CÔNG NGHỆ KÉO SỢI SẮT Ф = 1

TỔNG QUAN:1.1 Tình hình thép thế giới: những tiến bộ vượt bậc trong lĩnh vực luyện kim.Hiện nay, thương mại về thép vẫntiếp tục được duy trì và phát triển mạnh mẽ với một thị trường vô c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HCM KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU

BỘ MÔN KIM LOẠI HỢP KIM

======

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ ĐÚC, NẤU LUYỆN VÀ CÁN

KÉO

ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ KÉO SỢI SẮT Ф = 1

LÊ KIM CHI V0900230

TPHCM 05/2013

I TỔNG QUAN:

1.1 Tình hình thép thế giới:

những tiến bộ vượt bậc trong lĩnh vực luyện kim.Hiện nay, thương mại về thép vẫntiếp tục được duy trì và phát triển mạnh mẽ với một thị trường vô cùng rộng lớn.Tốc độ tăng trưởng sản lượng thép thế giới năm 2006 đạt gần 9%, cao hơn năm

2005, nhưng thấp hơn năm 2004 với 10% Năm 2004 cũng là năm đầu tiên sảnlượng thép vượt mức 1 tỷ tấn Theo một báo cáo của IISI (International Iron andSteel Institute) sản lượng thép năm 2006 cao hơn tổng sản lượng thép 10 năm trước.Mức sản lượng này cũng gần bằng 46% tổng sản lượng 5 năm trước đây

2006 Con số này là cao nhất trong lịch sử tính tới thời điểm này và cũng là năm thứ

7 liên tiếp sản lượng phôi thép thế giới tăng hơn 7%

Giá thép tiếp tục giảm mạnh khi kinh tế toàn cầu suy thoái làm cho lĩnh vực tiêu thụnhiều thép như đầu tư xây dựng, bất động sản, và công nghiệp ô tô đều sụt giảmmạnh Cầu giảm mạnh làm cho nguồn cung trở nên dư thừa, buộc các nhà sản xuấtmột mặt phải cắt giảm sản lượng sản xuất, mặt khác phải tiếp tục hạ giá bán Giáphôi thép trên thị trường thế giới chỉ còn khoảng 350 – 400 USD/tấn, giảm đến 70%

so với mức cao nhất là 1150 – 1200 USD/tấn trong 6 tháng Do đó, thị trường thépthế giới chỉ tăng ở mức 3% trong năm 2008 so với mức tăng 7,5% trong năm ngoái

suy thoái, cùng với sự giảm giá của nhiều loại hàng hóa khác, giá thép đã giảm sâu.Đến cuối tháng 2/2009, tại cơ sở giao dịch kim loại Luân Đôn, giá phôi thép giao kýhạn 3 tháng chạm đáy ở mức 250USD/tấn Sau đó, giá phôi thép liện tục tăng trướcnhững nhận định tích cực cho rằng suy thoái kinhh tế thế giới đã vào hồi kết vàđang trong quá trình hồi phục Đến những tháng cuối năm, nền kinh tế thế giới dầnhồi phục, nhờ đó giá phôi thép được giao dịch ở mức khoảng 450USD/tấn Tuynhiên theo số liệu của WSA, sản lượng thép thô của thế giới 2009 giảm 8% xuốngcòn 1,22 tỷ tấn – mức thấp nhất kể từ năm 2005 và là một trong các năm có mứcgiảm tồi tệ nhất trong lịch sử Sản lượng của Trung Quốc – quốc gia sản xuất thép

lớn nhất, đạt 567,8 triệu tấn, tăng 13,5% so với năm 2008 và chiếm 46,5% tổng sảnlượng thép toàn cầu.

- Ngày 22/3/2010, Hiệp Hội Sắt Thép Thế Giới IISI cho biết: trong tháng2/2010, sản lượng thép Thế Giới đã tăng thêm 24,2% so với tháng 2/2009, trong đósản lượng của 66 quốc gia sản xuất thép chính trên Thế Giới đạt 108 triệu tấn – tăng

so với sản lượng 87 triệu tấn của tháng 2/2009, cụ thể sản lượng thép thô của Mỹ(quốc gia có nền kinh tế phát triển mạnh nhất Thế Giới) là 5,98 triệu tấn, tăng mạnh51,3%, sản lượng của Trung Quốc đạt 50,357 triệu tấn, tăng 22,5% sản lượng thépcủa Nhật Bản là 8,4 triệu tấn, tăng 54% và sản lượng thép của khối Liên Minh Châu

