Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Nấu luyện thép 40cr trong lò hồ quang 25 tấn...

Tài liệu Nấu luyện thép 40cr trong lò hồ quang 25 tấn

.DOCX
48
1052
76

Mô tả:

ĐỒ ÁN NẤU LUYỆN KIM LOẠI HỢP KIM MỤC LỤC CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ NGÀNH THÉP VÀ TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT THÉP LÒ ĐIỆN TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC…………………2 CHƯƠNG 2:LÒ HỒ QUANG LUYỆN THÉP 25 TẤN………………………….8 CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ NẤU LUYỆN THÉP 40Cr TRONG LÒ HỒ QUANG XOAY CHIỀU 25 TẤN ……………………………………..24 CHƯƠNG 4: GIẢI QUYẾT MỘT SỐ SỰ CỐ VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN TĂNG NĂNG XUẤT…………………………………………..38 CHƯƠNG 5:GIẢI PHÁP ĐỂ GIẢM CHI PHÍ VÀ SẢN XUẤT SẠCH HƠN ……………………………………………………………………43 1 ĐỒ ÁN NẤU LUYỆN KIM LOẠI HỢP KIM CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ NGÀNH THÉP VÀ TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT THÉP LÒ ĐIỆN TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC: I. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH NẤU LUYỆN: 1.Tình hình sản lượng gang thép trên toàn thế giới : Theo đánh giá tổng quát của Cơ quan thông tin ngành thép toàn cầu (MEPS) thì nguồn cung thép thế giới năm 2006 có bước tăng trưởng mạnh và nhìn chung đã đáp ứng đủ nhu cầu. Với sản lượng thép sản xuất toàn cầu trong năm 2006 đạt khoảng 1.237 triệu tấn, tăng gần 8 triệu tấn so với sản lượng 129,3 triệu tấn của năm 2005. Trong đó, các nước thành viên EU đạt 35,8 triệu tấn, tăng 3,6 triệu tấn; các nước thuộc khu vực thương mại tự do Bắc Mỹ (NAFTA) đạt 133,5 triệu tấn, tăng 6,6 triệu tấn; khu vực Nam Mỹ đạt 45,7 triệu tấn, tăng 0,4 triệu tấn; các khu vực Trung Đông và Châu Đại Dương, mỗi khu vực chỉ tăng 0,1 - 0,2 triệu tấn ... Riêng các nước thuộc Liên Xô cũ giảm 2 triệu tấn, từ 112,7 triệu tấn trong năm 2005 xuống 17 triệu tấn. Dự báo thị trường thép thế giới trong những tháng đầu năm 2007, các nhà phân tích thị trường cho biết, do giá quặng sắt nhập khẩu trong năm 2006 liên tục tăng cao và sản lượng quặng sắt khai thác trong nước có xu hướng gia tăng, nên lượng quặng sắt nhập khẩu của Trung Quốc trong năm 2006 có giảm so với năm 2005. Do nhu cầu và giá cả gang thép giảm sút, hiện nay thị trường gang thép toàn cầu đã biến thành "thị trường của người mua". Cuộc khủng hoảng kinh tế đã tác động mạnh đến ngành chế tạo ô tô và bất động sản. Đây là hai ngành có nhu cầu gang thép lớn, vì thế việc sản xuất gang thép cũng phải chịu những ảnh hưởng rất nghiêm trọng. Gần đây, các chuyên gia dự tính, sản lượng gang thép đến năm 2015 có thể tăng khoảng 50%. Ngoài ra, do nhu cầu và giá cả gang thép giảm mạnh nên số lượng nhà sản xuất sẽ ít hơn so với số người mua gang thép. Công ty cố vấn Laplace của Pháp cho biết, năm ngoái sản lượng gang thép toàn thế giới chỉ đạt 1,3 2 ĐỒ ÁN NẤU LUYỆN KIM LOẠI HỢP KIM tỷ tấn, đến năm 2015, sản lượng đó sẽ đạt 2,1 đến 2,2 tỷ tấn. Sản lượng gang thép Trung Quốc có thể tăng trưởng nhanh, chiếm khoảng 48% sản lượng thép thế giới. 2. Tình hình sản lượng gang thép ở Việt Nam: Trong nước, theo số liệu của Hiệp hội Thép Việt Nam, sản lượng thép sản xuất cả nước trong năm 2006 đạt khoảng 35 triệu tấn, tăng 14,27% so với năm 2005. Trong đó, sản lượng thép sản xuất trong Hiệp hội cả năm đạt khoảng 2,9 triệu tấn và sản lượng