Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đào Minh Ngừng
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ
THIẾT KẾ TỐT NGHHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Xuân Hùng
Khoá: 2008 - 2011
Khoa: CNVL8
Chuyên ngành:
1. Đầu đề thiết kế
Thiết kế một xưởng cán hình cỡ nhỏ và trung bình liên tục với năng
suất 300.000 tấn/năm với sản phẩm thép
20
φ
2. Các số liệu ban đầu
• Phôi đầu vào: 120 x 120 x 9000 mm, Mác thép Ct3 và Ct5
• Sản phẩm tiêu biểu cần tính toán thép dây
20
φ
• Chuyên đề nghiên cứu: Quá trình cán dọc nhằm xác định các thông số
cho sản xuất các loại thép xây dựng dạng thanh và cuộn, có tiết diện đơn giản
với năng suất 300.000 tấn/năm.
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán
• Nghiên cứu tổng quan công nghệ và thiết bị cán thép hình
• Tính toán hệ thống lỗ hình trục cán
• Mô phỏng quá trình công nghệ cán ổn định
• Tính toán nghiệm bền thiết bị cán
• Tính toán hiệu quả kinh tế xã hội
Nguyễn Xuân Hùng Lớp: CNVL - K8
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đào Minh Ngừng

DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ
Nguyễn Xuân Hùng Lớp: CNVL - K8
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đào Minh Ngừng
TÌNH HÌNH CÁN THÉP CỦA VIỆT NAM VÀ THẾ GIỚI
1. Việt Nam
Trước năm 1960 ngành thép của Việt Nam coi như không có. Trước năm
1954, các loại thép hầu như nhập từ Pháp về, sau năm 1954 thép nhập về
nước ta từ các nước Liên Xô (cũ), Trung Quốc và các nước Đông Âu. Kế
hoạch 5 năm lần thứ nhất (1960 - 19650, nhà nước ta đầu tư và xây dựng khu
gang thép Thái Nguyên dưới sự giúp đỡ của Trung Quốc, vì chiến tranh nên
công cuộc xây dựng phải dở dang. Năm 1975, nhà máy luyện cán thép Gia
Sàng, Thái Nguyên vào hoạt động với năm suất 5 vạn tấn/năm (nay là 10 vạn
tấn/năm), đây là nhà máy cán thép đầu tiên có mặt trên miền Bắc nhờ sự viện
trợ của Đức (Cộng hoà dân chủ Đức cũ). Miền nam giải phóng ta tiếp nhận
thêm một vài nhà máy cán thép hình cỡ nhỏ như: Vicasa, Vikimco,vv (năng
suất bấy giờ khoảng 5 vạn tấn/năm). Đến năm 1978 Nhà máy cán thép Lưu
Xá, Thái Nguyên với năng suất 12 vạn tấn/năm đã đi vào hoạt động cho đến
năm 1986 cả nước chỉ đạt khoảng 20 vạn tấn thép cán/năm đã phát triển khá
mạnh mẽ. Các xí nghiệp liên doanh cán thép giữa thép Việt Nam và nước
ngoài đã hình thành từ Bắc vào Nam như: Công ty thép Việt Úc - Vinausteel
ở Hải Phòng có năng suất 18 vạn tấn/năm, công ty Nasteel Vina liên doanh
giữa việt Nam và Xingapo ở thái Nguyên có năng suất 12 vạn tấn/năm, công
ty thép Việt - Nhật ở Vũng Tàu, công ty ống thép Vinapipe liên doanh giữa
Việt Nam và Hàn Quốc… Tính đến năm 2005 cả nước ta đã sản xuất hơn
2.600.000 tấn thép cán. Thép của chúng ta phục vụ được một phần nhu cầu
xây dựng cho đất nước và đã tham gia xuất khẩu.
Từ chỗ phải đưa ra nước ngoài mài lại trục cán và phải nhờ chuyên gia
nước ngoài tiện các lỗ hình trục cán, đến nay các nhà máy cán thép hình cỡ
lớn 650, các nhà máy cán hình cỡ vừa và nhỏ 450,350 và 250. Ngoài ra họ
còn có khả năng thiết kế các khu liên hợp gang thép với quy mô vừa và nhỏ

