63
Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông MỤC LỤC I /TÌNH HÌNH SẢN XUÁT THÉP TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC TRANG 1-4 II/ KHÁI QUÁT VỀ LÒ ĐIÊN CẢM ỨNG TRUNG TẦN TRANG 4-5 III/ CẤU TẠO LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN TRANG 6-15 IV/ QUI TRÌNH THAO TÁC ĐẦM LÒ VÀ SẤY LÒ TRANG 15-18 A/ NGUYÊN VẬT LIỆU TRANG 19-20 B/ TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU MÁC 65Mn TRANG 20-27 C/ QUÁ TRÌNH NẤU LUYỆN TRANG 27-38 D/ BIỆN PHÁP CẢI THIỆN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ VÀ KỈ THUẬT TRANG 40 08/12/2008 1 SVTH :Dương Lê Hùng

LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

MỤC LỤC

I /TÌNH HÌNH SẢN XUÁT THÉP TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC TRANG 1-4II/ KHÁI QUÁT VỀ LÒ ĐIÊN CẢM ỨNG TRUNG TẦNTRANG 4-5III/ CẤU TẠO LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦNTRANG 6-15IV/ QUI TRÌNH THAO TÁC ĐẦM LÒ VÀ SẤY LÒTRANG 15-18A/ NGUYÊN VẬT LIỆUTRANG 19-20B/ TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU MÁC 65MnTRANG 20-27C/ QUÁ TRÌNH NẤU LUYỆNTRANG 27-38D/ BIỆN PHÁP CẢI THIỆN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ VÀ KỈ THUẬTTRANG 40

08/12/2008 1 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 2: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

I / TÌNH HÌNH SẢN XUẤT THÉP Ở TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

Tổng số lò điện hồ quan sản xuất có 40 chiếc ,dung lượng 1,5 tấn đến 30 tấn/mẻ ; tổng dung lượng lò 164 tấn ,bình quân 8,2 tấn/mẻ .Sản lượng bình quân theo định mức 289000 tấn thép/năm .Trong thực tế năm 1995 sản lượng thép thỏi đạt 300000 tấn/năm .Tổng số máy đúc liên tục gồm 4 máy ,trong đó 1 máy *4 dòng và 3 máy * 2 dòng tổng công suất máy đúc liên tục là 330000 tấn/năm .Ngoài ra ,một số nhà máy chưa có trang bị máy đúc liên tục , hàng năm chỉ có thể đúc 146000 tấn thép thỏi .Điều đó công suất máy đúc liên tục còn dư thừa quá nhiều .Sở dĩ như vậy là do các nguyên nhân sau:

1. Chất lượng phế thép không tốt :tỷ trọng đống chỉ 0,3-0,5 tấn/m3, nhiều lần nạp liệu vào lò và thời gian nạp liệu kéo dài ,phế thép han gỉ và lẫn đất cát nhiều ,nên hiệu suất thu hồi thép lỏng thấp và khối lượng xỉ tăng .

2. Nguồn cung cấp sắt thép phế không đủ do đó không phát huy hết công suất của lò điện và công suất của máy đúc liên tục 3. Lò điện chạy hay bị sự cố về thiết bị cũ ,hơn nữa thiết bị không đồng bộ 4. Dung lượng lò quá nhỏ ,nhiều lò và bố trí rải rác ở nhiều nhà máy khác nhau

Toàn hiệp hội Thép tháng 11 đã sản xuất được 236.993 tấn, so với tháng 10/2008 tăng 108,8% và so với cùng kỳ năm 2007 giảm 25,43 %.  Tiêu thụ thép toàn Hiệp hội tháng 11/2008 đạt 382.630 tấn, so với tháng 10/2008 tăng 171.09%, so với cùng kỳ năm trước tăng 0,01%.  Tính chung toàn hiệp hội Thép tháng 11 năm 2008 sản xuất được 2.948.991 tấn, so với cùng kỳ năm trước tăng 2,5%.

Trong 11 tháng năm 2008 tiêu thụ thép toàn Hiệp hội đạt 2.837.713 tấn, so với cùng kỳ năm trước giảm 5,87%.

08/12/2008 2 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 3: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

Tồn kho sản phẩm ở các công ty sản xuất thép tính đến ngày 30/11/2008 là 194.691 tấn.

Nguyên nhân của việc phục hồi sản xuất và tiêu thụ của thép xây dựng của Hiệp hội Thép trong tháng 11/2008 có thể phân tích như sau:  - Giá phôi và giá thép phế (2 nguyên nhân chủ yếu để sản xuấtt hép xây dựng ) sau những tháng giảm liên tục với biên độ lớn ( từ mức gần 1.200 USD/tấn giảm còn 300 USD/tấn ) thì những đầu tuần tháng 11/2008 đã tăng trở lại. Phôi thép trên thị trường Đông Nam Á đã chào bán phổ biến ở mức 400 – 430 USD/tấn CFR, tuy nhiên vào những ngày cuối tháng 11 và đầu tháng 12/2008 giá đã giảm còn khoảng 400 USD/tấn. Giá chào phôi nguồn CIS sang thị trường Thổ Nhĩ Kỳ thời điểm giữa tháng 11/2008 đã tăng lên mức 435 - 455 USD/tấn CFR và hiện tại giảm còn 380 - 390 USD/tấn CFR.  - Giá thép phế tháng 11/08 cũng tăng trở lại. Giá giao dịch thép phế băm nhập khẩu ở thị trường Trung Quốc khoảng 280-285 USD/tấn CFR. Hiện tại giá chào thép phế băm ở thị trường Đông Nam Á khoảng 300 USD/tấn CFR và giá chào bán thép phế HMS1 hàng container khoảng 260-280 USD/tấn CFR.  - Sau nhiều tháng thị trường thép trong nước bị đình đốn, do kiềm chế lạm phát và kiểm soát tài chính nghiêm ngặt, đình hoãn nhiều công trình đầu tư… Nhà nước đã có nhiều điều chỉnh ở tầm vĩ mô như liên tục hạ lãi suất cơ bản của ngân hàng (tới nay chỉ còn là 10%) và nhiều quy định tháo gỡ cho doanh nghiệp đang gặp khó khăn như giảm thuế, giãn nợ, miễn giảm,… vì thế ngân hàng thương mại đã hạ lãi suất cho vay… các công ty thương mại và xây dựng bắt đầu có điều kiện triển khai hoạt động trở lại mua thép.

- Sau nhiều tháng tiêu thụ thép trong nước giảm sút, việc nhập khẩu nguyên liệu và thép thành phẩm từ nước ngoài đã giảm đi nhiều để các công ty trong nước tập trung tiêu thụ hàng tồn kho nên lượng tồn kho đã giảm bớt, các công ty thương mại trở lại nhập thép để có hàng bán trong những tháng tiếp theo.

- Các công ty sản xuất thép có lượng thép thành phẩm tồn kho lớn, đã quyết định tiêu thụ nhanh hàng tồn giá cao (chịu lỗ) để có vốn tiếp tục

08/12/2008 3 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 4: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

mua nguyên liệu giá rẻ để sản xuất, thành phẩm giá hạ, tiếp cận dần với giá mới và duy trì công ăn việc làm cho công nhân bảo đảm an sinh xã hội.

- Tuy nhiên có nhiều nhận định cho rằng: lượng tiêu thụ thép trong nước trong tháng 11/08 tăng là hiện tượng không bền vững vì nhìn chung, nhu cầu thép thế giới và khu vực đều giảm mạnh, các nước đều dư thừa thép, lượng tồn kho rất lớn, đang tìm cách hạ giá, hỗ trợ để xuất khẩu sang các nước. Nước có lượng thép xuất khẩu khổng lồ (trên 50 triệu tấn/năm) là Trung Quốc cũng đang gặp khó khăn vì thị trường xuất khẩu chính của Trung Quốc là Mỹ, EU và Trung Đông đều trong giai đoạn khủng hoảng, tiêu thụ thép giảm mạnh vì công nghiệp đình đốn, Trung Quốc phải áp dụng bỏ hầu hết thuế xuất khẩu đối với nhiều sản phẩm thép và đang tiến hành các biện pháp hỗ trợ xuất khẩu nên khó có thể tăng được giá thép cũng như tăng tiêu thụ thép trong thời gian này.

_ Ở trong nước, tuy Chính phủ đã có nhiều giải pháp tích cực để vừa đề phòng lạm phát tăng cao trở lại vừa chống suy thoái kinh tế, nhưng những giải pháp đó cũng cần thời gian mới có tác động đến nền kinh tế. Hơn nữa, năm 2009 là năm khó khăn, tăng trưởng GDP chỉ ở mức 6-6,5%, nhiều công trình đình hoãn, kể cả các công trình đầu tư lớn của nước ngoài do khó khăn về tài chính, chắc chắn sẽ ảnh hưởng xấu đến tiêu thụ thép. Vì thế, lượng thép tiêu thụ của Hiệp hội thép tăng trong tháng 11/2008 chỉ có thể là do các công ty thương mại mua dự trữ chưa được sử dụng vào các công trình xây dựng hoặc các dự án sản xuất khác.

_ Do giá phôi thép và thép phế tăng trở lại, tiêu thụ thép khá hơn nên các doanh nghiệp trong nước cũng tăng giá bán thép từ 500.000 – 700.000 VNĐ/tấn. Hiện tại giá bán thép trung bình từ 11 – 11,5 triệu VNĐ/tấn.  Giá thép xây dựng ở Hà Nội và Tp.Hồ Chí Minh tuần đầu tháng 12/2008 như sau: Đơnvịtính:VNĐ/kg

 Loại Miền Bắc Miền Nam

GTTN Liên doanh VnSteel VinakyoeiThép tròn đốt

11.200 11.300 11.160 11.660

Thép cuộn f 11.100 11.200 11.100 11.440

08/12/2008 4 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 5: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

6 (Giá xuất xưởng chưa có VAT, chưa trừ chiết khấu) Lượng phôi thép tồn tháng 11 chuyển sang lượng phôi sản xuất trong nước và nhập khẩu về trong tháng 12 là 500.000 tấn, đủ cho nhu cầu sản xuất tháng đầu năm 2009.

Hiện nay, những lò điện luyện thép như Thép Phú Mỹ, Thép Việt, Thép Thái Nguyên đã hoạt động ổn định… Dự đoán lượng phôi thép sản xuất trong nước năm 2008 tuy có nhiều khó khăn nhưng cũng đạt mức 2,2 – 2,5 triệu tấn (lượng phôi thép nhập khẩu tới 15/11/2008 đạt 1,99 triệu tấn). Những năm tiếp theo, lượng phôi thép sản xuất trong nước tiếp tục tăng, có thể đáp ứng 60 – 70% nhu cầu phôi, cần có biện pháp bảo hộo cho sản xuất phôi trong nước vượt qua khó khăn hiện nay.(Nguồn internet).