sản xuất chỉ nhập được với số lượng hạn chế. Do tác động của giá phôi trên thị trường thế giới cùng với chi phí đầu vào tăng cao, giá bán thép xây dựng trong nửa đầu tháng 2/2008 đã tăng thêm 700.000 đồng/tấn so ngoài hiệp hội khoảng 600.000 tấn. Lượng thép tiêu thụ cùng năm 2006 trên phạm vi cả nước đạt khoảng 3,45 triệu tấn; Trong đó, lượng thép tiêu thụ của các đơn vị thành viên Hiệp hội đạt khoảng 2,85 triệu tấn, lượng phôi thép nhập khẩu năm 2006 là 1,988 triệu tấn với trị giá 767 triệu USD, giảm 10,7% về lượng và giảm 8,5% về giá trị so với 2005. Hiệp hội Thép Việt Nam (VN) cho biết, mức tiêu thụ thép cả nước năm 2006 đã đạt gần 7,2 triệu tấn, trong đó sản xuất trong nước là 4,7 triệu tấn, nhập khẩu thép thành phẩm là 3,8 triệu tấn. Nếu tính theo đầu người, mức tiêu thụ thép của VN năm 2006 đạt gần 85kg thép/người. Theo kinh nghiệm của nhiều nước, mức tiêu thụ thép này đã gần điểm “cất cánh” của ngành công nghiệp ở các nước trên thế giới (100 kg/người). Tính đến cuối năm 2006, tồn kho thép xây dựng thành phẩm vào khoảng 230.000 tấn và tồn kho phôi thép vào hkoảng 294.000 tấn. Giá trị thép thành phẩm nhập khẩu toàn năm 2006 là 2 tỷ USD. Nếu kể cả số ngoại tệ nhập khẩu nguyên liệu cho luyện kim thép (thép phế) và phôi thép thì số ngoại tệ năm 2006 chi cho thép của VN là 3 tỷ 158 triệu USD. Chỉ riêng 6 tháng đầu năm 2007, Việt Nam nhập khẩu nguyên liệu và thành phẩm thép đạt số lượng 4, 7 triệu tấn với kim ngạch hơn 2,4 tỷ USD. Tuần đầu tháng 2/2008, giá phôi thép nhập khẩu đã tăng thêm 20 USD/tấn so với tháng 1 và trên thị trường thế giới tăng cao nhưng nguồn cung cũng rất khan hiếm, các doanh nghiệp trong nước với tháng trước. Do đó, giá bán thép thành phẩm giao tại nhà máy của các doanh nghiệp sản xuất trong nước (chưa có thuế VAT và phần chiết khấu) đang ở mức 13,5 - 14 triệu đồng/tấn. Trong khi đó, giá bán lẻ thép xây dựng tại các đại lý trên thị trường đã đội lên trên 16 triệu đồng/tấn. 3 ĐỒ ÁN NẤU LUYỆN KIM LOẠI HỢP KIM Mục tiêu tổng quát: Phát triển ngành thép Việt Nam nhanh chóng trở thành một ngành phát triển hoàn chỉnh theo công nghệ truyền thống, sử dụng tối đa nguồn quặng sẵn có trong nước, trên cơ sở xây dựng khu liên hợp luyện kim công suất 4-5 triệu tấn thép /năm, sử dụng tối đa và có hiệu quả nguồn nguyên liệu khoáng trong nước, áp dụng các công nghệ mới hiện đại đang được sử dụng trên thế giới, 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). Từ thay thế nhập khẩu tiến tới xuất khẩu sản phẩm thép. Phấn đấu đến 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 nhu cầu 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 xuất trong nước theo mốc năm tương ứng chỉ đạt 51%; 61%; 62% và 70% vào năm 2020. II.TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI LÒ ĐIỆN: Trên thế giới, lò điện được xây dựng đầu tiên ở Pháp vào năm 1889 với dung lượng 3 tấn/mẻ và dung lương biến áp 2000kVA để nấu thép hợp kim. Đến năm 1900 ở Mỹ đã sử dụng lò điện hồ quang 10 ÷ 20 tấn/mẻ để nấu thép hợp cacbon và 4 ĐỒ ÁN NẤU LUYỆN KIM LOẠI HỢP KIM thép hợp kim. Năm 1910 ở Nga đã xây dựng lò điện 3 ÷ 15 tấn/mẻ để nấu thép cácbon và thép hợp kim thấp. Sau chiến tranh thế giới lần thứ hai, lò điện đã được xây dựng và phát triển rông rãi khắp thể giới, như ở Đức đã ứng dụng lò hồ quang 10 ÷ 60 tấn/mẻ để sản xuất thép dụng cụ và thép hợp kim, ở Tiệp Khắc đã sử dụng lò