Âu là 13,35 triệu tấn, tăng 28,6% Qua mấy tháng đầu năm, ta thấy tình hình thépthế giới đang có bước phục hồi nhờ nền kinh tế đang dần ổn định

1.2 Tình hình sản xuất thép tại Việt Nam:

1.2.1 Quá trình hình thành và phát triển:

1.2.1.1 Quá trình hình thành:

rất non trẻ Khu liên hợp gang thép Thái Nguyên do Trung Quốc giúp ta xây dựng,cho ra mẻ gang đầu tiên vào năm 1963

Thép Thái Nguyên mới có sản phẩm Thép cán Năm 1975, Nhà máy luyện cán ThépGia Sàng do Đức (trước đây) giúp đã đi vào sản xuất Công suất thiết kế lúc đó của

cả khu lien hợp Gang Thép Thái Nguyên là 100 ngàn tấn/năm Phía Nam: Các nhàmáy do chế độ cũ xây dựng phục vụ kinh tế thời hậu chiến (VICASA,VIKIMCO…)

quản các nhàmáy luyện, cán Thép mini của chế độ cũ để lại ở Tp HCM và BiênHòa, với tổng công suất khoảng 80.000 tấn thép/năm

1.2.1.2 Quá trình phát triển:

nước lâm vào khủng hoảng, ngành thép không phát triển được và chỉ duy trì mứcsản lượng từ 40 ngàn đến 85 ngàn tấn thép/năm

và Nhà nước, ngành thép bắt đầu có tăng trưởng, năm 1990, sản lượng Thép trong

nước đã vượt mức trên 100 ngàn tấn/năm Năm 1990, Tổng Công ty Thép Việt Namđược thành lập, thống nhất quản lý ngành sản xuất Thép quốc doanh trong cả nước.Đây là thời kỳ phát triển sôi động, nhiều dự án đầu tư chiều sâu và lien doanh vớinước ngoài được thực hiện Các ngành cơ khí, xây dựng, quốc phòng và các thànhphần Kinh tế khác đua nhau làm Thép mini Sản lượng Thép cán năm 1995 đã tănggấp 04 lần so với năm 1990, đạt mức 450.000 tấn/năm, bằng với mức Liên Xô cungcấp cho nước ta hàng năm trước 1990.Năm 1992 bắt đầu có liên doanh sản xuấtThép sau khi nguồn cung cấp chủ yếu từ các nước Đông Âu không còn nữa Tháng

04 năm 1995, Tổng Công ty Thép Việt Nam được thành lập theo mô hình TổngCông ty Nhà nước (Tổng Công ty 91) trên cơ sở hợp nhất Tổng Công ty Thép ViệtNam và Tổng Công ty Kim khí thuộc Bộ Thương mại

tư mạnh (phát triển mạnh sang khu vực tư nhân): đã đưa vào hoạt động 13 liêndoanh, trong đó có 12 liên doanh cán thép và gia công, chế biến sau cán Sản lượngthép cán của cả nước đã đạt 1,57 triệu tấn vào năm 2000, gấp 3 lần so với năm 1995

và gấp 14 lần so với năm 1990 Đây là giai đoạn có tốc độ tăng trưởng cao nhất

nước rất đa dạng, bao gồm nhiều thành phần kinh tế cùng tham gia Ngoài Tổngcông ty Thép Việt Nam và các cơ sở quốc doanh thuộc địa phương và các ngành,còn có các liên doanh, các công ty cổ phần, công ty 100% vốn nước ngoài và cáccông ty tư nhân Sau năm 2000, tỉ trọng về sản lượng của Tổng Công ty Thép ViệtNam giảm chỉ còn 40% so với 100% trước đó Và đến thờiđiểm hiện nay thì chỉ cònkhoảng < 30% Tính đến năm 2002, Việt Nam có khoảng 50 doanh nghiệp sản xuấtThép xây dựng (chỉ tính các cơ sở có công suất lớn hơn 5.000 tấn/năm), trong đó có

