Chọn phương án công nghệ
Khi thiết kế, cần đề ra một số phương án công nghệ và lựa chọn phương án nào hợp lý nhất đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Chọn phương án công nghệ gồm:
1. Chọn dạng sản xuất
Căn cứ vào hình dáng, kích thước khối lượng, yêu cầu kỹ thuật và sản lượng vật rèn mà người ta chọn dạng sản suất. Dạng sản suất có thể là đơn chiếc, hàng loạt ( nhỏ, vừa, lớn) và hàng khối.
Sản lượng chi tiết cho mỗi dạng sản xuất có thể tính như sau:
n=(Tck/Tct.a).100%
Trong đó:
Tck thời gian chuẩn bị kết thúc
Tct thời gian gia công 1 chi tiết
a hệ số
loạt nhỏ: a= 10-30
loạt lớn: a = 5 – 10
Từ sản lượng chi tiết, người ta chọn dạng sản xuất và quyết định rèn tự do, rèn khuôn....
2. Chọn loại phôi và thiết bị sơ bộ.
Tùy thuộc vào khối lượng vật rèn, người ta chọn loại phôi và thiết bị.
Loại phôi thường dùng trong rèn tự do là thép đúc, thép cán. thiết bị thường dùng là máy búa, máy ép
Khi chọn phôi và thiết bị ta phải tham khảo các số liệu kinh nghiệm
+ Vật rèn bằng thép cacbon và thép hợp kim, khối lượng G<200kg
– loại phôi: phôi đúc, phôi cán
– loại thiết bị: máy búa tấn khối lượng từ 100kg đến 7 tấn
+ Vật rèn bằng thép cacbon khối lượng G=1000-1500kg
-loại phôi: phôi đúc
-loại thiết bị: máy búa
+ Vật rèn bằng thép hợp kim, khối lượng G=200-500kg
-loại phôi: phôi đúc
-loại thiết bị: máy búa
+Vật rèn bằng thép cacbon khối lượng G>1500kg
Loại phôi: phôi đúc
Loại thiết bị: máy ép thủy lực từ 600-1500 tấn
3. Lựa chọn kết cấu và hình dáng hợp lý của vật rèn
Vì rèn tự do không thể gia công những chi tiết có kết cấu về hình dáng phức tạp bất kỳ, nên trên cơ sở cố gắng bảo đảm hình dáng kích thước của chi tiết, ta phải lựa chọn kết cấu, sửa đổi kết cấu vật rèn sao cho hợp lý nhất để có thể rèn được dễ dàng
Nguyên tắc lựa chọn hình dáng kết cấu hợp lý của vật rèn:
– Tránh thiết kế những vật rèn tự do có mặt côn và hình chêm nhất là những mặt côn và hình chêm nhỏ
– Tránh thiết kế những vật rèn có các bề mặt hình trụ giao nhau hay những giao tuyến của những bề mặt cắt nhau theo đường bậc 2 trở lên
– Tránh thiết kế vật rèn có nhiều bậc hoặc có các mặt cong phức tạp, nếu được thì đưa phần nhỏ ở giữa về cùng một phía để tiện khi rèn
– Tránh thiết kế những vật rèn có gân mỏng
– Không nên thiết kế những mặt bích gờ lồi và những chỗ lồi lõm nằm trong chi tiết
ĐỐi với những chi tiết có kết cấu cồng kềnh phức tạp, nếu có thể được thì phân chia thành nhiều phần đơn gian để dễ rèn, sau đó dùng phương pháp hàn , tán, ghép bulong, hoặc lắp ghép ….. để ghép chúng lại với nhau, cũng có thể dùng hàn để nói giữa các phần đúc có hình dáng phức tạp 1 với các phần rèn cơ bản 2
Thép cán nóng, nguội, phân biệt và phương pháp lựa chọn
Thép cán nguội hoặc cán nóng là là tên gọi cho quá trình sản xuất, là một trong những công đoạn cuối cùng trong chế tạo thép. Thép nguyên liệu (phôi, cuộn, tấm, dầm…) được cho đi qua một loạt các con lăn, hoặc các hình thức cán, cuộn, dập, uốn khác nhằm tạo áp lực để biến thép nguyên liệu “tạo dáng” cho đến khi nó đạt đến cấu hình cuối cùng của thành phẩm.
Thép cán nguội (Cold Roll Steel) là sản phẩm của thép cán nóng – ở Việt Nam chỉ có 1 vài nhà máy sản xuất được thép cán nguội như: Hoa Sen Group, Phú Mỹ… – dùng tác dụng lực cơ học và dầu để cán thép. Bề mặt thép cán nguội sẽ bóng do có 1 lớp dầu, sáng và đẹp hơn thép cán nóng. Độ dày thép cán nguội sẽ nhỏ hơn cán nóng – tùy vào số lần cán. Thép cán nguội sử dụng rộng rãi trong công nghiệp ôtô, tấm lợp, thép là dùng sơn và mạ, ống thép, thiết bị gia dụng, thùng phuy, đồ nội thất…
Quá trình cán cán nguội được thực hiện ở nhiệt độ thấp hơn và đôi khi gần với nhiệt độ phòng. Quy trình sản xuất này làm cho kết cấu thép trở nên cứng hơn và khoẻ hơn. Quy trình cán nguội về nguyên lý không làm thay đổi cấu tạo vật chất thép, nó chỉ làm biến dạng. Tuy nhiên quá trình cán, dập nguội cần được kiểm soát chặt chẽ để không tạo một xung lực quá lớn làm biến dạng không kiểm soát gây đứt, nứt bề mặt. Vd: Phương pháp dập thép tấm thành hình có góc thường gây biến dạng nứt ở góc/ cạnh thành phẩm và khu vực này thường không hàn nối được do cấu tạo vật chất và cơ lý bị thay đổi.
Quá trình cán thép tấm của nhà máy Posco Việt Nam ( KCN Phú Mỹ) là cán nguội để sản xuất thép tấm mỏng từ théo cuộn cán nóng cho ngành công nghiệp xe hơi và tôn lợp. Tuy nhiên nhiệt độ sản xuất cũng từ 100-300 độ.
Thông thường trong quy trình vận hành cán nguội, người ta thường dùng các dung dịch chuyên dụng để “làm mát” trong suốt quá trình sản xuất, nhằm kiểm soát nhiệt độ và duy trì không cho thép biến đổi cấu tạo vật chất bên trong.
Thép cán nóng (Hot Roll Steel) là loại thép ở Việt Nam chưa sản xuất được, chỉ nhập khẩu thường ở dạng cuộn dễ bị rỉ sét do bị oxy hóa, thường có màu đen xám khi mới sản xuất – còn để lâu thì có màu đỏ sét. có độ dày từ 1.00 mm (1 ly) trở lên. Được dùng trong xây dựng, đóng tàu ….
Thép cán nóng được chế biến thông qua quá trình cán, thường ở nhiệt độ trên 1000 độ nhằm tạo ra thành phẩm cuối cùng của quá trình cán nóng. Thành phẩm này có thể là nguyên liệu của quá trình sản xuất cán nóng tiếp theo như phôi, dầm (để sản xuất re-bar, rod) hay là nguyên liệu để sản xuất thép cán nguội như thép cuộn, thép tấm (để cán nguội ra metal sheet mỏng hơn).
Quy trình sản xuất
Giai đoạn 1: Xử lý quặng
Trong giai đoạn này các nguyên liệu đầu vào như: Quặng viên(Pellet),quặng sắt( Iron ore), quặng thiêu kết, và các chất phụ gia như than cốc(coke), đá vôi(lime stone) được đưa vào lò nung(Blast furnace).
Nếu là phế liệu cũng sẽ được nung nóng tới 1 nhiệt độ nhất định để làm thành dòng kim loại nóng chảy(hot metal)
Giai đoạn 2: Tạo dòng thép nóng chảy
Dòng kim loại nóng chảy được hình thành từ giai đoạn 1, được dẫn tới lò cơ bản(Basic oxygen furnace), hoặc lò hồ quang điện( Electric arc furnace).Tại đây, kim loại nóng được xử lý, tách tạp chất và tạo ra sự tương quan giữa các thành phần hoá học.Là cơ sở để quyết định mẻ thép tạo ra cho loại sản phẩm nào, thuộc mác thép nào.Ví dụ mẻ thép sẽ dùng để cán thép thanh vằn SD390 thì các thành phần hoá học sẽ được điều chỉnh ngay ở giai đoạn này để cho ra mác thép SD390.
Giai đoạn 3:Đúc tiếp liệu
Dòng kim loại sau khi ra khỏi giai đoạn 2 được đưa tới:
-Steel Castings: Đúc các sản phẩm khác.
-Tới lò đúc phôi: Từ lò này sẽ đúc ra 3 loại phôi:
Phôi thanh(Billet) là loại phôi thanh có tiết diện 100×100, 125×125, 150×150 dài 6-9-12 m. Thường dùng để cán kéo thép cuộn xây dựng, thép thành vằn.
Phôi phiến(Slab) loại phôi thành thường dùng để cán ra thép cuộn cán nóng, thép tấm cán nóng, thép cuộn cán nguội hoặc thép hình.Có
Phôi Bloom là loại phôi có thể sử dụng thay thế cho phôi thanh và phôi phiến.
Sau khi, phôi được đúc xong có thể để ở hai trạng thái: Trạng thái nóng và trạng thái làm nguội.
Trạng thái nóng(hot direct rolling) trạng thái này duy trì phôi ở một nhiệt độ cao sau khi ra khỏi quá trình hình thành phôi để đưa thẳng vào quá trình cán sản phẩm.
Trạng thái nguội của phôi để chuyển tới các nhà máy khác và sẽ được làm nóng lại (Reheating furnace) tại các nhà máy đó để đưa vào quá trình cán sản phẩm.
Giai đoạn 4: Cán
Phôi được đưa vào các nhà máy để cán ra các sản phẩm thép
-Đưa phôi vào nhà máy thép hình(Section mill) để cán ra các sản phẩm thép như sau:Rail( thép ray);Sheet pile(thép cừ lòng máng);Shape( thép hình các loại);Bar( thép thanh xây dựng).
-Đưa phôi vào nhà máy thép (wire rode mill) để cán ra thép cuộn trơn xây dựng.
-Đưa phôi vào nhà máy thép tấm(Plate mill) để cán ra thép tấm đúc(Plate).
-Đưa phôi vào nhà máy thép cán nóng (Hot Strip mill), phôi sẽ được cán ra thép cuộn cán nóng(Hot roll coil-HRC).Hoặc thép tấm cắt ( cắt ngay kho ra cuộn và đóng kiện-Hàng Baotou).Trong quá trình cán ra thép cuộn cán nóng thép cuộn đang ở nhiệt độ cao(VD 780oC) nếu muốn cán ra thép cuộn cán nguội (Cold roll coil-CRC) thì hạ nhiệt độ cuộn thép đó xuống nhiệt độ thích hợp(VD:480oc) và tiếp tục cán giảm độ dày.Như vậy, ngay ở giai đoạn này sản xuất ra thép cuộn cán nguội và thép cuộn cán nóng.Hiện nay, các nhà máy cán lại ở Việt Nam đang sử dụng Phôi thép cuộn cán nóng: (1,75-5,0 mm) sau đó đưa vào lò nung lên tới nhiệt độ thích hợp(VD 480oC) để cán giảm độ dày ra thép cuộn cán nguội
-Từ các nhà máy thép cán nóng sau khi cán ra thép cuộn cán nóng có thể đưa thẳng tới nhà máy cán thép ống hàn(welded pipe mill).
-Đưa phôi vào nhà máy cán thép ống đúc( Seemless pipe mill) để sản xuất ra thép ống đúc.
Lựa chọn thép cán nguội:
Khi đặt hàng bạn nên quan tâm vào số kg, số mét từ đó tính tỷ trọng (kg/m), và độ bền kéo G (N/mm2) + độ cứng. Tỷ trọng giúp bạn kiểm soát được độ dày có bị thiếu hay không? độ cứng giúp bạn biết sản phẩm này có tạo hình tốt hay không?
Tỷ trọng (kg/m) = 0.00785 * độ dày (mm) * khổ rộng (mm);
Ví dụ: thép cán nguội có độ dày 0.30 mm (3 zem) khổ 1200 mm phải có tỷ trọng khoảng 0.00785 * 0.30 * 1200 = 2.83 (kg/m)
Thép ống không phải là thép hình, thép ống có loại: thép ống tròn, vuông, chữ nhật… các chỉ số quan tâm khi đặt hàng là: độ dày (mm), đường kính ngoài (mm), tỷ trọng kg/cây (1 cây thường = 6 m)…