điện hồ quang 20 ÷ 30 tấn/mẻ để nấu tất cả các loại thép cácbon và thép hợp kim thấp. Ngày nay người ta sử dụng rộng rãi và phổ biến các loại lò điện hồ quang với dung lượng 100 ÷ 400 tấn/mẻ, dung lượng biến áp 35.000 ÷ 165.000 kVA. Đặc biệt ở Mỹ người ta đã chạy thường xuyên loại lò 360 tấn/mẻ với chế độ siêu công suất 160.000 kVA để sản xuất thép cácbon chất lượng, bảo đảm năng suất 100 ÷ 200 tấn thép/giờ. Từ năm 1990 đến nay người ta đã biết thiết kế xây dựng các loại lò điện hồ quang như lò hồ quang một chiều công suất (150 tấn/mẻ), lò hồ quang thân cột ( Thụy Điển) có dung lượng lò 100 ÷ 300 tấn/mẻ. Sản lượng thép lò điện hồ quang chiếm 80 ÷ 90 tổng lượng thép lò điện. Số lượng thép còn lại được sản xuất ra từ lò cảm ứng cao tần, trung tần, và tần số công nghiệp. Lò cảm ứng cao tần có dung lượng 50 ÷ 100 kg/mẻ với tần số làm việc f = 35.000 ÷ 55.000 Hz được sử dụng để sản xuất các loại thép hợp kim chuyên dùng. Hiện nay loại lò này ít được sử dụng để nấu thép mà chủ yếu để tôi bề mặt chi tiết máy. Lò cảm ứng trung tần có dung lượng 100, 200, 300, 500, 900 và 1000 kg/mẻ với tần số làm việc từ 1000 đến 3000 Hz được sử dụng để nấu thép hợp kim cao có hàm lượng cacbon thấp ( C ≤ 0,10%). Loại lò này được ứng phổ biến khắp nơi như xưởng đúc, xưởng cơ khí, xưởng luyện thép, luyện gang… Ngày nay nền công nghiệp điện tử đang đà phát triển thì lò điện cảm ứng trung tần được trang thiết bị tối tân để vận hành thuận lợi nhanh chóng và chính xác. Tỷ lệ sản xuất thép lò điện tại một số quốc gia trên thế giới từ năm 1990 đến năm 2000: - Liên bang Nga: 10 ÷ 15 % tổng lượng thép sản xuất. - Mỹ: 30 ÷ 40 % tổng lượng thép sản xuất. - Nhật Bản: 31 ÷ 41 % tổng lượng thép sản xuất. 5 ĐỒ ÁN NẤU LUYỆN KIM LOẠI HỢP KIM III. TỔNG QUAN VỀ LÒ HỒ QUANG: Theo cấu tạo và phạm vi ứng dụng, lò điện hồ quang được chia làm ba loại: lò điện hồ quang trực tiếp, lò hồ quang gián tiếp và lò hồ quang phủ kín (còn gọi là lò ferro). 1.Lò hồ quang trực tiếp: Trong lò này, điện năng được biến thành nhiệt năng ở dạng hồ quang, nhiệt của hồ quang phát ra sẽ bức xa trực tiếp lên kim loại chứa trong lò. Ở loại lò này, các điện cực được bố trí thẳng đứng theo hình tam giác đều. Nguồn điện xoay chiều bap ha sẽ được đưa vào lò với công suất điện lớn. Trong quá trình nấu luyện thép, chế độ điện không được ổn định, các loại lò này được sử dụng khá phổ biến để luyện các loại thép cacbon, thép hợp kim. Theo cấu tạo mạng điện, lò này chỉ có hai loại: lò có dây đất và lò không có dây đất: - Lò có dây đất: Nguồn điện được dẫn từ than xuống kim loại rồi xuống dây đất. Hiện nay loại lò ít được sử dụng để luyện thép.  Ưu điểm: tập trung nhiệt hoàn toàn cho liệu nằm dưới điện cực, do đó liệu kim loại ở vùng này chảy nhanh. Chế độ điện tương đối ổn định trong quá trình nấu luyện thép.  Khuyết điểm: tuổi thọ đáy lò khá thấp, thường chỉ đạt 10 – 20 mẻ là hỏng đáy lò. Chảy liệu không đều khắp đáy lò. Hay có hiện tượng rò điện xuống đáy lò, nguy hiểm đối với công nhân đứng thao tác trước lò. - Lò không dây đất: loại lò này hiện nay được dùng phổ biến để luyện thép và hợp kim vì nó có những ưu điểm sau:  Tận dụng được nhiệt lưu chuyển đều khắp mẻ, do đó chảy liệu đều và mạnh, năng suất lò cao, hiệu suất nhiệt η = 0,70 – 0,75 nên tổn phí năng lượng điện ít.  Không có hiện tượng rò điện ra bên ngoài vỏ lò nên đảm bảo an toàn cho công nhân trực tiếp nấu luyện. 