừng được nâng cao. Các cỡ kích thước thép uốn được mở rộng. Hình dạng tiết diện ngang và tiết diện dọc của thép uốn ngày càng phức tạp. Đặc điểm nổi bật của nền sản xuất thép uốn trên thế giới là phát triển với tốc độ lớn nhất so với các nghành luyện kim khác.
Đó là quy luật chung của các nước phát triển như Mỹ, Anh, Pháp, Đức: từ năm 1939 đến năm 1959 tổng sản lượng thép uốn tăng từ 1,8 đến 5,0 lần. Ở Liên Bang Nga, ưu thế phát triển của thép uốn còn rõ rệt hơn nhiều: từ năm 1928 đến năm 1966 tổng sản lượng thép cán, thép và gang tăng 21 đến 22 lần, còn sản lượng thép uốn tăng 50 lần. Xu hướng phát triển kỹ thuật sản xuất thép uốn Xu hướng phát triển của thép uốn hiện nay và trong giai đoạn tiếp theo tập trung vào các nội dung sau: Nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị, phát triển các xưởng sản xuất thép uốn, từng bước cải tạo nâng cấp chúng. Mở rộng quy mô sản xuất, tăng độ bền sản phẩm.
Xây dựng dây chuyền chuyên môn sản xuất từng chủng loại thép uốn hoàn chỉnh như 5 các chi tiết máy, dải phân cách, cánh tản nhiệt, các loại kết cấu xây dựng công nghiệp và dân dụng, các loại ống dẫn… Chuyên sâu, mở rộng chuyên môn hóa và hợp tác với các xí nghiệp sản xuất có tiềm năng nhằm phục vụ nhu cầu chung của các nước trong khu vực và thế giới. Xây dựng các quá trình công nghệ và kỹ thuật uốn mới. Áp dụng các sáng kiến và cải tiến kỹ thuật trong các dây chuyền uốn nằm nâng cao hiệu quả sử dụng. Ưu thế kinh tế - kỹ thuật trong sản xuất thép uốn Việc so sánh giữa quá trình uốn so với quá trình cán tạo điều kiện đánh giá ưu thế kinh tế – kỹ thuật trong sản xuất thép uốn, cộng với việc thiết bị uốn tương tự như thiết bị cán, nên ta phân tích được các ưu thế sau: Chi phí chế tạo và chi phí vận hành thiết bị uốn thấp hơn so với chi phí chế tạo thiết bị cán và thiết bị dập.
Kết quả là vốn đầu tư và chi phí vận hành thiết bị uốn giảm từ 11 đến 12% với thiết bị cán và thiết bị dập. Năng suất uốn cao do tốc độ uốn có thể lên tới 5 m/s. Chi phí chế tạo dụng cụ uốn thấp nhưng lại có tuổi thọ cao. Hệ số sử dụng kim loại trong quá trình uốn cao hơn so với quá trình cán và dập.
Thép uốn có hình dạng kinh tế hơn, có nghĩa là, tỉ lệ chiều dày sản phẩm và đườn kính danh nghĩa thấp hơn 4 ÷ 5% so với cán. Phôi uốn rẻ hơn phôi cán. Quá trình uốn liên tục nên dễ cơ khí hóa và tự động hóa, điều đó cải thiện điều kiện lao động và nâng cao văn hóa sản xuất. Giới thiệu về các sản phẩm từ thép uốn 1.
Các sản phẩm thép uốn dùng trong công nghiệp Trong sản xuất hiện nay, các sản phẩm thép uốn được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các ngành nghề, lĩnh vực. Đặc biệt ở lĩnh vực công nghiệp và khai thác, các đường ống dẫn dầu, ống dẫn gas, ống dẫn nước, dẫn hóa chất, dẫn dung dịch và dẫn khoáng sản… được phát triển rất mạnh mẽ vì chúng được lắp đặt dễ dàng, tiết kiệm thời gian, chi phí và ít tổn thất hơn tất cả các phương thức vận chuyển khác. (a)- Hệ thống đường ống tại nhà máy Dệt nhuộm Hưng Yên; (b) - Hệ thống đường ống dẫn khí đốt Hình 1. Hệ thống đường ống hút bụi cho dây chuyền sản xuất ván sàn 7 tàu tại công ty đóng tàu DAMEN Sông Cấm – Thủy Nguyên – Hải Phòng Ngoài ra, trong lĩnh vực xây dựng, sản phẩm thép uốn rất được ưa chuộng do yêu cầu kết cấu phức tạp, khả năng làm việc lâu dài, khả năng chịu tải lớn, độ bền cao, đồng thời cũng đảm bảo được tính thẩm mỹ, kinh tế.
(a)-Cầu Ghềnh bắc qua sông Đồng Nai, (b)- Cầu Bình Lợi bắc qua sông Sài Gòn 1. Các sản phẩm thép uốn dùng trong sinh hoạt Trong sinh hoạt sản phẩm, thép uống cũng không thể thiếu ở bất kỳ nơi đâu. Do nhu cầu sử dụng và phục vụ cuộc sống của con người ngày càng cao đòi hỏi các mặt hang không những đảm bảo về chất lượng (độ bền, độ chịu nhiệt, độ tin cậy…) mà còn mang tính thẩm mỹ cao và khả năng kinh tế. (a)-Bàn ghế Inox; (b)-Lan can cầu thang Ngoài ra còn có các sản phẩm ống uốn phục vụ nhu cầu giải trí, công cộng, sản phẩm được thể hiện như hình 1.
(a)-Máy tập thể dục (b)-cầu trượt ở công viên 1. Tình hình sử dụng máy uốn thép hiện tại Nhận thức rõ lợi thế, tầm quan trọng và giá trị kinh tế của các sản phẩm thép uốn, nên việc đẩy mạnh phát triển các máy móc uốn ống rất được quan tâm.