12 dây chuyền cán, công suất từ 100 ngàn đến 300 ngàn tấn/năm

Trong đó, Việt Nam tiêu thụ < 10 triệu tấn Bình quân 100 kg/người Bình quânkhối ASEAN tiêu thụ khoảng 200 kg/người Ở những nước tiên tiến, sản lượng tiêuthụ đạt 1000 kg/người

từ năm trước nhưng vẫn duy trì hoạt động sản xuật, không có cơ sở nào bị đóngcửa Đạt được kết quả này chủ yếu là do hàng loạt các biện pháp kích cầu của chính

phủ cũng nhu các thay đổi về chính sách tài chính, tiền tệ, chính sách ưu tiên ngoại

tệ để nhập khẩu phôi thép, thép phế liệu… và do các doanh nghiệp trong ngànhkhông ngừng cải tiến chất lượng, chú trọng vào việc khẳng định thương hiệu nhưthép Thái Nguyên Tisco, thép Hòa Phát, thép Miền Nam… cùng nhau chiếm lĩnh thịtrường trong nước

tục tăng trưởng so với cung kỳ năm 2009, trong đó sản xuất tăng 19% và tiêu thụtăng 18%, sản xuất phôi thép trong nước đạt 2,3 triệu tấn, tăng 11%; nhập khẩu phôithép đạt 1,4 triệu tấn Nhu cầu thép tăng, sản lượng thép tháng 11 ước đạt 0,59 triệutấn, tăng 4,4% so với tháng 11/2009; tính chung 11 tháng ước đạt 5,1 triệu tấn, tăng3,9% so với cùng kỳ

1.2.2 Mục tiêu, định hướng phát triển

ngành Thép là từng bước đáp ứng nhu cầu thông thường về Thép xây dựng của ViệtNam để không bị phụ thuộc hoàn toàn vào nước ngoài.Trong giai đoạn đầu sẽ pháttriển các khâu hạ nguồn trước như sản xuất thép xây dựng, thép cán nóng, cán nguội

đi từ thép phôi, thép nhập khẩu và một phần thép phế liệu Trong quá trình pháttriển sẽ tiếp tục đầu tư chiều sâu các cơ sở hiện có, nghiên cứu phát triển khâuthượng nguồn có sử dụng quặng sắt trong nước và một phần quặng sắt nhập khẩuphù hợp với trình độ công nghệ đã thuần thục Dưới đây là những quan điểm cụ thể:

dựng và quốc phòng, có vai trò hết sức quan trọng trong sự nghiệp công nghiệp hoá,hiện đại hoá đất nước Ngành thép cần được xác định là ngành công nghiệp được ưutiên phát triển.Trên cơ sở phát huy có hiệu quả nguồn tài nguyên khoáng sản sẳn cótrong nước, kết hợp với nhập khẩu một phần quặng và phôi của nước ngoài, xâydựng khu liên hợp luyện kim công suất 4-5 triệu tấn thép /năm để từng bước đápứng nhu cầu thép trong nước cả về chủng loại và chất lượng

thép xây dựng, thép cán tấm nóng, cán tấm nguội, sau đó cần nghiên cứu phát triểnkhâu sản xuất thượng nguồn để sử dụng có hiệu quả nguồn tài nguyên trongnước.Kết hợp chặt chẽ giữa phát huy nội lực và tranh thủ tận dụng có hiệu quả cácnguồn vốn từ nước ngoài (trước hết về thiết bị và công nghệ) Kết hợp hài hoà giữa

yêu cầu giữ vững độc lập tự chủ về kinh tế với xu thế hội nhập, toàn cầu hoá; tự chủnhưng không bỏ qua các cơ hội hợp tác và phân công lao động quốc tế để đẩynhanh tốc độ phát triển ngành thép

yếu dành cho phát triển các nguồn quặng trong nước và các công trình sản xuất théptấm, thép lá

thống là sản xuất lò cao luyện thép Đồng thời tích cực nghiên cứu áp dụng cáccông nghệ mới, tiên tiến, hiện đại để phát triển ngành thép Đối với khu liên hợpluyện kim khép kín có vốn đầu tư lớn và thời gian xây dựng kéo dài, có thể triểnkhai trước khâu sản xuất cán kéo Sau sẽ phát triển tiếp khâu sản xuất phôi cán từquặng

khổ cho phép của các cam kết thương mại và hội nhập quốc tế

thép phải củng cố mở rộng từ khâu sản xuất đến lưu thông phân phối với các ngànhkinh tế khác để mở rộng thị trường và cạnh tranh được ở thị trường trong nước vàtrên thế giới

trọng đầu tư chiều sâu, đổi mới thiết bị công nghệ, hiện đại hoá các cơ sở hiện cólên ngang bằng tiên tiến trong nước và khu vực Quan tâm công tác đào tạo nhânlực và phát triển khoa học công nghệ phục vụ phát triển ngành

thành một ngành phát triển hoàn chỉnh theo công nghệ truyền thống, sử dụng tối đanguồn quặng sẵn có trong nước, trên cơ sở xây dựng khu liên hợp luyện kim côngsuất 4-5 triệu tấn thép /năm, sử dụng tối đa và có hiệu quả nguồn nguyên liệukhoáng trong nước, áp dụng các công nghệ mới hiện đại đang được sử dụng trên thếgiới, cố gắng thoả mãn tối đa nhu cầu trong nước về thép cán (cả về số lượng,chủng loại, quy cách và chất lượng sản phẩm)