2. Lò hồ quang gián tiếp : lò nhỏ, điện cực được bố trí nằm ngang xuyên vào lòng lò. Nguồn điện dùng có thể một chiều hoặc xoay chiều. Công suất điện đưa vào lò không lớn, chế độ điện tương đối ổn định trong quá trình nấu luyện. Hồ quang điện sinh ra giữa 2 điện cực cách xa liệu chứa trong lò, vì vậy bức xạ nhiệt trực tiếp 6 ĐỒ ÁN NẤU LUYỆN KIM LOẠI HỢP KIM xuống kim loại rất ít. Do đó người ta sử dụng lò này để nấu kim loại màu, kim loại dễ chảy như Cu, Pb, Zn…  Ưu điểm: Dễ điều chỉnh điện cực, chế độ điện và thao tác nấu luyện, cấu tạo lò đơn giản, gọn nhẹ, dễ khống chế nhiệt độ của kim loại trong lò.  Khuyết điểm: Nhiệt độ lò thấp (1300 – 1400 oC), do đó không thể nấu luyện thép và hợp kim, tuổi thọ lò thấp vì trong quá trình nấu luyện cần quay lò một góc 120 – 180o , lò dễ bị tẩm thực bằng xỉ và kim loại lỏng. 3. Lò hồ quang phủ kín hay còn gọi là lò ferro hợp kim: Hồ quang điện cháy dưới lớp liệu rắn bao quanh điện cực. Liệu được nung nóng do nhiệt hồ quang bức xạ trực tiếp trong thể tích kim loại và do tác dụng Joule khi dòng điện đi qua liệu. Biến áp lò được thiết kế theo nhiều mức điện áp ra (15 ÷ 31 mức) từ 120V xuống tới 50 ÷ 60 V. Mức điện áp ra phụ thuộc vào các loại ferro cần nấu. Khi nấu ferro crom (FeCr) cần có điện áp ra (thứ cấp) 120 ÷ 180 V; khi nấu ferro silic (FeSi) cần có điện áp ra 90 ÷ 70 V; còn khi nấu ferro mangan (FeMn) cần có điện áp ra 80 ÷ 60 V. Trong quá trình nấu ferro, hồ quang phát ra dưới 3 điện cực tự thiêu kết, chùm hồ quang ngắn và rộng bị chìm sâu trong bể liệu, do đó liệu tiếp thụ nhiệt của hồ quang và nhiệt điện trở của bản thân liệu mà được nóng chảy. Quá trình nấu luyện ferro hợp kim là quá trình xảy ra liên tục kéo dài trong một thời gian nhất định. Sản phẩm được tháo ra qua lỗ ở hông lò theo định kỳ. 7 ĐỒ ÁN NẤU LUYỆN KIM LOẠI HỢP KIM CHƯƠNG 2:LÒ HỒ QUANG LUYỆN THÉP 25 TẤN 2.1 XÂY LÒ: 2.1.1 Vật liệu xây lò hồ quang: 2.1.1.1 Yêu cầu cơ bản của lớp lót: Buồng nấu luyện của lò điện được lót bằng vật liệu chịu lửa để tạo nên một bể chứa kim loại nóng chảy và để giảm mất mát nhiệt cho môi trường xung quanh. Các thành phần chủ yếu của lò bao gồm đáy, tường, và nắp lò. Độ bền vững của lớp lót ảnh hưởng đáng kể đến năng suất lò và chất lượng thép nấu luyện. Lớp lót cần các yêu cầu sau: - Nhiệt độ ở vùng hồ quang lên đến hàng ngàn độ C, vì vậy lớp lót lò cũng chịu nhiệt rất lớn (gần 1700oC) nên vật liệu chế tạo lớp lót phải có độ chịu nóng cao. Độ chịu nóng nhiệt độ tại đó một mẫu tiêu chuẩn bắt đầu biến dạng do chính trọng lượng bản thân. - Vật liệu chịu nóng còn chịu ứng suất lớn nên yêu cầu có nhiệt độ biến mềm dưới tác dụng của tải trọng cao. - Có độ bền nén cao. - Chịu được sự thay đổi nhiệt độ thường xuyên, do đó cần có độ ổn định nhiệt cao tức là khả năng giữ được nguyên vẹn hình dáng và độ bền cơ khi nhiệt độ thay đổi đột ngột. - Cần có độ ổn định về mặt hóa học vì nó hay bị ăn mòn do tiếp xúc thường xuyên với xỉ lỏng, kim loại lỏng và khí nóng. - Tuổi thọ lớp lót phụ thuộc đáng kể vào độ co giãn của vật liệu chịu lửa khi nguội và khi bị nung nóng. Vì thế, khi xây lò cần chú ý chừa những mối giãn nỡ ở giữa các viên gạch. - Độ dẫn nhiệt thấp sẽ giúp cho việc giảm mất mát nhiệt và suất tiêu hao điện năng. - Cần có độ dẫn nhiệt thấp. 8 ĐỒ ÁN NẤU LUYỆN KIM LOẠI HỢP KIM 2.1.1.2 Các loại vật liệu tạo lớp lót:  Gạch Đinat: là loại vật liệu chịu lửa axit, nguyên liệu chủ yếu để sản xuất gạch đinat là đá thạch anh với hàm lượng SiO2 cao. 1650oC Nhiệt độ bắt đầu biến dạng dưới tải trọng Độ chịu nóng Khối lượng riêng  Thành phần hóa học: SiO2 93,2 – 95% CaO 2,4 – 3% MgO 0,80% 1710 – 1720oC 2,34 – 2,38 Al2O3 1,10 – 2,0% Fe2O3 0,75 – 1,10% o Nhiệt độ bắt đầu biến dạng dưới tải trọng của gạch đinat chỉ nhỏ hơn nhiệt độ nóng chảy của nó 60 – 70 oC chứng tỏ nó có độ bền cơ cao. Đến 600 oC thì độ ổn định nhiệt của gạch đinat thấp do đó chỉ nung chậm chứ không thể nung nhanh. Nó không tác dụng với xỉ axit nhưng bị xỉ bazơ bào mòn tường lò tạo silicat dễ nóng chảy. o Ứng dụng của gạch đinat: Dùng rộng rãi làm nắp lò hồ quang axit và bazit do các tính chất đặc biệt của nó; nhiệt độ bắt đầu biến dạng dưới tải trong cao, hầu như xấp xỉ nhiệt độ nóng chảy: ở to < 600oC nó có độ ổn định nhiệt cao.  Manhêzit: - Bột manhêzit là vật liệu chịu lửa có tính bazơ, có được bằng cách nung manhêzit tự nhiên (thành phần chủ yếu là MgCO3) ở 1650oC, thành phần hóa học: MgO (88 – 91,5%), CaO (≤ 4%), Al2O3 + Fe2O3 (3 – 5%), thành phần hạt: ≤ 2mm (95%); 2 – 8mm (5%), để vá đáy lò. Bột manhêzit được dùng để đầm đáy lò và tường lò hồ quang baizit, để vá đáy lò và chân tường. - Gạch manhêzit: được sản xuất từ manhêzit bột đã thiêu. Thành phần hóa học như sau: MgO 86% CaO 2% FeO 5% Al2O3 1,5% MnO 0,8% SiO2 4% Tính chịu lửa từ 1790 – 1800oC, nhiệt độ bắt đầu biến mềm là 1500oC. Gạch chịu được tác dụng của xỉ bazơ nhưng bị xỉ axit ăn mòn. Gạch manhêzit hay bị nứt vỡ khi nhiệt độ thay đổi đột ngột, độ dẫn nhiệt lại cao nên không thể xây ở chân tường và nắp lò. Ứng dụng của gạch manhêzit: xây tường lò và đáy lò. 9 ĐỒ ÁN NẤU LUYỆN KIM LOẠI HỢP KIM  Crôm – manhêzit: thành phần MgO (40 – 45%), Cr 2O3 (20 – 30%) loại này chịu được sự thay đổi đột ngột về nhiệt độ, thường dùng xây chân tường lò, chỗ tháo thép và xỉ. Đôi khi người ta còn dùng để xây nắp lò vì tính chịu được nhiệt cao.  Đôlômit: cũng là loại vật liệu chịu lửa có tính bazơ, trong tự nhiên nó ở dạng CaMg(CO2)2. Sau khi nung, thành phần của đôlômit là: CaO MgO Fe2O3 SiO2 52 – 58% 35 – 38% 3% 0,6 – 2,8% Công dụng của nó tương tự như manhêzit: để xây tường, tu sửa đáy và chân tường.  Samốt: là loại vật liệu chịu lửa trung tính. Thành phần hóa học: Al2O3 + TiO2 SiO2 Fe2O3 CaO MgO 35% 62% 2% 0,7% 0,3% Gạch samốt có độ dẫn nhiệt thấp, độ dẫn điện thấp, ổn định nhiệt cao, độ chịu lửa 1670 – 1730oC. Ứng dụng để xây máng rót thép, lớp lót thùng rót, làm vật liệu cách nhiệt cho đáy và tường lò. Ngoài các vật liệu nêu trên, người ta còn sử dụng amiăng, gạch điatômit, gạch samốt nhẹ làm vật liệu cách nhiệt và hắn ín, nhựa than hay thủy tinh lỏng làm chất kết dính. 2.1.2 Xây lò hồ quang bazit: 10 ĐỒ ÁN NẤU LUYỆN KIM LOẠI HỢP KIM  Đáy lò: Đáy lò luôn luôn phải tiếp xúc với kim loại lỏng và xỉ lỏng. Do đó đáy lò cần phải đủ độ bền và cách nhiệt tốt. Đáy lò gồm 3 lớp: lớp làm việc trên cùng được đằm chặt và thiêu kết thành một khối duy nhất, lớp gạch đệm ở giữa và dưới cùng là lớp cách nhiệt. Hình dưới cho ta cấu tạo lớp lót đáy lò hồ quang bazit. Vỏ thép đáy lò có đục những lỗ đường kính 10 – 12mm để thoát khí trong quá trình thiêu kết, trên lớp vỏ này, người ta đỗ một lớp bột điatômit dày 30mm và đầm nhẹ, trên lớp điatômit, người ta lát gạch samốt nhẹ một lớp 65mm và thêm một lớp gạch samốt