Mục lục


Chương 1: tổng quan về máy cán nguội.
1.1 Đặc điểm công nghệ.

Cán là một hình thức gia công bằng áp lực để làm thay đổi hình dạng và kích thước
của vật thể kim loại dựa và biến dạng dẻo của nó.
Trong quá trình cán,ứng suất nội biến dạng dẻo giảm khi nhiệt độ kim loại tăng,trong
thực tế cán nóng hay được sử dụng để giảm lực cán và năng lượng tiêu hao trong quá
trình cán.trong trường hợp yêu cầu cán tấm mỏng dưới 1mm thì phải cán nguội,vì cán
nóng sẽ sinh ra lớp vảy thép khá dày so với thành phẩm.và ở nhiệt độ cao,cấu trúc kim
loại cũng không thỏa mãn được yêu cầu về mặt cơ học.
căn cứ theo nhiệt độ trong quá trình tái kết tinh để phân chia cán nguội và cán
nóng,nhiệt độ đó là 600o650oC,nên có thể coi nhiệt độ dưới 400450oC là cán nguội;lớn
hơn 600 650oC là cán nóng.
Qui trình công nghệ CNg gồm các bước:đánh sạch bề mặt phôi (đánh vảy,tảy rỉ);cán
nguội;gia công nhiệt (ủ) để sắp xếp lại cấu trúc kim loại;cán bổ sung sau khi ủ với lực ép
nhỏ (cán luyện) và các công việc kết thúc (chỉnh,cắt bavia,xếp,mạ thiếc, …).


Các máy CNg cũng chia ra:cán liên tục và cán quay thuận nghịch.
Các máy cán liên tục nhiều trục có nhiều ưu điểm nhưng kết cấu cồng kềnh, phức tạp,
gây khó khăn cho bảo dưỡng nên cần cán các băng thép mỏng, người ta dùng cán nguội
quay thuận nghịch để cán nhiều lần tới độ mỏng cần thiết.
Còn đặc điểm của máy CNg liên tục là hộp thường kèm theo một trục tháo và một
trục quấn.Và băng thép được cán đồng thời trên nhiều hộp cán một lúc nên cần thiết phải
điều chỉnh và phối hợp chính xác về tốc độ giữa các hộp cán, giữa hộp cán đầu và trục
tháo, giữa hộp cán cuối vad trục quấn.Máy thường làm việc ở chế độ cán căng và cần
đảm bảo lực căng theo yêu cầu.Hộp cán có nhiều trục và năng suất máy cao.Ưu điểm của
máy cán nguội quay thuận nghịch là cán được cán băng thép rất mỏng, dễ điều chỉnh tốc

độ theo yêu cầu của công nghệ (vì chỉ có một hộp cán),còn nhược điểm là sau mỗi lần
cán,khi đảo chiều lại phải điều chỉnh khoảng cách giữa hai trục làm việc nên tốc độ cán
trung bình thấp.

1.2 Đặc tính phụ tải.
Do yêu cầu công nghệ cán nguội do đó phải đảm bảo được các điều kiện để trục cán
ngoạm được băng thép.
Trục cán ngoạm phôi và cán ép được nhờ vào lực ma sát tiếp xúc xuất hiện trên cung
ngoạm AB khi trục quay. Nhưng ngoài lực kéo vào do trục cán quay còn có lực đẩy ra
.Nếu lực đẩy lớn hơn lực cán thì trục cán không ngoạm được vào băng thép.
Lúc ngoạm phôi trục cán tác dụng lên phôi lực P, đồng thời lực ma sát T tiếp tuyến
với mặt tròn trục cán. Phân tích P và T theo các phương yy và xx ta thấy:


Lực của trục cán tác dụng lên băng thép
Px > Tx

Nếu

Px < Tx

Nếu

thì trục cán không ngoạm được vào băng thép
thì trục cán ngoạm được vào băng thép

vậy điều kiện ngoạm được vào phôi là
T cos α ≥ P sin α

T = Pk ms = Ptgδ ms


δ ms

,
trong đó

Px < Tx

T ≥ P t gα
kms

hay :

.Vì lực ma sát trượt T=
là hệ ssos ma sát trượt,

la góc ma sát trượt, như vậy công thức có thể viết lại như sau:


Pk ms = Ptgδ ms > Ptgα

Suy ra điều kiện đẻ trục cán ngoạm được vào phôi là:
kms > tgα

1.3 Yêu cầu truyền động và trang bị điện.
Yêu cầu chung của máy cán nguội (liên tục và thuận nghịch) là

• Duy trì sức căng cố định của băng thép giữa các hộp cán,giữa trục cán và
•
•

•
•

hộp tháo hoặc trục quấn ở mọi chế độ làm việc (ổn định và quá độ),
Có thể điều chỉnh động thời hoặc riêng rẽ các hộp cán,
Hãm và mở máy êm,
Thời gian quá trình quá độ ngắn,
Làm việc tin cậy và chính xác.