2020 sẽ có một ngành thép phát triển bền vững với tốc độ tăng trưởng cao, bảo đảm

tốt về chất lượng, đầy đủ về số lượng và chủng loại sản phẩm thép, đáp ứng cho nhucầu phát triển kinh tế xã hội của đất nước Như vậy nhu cầu thép vào năm 2010 là

10 triệu tấn; năm 2015 là 16 triệu tấn và năm 2020 là 20 triệu tấn Trong đó sản xuấttrong nước theo mốc năm tương ứng chỉ đạt 51%; 61%; 62% và 70% vào năm2020

1.3 Sản phẩm thép thu được từ quá trình kéo sợi

1.3.1.Thép Cuộn mạ nhôm kẽm

sản xuất dân dụng và công nghiệp: Các chi tiết, sản phẩm cuối có bề mặt phủ kẽmhoặc được mang đi sơn phủ thêm để tăng khả năng chịu đựng, tăng độ bền với môitrường sử dụng, hoặc đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ riêng (tấm lợp, vách, hệ thốngnhiệt, thông gió, tấm lưng thiết bị điện gia dụng, các sản phẩm tiếp xúc với môitrường ẩm ướt hoặc có độ ẩm cao v.v.)

Chiều dày sản phẩm thường từ 0.13mm - 3.20mm tùy theo yêu cầu của sản phẩmcuối Một số tiêu chuẩn kỹ thuật của sản phẩm thép mạ kẽm như bảng dưới đây

1.3.2.Thép cuộn mạ điện nhũ xám (GA), nhũ xanh (EG).

pháp điện phân với thành phần phủ mạ chính là kẽm Không như sản phẩm Thép lá

mạ kẽm chỉ qua sản xuất, tạo hình là được chi tiết sản phẩm cuối Thép lá mạ điệnứng dụng cho các chi tiết cần sơn phủ sau khi tạo hình hoàn chỉnh Do cũng đượcphủ mạ từ kẽm nên khả năng chịu sự ăn mòn của môi trường rất cao

(khác với thép cán nóng đã ngâm tẩy rỉ (PO) cho một độ phản sáng nhất định)

dụng Trọng lượng cuộn từ 4000 - 25.000 KG

sản phẩm này được tráng phủ lớp "chống dính" (anti finger) chịu được độ ẩm, các vết

dơ, dầu mỡ, bụi bẩn tác động từ môi trường ngoài Thường được ứng dụng trong sảnxuất các thùng, khung bao, đế đỡ các bo mạch điện, điện tử dân dụng và công nghiệp

Chủng loại sản phẩm này không dùng cho chi tiết, sản phẩm cần phủ mạ lại sau khitạo hình hoàn chỉnh.

biệt khi dùng tay quẹt lên bề mặt thì không để lại dấu tay trên sản phẩm Không nhưchủng loại GL cũng có tính năng bảo vệ chống dính tương tự nhưng cho độ dập,vuốt sâu kém

1.3.3.Thép cuộn:

a) Loại thép cuộn tròn trơn 5.5 -16mm

- Chủng loại, các thông số kích thước: Chủng loại: Φ 5.5 – Φ 16.0

phương pháp thử được quy định cụ thể trong tiêu chuẩn

Chủng loạisản phẩm

Quycáchđóngbó

Tiêu chuẩn

Φ5.5, Φ6.0,Φ7.0, Φ8.0,Φ10, Φ12,

[1]

+ Dùng cho xây dựng, kéo dây và chế tạo bulong thông dụng

b) Thép cuộn có 6 - 8 mm

450kg/cuộn, trường hợp đặc biệt có thể cung cấp với trọng lượng 1.300 kg/cuộn

dài, sai lệch cho phép và các đại lượng cần tính toán khác theo quy định cụ thể trongtiêu chuẩn

tức thời, độ dãn dài, xác định bằng phương pháp thử kéo, thử uốn ở trạng thái nguội.Tính chất cơ lý của từng loại thép và phương pháp thử được quy định cụ thể trongtiêu chuẩn

sản xuất theo yêu cầu, đơn đặt hàng của khách hàng

+ Đường kính dây : 1.0/1.5 ; 1.8/2.3 ; 2.2/3.2 ; 2.5/3.5 ; 2.7/3.7 ; 4.0/5.0

- Lưới lục giác cỡ nhỏ:

1.4 Máy kéo sợi thép liên hoàn:

a) Máy kéo sợi thép liên hoàn LZ-7/500

- Xử lý bề mặt sợi thép trước khi vàotang kéo tự động: bóc gỉ sắt, phủ bề mặt chất bôi trơn, sấy khô

- Thu dây 2 kiểu: Trực tiếp trên tang kéo (dạng cuộn)

Trực tếp dưới dạng Rulô 800mm

- Lz10/600 kéo thép C cao : C65, C60 Thép C thấp

- Đường kính đầu vào: 5.5mm

6.5mm Đường kính đầu ra: 2.8mm 6.5mm 2.3mm

[2]

b) Máy kéo sợi thép liên hoàn Lz8-560

- Thu dây 2 kiểu: Trực tiếp trên tang kéo (dạng cuộn)

Trực tếp dưới dạng Rulô 800mm

- Lz8/560 kéo thép C cao : C65, C60 H08, thép C thấp

- Đường kính đầu vào: 6.5mm-5.5mm

- Đường kính đầu ra: 2.8mm - 2.1mm[3]

II KỸ THUẬT KÉO DÂY THÉP

2.1 Lý thuyết cơ bản của quá trình kéo dây thép:

áp lực, trong đó phôi được kéo qua lỗ khuôn để tạo hình Trong quá trình kéo kíchthước sản phẩm giảm dần và chiều dài tăng lên

gia công khác Kéo là loại gia công vật liệu không có phoi, do đó tiết kiệm được kimloại Mặt khác, kéo cho năng suất cao và chất lượng sản phẩm tốt hơn, kích thước hìnhhọc chính xác

ống, có tiết diện hình tròn, chữ nhật… kích thước từ vài chục milimet đến vàimicromet

xác địnhbằng công thức hay bằng thực nghiệm, từ đó có thể xác định được công suấtcần thiết của động cơ

2.1.1 Ứng suất trong quá trình kéo

a) Phôi đặc

xúc của khuôn và vùng làm việc của phôi

các ứng suất : ứng suất dọc trục σz, ứng suất hướng kính σT, ứng suất tiếp σt Trong đóứng suất dọc trục là lớn nhất và quan trọng nhất

vào của khuôn

Hình 2.1 Ứng suất của lõi dây khi kéo [1]

b) Phôi rỗng

trục, lớn nhất tại biên ra và về 0 tại biên vào Khi kéo qua trục tâm cố định với đườngkính không thay đổi, điều kiện chảy được xác định bởi công thức:

σz - σt = σf

và Kopp Ứng suất thu được trong vùng biến dạng thu được như sau:

- Ngoài ra còn có các ứng suất dư sinh ra trong sản phẩm do sự chênh lệch nhiệt

độ giữa bề mặt và bên trong vật liệu Ứng suất dư có thể làm nứt khuôn kéo và thúcđẩy vết nứt sẵn có lớn dần trong quá trình nguội nên cần phải loại bỏ ứng suất dư

xuất bởi Buhler : đặt ngay sau khuôn chính để gây ứng suất biến dạng, khi đi quakhuôn kéo thứ nhất thì lõi kim loại mềm hơn kim loại bên ngoài, gây ứng suất kéo bênngoài và ứng suất nén bên trong Trên khuôn thứ 2 vùng bên ngoài trở nên mềm dẻotrong khi đó lõi vẫn giữ nguyên tính dẻo, kết quả là bên trong chịu ứng suất kép và bênngoài chịu ứng suất nén và khử được ứng suất dư tồn tại trong kim loại

Wsh : công gây ra do biến dạng

WB : công gây ra do uốn

Lực tổng được tính theo công thức:

Ftot = Fid + Ffr + Fsh + FB

2.1.2 Lực và công gây ra biến dạng trong quá trình kéo dây:

kiện lực và công trong trường hợp này kết thúc tại biên tiếp xúc Phương trình lực kéođược viết như sau:

F D,tot = Fid + Ffr + Fsh = σz1 A1 = A1 σf,m [( 1 + ).φmax + ]