dày 65mm, các khe hở giữa các viên gạch được điền đầy bằng bột samôt. Sau đó người ta xây lớp gạch manhêzit đầu tiên dày 65mm nhưng chú ý là hướng lát gạch vuông góc với hướng cũ để lấp kín các khe hở. Tổng chiều dày lớp gạch manhêzit là 360mm (gồm 2 lớp 65mm và 2 lớp 115mm), khe hở giữa các viên gạch được điền đầy bằng bột manhêzit nhỏ mịn và giữa các lớp liền nhau thì các viên gạch được xây lệch nhau một góc 45o để bịt kín các khe hở. Trên cùng là lớp bột manhêzit đầm, thực nghiệm cho thấy lớp này không quá 180 – 300mm (giới hạn trên ứng với lò lớn). Chất dính của lớp bột đầm này là nhựa than, hắc ín và hỗn hợp được nung đến 50 – 60oC; trước khi tạo thành lớp đầm đầu tiên người ta cũng thường nung nóng lớp gạch manhêzit bằng củi, có như vậy thì hỗn hợp đầm mới dính vào gạch nền. Cấu tạo lớp lót lò hồ quang bazit: 1. Lớp amiăng 2. Lớp điatômit 3. Lớp samốt nhẹ 4. Gạch samốt 5. Gạch manhêzit 6. Manhêzit bột đầm 11 ĐỒ ÁN NẤU LUYỆN KIM LOẠI HỢP KIM 2.2 CẤU TẠO LÒ VÀ THIẾT BỊ: 2.2.1 Buồng lò : Buồng lò gồm ba phần: đáy lò, thân lò và nóc lò (hình 4.2). Đáy lò: làm nhiệm vụ chứa kim loại và xỉ. Phần trên đáy lò có dạng hình côn, góc nghiêng 45o, phần dưới có dạng chỏm cầu. Chiều dày thể xây đáy lò thường từ 650 ÷ 700 mm, gồm: + Lớp manhezit thieu kết dày 180 – 200 mm + Lớp gạch manhêdit dày 295 mm; + Lớp gạch samôt dày 130 mm; + Lớp vụn samôt dày 30 mm; + Lớp bìa amiăng dày 10 mm. Ngoài cùng là vỏ lò bằng thép tấm dày 20 mm. Hình 4.2 Sơ đồ cấu tạo buồng lò điện hồ quang Tường lò: tạo không gian chứa liệu, đồng thời chịu lực tác dụng của nóc lò. Chiềều dày tường lò thường từ 350 ÷ 700 mm, gồềm các l ớp: + Lớp gạch manhêdit dày 285 mm. 12 ĐỒ ÁN NẤU LUYỆN KIM LOẠI HỢP KIM + Lớp gạch samôt dày 130 mm. Nóc lò: có dạng hình chỏm cầu, xây bằng gạch crôm-manhêdit hoặc bằng gạch dinat, chiều dày khoảng 300 mm. Ở nóc lò, khi xây chừa ba lổ trống để đặt ba điện cực. Thể xây đáy và tường lò điện hồ quang bazơ trình bày trên hình 4.3. Các kích thước cơ bản của buồng lò: thường khi thiết kế lò, số liệu cho ban đầu là công suất lò (T/h), từ đó có thể tính được khối lượng của mẻ kim loại nấu, thể tích của kim loại và xỉ. Trên cơ sở đó, xác định dung tích nồi lò và các kích thước cơ bản của buồng lò. 2.2.2 Thiết bị nâng hạ điện cực: Trong quá trình nấu luyện, mức kim loại dưới điện cực thay đổi, điện cực bị mòn dần... để duy duy trì hồ quang cháy ổn định, ba điện cực của lò cần phải chuyển động lên xuống phù hợp. Thiết bị nâng hạ điện cực làm nhiệm vụ điều chỉnh điện cực trong suốt quá trình nấu luyện, đảm bảo khoảng cách giữa điện cực và kim loại hoặc xỉ duy trì đúng theo yêu cầu. 13 ĐỒ ÁN NẤU LUYỆN KIM LOẠI HỢP KIM Thiết bị nâng hạ điện cực gồm: + Giá lắp điện cực; + Hệ thống dẫn động; + Trụ dẫn hướng. Giá lắp điện cực dùng để kẹp điện cực, cơ cấu kẹp được làm nguội bằng nước. Dẫn động cơ cấu điều chỉnh nâng hạ điện cực thực hiện bằng hệ thống cơ khí hoặc hệ thống thủy lực. Chuyển động điều chỉnh được tự động hóa. 2.2.3 Vòng ôm điện cực : Có loại đăt đứng trên nắp lò, có loại dạng ống xoắn ruột gà , có loại kiểu đối trọng , nhiệm vụ của các vòng ôm này để tạo sự khít chặt giữa các điện cực và nắp lò tránh hiện tượng điên cục bị gãy dẫn đến việc tiêu hao điện cực và giá thành thép. 2.2.4 Cơ cấu nghiêng lò : Đối với lò điện hồ quang ra thép qua máng ra thép bên hông khi ra thép phải nghiêng lò. Để