II / KHÁI QUÁT VỀ LÒ ĐIỆN CẢM ỨNG TRUNG TẦN

a.Khái quát

Theo tần số làm việc của lò ta có thể chia làm ba loại: Lò cảm ứng tần số công nghiệp f=50Hz (hoặc 60Hz) ,lò cảm ứng trung tần f=1000-3000Hz và lò cảm ứng cao tầnf=35000-74000Hz .Thiết bị của các loại lò cảm ứng không lõi săt nói chung là giống nhau :tủ điện ,hệ thống nước làm nguội ,bộ phận cơ điện quay nghiêng lò, khung lò và cuộn cảm ứng , phía trong đặt nồi lò chứa liệu kim loại ,cuộn cảm ứng bằng ống đồng quấn nhiều vòng hình xoắn ốc ,bên trong luôn có nước làm nguội trong quá trình chạy lò .Khung lò có tác dụng cố định các vòng caem ứng vớ nồi lò ,cạnh khung đặt cơ cấu nghiêng lò ,khung lò được làm bằng vật liệu kim loại hoàn toàm không có tính nhiễm từ .Tủ điện là bộ phận rất quan trọng để cung cấp nguồn điện cho quá thình nấu luyện thép ,gồm hệ thống thiết bị thay đổi tần số ,thiết bị lọc sóng ,thiết bị nghịch lưu và bộ tụ bù hệ số công suất điện (cosφ).Bộ biến tần có chức năng biến đổi dòng điện ba pha xoay chiều tần số công nghiệp thành dòng điện một chiều một pha.Dòng điện đi qua bộ phận lọc sóng rồi tới thiết bị nghịch lưu.Chức năng của bộ phận nghịch lưu là chuyển đổi dòng điên một chiều một pha thành dòng điện xoay chiều một pha với tần số cao theo yêu cầu.

Lò cảm ứng trung tần là lò trung gian giữa lò cảm ứng tần số công nghiệp và lò cao . Nhiệt lượng cung cấp cho lò để nấu chảy kim loại với tốc độ nhanh ,thích hợp cho việc nấu luyện các mác thép cacbon hoặc các mác thép hợp kim trung bình và cao .Thiết

08/12/2008 5 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 6: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

bị biến đổi tần số của lò có thể sử dụng máy phát tần số kiểu quay hoặc dùng tỉistor điều khiển .

b.Đặc điểm công nghệ luyện thép trong lò cảm ứng :

Luyện được mác thép có hàm lượng C rất thấp ( C < 0,02%) , vì ở lò cảm ứng không có điện cực grafit nên không có quá tringf tăng C trong giai đoạn nấu luyện thép .

Hàm lượng khí có hại trong thép rất thấp vì không có quá trình phát hồ quang điện , mặt khác xỉ bao bọc mặt trên của bể kim loại lỏng cho nên cản sự hấp phụ khí từ bên ngoài vào .

Do lực cảm ứng điện từ lớn nên sự khuấy trộn kim loại +xỉ trong nồi lò rất mãnh liệt , do đó thành phần và nhiệt độ của thép lỏng rất đồng đều , đặc biệt lượng khí có hại và tạp chất phi kim rất ít , chất lượng thép cao .

Hợp kim hóa tốt , cháy hao các nguyên tố hợp kim rất thấp ( 0,5÷1%).

Khống chế thành phần và nhiệt đọ thép trong quá trình nấu luyện một cách dể dàng , nhanh chống và hết sức chính xác .

Tuổi thọ nồi lò thấp 10÷50 mẻ thép vì độ dày của nồi lò ít mỏng (δT = 50÷100mm), hơn nữa trong quá trình nấu thép luôn luôn bị sức điện đọng cảm ứng khuấy trộn kim loại +xỉ rất mãnh liệt .

Xỉ thường nằm xung quanh lò phía trên vòng cảm ứng trên cùng nên sệt do nhiệt độ thấp hơn nhiều so với nhiệt độ thép lỏng trong lò . Do xỉ có đọ sệt cao , tính linh động của xỉ kém nên không làm được nhiệm vụ trong quá trình phản ứng luyện kim mà chỉ che mặt kim loại , cản nhiệt cho kim loại và hấp thụ khí từ ngoài vào .

Đòi hỏi chất lượng liệu đưa vào lò phải cao , không bị gỉ , không bị dính dầu mở , đất cát , thành phần hóa học của liệu phải gần bằng thành phần của thép cần nấu , đặc biệt ít tạp chất P , S và các kim loại màu khác Cu , Pb , Zn ,…

Tiêu tốn điện năng kha lớn , nên giá thành thép thành phẩm cao ( Wy = 900÷1200 kW.h/tấn ) .

08/12/2008 6 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 7: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

Ngoài ra , cần căn cứ vào tần số dòng làm việc của từng loại lò cảm ứng mà chọn chính xác và nghiêm túc các cục liệu đưa vào nấu cho phù hợp .

Theo thực tế ta có bảng sau :

Tần số làm việc f ,Hz Đường kính liệu , mm

500.000 1,2-1,5

10.000 10-12

2.000 25-30

1.000 35-40

50 100-150

08/12/2008 7 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 8: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

III / CẤU TẠO LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Lò trung tần AJA-X300 là một loại lò hiện đại ,trang thiết bị tinh vi và hoàn chỉnh ,làm việc chắc chắn và êm .Đặc biệt ngoài các thiết bị đo và bảo vệ lò còn có thiết bị đo và kiểm tra độ cảm ứng điện trong liệu trong quá trình nấu luyện.Tổng thể lò cảm ứng trung tần AJA-X300 gồm có:hai nồi lò ,cơ cấu nghiêng lò ,hệ thống nước làm nguội ,thiết bị phát điện ,hệ thống tụ bù cosφ,tủ điện ,cuộn cảm ứng lò…Tất cả thiết bị và lò được đặt trên sàn thao tác.Tủ điện được bố trí ở trong cùng gần với nguồn điện vào.Tủ điện gồm một trạm điều khiển ,một bảng đặt các đồng hồ đo điện,bên trong có đặt máy phát tần số cao và các phụ tùng linh kiện khác.Còn hệ thống nước làm nguội và thiết bị thủy lực nghiêng lò được bố trí hai bên tủ điện với khoảng cách an toàn nhất.Hai nồi lò được đặt phía ngoài cùng cách xa các thiết bị như tủ điện,hệ thống thủy lực,hệ thống nước làm nguội để đề phòng bắn té kim loại và xỉ lỏng tren các thiết bị và dây dẫn.Xung quanh hai nồi lò có một khoảng cách rộng để cho công nhân thao tác.Còn sàn đúc bố trí thấp hơn sàn thao tác với khoảng cách vừa đủ để thuận tiên cho công việc rót và đúc thép.

08/12/2008 8 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 9: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

H1. Sơ đồ tổng thể lò điện cảm ứng trưng tần AJA-X300. 1-tủ điện ; 2-bộ tụ; 3-quạt mát ; 4-hệ thống nước làm nguội; 4a-thiết bị trao đổi

nhiệt ;4b- thùng chứa nước làm nguội ; 5-hệ thống thủy lực nghiêng lò ; 5a-thùng chứa dầu ; 5b- cần điều khiển ; 6-lò.

1. Hệ thống cung cấp điện : Hệ thống điện gồm các thiết bị sau : Thiết bị chuyển đổi điện , máy lọc sóng , thiết bị đảo chiều và hệ thống tụ điện bù cosφ . Điện được biến đổi từ dòng điện 3 pha xoay chiều với tần số công nghiệp sang dòng điện một pha xoay chiều với tần số cao . Dòng điện đi từ nguồn điện 3 pha xoay chiều với tần số 50 Hz vào thiết bị chỉnh lưu để dòng điện 3 pha thành dòng điện 1

08/12/2008 9 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 10: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

chiều .Dòng điện một chiều qua diot nắn dòng qua máy lọc sóng đưa sang thiết bị đảo chiều . Ở thiết bị đảo chiều dòng điện một chiều được chuyển thành dòng điện xoay chiều với tần số cao 1500 Hz . Dòng điện này đi qua bộ tụ điện bù cosφ rồi tới cuộn cảm ứng lò . ( hình H ).

H2 :a/ Nguyên lý hoạt động của thiết bị chuyển đổi:

Gỉa sử ở khoảng thời gian từ t1-t2,tiristor P1và tiristor P6 đồng thời làm việc và điện áp chuyển ra lúc này là Uab.Đến khoảng thời gian t2-t3 thì tiristor P2 bị kích động nên thông điện còn tiristor P6 được đống lại không cho dòng điện qua,trong khoảng thời gian này điện áp chuyển ra là Uac.Tiếp theo khoảng thời gian từ t3-t4 tiristor P3 bị kích động nên thông điện đồng thời tiristor P1chịu một điện áp ngược Uacnên đống lại .Điện áp đưa

08/12/2008 10 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 11: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

ra lúc này là Ubc.Tương tự như vậy lần lược với khoảng thời gian t4-t5 và t6-t7 thì lần lượt các cặp tiristor P3-P4,P4-P5,P5-P6 đồng thời làm việc.Điện áp chuyển ra phụ tải lần lượt là Uba,Uca,Ucb.Cứ như vậy đã biến dòng điện 3 pha xoay chiều thành dòng điện chỉnh lưu toàn sóng . Trong mạch có 6 tirisror làm việc,mỗi khoảng làm việc của từng cặp tiristor là như nhau và có chu kỳ là 3600/6 tức là một chu kỳ có 6 lần giao động mỗi khoảng thời gian lặp lại tạo thành một góc 600.

b/ Nguyên lý làm việc của thiết bị đảo chiều: Xét mạch điện hình 2 có tiristor P7 và tiristor P8 thông điện còn tiristor P9 và P10 ngắt điện.Dòng điện một chiều Id sẽ chạy qua hộp điện kháng (drossel) qua tiristor P7 và P8 và chạy vào mạch dao động LC.Do giá trị của hệ số điện cảm tương đối lớn nên Id về cơ bản bị hạn chế bởi cảm kháng của drossel (Ld) nên sẽ không thay đổi mà vẫn giữ trị số ban đầu,điện áp dao động LC bị kích bởi dòng điện định mức nên sinh ra dao động, điện áp dao động có sóng hình cosin đó chính là điện áp hai đầu tụ điện.

08/12/2008 11 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 12: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

Sơ đồ mạch chỉnh lưu và lọc sóng :a-sơ đồ điều chỉnh dùng tiristor điều khiển ; b-biểu diễn quá trình lọc sóng .

H4:

08/12/2008 12 SVTH :Dương Lê Hùng

ωt

UU

ωt

U

ωt

Page 13: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

Gỉa sử trong thời gian này cực tính của điện áp ở hai đầu tụ bên trái là dương (+), đầu bên trái là âm (-),điện áp hai đầu tụ sẽ thay đổi theo quy luật của sóng hình cosin .Tại thời điểm t1 khi điện áp của tụ còn chưa giảm về đến 0,điot tiếp xúc sẽ thông tiristor P7 và tiristor P10,lúc này hình thành trạng thái thông điện đồng thời của các tiristor P7,P8,P9 và P10 .Do có hiện tượng thông điện của 2 tiristor P7 và P8 và cộng thêm 2 tiristor P9 và P10 khiến cho cực (+) của tiristor P9 và P10 lại có điện áp (-), còn cực (-) điện áp đổi thành dương (+) do hai tiristor cùng chiu một điện áp ngược như vậy nên nhanh chóng bị ngắt , điều đó có nghĩa là hai tiristor P9 và P10 đã chuyển dòng điện qua hai tiristor P7 và P8 .Sau khi đổi dòng ,dòng điện một chiều sẽ qua hộp điện cảm Lđ ,qua tiristor P9 và P10 theo chiều ngược lại ,kích mạch dao động LC ,điện áp hai đầu của tụ tiếp tục thay đổi theo quy luật hình cosin nên cực tính điện áp ở hai đầu tụ bị đổi ngược lại đầu (+) chuyển thành (-) và đầu trừ (-)chuyển thành (+) .Dòng điện trong mạch phụ tải cũng thay đổi phương chiều .Khi mà điện áp của tụ ở một giá trị nào đó trước khi giảm về đến giá trị 0 ,làm cho các tiristor P7 và P8 tiếp tục thông điện ,lại một lần nữa hình thành trong trạng thái thông điện đồng thời các tiristor P9,P10,P7 và P8 .Nhưng điều này làm cho các tiristor P7và P8 phải chịu một điện áp ngược chiều nên dòng điện lại chuyển sang cho các tiristor P9 và P10.Như vậy đã hoàn thành một chu kỳ làm việc tuần hoàn của mạng nghịch biến .Từ quá trình chuyển đổi dòng điện nói trên chúng ta có thể thấy được rằng khi các tiristor P9 và P10 thông điện ,dòng điện chuyển vào phụ tải theo một chiều ,còn khi các tiristor P7 và P8 thông điện thì dòng điện lại chuyển vào phụ tải theo chiều ngược lại.Các tiristor P7,P8,,P9,P10 thay nhau đóng ngắt tuần tự tức là đã đưa dòng điện chuyển ra được quy định bởi số lần công tác của các tiristor P7,P8,P9,P10.

08/12/2008 13 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 14: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

H5:Sơ đồ nguyên lý mạch nghịch biến

2. Hệ thống nghiêng lò Hệ thống nghiêng lò bằng thủy lực gồm thùng chứa dầu , bơm thủy lực ,

các van điều chỉnh , hệ thống xilanh , pistong nghiêng lò , máy lọc dầu , đồng hồ đo …Khi muốn nghiêng lò rót thép ta mở cho bơm chạy .Do lực hút của bơm , dầu từ bể chứa qua máy lọc qua van đến bơm .Từ bơm , dầu được đẩy qua đường ống dẩn đến xilanh đẩy pistong lên.. Lúc này ta dùng cần điểu chỉnh áp suất đầu tay xilanh tức là điều chỉnh độ nghiêng của lò và tốc độ nghiêng lò .Muốn hạ lò chỉ dùng cần điểu chỉnh sao cho áp suất đầu tay xilanh nhỏ hơn lực đè lên pistong , lập tức lò được hạ xuống . Đối với hệ thống nghiêng lò bằng thủy lực chúng ta phải kiểm tra định kỳ mức dầu trong thùng chứa , thành phần dầu , máy bơm ,…, không được sử dụng dầu đã củ , phải thay dầu theo chế độ bảo hành .3. Hệ thống nước làm nguội

08/12/2008 14 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 15: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

Hệ thống nước làm nguội gồm có bơm nước , ống dẩn , máy lọc …Để hệ thống nước hoạt động ta mở bơm nước , nước từ nguồn qua máy lọc, qua bơm , qua van điều chỉnh một phần vào cuôn cảm ứng để làm nguội , một phần đi vào tụ điện làm mát tụ điện , các bảng điện tử , các tiếp điện v.v…Nhiệt độ nước vào làm nguội không quá 35 0C , nhiệt độ nước sau khi làm mát thiết bị lò không quá 50 0C . Hệ thống nước làm nguội còn có bể nước dự trữ để cấp cứu khi hệ thống nước làm nguội chính gặp sự cố . 1. Cuộn cảm ứng lò bằng ống đồng , trong ống có nước làm nguội với áp suất 1,2 ÷ 2 at .Cuộ cảm ứng gồm 30÷50 vòng hình bầu dục được cuốn theo hình xoắn ốc bọc lấy nồi lò .Mật độ dòng điện trong cuộn cảm ứng > 20 A/m2 .Kích thước cuộn cảm ứng lò liên quan chặt chẽ với kích thước nồi lò , cụ thể ta có :

÷1,3 ; dlò/Δδ = 4÷5 ; dlò = (0,5÷1,0)Hlò và Δδ = ( 0,25 ÷ 0,10 )dlò ; trong

đó : Hc – chiều cao cuộn cảm ứng ; dlò – đường kính trung bình của nồi lò ; Hlò- độ sâu của nồi lò ; Δδ- độ dày của áo lò ( phần chịu lửa ) . 2. Cấu tạo lò : Hai nồi lò , mổi lò có dung lượng 300kg/mẻ . Hai nồi lò này được sử dụng thay nhau nấu thép . Nồi lò gồm có 3 lớp đầm bằng vật liệu chịu lửa , bên trong cùng là lớp đầm bằng nguyên vật liệu chịu lửa cao , tiếp theo là lớp cách nhiệt ( 10÷20 mm) bằng amiang hoặc bằng samot , sát cuộn cảm ứng là lớp cách điện . Cấu tạo nồi lò được giới thiệu ở hình sau :

08/12/2008 15 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 16: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

H6: Sơ đồ hệ thống làm nguội . Kích thước nồi lò được quyết định bởi cuộn cảm ứng . Theo ông A.M.Vaiberg thì nên chọn tỉ lệ sau : Hcuộn/hnồi = 1,1÷1,3 ; dlò/Δδ = 4,0÷5,0 ( dung lượng lò < 0,5 tấn / mẻ ). = 6 ÷ 7,0 ( g = 0,5 ÷ 1 tấn / mẻ ). = 7 ÷ 8,0 ( g = 1,5 ÷ 3 tấn / mẻ ). = 8 ÷ 10 ( g > 3 tấn / mẻ ) .Trong đó : Hcuộn – chiều cao cuộn cảm ứng . hnồi - chiều cao nồi lò . dlò – đường kính trong của nồi lò ( giá trị trung bình ) . Δδ- độ dày của nồi lò . Kích thước lò phu thuộc vào dung lượng định mức ( tấn/mẻ ) của lò , cụ thể :

08/12/2008 16 SVTH :Dương Lê Hùng

Lò Lò

Tủ điện Bơm

Trao đổi nhiệt

Nước cấp cứu

Page 17: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

Dung lượng , tấn/mẻ: < 0,5 0,5÷1 1,5÷3 >3 dkl/hkl : (1/2)/(2/3) (2/3)/(3/5) ( 3/4)/(4/5) (4/5)/1 Trong đó : dkl – đường kính nồi lò chứa kim loại; hkl – chiều cao nồi lò chứa kim loại ; Sự liên quan chặt chẽ giữa cuộn cảm ứng , dung lượng lò và độ dày của nồi lò được nêu trong bảng sau :

Dung lượng , kg/mẻ

Đường kính cuộn cảm ứng, mm

Kích thước nồi lò , mm.

Chiều cao Đường kính Độ dày đáy

Chiều cao

Phần trên

tường

Phần dưới

tường.8000500014001000500250

13001170830750700650

13801180760650600450

20014013010010090

12001100780615580560

11010060504040

15013012010080

60÷80.

IV / QUI TRÌNH THAO TÁC ĐẦM LÒ VÀ SẤY LÒ 1 / Qui trình đầm lò gồm ba bước sau:

_Bước 1: _Rửa và nung sấy nguyên vật liệu chịu lửa; _Sàng lọc lấy cỡ hạt theo quy định ; _ Tách lấy hết các hạt sắt bằng nam châm; _Bước 2: _Trộn khô hỗn hợp: nguyên liệu chịu lửa + bột axit boric (trộn đều).Sau đó trộn thêm nước. _Bước 3: _Tiến hành đầm ,đầu tiên đầm đáy trước , xong đáy thì đặt dưỡng kim loại vào chính giữa lò và tiếp tục đầm tường lò. Khi đủ độ cao của nồi lò thì đầm cổ lò và miệng lò bằng hỗn hợp khô + 2% nước thủy tinh .

2 / Qui tình nung sấy và thêu kết lò : _Bước 1: Để khô tự nhiên ,nếu cần thì dùng quạt mát quạt cho thoáng khí . Sau đó dùng bóng đèn loại 200-300 W sấy xung quanh cuộn cảm ứng và trong lò.

08/12/2008 17 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 18: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

_Bước 2: Dùng củi đốt cháy trong nồi lò .Tùy theo tình hình nóng nồi mà tăng thêm củi đốt tiếp ,hoặc dùng vài ba cục điện cực đã nung đỏ sẵn cho vào lò rồi đậy nắp lò lại trong một ngày .Sau đó làm sạch nồi lò . _Bước 3: Chất khoảng ¼ liệu thép cục nhỏ vào lò ,sau đó đóng điện voyis công suất thấp, nung sấy trong khoảng 3-4h .Tiếp theo chất hết liệu và tăng công suất chạy lò ,đảm bảo trong một giờ liệu chảy lỏng hoàn toàn .Sau đó tiếp tục nấu mẻ thép cacbon cao và ra thép

1.Chuẩn bị để đầm nồi lò: Trước tiên cần tiến hành làm các dụng cụ dầm đáy ,đầm tường lò ,que chọc bằng sắt ,xẻng ,cán gổ ,nêm chèn.Tiếp theo làm dưỡng bằng kim loại theo hình dạng nồi lò ,có độ dày 1-1.5 mm, xung quanh dưỡngcos khoan đều các lỗ ф 1.5-2 mm để thoát hơi nước trong quá trình nung thêu kết nồi lò . _Đồng thời chọn nguyên vật liệu có độ sạch cao (không có sắt lẫn vào) sàng lọc cỡ hạt theo yêu cầu .Nguyên vật liệu chịu lửa được sử dụng để đầm nồi lò theo yêu cầu công nghệ và mác thép .Thường đối với lò tính axit thì sử dụng sạn ,bột thạch anh với thành phần hóa học như sau : SiO2= 97-99% ; CaO 0.25% ;Al2O3=0.2% Độ ẩm 0.5% ; Fe2O3 0.5%Cỡ hạt theo yêu cầu : H.Độ hạt của nguyên vật liệu đầm lò .

Thân và đáy lò Đầu miệng lò

Độ hạt cát thạch anh mm 5-6 2-3 0.5-1 1-2 0.2-0.6

Tỷ lệ %25 20 30 25 30 50 20

2.Nguyên vật liệu tính bazo. Người ta thường sử dụng manhezit thiên nhiên hoặc cromanhezit đã được sử dụng ở trong lò điện tính bazo .Hiện nay người ta hay dùng sạn cromanhezit với thành phần hóa học như sau: Cr2O3=18% ; Fe2O3<2% ; MgO=80% ; Al2O3<1%Cở hạt yêu cầu như bản trênChất thiêu kết ở nhiệt độ cao hay được dùng bột axit boric H2BO3 có 98% cỡ hạt mịn <0.1%

08/12/2008 18 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 19: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

Bột chịu lửa và bột axit boric được trộn đều trước . _Hỗn hợp trộn gồm 98% bột chịu lửa và 2% bột axit boric .Sau khi trộn khô đều thì cho 2% nước vào hỗn hợp và tiếp tục trộn từng mẻ một , mỗi mẻ khoảng 5 kg-10 kg .Trộn nước xong là phải đầm ngay .

Ta chọn vật liệu đầm lò là tính axit Độ hạt yêu cầu:

Cỡ hạt(mm) Thành phần(%)

3-5 5

1-3 20

0.5-1 30

0.5 25

Chất kết dính:dùng axit boric H2BO3 98% cỡ hạt nhỏ mịn 0.5mm khô sạch rời.

3.Tiến hành đầm nồi lò: cho hỗn hợp đã được trộn đều và đáy lò với độ đày 50mm , dùng đầm đáy đầm đều tay ,sau đó dùng que sắt nhọn chọc xâm đều mặt trên của lớp đầm xâm đều xong lại cho vào lò mẻ thứ ba, cứ tiếp tục như cách trên đầm cho đủ độ dày đáy lò +10mm dư rồi nạo vét lớp trên cùng và đầm phẳng đáy .Sau đó đặt dưỡng lò vào chính giữa ,điều chỉnh dưỡng và cuộn cảm ứng cách một khoảng đều nhau ,tiếp theo dùng bốn miếng gỗ chêm đều xung quanh dưỡng và cuộn cảm ứng rồi cho một số thỏi gang vào trong dưỡng lò để đè chặt dưỡng không bị xê dịch trong qua trình đầm .Tiếp theo cho hỗn hợp vào đầm tường lò với đọ dày một lớp 20mm.Qúa trình đầm tường cũng tuân thủ theo cách đầm đáy ,nhưng khi đầm được 2-3% lớp thì kiểm tra lại vị trí của dưỡng lò ,tức là kiểm tra khoảng cách giữa cuộn cảm ứng và thành dưỡng .Khoảng cách này luôn luôn phải được giữ đều xung quanh ,đảm bảo sau khi đầm xong có độ dày tương lò đều nhau và hoàn toàn không có khớp nối giữa các lớp đầm .Đầm tường lò cao hơn vòng cảm ứng trên cùng khoảng 30-50mm thì dừng lại ,sau đó nạo vét hết lớp sạn cục to ,xâm nhẹ đều xung quanh tường lò ,tiếp tục đầm lớp cổ và miệng lò bằng hỗn hợp vật liệu trên nhưng có trộn thêm 1.2-2% nước thủy tinh .Sau khi đắp ,đầm miệng lò xong cần dùng que sắt nhọn xâm đều nhiều lỗ để dễ thoát hơi nước cho nồi lò trong quá trình nung thêu kết .

08/12/2008 19 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 20: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

4.Thiêu kết: Sau khi đầm lò nồi xong cần để lò khô tự nhiên , dùng một số bóng đèn 200÷300W sấy bên trong và bên ngoài lò nồi lò .Sau 2÷4 ngày lò đã khô phía trong và phía ngoài , cần nung sấy tiếp bằng củi gỗ hoặc bằng cục điện cực grafit đã được nung đỏ trước sau đó đặt vào trong dưỡng lò để tiếp tục làm khô dần nồi lò phia trong .Khi đã nung sấy sơ bộ nồi lò xong , cần làm sạch tro , than , sau đó chất một ít thanh sắt nhỏ và một số cục gang vào lò tiếp tục sấy và thiêu kết nồi lò bằng dòng điện cảm ứng của lò .Chế độ thiêu kết như sau :

- Giờ thứ 1 : đóng điện vào lò với công suất nhỏ nhất , khoảng 25% công suất định mức của lò ( còn liệu kim loại trong lò được chất vào khoảng 1/4 dung tích lò )

- Giờ thứ 2 ÷3 : vẩn giữa công suất điện như trên nhưng cần thêm dầu liệu vào lò (500÷600).Nếu nhiệt độ cao hơn 600 0C thì nên tắt lò khoảng 10 phút , sau đó đóng điện nung thiêu kết nồi lò .

-Giờ thứ 4÷5 : tăng công suất điện vào lò khoảng 30÷40% công suất định mức , bảo đảm nung đỏ liệu 600÷800 0C.

-Giờ thứ 6÷7 : tăng công suất điện và giữ cho dưỡng lò và liệu trong lò đạt được 10000C.

Sau giờ thứ 7 tiếp tục nâng công suất điện và tiếp tục cho liệu vào lò , đảm bảo sau khi chảy liệu xong , mức kim loại lỏng thấp hơn vòng cảm ứng trên cùng khoảng 10mm .Khi nhiệt độ của kim loại lỏng đạt được 1500÷16000C thì phải giảm công suất điện vào lò giữ kim loại lỏng trong lò trong thời gian 1÷1,5h , sau đó rót hết kim loại lỏng và cào hết xỉ kim loại lỏng bám dính vào nồi lò tiếp tục chất liệu vào nấu một mẻ thép cacbon cao để bảo đảm duy trì thiêu kết nồi lò tốt , chắc chắn.

08/12/2008 20 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 21: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

A-NGUYÊN VẬT LIỆU

Trong luyện thép thường sử dụng : gang , thép phế liệu , (phế liệu trong quá trình sử dụng , phế liệu trong công nghệ nấu luyện và tạo hình ),vụn hợp kim , sắt sốp , sắt dẻo , các chất tạo xỉ ( vôi và đá vôi , huỳnh thạch samot , dolomit hay đá thạch anh …) chất oxh ( oxi thể khí , 1 số dạng ox sắt ), các chất khử oxi và hợp kim hóa và chất tăng C ( than cốc , vụn , điện cực ….) I.GANG : Gang cũng có thể là nguyên liệu chính ( thường chỉ sử dụng trong quá trình L-D), còn các phương pháp luyện thép khác kém hiệu quả kinh tế .Thường chỉ sử dụng một lượng nào đó để hổ trợ công nghệ cũng như cân đối nguyên liệu .Nó thường được sử dụng nhiều với mục đích cân đối hàm lượng C trong mẻ nấu . Để đảm bảo tính kinh tế nên dùng gang có chất lượng phù hợp với mác thép cần nấu , nếu có thể được thì nên sử dụng gang chuyên dùng cho mác thép . Vấn đề cần quan tâm đầu tiên là hàm lượng P và S phải thấp ( P< 0,03%, S<0,05%)sau đó là các nguyên tố hợp kim phải hợp lí .Trường hợp đặc biệt – cần tăng C sau giai đoạn oxh để đảm bảo hàm lượng C của mác thép , nếu dùng gang để làm nhiệm vụ này thì phải dùng gang chất lượng cao để sao cho P và S ( đặc biệt là P) không làm ảnh hưởng đến thành phần P và S trong mác thép cần nấu .Thường dùng gang có P<0,03%, S<0,02%.

II.THÉP PHẾ LIỆU: Đây là nguyên vật liệu chính trong gang thép . Nguồn phế liệu sinh ra trong quá trình sử dụng : nguồn này có thành phần khó xác định vì nó là nguồn hỗn tạp của các loại thép C với hàm lượng C khác nhau ( nguồn này dùng nấu thép C đơn giản ) cũng như 1 phần thép hợp kim (cố gắng phân loại được để sử dụng có hiệu quả ) Nguồn phế liệu sinh ra trong công nghệ nấu luyện và tạo hình sản phẩm :chúng gồm lượng dư sau khi đúc , mẻ nấu không đạt yêu cầu vì một lí do nào đó , còn lại trong hệ thống dẩn kim loại vào khuôn , vật đúc bị hỏng , các đầu thừa hay phế phẩm trong nguyên công cán-rèn-dập cần được phân loại thành từng nhóm theo Mác nhằm sử dụng có hiệu quả và đúng mục đích . Yêu cầu cơ bản trong việc chuẩn bị liệu : không đảm bảo cho liệu được sạch , khô , không dính dầu mở và các vật lẫn hữu cơ không cần lẫn các kim

08/12/2008 21 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 22: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

loại màu có hại cho mác thép định nấu , kích thước liệu phải hợp lí với từng loại lò để việc chất liệu được sít chặt nhằm tăng năng suất và hiệu suất nhiệt .

III.SẮT XỐP : Là sản phẩm của quá trình kim loại hóa quặng sắt : Ưu điểm của Fe xốp là hàm lượng đồng dường như không có , có nguyên tố HK thường nhỏ không đáng kể hoặc không có .Thành phần cơ bản để tham khảo như sau.

Fe(KL) C P S Σ(SiO2+FeO+các ox khác )

85-93% 0,1-1,4% 0,1-0,2% 0,01-0,07% Còn lại

Chúng là nguyên liệu rất tốt trong nấu luyên thép .IV.SẮT DẺO : Thành phần sắt dẻo : C = 0,01-015%. P<0,01-0,02%, S<0,01-

0,02%.Nhờ ưu việt về hàm lượng C, P và S thấp nên có được sử dụng để hạ thấp hàm lượng C trong kim loại ở những trường hợp cần thiết .Độ nóng chảy của sắt dẻo cao ( do lượng C thấp ) nên cần đưa nó vào ở những vùng nhiệt độ cao trong lò .

B/TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU MÁC 65Mn

Mác thép :65Mn Khối lượng 500Kg

Thành phần mác thép:

65Mn

C Mn Si P S Cr Ni

0.62-0.7 0.9-1.2 0.17-0.37 0.04 0.04 0.25 0.25

Thành phân của nguyên liệu:

08/12/2008 22 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 23: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

Loại liệuThành phần

C Si Mn Cr Mo Ni P S

Thép vụn

Gang

FeSi75

FeMn75

FeCr70

FeMo27

FeNi98

0.22 0.2 0.45 - - - <0.05 <0.05

3.9 2.7 0.9 - - - <0.3 0.05

- 75 - 0.3 - - 0.03 0.03

3 2 75 - - - - -

0.04 1 - 70 - - - -

0.1 1 - - 27 - 0.1 -

- - - - - 98 - -

Xác định hệ số cháy hao Dựa vào kinh nghiệm thực tiển khi nấu thép trong lò trung tần ta có thể lấy hệ số cháy hao các nguyên tố như sa

08/12/2008 23 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 24: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

Nguyên tốGiai đoạn nấu chảy ,oxihoa Giai đoạn hoàn nguyên

Liệu ban đầu Liệu hợp kim Liệu ban đầu Liệu hợp kimFeCSi

MnCrPSNi

2-415

50-6020-3020-25

705-10

2

-10

40-5010-2010-20

70--

-5

10-1510-155-15

-50-60

-

--

105-103-10

---

1/ Tính toán phối liệu Có 3 phương án tính phối liệu PA1: Thép và gangPA2: Thép ,1 phần gang và CPA3: Thép và C

Với PA1:Gọi x là lượng thép vụn chứa 0.22%C y là lượng gang vụn chứa 3.9%CLượng C yêu cầu là 0.66%x+y= 100 => x=88.04% ; y=11.96 %0.22*x + 3.9*y =0.66*100Tính lượng Mn có trong thép vụn và gang

liệu =(88.04*0.45+11.96*0.9)*10-2=0.50382%Lượng Mn thiếu GMn=( Mác thép - Liệu *0.7) = (1.05 – 0.50382*0.7) = 0.697%Lương Mn thiếu này được đưa vào dưới dạng Fero với hiệu suất thu hồi 0.85 GFeMn75= GMn/(0.75*0.85)= 0.697*(0.75*0.85)=1.093Tính lượng Si có trong thép vụn và gang

Liệu =(88.04*0.2+11.96*2.7)*10-2=0.499%Còn lại trong Thép=0.499*0.45=0.22455%

Như vậy %Si nằm trong giới hạn cho phép của mác thép nên không cần đưa vào thêm FeroSilic

08/12/2008 24 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 25: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

Tính lượng Cr cần đưa vào dưới dạng FeroCrom GFeCr70 = 0.25/(0.7*0.9)=0.397 %Hiệu suất thu hồi của Cr là 0.9Tính lượng Ni cần đưa vào dưới dạng FeroNiKen GFeNi98 = 0.25/(0.98*1)=0.26 %Hiệu suất thu hồi của Ni là 1Kiểm tra lại thành phần các nguyên tố trong mác thép

=(0.22*88.04+3.9*11.96+3*0.50382+0.04*0.397)*0.85*10-2=0.575%Vậy lượng C đã bị thiếu

Với PA2

Thép 95% Gang 5% và 1 phần C

Liệu =(95*0.45+0.9*5)*10-2=0.48%Lượng Mn còn thiếu GMn =( Mác Thép - liệu*0.7)=(1.05-0.48*0.7)=0.714%Lượng FeroMagan cần dùng : GFeMn75= 0.714/(0.75*0.85)=1.12%Hiệu suất thu hồi Mn là 0.85Tính lượng Si có trong liệu

Liệu =(95*0.2+5*2.7)*10-2=0.325%Thiếu = Mác Thép - còn lại =0.27-0.146=0.124%

Tính lượng Si cần đưa vào dưới dạng FeroSiLic GFeSi75 =0.124/(0.75*085)=0.195%Hiệu suất thu hồi của Si là 0.85Tương tự ta tính đối với Cr và Ni GFeCr70 =0.25/(0.7*0.9)=0.397% GFeNi98 =0.25/(0.98*1)=0.26%Hiệu suất thu hồi của Cr và Ni lần lượt là 0.9 và1Lượng C cần thêm vào : Liệu = (0.22*95+3.9*5+3*1.12+0.04*0.397)*0.85*10-2=0.372%Lượng C còn thiếu =0.66-0.372=0.288% Cgraphit= 0.288*100/(98*0.7)=0.42%

Với PA3: Thép và CTính lượng Mn còn thiếu GMn =( Mác Thép - *0.7)=(1.05-0.45*0.7)=0.735%

08/12/2008 25 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 26: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

Lượng Mn cần thêm vào dưới dạng Fero GFeMn75 = 0.735/(0.75*0.85)=1.153%Lượng Si còn thiếu GSi = Mác Thép- Thép vụn*0.45 =0.27-0.2*0.45=0.18%Lượng Si cần thêm vào GFeSi75 = 0.18/(0.75*0.85)=0.282%Tính lượng Cr,Ni cần thêm vào GFeCr70 = 0.25/(0.7*0.9)=0.397% GFeNi98 = 0.25/(0.98*1)=0.26%Hiệu suất thu hồi của Cr ,Ni lần lượt là 0.7 và 0.98

Qua việc tính toán 3 PA trên ta thấy :_ Việc tính toán phối liệu theo PA1 thì hàm lượng cacbon không đủ ,hàm lượng P đưa vào khá lớn (vì dùng lượng gang nhiều ) và hàm lượng Si nằm ở giới hạn trung bình của mác thép, điều này hạn chế sử dụng các nguyên liệu có chứa Si cao sau này.Còn PA3 lại dùng lượng graphit khá nhiều nên cũng hạn chế công nghệ .Còn PA2 lượng P thấp hơn PA1 ,lượng graphit đưa vào ít hơn PA3 đặc biệt Si nằm ở giới hạn dưới theo yêu cầu của mác thép ,điều này thuận tiện cho công nghệ sau này.=> Ta chọn PA2.

Với 500 Kg Ta có : GThép=95*500/100=475Kg GGang=5*500/100=225KgKhối lượng FeMn cần thêm vào GFeMn75=1.12*500/100=5.6KgKhối lượng Mn có trong liệu GMn=0.48*500/100=2.4kgKhối lượng Si có trong liệu GSi=0.325*500/100=1.625kgKhối lượng FeSi cần thêm vào GFeSi=0.195*500/100=0.975kgKhối lượng FeNi và FeCr cần thêm vào GFeCr=0.397*500/100=1.985kg GFeNi=0.26*500/100=1.3kgKhối lượng graphit cần thêm vào Ggraphit=0.42*500/100=2.1kgKhối lượng của Pvà S có trong liệu GP=0.04*500/100=0.2kg

08/12/2008 26 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 27: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

GS=0.04*500/100=0.2KgCháy hao của các Fero trong quá trình hoàn nguyên: GFeMn =5.6*0.15=0.84kg GFeSi =1.625*0.15=0.244kg GFeCr =1.985*0.15=0.298kg

3.Tạo Xỉ: Một trong những yếu tố đến qui trình công nghệ và kết quả của mẻ nấu là chế độ xỉ .Việc đảm bảo chế độ xỉ tối ưu bắt đầu bằng sự thiết lập các giá trị tối ưu của các thông số cơ bản , trong đó phải kể đến độ base (B), khối lượng xỉ (Mxỉ) và hoạt độ của xỉ (khả năng tương tác của xỉ với các cấu tử trong kim loại và tạp chất phi kim ). Khi thiết lập chế độ xỉ tối ưu phải chú ý đơn giản hóa tối đa nhưng đồng thời cũng phải đảm bảo được mức độ khử P, S cũng như sự hấp thụ tập phi kim . Các điều kiện ban đầu cần quan tâm :

Chất lượng nguyên liệu . Các yêu cầu đặt ra đối với chất lượng thép cần nấu luyện . Khả năng công nghệ của qui trình .

Tạo xỉ oxi hóa :Nguyên tố Bay hơi (%) Đi vào xỉ (%)

Cr 20 80Si 20 80

Mn 20 80Fe 80 20P 100

Quá trình oxi hóa nhằm khử P, các tạp chất kim loại , tạp phi kim và khử khí . P được khử theo phương trình : 2P + 5FeO = P2O5 + 5Fe. 4CaO + P2O5= 4CaO.P2O5.

2P + 5FeO + 4CaO = 4CaO.P2O5 + 5Fe .Hằng số cân bằng của phản ứng : Lp =Kp.(FeO)5(CaO)4.Điều kiện cơ bản để tiến hành khử P được tốt là :

+ Môi trường oxi hóa , hàm lượng (FeO) phải cao .+ Độ base và hoạt độ của ( CaO ) phải cao .+ Sự tạo xỉ nhanh .+ Độ sệt của xỉ phải thấp .+ Nhiệt độ phải tương đối thấp .+ Hoạt độ của P trong xỉ phải nhỏ .

08/12/2008 27 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 28: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

Cụ thể : + Hàm lượng (FeO) trong xỉ 12-20%. + Độ base B = 3 . + Nhiệt độ chảy của xỉ 1250-1300 0C.Việc duy trì điều kiện đã nêu trong lò cảm ứng như hiện nay khó đặt yêu cầu và cần phải thay đổi chỉ trong nồi lò hoặc có thể kết hợp thêm quá trình công nghệ . Tính toán tạo xỉ: Lượng xỉ tối ưu trong lò cảm ứng cần vượt chỏm cầu kim loại và đủ mỏng để không bị quá nguội . Bề dày tối ưu của xỉ trung bình là 15-20mm nên dùng 3-5% khối lượng kim loại . Thành phần xỉ và lượng trợ dung : + Thành phần xỉ : 12-20%FeO, CaO/FeO=2-4, CaO/SiO2 = 2,5-3, ta chọn : 45% CaO , 15% FeO, 15% SiO2 , 3,8% CaF , 2,5%Cr2O3, 12%MgO, 4% MnO , B= 3.

Tạo xỉ hoàn nguyên :

Nguyên tố Bay hơi (%) Đi vào kim loại (%)Si 50 50

Mn 50 50Al 50 50Cr 50 50

Giai đoạn này nhằm mục đích khử oxi , tránh cháy hao các nguyên tố , khử tạp phi kim nhất là S .

Vấn đề cần quan tâm là hàm lượng oxi trong kim loại , khử S : Điều cơ bản của quá trình là nhiệt độ cao , hoạt độ của CaO phải cao , xỉ loãng hoạt độ của FeO trong xỉ thấp , hoạt độ của S trong xỉ thấp .

Độ base tối ưu B= 2,5-2,7. Hàm lượng oxi cân bằng trong thép : Trong các nguyên tố trong

thép thì Ni ,Mo khó bị oxi hóa nên chỉ xét hàm lượng oxi cân bằng với cấu tử còn lại .[O] cân bằng trong hệ Fe-O-Fe ở 16000C với 0,55% C là 5.10-3%.[O] Fe-O-Mn 0,65% Mn là 5.10-2%.[O] Fe-O-Cr 0,25% Si là 10-2%.

[O] Fe-O-Cr 0,7% Cr là 9.10-2%. Như vậy cấu tử cân bằng với oxi trong thép cần nấu là C .Và việc dùng Mn , Si khử oxi là không triệt để .

08/12/2008 28 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 29: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

Tính toán thấy dùng 0,001% Al ( còn lại trong thép ) thì hàm lượng oxi trong thép là 5.10-3_ Có thể đáp ứng được yêu cầu mác thép .Nếu dùng NTDH thì hàm lượng O là 1,1.10-5% .

Tính toán tạo xỉ : Tương tự như tạo xỉ oxi hóa ta dùng xỉ như sau :

Thổi oxi : Hệ số tận dụng O2 là 89%-92% ( 19-20 m3/tấn )

Khối lượng xỉ của mác 65Mn: GXỈ=1.2%*500Kg=6kg

KÍCH THƯỚC LÒ Kích thướt lò ( bảng vẻ kèm theo ). Ta có lò chứa có khối lượng là 500kg

Dung lượng kg/mẻ

Kích thước cuộn cảm ứng, mm Kích thước nồi lò , mm

Chiều cao Đường kính Độ dáy đáy

Chiều cao

Phần trên

tường

Phần dưới tường

500 700 600 100 580 40 80

Ta có lò chứa có khối lượng là 500Kg HCuộn =700 chiều cao cảm ứng dcuộn =600 đường kính cuộn cảm ứng Độ dày đáy =100 hnồi=580 chiều cao nồi lò ta có: dkl/hkl =2/3 => dkl=2*580/3=390 dlò/ =6 => =dlò/6=390/6=65 dkl đường kính nồi lò chứa kim loại độ dày của nồi lò

C/QUÁ TRÌNH NẤU LUYỆN THÉP

08/12/2008 29 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 30: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

1.Chất liệu vào lò Chất liệu vào lò tùy thuộc vào tình trạng làm việc của thiết bị và lò. Lò mới chạy lần đầu nên chất liệu nhiều đợt (2-4 đợt), đợt một nên chất loại liệu kim loại dễ nhiễm từ ,cục nhỏ mỏng với số lượng 15-20% tổng trọng lượng liệu đưa vào nấu ; khi liệu được nung đỏ>800oC thì chất tiếp đợt hai khoảng 40-50% số lượng liệu ; khi liệu đã chảy 1/3 thì tiếp tục chất liệu đợt ba (loại liệu cục to và khó chảy)với số lượng khoảng 80% số lượng liệu còn lại ,đậy nắp lò lại và tăng công suất điện cực đại vào lò để nhanh chóng chảy liệu hoàn toàn . Yêu cầu đối với chất liệu là chất được nhiều sao cho liệu có mật độ lớn nhất có thể được đảm bảo thời gian nấu luyện ngắn ,tiêu hao điện năng thấp và xếp liệu khó chảy vào sát tường lò liệu được chất làm hai đợt : _Đợt 1:chất khoảng 60% sắt thép vụn ,vôi ,Ni ,MgO, gỉ sắt _Đợt 2: khi liệu đã cháy hết thì chất tiếp đợt 2 sắt thép vụn còn lại sau đó gang và liệu đã chảy xong cho CaF2. Tùy theo tình hình nung đỏ liệu mà tăng công suất điện vào lò cho phù hợp:

Từ 0-10 phút đầu chạy với công suất điện 30-40% định mức của lò

Tù 10-25 phút tiếp tục chạy công suất 45-50% so với định mức. Từ 30-40 phút sau đó , tăng công suất lên 60-70% so với công

suất định mức. Khi chảy xong cần phải hạ công suất điện xuống còn 40-50% định mức và giữ múc đó cho đến hết thời gian tinh luyện với hợp kim hóa thép. 2.Nấu chảy liệu Đây là giai đoạn lâu nhất và quyết định năng suất lò .Nhiệm vụ của giai đoạn này là nấu chảy liệu và khử 1 phần P .Sau khi chất liệu xong , ta đưa điện vào lò .Trong khoảng 5 phút đầu sử dụng công suất thấp ( khoảng 30% Pđm) .Khi nhiệt độ trong lò đã cao , liệu đã được nung đỏ thì tăng công suất điện lên công suất 40-50% Pđm và được sử dụng cho đến kết thúc chảy liệu .Trong quá trình nấu chảy liệu , cần chú ý lớp liệu phía trên có khuynh hướng dính với nhau thành cầu treo liệu , nếu không phá các cầu này kịp thời thì kim loại lỏng dể bị phá nung gây hư hỏng đáy lò . Sau khi liệu chảy xong , nên hạ công suất điện xuống còn 30% Pđm trong khoảng 10 ÷12 phút để tiến hành giai đoạn oxh nhằm khử P được tốt . 3. Tinh luyện và hợp kim hóa Sau khi nấu chảy xong ,vớt bớt xỉ,tạo xỉ mới(vôi +ít CaF2 đối với lò tính bazo,hoặc vun kính+ít samot đối với lò tính axit,lượng chất tạo xỉ khoảng 1-1.5% tổng lượng liệu đưa vào nấu).Sau đó tiếp tục cho các chất khử vào lò như FeMn75 +FeSi75 khoảng1.5-2% trọng lượng mẻ liệu.Khi nhiệt độ kim loại lỏng đạt

08/12/2008 30 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 31: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

t>1600oC thì cho FeCr … vào để hợp kim hóa thép ,trước khi ra thép 3-5 phút cho lá nhôm vào lò để khử oxy lần cuối cùng, cũng cho nhôm vào thùng rót để khử oxy (khoảng 0.3-0.5 kg Al/tấn thép).Sau khi khử oxy cuối cùng xong thì rót thép vào khuôn đúc sản phẩm. Qua thực tế sản xuất thép ,cháy hao các nguyên tố hợp kim như sau : Cr=5%,W, Mo 2% ,V=5-8% ,riêng về vândi(V) cho vào lò để hợp kim hóa thép khoảng 5-7 phút trước lúc ra thép.

4.Qúa trình khử tạp chất trong liệu a/Nguồn gốc tạp chất trong liệu Hàm lượng tạp chất,cách phân bố tạp chất ,hình dạng tạp chất và loại tạp chất có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng thép.Vì vậy để nâng cao chất lượng thép phải ngăn ngừa và khử bỏ tạp chất .Trong luyện thép ,nguồn tạp chất chủ yếu đưa vào từ : _Sản phẩm của các phản ứng trong quá trình nấu luyện _Các chất bẩn ,gỉ sắt cùng vật liệu đưa vào lò. Khi ra thép ,đúc thép ,vật liệu chịu lửa bị tẩm thực hóa học và cơ học mang vào thép các oxit như:SiO2,Al2O3 ,MgO…Mặt khác do thép lỏng tiếp xúc với không khí bị oxi hóa hoặc tách xỉ không tốt .Trong thực tế sản xuất ,nếu thực hiện quy trình nấu luyện ,đúc rót tốt thì nguồn tạp chất từ nguyên vật liệu ,hay từ khâu đúc rót có thể giải quyết được ,nhưng riêng nguồn gốc từ các sản phẩm khử oxi trong và ngoài lò đòi hỏi các nhà luyện kim phải nghiên cứu khử bỏ chúng. b/Các biện pháp khử tạp chất trong thépĐể giảm bớt tạp chất phi kim và khí trong thép,người ta thường dùng các biện pháp sau :_Chọn vật liệu sạch tạp chất ,sấy khô và bảo quản liệu cẩn thận .Phải xử lý và phân loại trước khi dùng,hạ thấp áp suất riêng phần của H và hơi nước trong không gian lò_Chọn chế độ thao tác nấu luyện thích hợp(chế độ xỉ ,chế độ nhiệt…)nâng cao tốc độ khử cacbon để sôi tốt rút ngắn thời gian sôi tĩnh trong lò._Các thiết bị đúc thép ,máng ra thép …,vật liệu chịu lửa nhất thiết phải được sấy khô và làm cẩn thận . Ap dụng các biện tinh luyện ngoài lò như :tinh luyện chân không ,xỉ tổng hợp ,phun khí phản ứng ,phun khí trơ..

Qúa trình khử P Trong kim loại ,P tồn tại ở dạng Fe3P,Fe2Pvà P. Song đa số khi nghiên cứu các phản ứng khi cân bằng vẫn thường dùng dạng phốt pho nguyên tử.Phản ứng ôxy hóa phốt pho được tiến hành như sau. 2 +5(FeO) (P2O5) +5

08/12/2008 31 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 32: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

2 + 8(FeO) (3FeO.P2O5) +5

LP=(P2O5)/ 2 hoặc LP=(P)/ 2

Cac phản ứng theo chiều thuận trên là các phản ứng phát nhiệt .Ở nhiệt độ cao P2O5 ở trạng thái tự do ,ngay cả phốt pho sắt cũng không bền, có thể bị hoàn nguyên bởi các nguyên tố như Si và Mn, và Fe cũng có thể hoàn nguyên nguyên tố phốt pho.Vì vậy để khử phốt pho ta phải tạo xỉ có độ kiềm cao. Trong trường hợp này P bị oxy hóa theo phương trình sau 2 +5(FeO) + 4(CaO) (4CaO.P2O5) + 5Hằng số cân bằng của phản ứng trên là:

KP= A*(4CaO.P2O5)*A5Fe/(A2

P*A4CaO*A5

FeO)Nếu trong xỉ có SiO2 tự do tồn tại ,thì sự kết hợp bền chắc của CaO và P2O5 bị phá hủy theo phương trình: (CaO)4.P2O5 +2SiO2 2(CaO)SiO2 +P2O5

Vì vậy điều kiện cần thiết để khử P là số lượng CaO trong xỉ phải đủ để hình thành (CaO)4P2O5,(CaO)SiO2,CaO.Fe2O3…

Qua nghiên cứu về sự cân bằng của phản ứng khử P,người ta đã rút ra kết luận xỉ có độ bazo và tính oxy hóa cao,có khả năng khử P lớn nhất .Vai trò của FeO trong xỉ là rất quan trọng ,nếu không có FeO trong xỉ ,ví dụ thời kỳ giai đoạn hoàn nguyên của lò điện thì hàm lượng FeO trong xỉ là thấp nhất,mặc dù trong xỉ lượng CaO rất cao nhưng vẫn không thể khử được P . Do phản ứng khử P là phản ứng phát nhiệt ,vì vậy khi nhiệt độ trong lò cao không thuận lợi cho quá trình khử P.

08/12/2008 32 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 33: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

Hinh 5: Quan hệ chỉ giữa chỉ số khử P và nhiệt độ Từ hình vẽ ta thấy ,khi nhiệt độ giảm 1000C với độ bazo thấp cũng có thể đạt mức độ khử P tương tự .Nhưng ảnh hưởng của nhiệt độ không mạnh bằng của (FeO),(CaO),mặc dù vậy qua nghiên cứu ở nhiệt độ làm tăng quá trình hòa tan vôi trong xỉ làm cho tính chảy loảng của xỉ và sự tiếp xúc của xỉ và kim loại lỏng trở nên tốt ,sẽ có lợi cho phản ứng khử P. Cho nên khi nhiệt độ quá thấp cũng không có lợi cho phản ứng khử .Tóm lại điều kiện để khử P là :_Xỉ có độ kiềm cao,hàm lượng FeO cao (xỉ có tính oxy hóa)._Nhiệt độ lò và nhiệt độ kim loại lỏng tương đối thấp (nhưng không được thấp quá)._Trong quá trình luyện thép thông thường,ở giai đoạn vừa nấu chảy xong là phù hợp cho việc khử P nhất bởi vì khi đó nhiệt độ kim loại lỏng còn thấp ,FeO trong xỉ cao ,nếu kết hợp với điều kiện tạo xỉ trước thì việc khử P rất thuận lợi ._Bể lò được khuấy đảo, sôi sục xỉ phải loãng._Lượng xỉ phải nhiều nhằm giảm hàm lượng (CaO)4P2O5 trong xỉ.Khi đã khử P đạt mác thép yêu cầu cần phải tháo hết xỉ để tránh hiện tượng P hoàn nguyên trở lại theo phản ứng trên.

Qúa trình khử S Trong quá trình luyện thép,việc khử S chủ thông yếu thông qua xỉ,muốn khử S cần phải chuyển nó thành những sunfua không hòa tan vào trong kim loại. Qua nghiên cứu người ta thấy rằng CaS hầu như không hòa tan vào trong kim loại lỏng ,MnS ít hòa tan hơn còn FeS thì có độ hòa tan lớn trong thép .Do đó việc

08/12/2008 33 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 34: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

chuyển FeS thành MnS trong kim loại và CaS trong xỉ thì S sẽ được chuyển qua xỉ và khử đi.Phản ứng tạo thành MnS trong kim loại là: + +Khi trong xỉ có CaO thì trên bề mặt giữa xỉ và kim loại lỏng sẽ có phản ứng sau: +(CaO) (CaS)+(MnO) +(CaO) (CaS)+(FeO) Trong giai đoạn oxy hóa ,phản ứng khử S không đáng kể vì môi trường oxy hóa cao,hơn nữa thành phần kim loại lúc này chưa đúng quy chuẩn, còn giai đoạn hoàn nguyên là giai đoạn khử S tốt nhất bởi vì: lượng ôxy trong kim loại rất ít (sau khi khử ôxy). Đặc biệt ở lò điện không thể dùng ôxy để khử S như trong lò thổi, mà trái lại, nếu trong kim loại lỏng còn dư nhiều ôxy thì không thể khử triệt để S được .Môi trường bây giờ là môi trường hoàn nguyên, có nghĩa là bức xạ nhiệt rất lớn và phản xạ cũng vậy ,làm cho kim loại có nhiệt độ cao ,đồng đều và đặc biệt hoạt tính của kim loại và xỉ lỏng rất cao tọa điều kiện thuận lợi cho quá trình khử S.

Điều kiện khử S là:_Xỉ phải có độ kiềm cao._Nhiệt độ cao để tao xỉ loảng và có độ kiềm cao,đồng thời phản ứng cháy cacbon tiến hành mãnh liệt nhằm giảm hàm lượng (FeO) và tăng độ khuấy trộn nhò (CO) sinh ra._Bể kim loại phải sôi mạnh để tăng bề mặt tiếp xúc giữa xỉ và kim loại ._Lượng xỉ lớn để giảm nồng độ CaS trong xỉ ,thuận tiện cho việc khử S. Tóm lại, việc khử S ra khỏi thép lỏng phụ thuộc vào các yếu tố sau đây:Tính chất khử của kim loại và xỉ,độ bazo của xỉ,lượng cacbon và silic trong kim loại ,tỉ lệ xỉ ,nhiệt độ ,đảo trộn kim loại và xỉ,giữ kim loại ở dưới xỉ hoàn nguyên, hàm lượng S trong vôi và các chất tạo xỉ khác .

Qúa trình khử O Mục đích khử ôxy trong thép là khử bớt lượng ôxy quá nhiều trong thép dùng một chất ( nguyên tố) có ái lực hóa học mạnh với ôxi lớn hơn ái lực của Fe với ôxy để giảm thấp lượng ôxy hòa tan trong thép .Vì vậy điều kiện của các sản phẩm của các phản ứng khử ôxy là:không được hòa tan trong thép lỏng , tạo ôxyt hoặc các hợp chất nhẹ hơn thép lỏng và có thể nổi trên dễ dàng lên bề mặt xỉ .Từ điều kiện như vậy trong thực tế sản xuất hiện nay thường có các phương pháp khử ôxy sau: _Khử lắng _Khử khuếch tán _Khử chân không

08/12/2008 34 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 35: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

a/ Phương pháp khử lắng Qúa trình tiến hành được chia làm hai giai đoạn :Nguyên tố khử ôxy hoàn nguyên ôxy hòa tan trong thép lỏng tạo ra những ôxyt không hòa tan trong thép lỏng .Sau đó khử những ôxyt sinh ra trong thép .

Sự khử ôxy của một nguyên tố thường dùng :_Sự khử ôxy của Mn Mn là thuốc thử được dùng nhiều nhất ,Mn có khả năng khử ôxy khá yếu Phản ứng khử ôxy của Mn : +(FeO) (MnO)+_Đặc điểm khử ôxy của Mn : Khả năng khử ôxy của Mn thay đổi theo nhiệt độ . Nhiệt độ càng cao khả năng khử ôxy càng nhiều . Trong phương pháp luyện thép tạo xỉ bazo, Mn có khả năng khử yếu hơn trong phương pháp tạo xỉ axit. Sản vật (MnO) có thể kết hợp với các oxit khác thành những hợp chất có dung điểm thấp có lợi cho việc khử bỏ chúng ra khỏi thép. Khi Mn tồn tại đồng thời với các nguyên tố khử ôxy khác , nó có thể làm tăng khả năng khử ôxy của các nguyên tố đó. Thuốc khử ôxy Mn thường dùng ở dạng FeMn có hàm lượng Mn khác nhau _Sự khử ôxy của SiPhản ứng khử ôxy của Si: +2 SiO2

LgkSi = -32100/T +12.32 Si là nguyên tố có khả năng khử ôxy tương đối mạnh ở nhiệt độ càng thấp, khả năng khử ôxy của Si càng cao, khả năng khử ôxy của Si trong xỉ bazo khá mạnh. Sản vật khử ôxy của Si là SiO2 khó hòa tan ,khó loại trừ ra khỏi thép lỏng . Thuốc khử ôxy là Si thường được dùng dưới dạng FeSi có hàm lượng Si khác nhau ,hoặc là các Silico._Sự khử ôxy của Al Al là nguyên tố khử ôxy rất mạnh. Để đạt được mục đích khử ôxy hoàn toàn ,phải dùng nhôm để khử.Phản ứng khử oxy của nhôm: 2 +3 Al2O3

_Qúa trình hình thành và điều kiện khứ sản phẩm của phản ứng khử oxyNhiệm vụ khử oxy không chỉ khử bỏ oxy hòa tan trong thép mà còn phải khử bỏ tạp chất oxit, sản phẩm khử oxy ra khỏi thép lỏng._Điều kiện thuận lợi để tạp chất dễ nổi lên trên thép lỏng:

08/12/2008 35 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 36: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

Kích thướt hạt càng lớn tạp chất càng dễ nổi lên trên Tỷ trọng càng nhỏ tạp chất càng dễ nổi lên trên

_Xỉ phải loãng _Tần số và cường độ va chạm giữa các hạt càng mạnh càng tốt_Tìm cách hạ thấp dung điểm của các tạp chất oxit bằng cách dùng nhiều thuốc thử khác nhau , kết hợp cả thuốc thử tính axit và thuốc khử tính bazo.

b/Phương pháp khử oxy khuếch tán Căn cứ vào định luật phân phối ,FeO trong thép và xỉ có một tỷ lệ nhất định LFeO= /(FeO) Nên ta giảm thấp lượng (FeO),vì LFeO=hằng số ,vậy nên , cũng giảm theo. Vì được giảm bằng phương pháp khuếch tán nên gọi phương pháp khử oxy này là phương pháp khử oxy khuếch tán .

08/12/2008 36 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 37: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

Tiến hành :cào bỏ xỉ củ,tạo xỉ mới,sau đó cho hỗn hợp khử oxy dạng bột lên mặt xỉ lỏng .Thành phần của chất hỗn hợp thường dùng là vật liệu có chứa C như than cốc ,than gỗ hoặc graphit.Điều kiện tất yếu của phương pháp khử oxy khuếch tán là phải hết sức khống chế cho môi trường khí trong lò là môi trường hoàn nguyên để các thành phần trong hỗn hợp không bị cháy tổn nhiều.

Ưu điểm của phương pháp này là có thể thu được thép chứa tạp chất phi kim thấp vì quá trình khử oxy tiến hành trên bề mặt xỉ,sản vật khử oxy còn lại trong thép tự nhiên giảm bớt.

Khuyết điểm của phương pháp này là thời gian khử oxy quá dài năng suất của thiết bị thấp .Để loại bỏ khuyết điểm này , có thể dùng phương pháp khử oxy bằng xỉ tổng hợp . Phương pháp này tiến hành như sau:

Tạo trước một loại xỉ chứa FeO thấp trong một thiết bị khác ,chứa vào một thùng rót thép ,sau đó đổ thép lỏng chưa khử oxy vào thùng rót thép với tốc độ cao ,làm cho xỉ và thép khuấy trộn mãnh liệt .Lợi dụng sự tăng bề mặt tiếp xúc giữa xỉ và kim loại để tăng tốc độ quá trinh khử oxy .c/Phương pháp khử oxy chân không Muốn cải thiện một cách căn bản chất lượng thép thì phải dùng phương pháp khử oxy chân không .Vì các phương pháp khử oxy khác hầu như không có khả năng hoàn toàn khử tạp chất ra khỏi thép .Mặc dù trong quá trình nấu luyện sản vật khử oxy có thể được khử bỏ hoàn toàn khỏi kim loại lỏng nhưng việc sinh ra những oxit mới vẫn không tránh được .Đó là vì phản ứng khử oxy thuộc loại phản ứng phát nhiệt cho nên quá trình rót thép và đúc ,cân bằng vẫn di chuyển về phía hình thành sản vật của phản ứng.Phương pháp khử oxy chân không dùng cacbon làm thuốc khử oxy: + X COX

K=PCO/( * X)Ở mỗi nhiệt độ ,K có giá trị nhất định .Khi giảm PCO thì tích * X cũng giảm .Vì vậy ưng dụng chân không trở thành một thủ đoạn để nâng cao khả năng khử oxy của cacbon.Việc sử lý thép lỏng trong chân không được sử dụng rộng rải trong các nước phát triển.Sử dụng chân không sử lý thép lóng sẽ được thỏi thép có thành phần đồng đều, cấu tạo mịn chắc.Đây là một hướng kỷ thuật mới nâng cao chất lượng thép

THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ ỨNG DỤNG

1.Thành phần hóa học : 65Mn là 1 trong nhưng loại thép đàn hồi có thành phần hóa học như sau :

08/12/2008 37 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 38: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

Mác Thép Thành phần các nguyên tố (%).

C Mn Si Cr Khác

C70 0,67-0,75 0,5-0,8 0,17-0,37 <0,25

65Mn 0,62-0,7 0,9-1,2 0,17-0,37 -

60Si2 0,57-0,65 0,6-0,9 1,5-2 -

60SiMn 0,55-0,65 0,8-1,0 1,3-1,8 -

50CrV 0,46-0,54 0,5-0,8 0,17-0,37 0,8-1,1 0,1-0,2V

60Si2CrA 0,56-0,64 0,5-0,8 1,4-1,8 0,7-1,0

60Si2Ni2A 0,56-0,64 0,5-0,8 1,4-1,8 - 1,4-1,7Ni

Là thép đàn hồi có lượng cacbon tương đối cao ,sau tôi và ram trung bình nhận tổ chức trôstit ram có giới hạn đàn hồi cao ,dùng chế tạo các lò xo ,nhíp_Hàm lượng cacbon :Các chi tiết đàn hồi làm việc dưới tác dụng của tải trọng tỉnh và va đập yêu cầu không biến dạng dẻo.Muốn vậy cacbon không quá thấp ,quá cao (để tránh phá hủy giòn).Lượng cacbon thích hợp 0.5-0.7%._Các nguyên tố hợp kim:Nguyên tố hợp kim chủ yếu trong thép đàn hồi là Mn và Si với hàm lượng 1-2% và chúng nâng cao tính đàn hồi cho thép .Ngoài ra còn cho thêm các nguyên tố Cr,Ni để nâng cao độ thấm tôi và ổn định tính đàn hồi. Dạng cung cấp của thép đàn hồi là tấm ,lá ,dây. 2.Ưng dụng:

σk(MPa) σ0,2 (MPa) δ(%) HRB

1300-1500 1200-1300 5 38÷48

Là loại thép đàn hồi dùng làm các lò xo thường.Chúng được cán ,kéo thành các bán thành phẩm tiết diện nhỏ và được cung cấp ở trạng thái đã qua nhiệt luyện (tôi

08/12/2008 38 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 39: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

+ram trung bình).khi sử dụng cuốn nguội thành lò xo ,sau đó ủ thấp (250-350C) để khử ứng suất.

Chi phí điện năng cho lò cảm ứng theo chế độ nấu luyện

Chỉ tiêu Lò cảm ứng(kg)

500 1000

Chi phí điện (KWh/T)_Khi nấu lò nguội_Khi nấu lò nóng

1080920

970800

Năng suất(kg/h) 340 920

Lò trung tần AJA –X300 có : _Điện áp 1100V(định mức) _Dòng điện 570A(định mức) _Công suất điện 300 kW(định mức) _Tần số làm việc f=1500Hz

a.Với lò chạy lần đầu : 0-10 phút công suất đưa vào lò P=30-40%Pđịnh mức . 10-30 phút công suất P=40-50%Pdịnh mức . 30-40 phút P=50-70% Pđịnh mức .

08/12/2008 39 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 40: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

+ Kết thúc giai đoạn nấu chảy liệu : 5-10 phút công suất đưa vào lò P=30-40%Pđịnh mức . 10-30 phút có thể tăng công suất lò lên 50-55%Pđịnh mức và giữ như

vậy đến khi ra thép .b.Với lò đã chạy ổn định :

5-10 phút đầu có thể đưa vào lò công suất P= 50-60%Pđịnh mức . Khi liệu đỏ (900-10000C) đưa công suất vào lò 65-70%Pđịnh mức ở

giai đoạn tiếp theo P=40-50%Pđịnh mức . Ngoài ra chế độ điện còn còn phụ thuộc vào lò nóng hay lò nguội

( nấu tiếp mẻ sau hay mới bật điện nấu mẻ đầu ).

Quy trình thao tác nấu luyện mác 65Mn ở lò AJA-X300:

Giai đoạn TT Công việc Nội dung thao tác nấu luyện

Giai đoạn nấu chảy

1 Khai lò Đóng điện cho chạy 60% công suất định mức , cho hết dòng điện xung rồi tăng công suất điện từ rừ lên cực đại

2 Đảo liệu Khi liệu ở dưới nồi lò đã chảy thì cần phải đảo liệu ,không cho liệu chồng dính lên nhau ,sau đó tiếp tục cho liệu vào

3 Tạo xỉ Khi liệu đã chảy gần hết thì cho vôi +huỳnh thạch theo tỷ lệ2/1 tạo xỉ che mặt kim loại lỏng.Lượng chất tạo xỉ cho vào 1-1.5% trọng lượng liệu

4 Tháo xỉ lấy mẫu kim loại phân tích

Khi liệu đã chảy gần xong thì vớt hết xỉ cũ tạo xỉ mới Khi chảy xong lấy mẫu phân tích thành phần kim loại

Giai đoạn hoàn nguyên và hợp kim hóa

5 Điều chỉnh thành phần

Căn cứ vào kết quả phân tích để điều chỉnh thành phần bằng cách cho FeMn,FeSi,FeCr và FeNi cho vào theo liệu

6 Điều chỉnh nhiệt độ và phân tích

Sau khi hợp kim hóa hoàn toàn ,giữ nhiệt 1600-1550oC lấy mẫu phân tích thành phần

08/12/2008 40 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 41: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

mẫu7 Khử oxy lần

cuốiTăng nhiệt độ lên 1620,trước lúc ra thép 5 phút cho nhôm 0.03% vào khử oxy kết thúc lấy mẫu phân tích

Ra thép8 Ra thép vào

thùng rótNhiệt độ ra thép đạt 1620-1640oC thép được rót vào thùng rót Trước lúc ra thép phải ngắt điên ra lò

VI. BIỆN PHÁP CẢI THIỆN CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ VÀ KỈ THUẬT

a. Duy trì công suất điện đầy đủ cung cấp cho máy phát tần số làm việc ổn định . Muốn vậy cần phải xây dựng một trạm điện trung gian riêng biệt cung cấp nguồn điện độc lập cho việc nấu luyện thép trong lò . Đồng thời cần chế tạo hệ thống tụ bù cosφ có công tắc đóng mở tụ khi cần thiết .Khi điện áp ngoài thấp hơn 380 V thì trước khi chạy lò phải ngắt bớt một số tụ bù , ngược lại khi lớn hơn 380V thì phải đóng công tắc thêm số lượng tụ trong hệ thống tụ bù cosφ.

b. Tụ bù cosφ được lắp đặt tương đối gần lò nấu , giảm tổn thất nhiệt dọc đường đi , đồng thời cần phải làm nguội tụ bằng quạt gió hoặc bằng nước làm nguội .

c. Sử dụng một máy phát tần số cho 2 nồi lò , đảm bảo năng suất lò cao . giảm tiêu hao điện năng do giảm thời gian nấu luyện thép .

d. Cố gắng nung đỏ liệu trước khi nấu .Thường nhiệt độ nung liệu từ 600-7000C .Đặc biệt cần phải nung fero hợp kim trước và chọn độ cục cho vào lò hợp lý , đảm bảo hợp kim hóa nhanh và tốt .

e. Tránh hiện tượng cầu treo liệu trong lò trong quá trình nấu chảy .f. Quan sát và xăm liệu thường xuyên không cho liệu chảy và dính kết vào nhau ,

làm ảnh hưởng đến việc chất liệu và nung chảy liệu .Khi có cầu treo liệu thì cần phải nhanh chống xử lý cẩn thận , tránh hư hỏng nồi lò , tránh tảng liệu to rơi xuống kim loại lỏng làm bắn té kim loại ra ngoài gây ra sự cố .

g. Kiểm tra thường xuyên nhiệt độ nước vào làm nguội và nhiệt độ nước ra sau khi làm nguội cuộn cảm ướng lò . Riêng hệ thống tụ bù cần phải che chắn tránh bụi kim loại rơi vào , cần phải nung sấy định kì trong thời gian chạy lò .

h. Cần phải dùng quạt chống nóng cho công nhân đứng thao tác nấu luyện .Đặc biệt trong quá trình nấu luyện , từ thông biến thiên luôn luôn tán xạ xung quanh làm cho công nhân mệt mỏi , nên cần phải có quạt thông gió nơi đứng thao tác nấu luyện .

08/12/2008 41 SVTH :Dương Lê Hùng

Page 42: LÒ CẢM ỨNG TRUNG TẦN

Đồ án môn học lò cảm ứng trung tần GVHD:Nguyễn Duy Thông

Ngoài viêuc cản điện , cản nhiệt tốt , cần phải đầm nguyên vật liệu chịu lửa bằng oxit zirconi (Zr2O3) thay cho sạn MgO , đảm bảo bền nhiệt , bền cơ , tính chịu lửa của áo lò cao nhiệt độ trên 20000C , đảm bảo tuổi thọ cao , hơn 100 mẻ thép.

Kết Luận : Trên đây la toàn bộ quá trình công nghệ nấu luyện thép hợp kim đàn hồi 65Mn Mặc dù đã rất cố gắng nhưng chắc chắn em vẩn còn nhiều thiếu sót về công nghệ , kính mong thầy góp ý cho em để đồ án này hoàn thiện hơn . Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ cũng như sự chỉ dẩn của thầy .

TÀI LIỆU THAM KHẢO

KỶ THUẬT LÒ ĐIỆN LUYỆN THÉP CỦA PGS,TS.TRẦN VĂN DY, NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỈ THUẬT

LÝ THUYẾT CÁC QUÁ TRÌNH LUYỆN KIM , NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC

08/12/2008 42 SVTH :Dương Lê Hùng