Đối với máy cán nguội liên tục tốc độ cao còn yêu cầu điều chỉnh trơn trong một dải
rộng (50100):1 từ tốc độ bò (0.51m/s) đến tốc độ làm việc cực đại (hơn 100m/s).máy cán
thuận nghịch cần điều chỉnh tốc độ trong phạm vi 11.5m/s


Chương 2: phân tích sơ đồ truyền động
chính điển hình
2.1. phân tích sơ đồ.
2.1.1. Mạch lưc.

a) Gồm phần tử gì.
Động cơ truyền động máy cán liên tục thường là động cơ 1 chiều kích từ độc lập.điều
chỉnh từ thông trong dải (23):1(đối với máy liên tục) và (34):1 (với máy quay thuận
nghịch).

b) Đặc điểm truyền động.
Các hệ truyền động có thể là F-Đ,CL-Đ,T-Đ.hệ thống cấp điện cho động cơ có thể là
chung(hình a),chung có máy phát phụ (hình b) hoặc riêng cho từng động cơ (hình c),hay
cho một nhóm động cơ(hình d).

các phương pháp cấp điện cho động cơ.



Trong đấy phương pháp cấp điện chung tuy sử dụng ít máy phát điện nhưng có nhược
điểm là khó thay đổi điện áp cho từng động cơ nên khó ổn định sức căng.do vậy chỉ dùng
ở những máy cán công suất nhỏ,tốc độ thấp,năng suất thấp.
Phương pháp cấp điện chung có máy phát phụ(máy phát điện áp thấp nhưng dòng lớn
tương ứng với động cơ) thường dùng ở máy cán luyện cần tốc độ cao nhưng năng suất
thấp.
Phương pháp cấp riêng dễ thay đổi điện áp phần ứng động cơ,mở rộng được phạm vi
điều chỉnh tốc độ độc lập,tác động nhanh,duy trì các tốc độ chính xác nhưng số thiết bị
lớn.

c) Các phương pháp điều chỉnh tốc độ.
Để ổn định lực căng băng thép giữa các hộp cán ở mọi chế độ làm việc (ổn định và
quá độ),tốc độ giữa các hộp cán phải thỏa mãn điều kiện:

Trong đó:
- tốc độ hộp cán thứ i;
– tốc độ phụ thêm của hộp cán thứ i.
Ta xét sơ đồ cấu trúc hệ điều chỉnh tốc độ truyền động điện một hộp cán của máy
CNgLT có 5 hộp cán.
Có 2 phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ:

• Điều khiển kích từ các động cơ theo nguyên lý điều chỉnh s.đ.đ.có 2 tầng các
bộ điều chỉnh:bộ điều chỉnh dòng điện kích từ và bộ điều chỉnh s.đ.đ,có giới
hạn tín hiệu ra tương ứng với giá trị đặt dòng kích từ định mức.thêm nữa,hệ
điều chỉnh kích từ mỗi phần ứng đều có bộ điều chỉnh dòng điện kích từ
riêng,còn mạch vòng điều chỉnh s.đ.đ là chung cho cả 2 phần ứng.
• Điều chỉnh điện áp các máy phát bằng giá trị đặt tốc ở đầu vào các bộ
khuếch đại đặt tốc Đω của hộp cán.



2.1.2 Mạch điều khiển.

sơ đồ cấu trúc hệ điều chỉnh tốc độ truyền động điện 1 hộp cán máy CNgLT có 5 hộp cán.