nghiêng lò có thể dùng cơ cấu cơ khí hoặc thủy lực, phải đảm bảo việc nghiêng lò phải êm , không va đập, có thể nghiêng 45o để rót kim loại vào thùng , rót và nghiêng 10- 15 o về phía cửa nạpliệu để tháo xỉ. Có thể điều khiển tốc độ nghiêng một cách dễ dàng, giảm bớt việc di chuyển, thùng rót nhiều lần trong quá trình rót. Phỉa đặt ở vị trí an toàn, không bị kim loại phun bắn. Có hai loại cơ cấu nghiêng lò chính : bộ phận nghiêng lò đặt bên hông và bộ phận nghiêng lò đặt dưới đáy. Với lò hồ quang 50tấn, ta dùng bộ phận nghiêng lò dưới đáy. Bộ phận này có các ưu điểm sau : nghiêng lò vững chắc, êm, đều và tự động hoàn 14 ĐỒ ÁN NẤU LUYỆN KIM LOẠI HỢP KIM toàn, không ảnh hưởng đến khu vực làm việc của công nhân khi nghiêng không làm lệch tâm lò. Bên cạnh đó, cũng có các nhược điểm như : hay bị rơi xỉ, kim loại lỏng lên động cơ, thường xuyên đảm bảo đảm sạch sẽ và khô ráo ở khu vực đặt bộ phận cơ khí nghiêng lò thì nó mới có thể hoạt động tốt, trước khi lò chạy cần có người kiểm tra điện cận thận. 2.2.5 Bộ phận nạp liệu : Có hai phương pháp nạp liệu : dùng máy nạp liệu và dùng thùng nạp liệu. Với lò hồ quang 100 tấn, ta không sử dụng dụng máy nạp liệu mà dùng thùng nạp liệu. Đây là phương pháp chủ yếu được dùng trong các lo hiện đại. Liệu được nạp vào lò từ một thùng liệu ở phía trên cửa lò. Hiện nay tất cả các lò hồ quang hiện đại đều được thiết kế theo kiểu nạp liệu từ trên, phương pháp này hoàn toàn chính xác Ngoài các bộ phận cơ khí chủ yếu nói trên, trong lò hồ quang còn có các bộ phận phụ khác như cơ cấu nâng nắp lò, cơ cấu quay nắp lò, cơ cấu quay thân lò và bộ phận lọc sạch khí lò. Trong các lò bình thường, điện cực sẽ tạo nên 3 hốsâu trên mặt liệu trong quá.trình nấu chảy, còn phần liệu ở xa điện cực thì chảy chậm hơn. Do đó để cường hóa quá trình nấu chảy liệu rắn và tránh cho đáy lò không bị quá nhiệt bởi hồ quang thì ngừơi ta có bộ phận quay thân lò. 2.2.6 Thiết bị điện : Sơ đồ mạng điện và biến áp của lò điện hồ quang trình bày trên hình 4.5. Dòng điện cao thế từ đường dây (1) qua cầu dao không khí (2), cầu dao dầu chính (3), cuộn cảm (7), máy biến áp (9) tới điện cực (12) và sinh ra hồ quang giữa điện cực và kim loại (13). Cầu dao không khí (2) dùng để đóng mở thiết bị điện của lò, nó chỉ được đóng mở khi cầu dao dầu chính (3) mở. Cầu dao dầu chính dùng để ngắt mạch điện. Vì ở đây có dòng cao thế chạy qua, nên phải dùng cầu dao này để đảm bảo an toàn (cầu dao đầu chính triệt tiêu được tia lửa điện phát ra khi ngắn mạch). Để đảm bảo an toàn cho mạch điện của lò, người ta phải dùng hệ thống đồng hồ đo và rơ le bảo vệ (6), khi dòng điện hay điện áp tăng quá đột ngột, nó có khả năng tự động ngắt mạch. Cuộn cảm (7) của máy biến thế có khả năng tạo ra sức điện động cảm ứng để biến hồ quang gián đoạn thành hồ quang liên tục, do đó hồ quang và dòng điện ổn định, liệu sẽ chóng chảy, nhưng khi có cuộn cảm thì sẽ tăng tiêu hao điện, không sử dụng hết công suất của máy biến áp, hệ số cosϕ giảm. Vì vậy khi nấu chảy xong, hồ 15 ĐỒ ÁN NẤU LUYỆN KIM LOẠI HỢP KIM quang và dòng điện đã ổn định thì phải cắt cuộn cảm khỏi mạch, để thực hiện việc đó dùng cầu dao đầu điện cảm (8). Biến áp (9) chủ yếu để đổi dòng điện hạ thế phù hợp với từng giai đoạn nấu luyện. Yêu cầu của biến áp lò hồ quang là cách điện rất tốt, có khả năng quá tải lớn để chịu được đoản mạch và quá tải thường xuyên. Tùy