4 Tỷ lệ đáp ứng nhu cầu 75% (75
÷
80)% (80
÷
90)%
Bảng 1.1b Một vài nhà máy cán thép ở Việt Nam
A. Các nhà máy lành viên của tổng công ty thép Việt Nam
1 Tên nhà máy
Kiểu máy thời
điểm khánh
thành
Năng suất
(tấn/năm)
Các thông số
cơ bản
Nơi chế
tạo
Chủng loại sản
phẩm
1
Nhà máy luyện
cán thép Gia
sàng - Thái
Nguyên
- Bố trí hàng
có cán vòng
- Khánh thành
năm 1975
- Năm 1994
cải tạo lại, bố

8
2 Nhà máy cán
thép 650 Lưu
Xá - Thái
- Bố trí hàng
- Khánh thành
năm 1978
120.000
đến
160.000
- Phôi 100 x
100 đến 195
x 195
- Trung
quốc
- Đài
- Thép U, I,
góc… trung bình
và nhỏ
Nguyễn Xuân Hùng Lớp: CNVL - K8
2
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đào Minh Ngừng
Nguyên
- Cải tạo thành
liên tục năm
1994
- Lò liên tục
30 tấn/h
- V = 3,5
÷

thép gai
∅
12
đến
∅
28
-Dây
∅
6,
∅
8
4
Nhà máy cán
thép hình liên
tục Thái Nguyên
- Khánh thành
nă 2005
- Liên tục
300.000
- Phôi thỏi
120 x 120
- Lò liên tục
60 tấn/h
- V cuối =
80 m/s
- Đài
Loan
- Thép tròn và
thép gai
∅

∅
36
-Dây
∅
6,
∅
8
6
Nhà máy cán
thép hình cỡ nhỏ
Hoà Phát
- Khánh thành
năm 2000
- Liên tục
160.000
- Phôi thỏi
120 x 120
- Lò liên tục
30 tấn/h
- V cuối =
80 m/s
- Italia
- Thép tròn và
thép gai
∅
10
đến
∅
32
-Dây

8
Nguyễn Xuân Hùng Lớp: CNVL - K8
3
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đào Minh Ngừng
8
Nhà máy cán
thép dân SSE
Hải Phòng
- Khánh thành
1998
- Liên tục
160.000
- Phôi thỏi
120 x 120
- Lò liên tục
30 tấn/h
- V cuối =
80 m/s
- Italia
- Thép tròn và
thép gai
∅
10
đến
∅
32
-Dây
∅
6,
∅

∅
8
2
Nhà máy cán
thép hình cỡ nhỏ
VPS (Việt -
Hàn)
- Khánh thành
năm 1995
- Liên tục
200.000
- Phôi thỏi
120 x 120
- Lò liên tục
40 tấn/h
- 16 m/s
- Italia
- Hàn
Quốc
- Thép tròn và
thép gai
∅
10
đến
∅
36
-Dây
∅
6,
∅

- Bán liên tục
160.000
- Phôi thỏi
120 x 120
- Lò liên tục
40 tấn/h
- 16 m/s
- Đài
loan
- Thép tròn và
thép gai
∅
10
đến
∅
36
5
Nhà máy cán
thép Tây Đô -
Hải Phòng (Việt
- Đài Loan)
- Khánh thành
năm 1997
- Bán liên tục
120.000
- Phôi thỏi
100 x 100
- Lò liên tục
30 tấn/h
- 16 m/s