Đω:bộ khuếch đại đặt tốc của hộp cán.tín hiệu vào của Đω là giá trị đặt tốc độ,tín
hiệu ra đảm bảo nhịp độ thay đổi tốc độ trong cả 2 vùng điều chỉnh.
L:bộ lọc.
Rω:đầu vào.
1M:khối điều biến chung cho từng vòng điều khiển.
2M:khối điều biến chung cho một hộp cán.
RI:bộ điều chỉnh dòng điện,là bộ điều chỉnh PI có hạn chế tính hiệu ra.tín hiệu ra
của nó là kết quả so sánh giữa tín hiệu đặt tốc độ(dòng phần ứng máy phát tương ứng)
và giá trị thực của dòng ứng máy phát.
RU:bộ điều chỉnh điện áp.cũng là bộ điều chỉnh PI.
TK:bộ biến đổi kích từ thyristor.
KTF:kích từ máy phát.
F:máy phát.
Đ:động cơ.
Gω :máy phát tốc.đo tốc độ động cơ,chuyển đổi thành tính hiệu dòng,áp phản hồi tới
đầu vào Rω.
CBT2:bộ điều chỉnh cân bằng tải giữa 2 máy phát cấp cho các động cơ kéo trục cán
trên và dưới.tín hiệu vào lấy từ các cảm biến dòng máy phát.tín hiệu ra đặt tới đầu vào
Rω (với dấu ngược).
CBE:cảm biến s.đ.đ. đo s.đ.đ thực của động cơ.
Eđ:s.đ.đ đặt.độ lớn Eđ tương ứng với dòng kích từ định mức.
RE:bộ điều chỉnh s.đ.đ.so sánh các tín hiệu đặt s.đ.đ và các giá trị thực của s.đ.đ
động cơ.tín hiệu ra của RE là tín hiệu đặt dòng kích từ

BĐPT:bộ biến đổi phi tuyến.thay đổi hệ số khuếch đại mạch vòng tỉ lệ với từ thông
động cơ,đảm bảo cho mạch vòng điều chỉnh s.đ.đ tác động nhanh như nhau ở các đoạn
khác nhau của đặc tính từ hóa.


RIKT:bộ điều chỉnh dòng kích từ của 2 phần ứng.đây là bộ điều chỉnh giả tĩnh
nhằm đảm bảo bù trừ không chỉ hằng số thời gian của cuộn kích từ mà cả ảnh hưởng
của từ thông tản và dòng xoáy.
CBIK:cảm biến dòng kích từ.đo,phản hồi lại RIKT
TKT:bộ biến đổi kích từ thyristor.
CBT1:bộ điều chỉnh cân bằng tải giữa 2 phần ứng và tác động lên từ thông kích từ
của mỗi phần ứng.tín hiệu vào là hiệu dòng điện của 2 phần ứng,tín hiệu ra được đưa
tới bộ RIKT.
Động cơ truyền động cho một trong 2 trục làm việc là động cơ 2 phần ứng.mỗi
động cơ được cấp điện từ một máy phát.cuộn dây kích từ của mỗi phần ứng được cấp
điện từ 1 bộ biến đổi kích từ thyristor,còn cuộn kích từ cho máy phát cũng là một bộ
biến đổi thyristor.các trục hộp cán đầu dẫn động từ 2 động cơ 1 phần ứng có một máy
phát cấp điện chung.
Mỗi động cơ 2 phần ứng truyền động cho một trục cán.cấp điện cho động cơ là một
máy phát riêng.cân bằng tải giữa 2 phần ứng được thực hiện qua điều chỉnh từ thông
của kích từ 2 phần ứng.còn cân bằng tải giữa 2 trục cán (trên và dưới) thực hiện qua
điều chỉnh từ thông của kích từ 2 máy phát.việc giảm từ thông chỉ bắt đầu sau khi điện
áp phần ứng đạt giá trị định mức.
Như vậy,việc điều chỉnh tốc độ động cơ được thực hiện theo 2 phương pháp.

• Điều khiển kích từ các động cơ theo nguyên lý điều chỉnh s.đ.đ.
• Điều chỉnh điẹn áp của các máy phát.

a) Điều chỉnh kích tư các động cơ theo nguyên lý điều chỉnh s.đ.đ.có 2 tầng các bộ điều
chỉnh:bộ điều chỉnh dòng kích từ và bộ điều chỉnh s.đ.đ.có giới hạn tín hiệu ra tương

ứng với giá trị đặt dòng kích từ định mức.hệ điều chỉnh dòng kích từ mỗi phần ứng đều
có bọ điều chỉnh dòng kích từ riêng,còn mạch vòng điều chỉnh suất s.đ.đ là chung cho
cả 2 phần ứng.
Các tín hiệu đặt và các giá trị thực của s.đ.đ động cơ được so sánh ở đầu vào của bộ
điều chỉnh s.đ.đ RE.các giá trị thực được so sánh với giá trị thực được đo bởi cảm biến
CBE.độ lớn Eđ ở đầu vào RE tương ứng với dòng kích từ định mức vì ở dải điều chỉnh
tốc độ dưới cơ bản,tín hiều RE (tương đương với dòng kích từ) không phụ thuộc vào
tốc độ.nói cách khác,hệ điều chỉnh s.đ.đ không làm việc ở vùng tốc độ dưới cơ bản.