theo từng giai đoạn nấu, người ta yêu cầu những cấp điện áp khác nhau. Do 16 ĐỒ ÁN NẤU LUYỆN KIM LOẠI HỢP KIM đó, máy biến áp cần có nhiều cấp điện áp, thường là sáu cấp điện áp tùy theo cách mắc hình sao ( ) hay tam giác (Δ). Thí dụ sáu cấp điện áp của máy biến áp là: Khi mắc tam giác: 260 V - 220 V 180 V. Khi mắc hình sao: 150 V - 127 V - 104 V. Tùy theo từng giai đoạn nấu, ta sử dụng điện áp thích hợp, thông thường: Giai đoạn nấu chảy: 240 ÷ 380 V. Giai đoạn oxy hóa: 160 ÷ 200 V. Giai đoạn hoàn nguyên: 140 ÷ 115 V. P √ 3UIcos ∅ Trong đó: P - công suất máy biến áp; U, I - điện áp và cường độ dòng điện. Theo yêu cầu nấu luyện, công suất giảm dần từ giai đoạn nấu chảy sang oxy hóa đến hoàn nguyên (hình 4.7). 17 ĐỒ ÁN NẤU LUYỆN KIM LOẠI HỢP KIM Để giảm công suất có thể giảm U hoặc I. Khi điện áp ở vòng hạ thế cố định, để giảm I thì phải tăng chiều dài hồ quang (tăng điện trở). Ngược lại khi giảm U thì chiều dài hồ quang phải ngắn lại. Bảng 4.2 Điện áp tối thiểu sinh hồ quang phụ thuộc vật liệu chế tạo điện cực Điện cực Điện cực than - than Điện áp sinh hồ quang (V) 17 Điện cực than - kim loại Điện cực than - xỉ 26 bazơ Điện cực than - xỉ axit 30 9 Do đó, khi bắt đầu chạy lò, nhiệt độ lò còn thấp, hồ quang phát sinh giữa cực than và kim loại không vững, để ổn định hồ quang người ta cho thêm các mảnh điện cực lên trên kim loại. Khi trong lò đã có xỉ bazơ thì hồ quang dể ổn định nên ta có thể cắt cuộn cảm ra khỏi mạch điện. 2.2.7 Điện cực: Làm nhiệm vụ gây hồ quang điện, có ba loại: + Điện cực tự thiêu; + Điện cực cacbon; 18 ĐỒ ÁN NẤU LUYỆN KIM LOẠI HỢP KIM + Điện cực grafit. Điện cực tự thiêu chuyên dùng cho sản xuất ferô. Điện cực dùng cho luyện thép thường dùng điện cực grafit. Điện cực cacbon hiện nay ít dùng. Theo công suất lò, điện cực grafit được phân ra: + Điện cực grafit thường; + Điện cực grafit công suất cao; + Điện cực grafit siêu công suất. Điện cực được chế tạo dạng hình trụ, đầu cuối có phần lắp đầu nối hình trụ hoặc hình côn có ren (hình 4.8). Các chỉ tiêu hóa lý của điện cực grafit thông dụng trình bày ở bảng 4.3. Bảng 4.3 Các chỉ tiêu hóa lý của điện cực grafit thông dụng Đường kính điện cực (mm) Chỉ tiêu Điện trở suất min Cường độ bẻ gãy min (Mpa) 75 ÷ 130 150 ÷ 200 250 ÷ 350 400 ÷ 500 cấp cấp cấp cấp cao cao 1 1 Thân 8,5 10 9,0 11 cấp cấp cấp cấp cao cao 1 1 9,0 11 9,0 11 nối 8,5 8,5 8,5 8,5 Thân 7,85 7,85 6,37 6,37 nối 11,3 11,3 9,81 9,81 19 ĐỒ ÁN NẤU LUYỆN KIM LOẠI HỢP KIM Thành phần tro max (%) Mật độ thực min (g/cm3) Độ bền nén min (MPa) Thân 0,5 0,5 0,5 0,5 Thân 2,18 2,.18 2,18 2,18 Thân 19,6 19,6 17,7 17,7 nối 29,4 29,4 29,4 29,4 Cường độ dòng điện cho phép phụ thuộc đường kính điện cực (bảng 4.4). Bảng 4.4 Cường độ dòng điện cho phép Cường Cường độ độ Đường Đường kính kính dòng điện dòng điện 75 1000 ÷ 1400 300 10000 ÷ 13000 100 1500 ÷ 2400 350 13000 ÷ 18000 125 2200 ÷ 3400 400 18000 ÷ 23000 150 3500 ÷ 4200 450 22000 ÷ 30000 200 5000 ÷ 6900 500 25000 ÷ 34000 250 7000 ÷ 10000 Chỉ tiêu hóa lý của điện cực grafit siêu công công suất cho ở bảng (4.5) Bảng 4.5 Chỉ tiêu hóa lý của điện cực grafit siêu công công suất Đường kính điện cực (mm) Chỉ tiêu 225 ÷ 400 400 ÷ 600 Thân Đầu Thân Đầu ≥ 99,3 ≥ 99,3 ≥ 99,3 ≥ 99,3 Tro (%) ≤ 0,2 ≤ 0,2 ≤ 0,2 ≤ 0,2 Xốp (%) 20 ÷ 24 20 ÷ 24 20 ÷ 23 20 ÷ 23 Hàm lượng C (%) 20
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan