1 Giáo trình: Công nghệ cán thiết kế lỗ hình trục cán Chơng Tổng quan trình sản xuất cán 1.1 Sản phẩm cán Sản phẩm cán đợc sử dụng rộng rãi tất ngành kinh tế quốc dân nh: ngành chế tạo máy, cầu đờng, công nghiệp ôtô, máy điện, xây dựng, quốc phòng bao gồm kim loại đen kim loại màu Sản phẩm cán phân loại theo thành phần hoá học, theo công dụng sản phẩm, theo vật liệu Tuy nhiên, chủ yếu ngời ta phân loại dựa vào hình dáng, tiết diện ngang sản phẩm chúng đợc chia thành loại sau: 1.1.1 Thép hình Là loại thép đa hình đợc sử dụng nhiều ngành Chế tạo máy, xây dựng, cầu đờng đợc phân thành nhóm: a/ Thép hình có tiết diện đơn giản Bao gồm thép có tiết diện tròn, vuông, chữ nhật, dẹt, lục lăng, tam giác, góc H.1.1 Các loại thép hình đơn giản Thép tròn có đờng kính = ữ 200 mm, có đến 350 mm Thép dây có đờng kính = ữ mm đợc gọi dây thép, sản phẩm đợc cuộn thành cuộn Thép vuông có cạnh a = ÷ 250 mm ThÐp dĐt cã c¹nh cđa tiÕt diƯn: h x b = (4 ÷ 60) x (12 ữ 200) mm2 Thép tam giác có loại: cạnh không đều: - Loại cạnh đều: (20 x20 x 20) ÷ (200 x 200 x 200) - Loại cạnh không đều: (30 x 20 x 20) x (200 x 150 x 150) b) ThÐp h×nh cã tiÕt diện phức tạp: Đó loại thép có hình chữ I, U, T, thép đờng ray, thép hình đặc biệt H.1.2 Các loại thép hình phức tạp Trờng Đại học Bách khoa Đà nẵng - 2005 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Giáo trình: Công nghệ cán thiết kế lỗ hình trục cán 1.1.2 Thép Đợc ứng dụng nhiều ngành chế tạo tàu thuỷ, ô tô, máy kéo, chế tạo máy bay, ngày dân dụng Chúng đợc chia thµnh nhãm: a/ ThÐp tÊm dµy: S = ÷ 60 mm; B = 600 ÷ 5.000 mm; L = 4000 ÷ 12.000 mm b/ ThÐp tÊm máng: S = 0,2 ÷ mm; B = 600 ÷ 2.200 mm c/ ThÐp tÊm rÊt máng (thÐp l¸ cuén): S = 0,001 ÷ 0,2 mm; B = 200 ÷ 1.500 mm; L = 4000 ÷ 60.000 mm 1.1.3 ThÐp ống Đợc sử dụng nhiều ngàng công nghiệp dầu khí, thuỷ lợi, xây dựng Chúng đợc chia thành nhóm: a/ ống không hàn: loại ống đợc cán từ phôi thỏi ban đầu có đờng kính = 200 ữ 350 mm; chiều dài L = 2.000 ữ 4.000 mm b/ ống cán có hàn: đợc chế tạo cách thành ống sau cán để hàn giáp mối với Loại đờng kính đạt đến 4.000 ữ 8.000 mm; chiều dày đạt đến 14 mm 1.1.4 Thép có hình dáng đặc biệt Thép có hình dáng đặc biệt đợc cán theo phơng pháp đặc biệt: cán bi, cán bánh xe lửa, cán vỏ ô tô loại có tiết diện thay đổi theo chu kỳ H.1.3 Một số loại sản phẩm cán đặc biệt Trờng Đại học Bách khoa Đà nẵng - 2005 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Giáo trình: Công nghệ cán thiết kế lỗ hình trục cán 1.2 máy c¸n 1.2.1 C¸c bé phËn chÝnh cđa m¸y c¸n H.1.4 Sơ đồ máy cán I- nguồin động lực; II- Hệ thống truyền động; III- Giá cán 1: Trục cán; 2: NỊn gi¸ c¸n; 3: Trơc trun; 4: Khíp nèi trơc truyền; 5: Thân giá cán; 6: Bánh chữ V; 7: Khớp nối trục; 8:Giá cán; 9: Hộp phân lực; 10: Hộp giảm tốc; 11: Khớp nối; 12: Động ®iƯn M¸y c¸n gåm bé phËn chÝnh dïng ®Ĩ thực trình công nghệ cán a/ Giá cán: nơi tiến hành trình cán bao gồm: trục cán, gối, ổ đỡ trục cán, hệ thống nâng hạ trục, hệ thống cân trục,thân máy, hệ thống dẫn phôi, cấu lật trở phôi b/ Hệ thống truyền động: nơi truyền mômen cho trục cán, bao gồm hộp giảm tốc, khớp nối, trục nối, bánh đà, hộp phân lực c/ Nguồn lợng: nơi cung cấp lợng cho máy, thờng dùng loại động điện chiều xoay chiều máy phát điện 1.2.2 Phân loại máy cán Các loại máy cán đợc phân loại theo công dụng, theo số lợng phơng pháp bố trí trục cán, theo vị trí trục cán a/ Phân loại theo công dụng: Máy cán phá: dùng để cán phá từ thỏi thép đúc gồm có máy cán phôi thỏi Blumin máy cán phôi Slabin Máy cán phôi: đặt sau máy cán phá cung cấp phôi cho máy cán hình máy cán khác Trờng Đại học Bách khoa Đà nẵng - 2005 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Giáo trình: Công nghệ cán thiết kế lỗ hình trục cán Máy cán hình cỡ lớn: gồm có máy cán ray-dầm máy cán hình cỡ lớn Máy cán hình cỡ trung Máy cán hình cỡ nhỏ (bao gồm máy cán dây thép) Máy cán (cán nóng cán nguội) Máy cán ống Máy cán đặc biệt b/ Phân loại theo cách bố trí giá cán b a c e d f H.1.5- Phân loại máy cán theo cách bố trí giá cán a-máy cán đơn, b-máy cán hàng, c-máy cán hai cấp, d-máy cán nhiều cấp, e-máy cán bán liên tục, f-máy cán liên tục Máy có giá cán (máy cán đơn a): loại chủ yếu máy cán phôi thỏi Blumin máy cán phôi trục Máy cán bố trí hàng (b) đợc bố trí nhiều lỗ hình Máy cán bố trí hay nhiều hàng (c, d) có u điểm tăng dần tốc độ cán giá sau với tăng chiều dài vật cán Máy cán bán liên tục (e): nhóm giá cán thô đợc bố trí liên tục, nhóm giá cán tinh đợc bố trí theo hàng Loại thông dụng cán thép hình cỡ nhỏ Máy cán liên tục (f): giá cán đợc bố trí liên tục , giá thực lần cán Đây loại máy có hiệu suất cao ngày đợc sử dụng rộng rãi Bộ truyền động máy tập trung, nhóm hay riêng lẻ Trong máy cán liên tục phải luôn đảm bảo mèi quan hÖ: F1.v1 = F2.v2 = F3.v3 = F4.v4 = Fn.vn; F v tiết diện vật cán vận tốc cán giá cán tơng ứng c) Phân loại theo số lợng sù bè trÝ trơc c¸n M¸y c¸n trơc đảo chiều: sau lần cán chiều quay trục lại đợc quay ngợc lại Loại thờng dùng cán phá, cán phôi, cán dày Máy cán trục không đảo chiều: dùng cán liên tơc, c¸n tÊm máng M¸y c¸n trơc: cã loại trục cán có đờng kính loại trục trục trục nhỏ gọi máy cán Layma Máy cán trục: gồm trục nhỏ làm việc trục lớn dẫn động đợc Trờng Đại học Bách khoa Đà nẵng - 2005 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Giáo trình: Công nghệ cán thiết kế lỗ hình trục cán dùng nhiều cán nóng nguội H.1.6 Các loại giá cán a: Giá cán trục; b: giá c¸n trơc; c: Gi¸ c¸n trơc lauta; d: Gi¸ c¸n trơc M¸y c¸n nhiỊu trơc: Dïng để cán loại thép mỏng cực máng M¸y cã trơc, 12 trơc, 20 trơc v.v có máy đờng kính công tác nhỏ đến 3,5 mm để cán thép mỏng đến 0,001 mm Máy cán hành tinh: Loại có nhiều trục nhỏ tựa vào trục to để làm biến dạng kim loại Máy có công dụng cán thành phẩm có chiều dày mỏng từ phôi dày; Mỗi cặp trục nhỏ sau lần quay làm chiều dày vật cán mỏng tý Vật cán qua nhiều cặp trục nhỏ chiều dày mỏng nhiều Phôi ban đầu có kích thớc dày S = 50 ữ 125 mm, sau qua máy cán hành tinh chiều dày sản phẩm đạt tới ữ mm H.1.7 Sơ đồ máy cán hành tinh 1: Lò nung liên tục; 2: Trục cán phá (chủ động); 3: Máy dẫn phôi (dẫn hớng); 4: Trục cán hành tinh; 5: Trục tựa; 6: Trục sản phẩm Máy cán vạn năng: loại trục cán vừa bố trí thẳng đứng vừa nằm ngang Máy dùng cán dầm chữ I, máy cán phôi Máy cán trục nghiêng: dùng cán ống không hàn máy ép ống Trờng Đại học Bách khoa Đà nẵng - 2005 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Giáo trình: Công nghệ cán thiết kế lỗ hình trục cán 1.3 Quy trình chung trình sản xuất cán Quy trình công nghệ sản xuất cán phụ thuộc vào nhiều yếu tố: hình dáng sản phẩm, mác thép, điều kiện kỹ thuật đặc trng riêng máy cán; phụ thuộc vào trọng lợng thỏi thép đúc, thiết bị có phân xởng cán v.v 1.3.1 Quy trình công nghệ cán thép bon thép hợp kim thấp a/ Sơ đồ công nghệ hình 1.8a: Dùng cho quy trình công nghệ cán thép hình cỡ lớn, cán phôi phôi thỏi Theo sơ đồ máy cán phá máy cán phôi tấm, phôi thỏi phải có đờng kính trục cán D = 1,100 ữ 1.150 mm; suất cán lớn đến 2,5 triệu tấn/năm Thỏi đúc có trọng lợng G = 4,5 ữ 10 tấn, có đạt tới 15 ữ 20 Khi cán phải tăng nhiệt ữ lần Thỏi đúc Nung nóng thỏi đúc Làm nguội a/ Cắt đầu rót, làm bavia Làm điều nhiệt b/ Nung thỏi đúc Cán phá cán phôi Cán phôi Cán máy cán liên tục Cắt, làm nguội, kiểm tra, làm Làm nguội sản phẩm Nung phôi c/ Kiểm tra, tinh chỉnh Cán sản phẩm Thành phẩm Làm nguội, tinh chỉnh Kiểm tra, làm Thành phẩm H.1.8 Sơ đồ công nghệ cán thép bon hợp kim thấp b/ Sơ đồ công nghệ hình 1.8b: Dùng cho quy trình công nghệ cán thép hình trung bình Cũng cán máy cán phá cán phôi có ®−êng kÝnh trơc D = 650 ÷ 900 mm Thái đúc trọng lợng nhỏ Khi cán phải tăng nhiệt ữ lần Trờng Đại học Bách khoa Đà nẵng - 2005 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Giáo trình: Công nghệ cán thiết kế lỗ hình trục cán c/ Sơ đồ công nghệ hình 1.6c: Dùng cho quy trình công nghệ cán thép hình cỡ nhỏ Quy trình có lần nung phôi, trình sản xuất ngắn Các máy cán đợc bố trí hàng Tuy nhiên chất lợng sản phẩm không cao 1.3.2 Quy trình công nghệ cán thép hợp kim Trong trình cán thép hợp kim, có số công đoạn ủ trung gian sau qua số lần cán bề mặt thép hợp kim bị biến cứng lớn cần phải ủ để làm mềm kim loại lại, giảm nội lực, làm thành phần hoá học nguyên tố hợp kim tổ chức hạt Thỏi đúc Thỏi đúc trạng thái nóng Làm nguội thỏi đúc Tăng nhiệt lò giếng ủ (nếu cần) Kiểm tra, làm ép rèn Cán phá Nung thỏi đúc Cắt phôi, làm nguội Cán phá ép rèn Cắt phôi, làm nguội ủ (nếu cần) Tẩy rửa axít (tẩm thực) Kiểm tra, làm Nung phôi Cán thành sản phẩm Cắt, làm nguội Nhiệt luyện, tẩy rửa axít Kiểm tra, làm Thành phẩm Hình 1.9 Quy trình công nghệ cán thép hợp kim Trờng Đại học Bách khoa Đà nẵng - 2005 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Giáo trình: Công nghệ cán thiết kế lỗ hình trục cán a/ Quy trình công nghệ theo sơ đồ hình 1.9a: thờng đợc dùng nhà máy luyện kim đại có dùng máy cán phá Blumin Thỏi đúc đợc nung nóng lò giếng đa cán hay rèn máy búa Quy trình công nghệ đòi hỏi tay nghề công nhân cao, phơng pháp nấu luyện xác bảo đảm chất lợng Thỏi đúc phải khuyết tật Tuy nhiên có u điểm không thời gian làm nguội, không cần ủ trung gian, trình cán ngắn có suất cao b/ Quy trình công nghệ theo sơ đồ hình 1.9b: Sau phôi đúc nguội hoàn toàn, ta tiến hành kiểm tra bề mặt khử khuyết tật (nếu có) Quá trình làm nguội quan trọng, nguội nhanh hoá trắng Trong trình cán phải tiến hành ủ trung gian để kim loại dẻo giảm trở kháng biến dạng 1.4 Phôi thép đúc Tùy theo tính chất nhà máy, hình dáng, kích thớc sản phẩm mà phôi ban đầu thỏi đúc phôi qua cán Suy cho vật liệu ban đầu sản xuất cán thỏi đúc 1.4.1 Hình dạng khối lợng thỏi đúc Hình dạng khối lợng thỏi đúc phụ thuộc vào tính chất sản xuất nhà máy a/ Hình dạng tiết diện thỏi đúc Thỏi đúc có tiết diện chữ nhật vuông đợc dùng rộng rãi nứt xớc đúc, vận chuyển thuận lợi, vật cán dễ ăn vào trục cứng vững lỗ hình b/ a/ H.1.10: a hình dạng thỏi đúc; b tiết diện thỏi ®óc b/ Träng l−ỵng cđa thái ®óc Träng l−ỵng cđa thỏi đúc có ảnh hởng lớn đến chất lợng kim loại Thỏi đúc lớn thành phần hoá học tính chất vật lý không đồng nhất; đặc biệt thỏi đúc có chứa nhiều Cr, Ni, W Dựa vào lợng chứa nguyên tố hợp kim mà trọng lợng thỏi đúc có loại: - Thép hợp kim cao cấp thép đặc biệt: 200 ữ 500 kg - Thỏi thép hợp kim cao: 500 ữ 3.500 kg - Thỏi thép hợp kim trung bình: 3.500 ữ 5.500 kg - Thỏi thép hợp kim thấp thép bon: ữ 20 tấn, có đến 100 Ngoài ra, thỏi thép đúc phụ thuộc vào kích thớc loại máy cán Hiện Trờng Đại học Bách khoa Đà nẵng - 2005 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Giáo trình: Công nghệ cán thiết kế lỗ hình trục cán thỏi thép đúc thép cácbon có khối lợng từ 10 ữ 72 dùng cho máy cán phôi thỏi; máy cán phôi có thỏi đúc nặng 40 ữ 45 Đối với phôi dày thỏi đúc có đến 60 ữ 100 b/ a/ H.1.11a Khuôn đúc thép sôi; b Khuôn đúc thép lắng 1.4.2 Các khuyết tật thỏi đúc Khuyết tật thỏi đúc ảnh hởng lớn đến chất lợng sản phẩm cán, nguyên nhân gây nên phế phẩm thứ phẩm Ngoài khuyết tật thỏi đúc làm hao mòn thiết bị hỏng hóc trình công nghệ Một số khuyết tật thờng gặp là: a/ Thiên tích Thiên tích không đồng thành phần hoá học thỏi đúc đông đặc Khi nguội, thỏi đúc nguội từ vào mặt tập chất nơi khác sinh thiên tích vùng Thỏi đúc lớn thiên tích nhiều, thép hợp kim dể xảy thiên tích Thiên tích làm cho phần thỏi đúc có thành phần khác nhau, tính không giống nhau, cơ, lý tính giảm có thành phế phẩm b/ T¹p chÊt - phi kim lo¹i: Trong bÊt kú thỏi đúc tồn tạp chất phi kim loại nguyên nhân sau: - Xỉ lẫn lộn vào kim loại - Do liên kết hoá học trình nấu luyện Các tạp chất Al2O3, SiO2, MnO v.v đợc tạo khử ôxy gàu rót Trờng Đại học Bách khoa Đà nẵng - 2005 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 10 Giáo trình: Công nghệ cán thiết kế lỗ hình trục cán - Do liên kết ôxyt mà tạo chất dể cháy Tác hại tạp chất phi kim loại làm cho cơ, lý tính kim loại giảm c) Bọt khí: nguyên nhân gây bọt khí khí bị lẫn vào kim loại lỏng rót vào khuôn d/ Rỗ co: thỏi đúc làm nguội bên nguội trớc bên nên khí bên thoát tạo nên đ/ Các vết nứt nẻ: bề mặt thỏi đúc không đợc phẳng; vết nứt ngang khe hở mũ giữ nhiệt thân thỏi đúc tạo Các vết nứt dọc sinh tốc độ làm nguội lớn Hiện tợng thờng xảy gờ mép cạnh góc nơi tập trung ứng suất nguội nhanh Các vết nứt lớn gây nên phế phẩm e) Màng cứng mặt ngoài: nớc kim loại rót vào khuôn với tốc độ lu lợng lớn bắn lên dính vào thành khuôn nguội trớc tạo thành màng cứng bám vào mặt thỏi đúc Cần phải làm màng cứng tiến hành cán f) Lõm co mặt ngoài: rót kim loại lỏng vào khuôn, bề mặt thỏi đúc tiếp xúc thành khuôn nguội trớc, nguội sau nên đông đặc chúng co rút kéo kim loại phí lớp vỏ đông đặc tạo nên lõm co gần lớp vỏ Hiện tợng gây phế phẩm mà làm h hỏng phận dẫn hớng lỗ hình trục cán 1.4.3 Điều kiện kỹ thuật thỏi đúc Điều kiện kỹ thuật thỏi đúc phải đợc giám đốc thông qua sở quy định chung nhà nớc Điều kiện bao gồm điểm tổng quát sau: Bảo đảm thành phần hoá học, nấu luyện mác thép quy định Kích thớc hình dáng thỏi đúc vẽ kỹ thuật yêu cầu Bề mặt thỏi đúc phải sạch, không bị khuyết tật có khuyết tật bề mặt phải nằm phạm vi cho phép Vết nứt phải < 3mm; >3 mm phải khử trớc cán Lớp bọt khí thép sôi không đợc cách bề mặt thỏi đúc > 10 mm Phải đóng mác thép mẻ nấu luyện thật rõ ràng Phải có chứng từ thông kê từ nấu luyện, đúc, kiểm nghiệm, thí nghiệm, phân tích thành phần hoá học, mác thép v.v Đánh giá chất lợng thỏi đúc đa tới địa điểm vận chuyển sau nấu luyện Trờng Đại học Bách khoa Đà n½ng - 2005 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... https://fb.com/tailieudientucntt 21 Giáo trình: Công nghệ cán thiết kế lỗ hình trục cán Chơng Các khái niệm trình công nghệ cán thép 2 .1 Lỗ hình trục cán 2 .1. 1 Khái niệm lỗ hình trục cán Tất loại thép hình có tiết... https://fb.com/tailieudientucntt 24 Giáo trình: Công nghệ cán thiết kế lỗ hình trục cán vi rãnh lỗ hình đợc cấu tạo phần lồi phần rãnh trục cán x x Hình 2.7 Lỗ hình kín Lỗ hình nửa kín loại lỗ hình trục cán vừa có phần... https://fb.com/tailieudientucntt Giáo trình: Công nghệ cán thiết kế lỗ hình trục cán c/ Sơ đồ công nghệ hình 1. 6c: Dùng cho quy trình công nghệ cán thép hình cỡ nhỏ Quy trình có lần nung phôi, trình sản xuất ngắn Các máy cán