Để đảm bảo hệ điều s.đ.đ chỉnh tác động nhanh như nhau ở các đoạn khác nhau của
đoạn đặc tính từ hóa,mạch vòng có bộ biến đổi phi tuyến BĐPT nhằm thay đổi hệ số
khuếch đại mạch vòng tỉ lệ vơi từ thông động cơ.
Tính hiệu ra từ RE là tính hiệu đặt dòng kích từ,sẽ tới đầu vào của các bộ điều chỉnh
dòng kích từ RIKT của 2 phần ứng.đầu vào các bộ RIKT còn có tín hiệu từ các cảm
biến dòng kích từ CBIK qua lọc L.
Bộ điều chỉnh dòng kích từ RIKT là bộ điều chỉnh giả tĩnh nhằm đảm bảo bù trừ
không chỉ hằng số thời gian của cuộn kích từ mà cả ảnh hưởng của từ thông tản và
dòng xoáy.tín hiệu ra của nó đặt vào bộ biến đổi kích từ thyristor TKT.
Bộ điều chỉnh cân bằng tải CBT1 giữa 2 phần ứng và tác động lên từ thông kích từ
của mỗi phần ứng.hiệu các dòng điện của 2 phần ứng (qua các cảm biến dòng) đặt tới
đầu vào khuếch đại đảo của bộ điều chỉnh cân bằng tải CBT1 và cho ra tín hiệu tới các
bộ điều chỉnh dòng RIKT của các phần ứng.bộ điều chỉnh CBT1 có hạn chế điện áp ra
để loại trừ trường hợp hiệu các dòng kích từ quá lớn.

b) Điều chỉnh điện áp các máy phát bằng giá trị đặt tốc độ ở đầu vào các bộ khuếch đại
đặt tốc Đω của hộp cán.tín hiệu ra đảm bảo nhịp điệu thay đổi tốc độ (gia tốc) trong cả
hai vùng điều chỉnh.hệ điều chỉnh này có 2 mạch vòng điều chỉnh:mỗi động cơ 2 phần
ứng có mạch vòng điều chỉnh riêng.
Mỗi mạch vòng điều chỉnh có 3 tầng của bộ điều chỉnh:bộ điều chỉnh điện áp máy

phát Ru,bộ điều chỉnh dòng điện phần ứng Ri và bộ điều chỉnh tốc độ.đầu vào Rω có tín
hiệu ra từ Dω và các tín hiệu của phát tốc G ω tương ứng với tốc độ động cơ.bộ điều
chỉnh tốc độ là bộ điều chỉnh tích phân.mạch vòng điều chỉnh có bộ nhân thời gian
xung,do đó đảm bảo tác động nhanh của mạch vòng giống nhau ở cả 2 vùng điều chỉnh
tốc độ.mỗi mạch vòng có khối điều biến riêng 1M,còn khối điều biến 2M là chung cho
một hộp cán.ở đầu vào của khối điều biến 2M là tín hiệu đặt tốc độ n đ,còn ở khối 1M
có cả tín hiệu ra của Rω.tín hiệu ra của 1M,được bộ lọc L san bằng và hạn chế sẽ là giá
trị đặt độ lớn dòng điện phần ứng máy phát và tới đầu vào bộ điều chỉnh dòng điện RI.
Bộ điều chỉnh dòng là bộ điều chỉnh PI có hạn chế tín hiệu ra.tín hiệu ra của nó là
kết quả so sánh giữa tín hiệu đặt tốc độ (dòng phần ứng máy phát tương ứng) và giá trị
thực của dòng phần ứng máy phát.tín hiệu ra này sẽ tới đầu vào bộ điều chỉnh điện áp
RU (điều chỉnh PI) và tới tiếp bộ biến đổi kích từ thyristor TK của máy phát.
Trong sơ đồ điều chỉnh điện áp máy phát có bộ điều chỉnh cân bằng tải CBT2 để
cân bằng tải giữa 2 máy phát cấp cho các động cơ kéo trục cán trên và dưới.tín hiệu


vào lấy từ các cảm biến dòng máy phát.tín hiệu ra đặt vào các bộ R ω của các động cơ
(với dấu ngược).
2.2 Phân tích các tín hiệu liên động.

a)
b)
c)
d)
e)

Bảo vệ quá dòng, quá áp.
Thiếu từ thông.
Ngắn mạch.
Điện áp không.

Đủ dầu bánh răng ăn khớp.

2.3. thuyết mính hoạt động của sơ đồ.

a) quá trình thử máy.
b) khởi động quay thuận. quay nghịch.
c) quá trình hãm dừng.
d) quá trình đảo chiều quay.


Chương 3: đánh giá phân tích ứng
dụng của máy CNg trong công nghiệp
3.1 các sơ đồ truyền động khác của máy.

Sơ đồ chức năng truyền động máy CNg cán tôn thép lõi biến áp

Trục cán được dẫn động bằng 3 động cơ 1Đ,2Đ,3Đ nối đồng trục,còn các mạch
phần ứng thì nối song song,cấp nguồn từ bộ biến đổi thyristor BBĐT có đảo chiều mắc
theo sơ đồ song song ngược.
Sơ đồ cho phép điều chỉnh tốc độ ở trên và dưới cơ bản với điều khiển từ thông các
động cơ độc lập nhau,theo nguyên tắc phụ thuộc thông số.mỗi BBĐ thyristor (thuận và
nghịch) lại được nối song song và có bộ điều chỉnh điện áp R u và dòng Ri riêng.các tín
hiệu tương ứng với dòng và áp thực được đặt tới bộ điều chỉnh dòng R i và áp Ru.
Bộ điều chỉnh tốc độ Rω dùng chung cho cả 3 động cơ qua phát tốc R ω.các cuộn
kích từ của cả 3 động cơ được cấp điện từ các bộ biến đổi thyristor riêng 1T,2T,3T.từ


thông động cơ ứng với tốc độ đặt được điều khiển bởi các bộ điều chỉnh từ thông R Φ và
thay đổi gián tiếp nhờ cảm biến dòng kích từ CBIKT.
Tín hiệu điều chỉnh từ thông Φđ từ đầu ra bộ điều chỉnh s.đ.đ RE chung cho cả 3

động cơ sẽ tới đầu vào của 3 bộ điều chỉnh từ thông R Φ.mạch điều chỉnh s.đ.đ có phản
hồi về s.đ.đ của động cơ 1Đ còn độ lớn của từ thông kích từ 2Đ,3Đ được điều chỉnh
qua bộ điều chỉnh cân bằng phụ thuộc tải RCB.
3.2. những ứng dụng thưc tế trong công nghiệp (dân sinh)

dây chuyền cán nguội liên tục


dây chuyền cán nguội đảo chiều

- đánh giá vai trò
- ưu, nhược điểm (so với cán nóng).
Quá trình cán cán nguội được thực hiện ở nhiệt độ thấp hơn cán nóng 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.
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.
Về thành phẩm:
Hai quá trình này cho ra các thành phẩm với màu sắc bề mặt khác nhau. Màu thành
phẩm cán nguội được mịn màng và màu xám (như tôn, thép lá). Sản phầm cán nóng có
bề mặt thô xanh xám (như phôi, thép cuộn cán nóng).
Về dung sai :



Quá trình cán nóng thành vật liệu sẽ có dung sai nhiều hơn bởi vì trong quá trình
thép thành phẩm đang nóng rồi tự nguội đi sẽ không kiểm soát được quá trình tự biến
dạng.
Trong khi đó cán nguội chế biến ra sản phẩm chính xác hơn nhiều bởi vì nó đã trải
qua quá trình làm nguội và vì thế chính xác hơn cho kích thước của thành phẩm.
Tóm lại là, khi thép bị nung nóng đến mức nóng chảy, chúng có thể được cho vào
khuôn để tạo nhiều hình dạng. Điều này cho phép sản xuất ra thép hình I, H, thép thanh
vằn, ray và và các cấu trúc khác trong quá trình cán nóng. Thép cán nguội giới hạn
trong vài hình dạng chủ yếu là các tấm cán mỏng bằng phẳng (bởi cán nóng sản xuất lá
siêu mỏng là không thể), các chi tiết hình tròn, hình vuông và tựu trung lại đó là khả
năng cho ra các thành phẩm thẳng, có bề mặt láng mịn với dung sai có thể kiểm soát
chặt chẽ hơn.