Năm
2002
Năm
2003
Năm
2004
Năm
2005
Châu Âu 284,0 308,9 304,7 308,5 319,4 338,6 331,5
Khối Eu 175,9 186,7 180,5 180,9 184,0 193,4 186,5
Bắc Mỹ 130,0 135,4 119,9 122,9 126,2 134,0 127,0
Hoa Kỳ 97,4 101,8 90,1 91,6 93,7 99,7 93,9
Nam Phi 34,6 39,1 37,4 40,9 43,0 45,9 45,3
Châu Phi 12,8 13,8 14,9 15,8 16,3 16,7 17,9
Trung Đông 9,8 10,8 11,7 12,5 13,4 14,3 15,3
Châu Á 308,8 331,9 353,9 394,9 442,4 508,7 583,8
Trung Quốc 124,0 127,2 150,9 182,2 222,4 280,5 349,4
Nhật Bản 94,2 106,4 102,9 107,7 110,5 112,7 112.5
Châu Úc 8,9 7,8 7,9 8,3 8,4 8,3 8,6
Nguyễn Xuân Hùng Lớp: CNVL - K8
6
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đào Minh Ngừng
PHẦN I
TỔNG QUAN THIẾT BỊ
Nguyễn Xuân Hùng Lớp: CNVL - K8
7
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đào Minh Ngừng
PHẦN I
TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ CÁN THÉP
1. Giới thiệu về cán thép

350mmΦ
, loại có đường kính nhỏ
5 9 mmΦ ÷ Φ
được gọi là thép dây và sản
phẩm ở dạng cuộn.
Thép vuông có cạnh từ
( ) ( )
5 200 mmx 5 200 mm÷ ÷
khi có cạnh của nó
còn to hơn yêu cầu đặc biệt
Thép bản có cạnh của tiết diện như sau:
( )
( )
h 4 600 mm
b 12 200 mm
= ÷
= ÷
Thép tam giác có hai loại là cạnh đều (tam giác đều) và cạnh không đều.
Loại cạnh đều có tiết diện (20 x 20 x 20)mm đến (200 x 200 x 200)mm còn
loại không đều có tiết diện (30 x 20 x 20)mmm đến (200 x 150 x 150) mm và
các loại thép lục lăng.
Hình 1: Một số sản phẩm thép hình (7)
Nguyễn Xuân Hùng Lớp: CNVL - K8
9
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đào Minh Ngừng
1 - Tiết diện tròn
2 - Tiết diện vuông
3 - Tiết diện dẹt (bản)
4 - Tiết diện ôvan
5 - Tiết diện tam giác

Hình 2: Máy cán (8)
1 - Động cơ
2 - Bộ phận truyền động
3. Giá cán
2.2. Phân loại máy cán
Có thể phân loại máy cán theo công dụng, theo số giá cán trong máy cán,
theo số trục cán trong giá cán thì phân loại theo tên sản phẩm cuối cùng, theo
cách bố trí máy cán trong xưởng, theo công nghệ cán.
a. Máy cán phôi
Là loại máy cán chuyên sản xuất phôi ban đầu cho các nhà máy cán
khác, máy sản xuất ra 2 loại phôi chính: phôi thỏi có tiết diện vuông, phôi tấm
hình chữ nhật.
Nguyễn Xuân Hùng Lớp: CNVL - K8
11
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đào Minh Ngừng
b. Máy cán hình
Là loại máy cán thép dùng để cán thép hình, sản phẩm của máy có rất
nhiều loại và đa dạng. Máy cán hình chia làm 3 loại:
Máy cán hình cỡ lớn: Đường kính trục cán
550mmΦ ≥
Máy cán hình cỡ trung bình: Đường kính từ
350 500mmΦ ÷ Φ
Máy cán hình cỡ nhỏ: Đường kính trục cán từ
250 350mmΦ ÷ Φ
Máy cán hình cỡ lớn chuyên dùng để sản xuất đường ray và dầm thép
còn gọi là máy cán day dầm. Máy cán hình cỡ nhỏ chuyên dùng để cán các
loại thép dây cỡ
6, 8, 10Φ Φ Φ
ở dạng cuộn gọi là máy cán thép dây.
c. Máy cán tấm

- Nhóm cán trung: thường bố trí liên tục
- Nhóm cán tinh: Nhóm này có thể bố trí cán liên tục (Vinausteel) hoặc
bố trí theo hàng (lưu Xá).
Nhóm cán thô Nhóm cán trung Nhóm cán tinh
Hình 5: Máy cán bố trí liên tục
Nguyễn Xuân Hùng Lớp: CNVL - K8
14
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đào Minh Ngừng
Máy cán liên tục phải đảm bảo:
- Vật cán có thể đồng thời ăn vào tất cả trên các giá cán
- Tính số giữa tốc độ và tiết diện tại các giá phải bằng nhau và bằng hằng
số
1 1 2 2 n n
FV F V F V const= = = =
F
1
, F
2
, F
n
: Tiết diện ngang của vật cán tại các giá tương ứng
V
1
, V
2
, V
n
: Tốc độ cán tương ứng
3. Giới thiệu về cán nóng và cán hình
3.1. Cán nóng kim loại

3' - Vùng nhiệt độ cán
4 - Vùng giòn
Nguyễn Xuân Hùng Lớp: CNVL - K8
16
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đào Minh Ngừng
3.2. Cán hình
a. Khái niệm
Quá trình cán dùng các trục cán có khoét lỗ hình để tạo ra các sản phẩm
có tiết diện ngang, vuông, tròn, tam giác, lục lăng, chữ I, chữ U,… gọi là cán
hình, thép hình là các sản phẩm chủ yếu của cán hình.
Lỗ hình trục cán (khuôn cán) là khoảng trống hình học tạo nên bởi hai
rãnh cán của hai trục cán đứng đối diện nhau.
Lỗ hình trục cán chính là lỗ xuyên ánh sáng do hai rãnh trục cán tạo nên
trên một mặt phẳng thẳng đứng qua đường tâm trục cán. Rãnh cán là phần bề
mặt trục cán đã tiện hoặc khoét bỏ đi một phần bê mặt trục theo hình đặc biệt.
b. Phân loại lỗ hình trục cán
Có hai loại lỗ hình: Lỗ hình kín và lỗ hình hở
Lỗ hình kín là lỗ hình mà khe hở sáng giữa hai trục cán không nằm trung
với đường tâm của lỗ hình. Ví dụ lỗ hình cán thép I.
Lỗ hình hở là loại lỗ hình mà khe sáng giữa hai trục cán nằm trung với
đường tâm lỗ hình.
Về mặt công nghệ người ta chia lỗ hình cán thô và lỗ hình cán tinh, lỗ
hình trước tinh, một máy cán thường có hai hệ thống lỗ hình: hệ thống lỗ hình
cán thô và hệ thống lỗ hình cát tinh. Lỗ hình cán thô là loại lỗ hình làm cho
vật cán biến dạng mãnh liệt về tiết diện ngang và về hình dáng, kích thước
gần giống sản phẩm đã định hình, nhiều lỗ hình cán thô gộp lại thành hệ
thống lỗ hình cán thô.
Lỗ hình cán tinh là loại lỗ hình làm cho vật cán đạt tới hình dạng về kích
thước thật của sản phẩm, lỗ hình cán tinh bao giờ cũng là lỗ hình cuối cùng,
giá cán tinh chỉ bố trí lỗ hình cán tinh, lỗ hình cán tinh kết hợp với một hoặc

- Hệ thống lỗ hình ôvan nằm - ôvan đứng - tròn.
Nguyễn Xuân Hùng Lớp: CNVL - K8
19
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đào Minh Ngừng
PHẦN II
TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ
Nguyễn Xuân Hùng Lớp: CNVL - K8
20
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đào Minh Ngừng
PHẦN II
TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ
I. Quy trình công nghệ sản xuất thép tròn trơn
20
φ
1. Quy trình công nghệ
2. Lựa chọn phôi
Tuỳ thuộc vào nhà máy, tính chất và hình dạng kích thước sản phẩm mà
vật liệu ban đầu là thỏi đúc hoặc phôi cán được lựa chọn cho phù hợp với sản
phẩm. Dựa trên điều kiện thực tế của các nhà máy và công ty thép của nước
ta, lựa chọn phương án phôi thép đã qua cán. Hình dạng phôi, thành phần hoá
học như sau:
- Phôi ban đầu: Thép thỏi vuông F
0
= (120 x 120) x 9000 mm
Trọng lượng phôi 674 kg
Nguyễn Xuân Hùng Lớp: CNVL - K8
21
Phôi Nạp lò Ra lò Cán thôNung
Đẩy tiếp
Cắt phân