ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LÒ ĐIỆN HỒ QUANG XOAY CHIỀU NẤU THÉP BCT38 SẢN LƯỢNG 60 TẤN MẺ

người lâu nay. Hiện nay thế giới nói chung cũng như Việt Nam nói riêng đang và đã phát triển đồng thời cải tiến ngành công nghiệp sản xuất thép, gang. Do yêu cầu sản lượng rất lớn các sản phẩm sắt thép xây dựng chất lượng tốt của ngành xây dựng đòi hỏi phải sản xuất thép ở lò có dung lượng lớn (50100 tấn),(100400 tấn) hoặc hơn thế nữa.Vì vậy nấu thép trong các lò thổi không khí, lò Besmer, lò Mactin,…không thể đáp ứng được sản xuất sản lượng lớn, công nghệ nấu lạc hậu thời gian nấu quá dài (từ vài tiếng đến 1 ngày). Thép BCT38 là thép cacbon kết cấu thường được sử dụng trong xây dựng: thép tấm, thép vằn, thép cuôn….

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH

KHOA : CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU

 LỚP: VL11KL 

QUANG XOAY CHIỀU NẤU THÉP BCT38 SẢN LƯỢNG 60 TẤN/MẺ

GVHD: Ths NGUYỄN DUY THÔNG

SVTH: NGUYỄN TRỌNG CHÁNH V1100351 NGUYỄN TRUNG KIÊN V1101704

Thành phố Hồ Chí Minh ngày 15 tháng 11 năm 2014

Mục lục

Lời mở đầu 3

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN THỂ NỒI LÒ VÀ THIẾT KẾ LÒ 4

I.TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC NỒI LÒ SẢN LƯỢNG 150 TẤN: 4

1.Hình dạng nồi lò: 4

2.Các kích thước nồi lò : 5

3.Các kích thước của không gian nấu chảy: 5

II VẬT LIỆU XÂY LÒ HỒ QUANG: 6

1 Yêu cầu cơ bản của lớp lót lò: 6

2 Vật liệu tạo lớp lót: 7

3 Xây lò hồ quang bazo: 9

4 Thiết bị lò: 9

5 Thiết bị điện: 12

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU NẤU THÉP BCT38 ,60 TẤN/MẺ 15

I.TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU: 15

1.Tính toán phối liệu chính: 15

2.Tính toán xỉ: 17

II.CÔNG TÁC CHUẦN BỊ: 20

1 Kiểm tra thiết bị: 20

2 Chất liệu: 20

CHƯƠNG III.CÔNG NGHỆ NẤU LUYỆN THÉP TRONG LÒ HỒ QUANG BAZƠ 21

I CÔNG TÁC CHUẨN BỊ: 21

II.CÔNG NGHỆ NẤU LUYỆ: 22

1.Giai đoạn nấu chảy: 22

2.Giai đoạn oxy hóa: 25

3.Giai đoạn hoàn nguyên: 27

4.Hợp kim hóa thép: 27

CHƯƠNG IV.CHẾ ĐỘ ĐIỆN VÀ CHẾ ĐỘ NHIỆT TRONG LÒ 36

I.CHẾ ĐỘ NHIỆT: 36

II.CHẾ ĐỘ ĐIỆN: 37

III BIỆN PHÁP RÚT NGẮN THỜI GIAN NẤU LUYỆN VÀ TĂNG NĂNG SUẤT: 37

CHƯƠNG V NHỮNG SỰ CỐ XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH NẤU LUYỆN 39

I.SỰ CỐ THƯỜNG GẶP Ở GIAI ĐOẠN NẤU CHẢY: 39

II.NẤU RA MÁC THÉP KHÔNG ĐÚNG TỈ LỆ CÁC NGUYÊN TỐ: 39

CHƯƠNG VI.MÔI TRƯỜNG VÀ AN TOÀN LAO ĐỘNG 40

I.CÔNG TÁC BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG: 40

II.CÔNG TÁC AN TOÀN LAO ĐỘNG: 40

CHƯƠNG VII.KẾT LUẬN VÀ NHẬN XÉT 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

Lời mở đầu

Thép và gang là những vật liệu chủ yếu và chiếm sản lượng lớn trong sản xuất, đời sống con người lâu nay Hiện nay thế giới nói chung cũng như Việt Nam nói riêng đang và đã phát triển đồng thời cải tiến ngành công nghiệp sản xuất thép, gang Do yêu cầu sản lượng rất lớn các sản phẩm sắt thép xây dựng chất lượng tốt của ngành xây dựng đòi hỏi phải sản xuất thép ở lò có dung lượng lớn (50-100 tấn),(100-400 tấn) hoặc hơn thế nữa.Vì vậy nấu thép trong các lò thổi không khí, lò Besmer, lò Mactin,…không thể đáp ứng được sản xuất sản lượng lớn, công nghệ nấu lạc hậu thời gian nấu quá dài (từ vài tiếng đến 1 ngày)

Thép BCT38 là thép cacbon kết cấu thường được sử dụng trong xây dựng: thép tấm, thép vằn, thép cuôn…

Phương pháp luyện thép trong lò hồ quang điện là 1 công nghệ mới và hiện đại Để luyện thép và hợp kim trong lò, người ta tận dụng điện năng biến thành nhiệt năng dưới dạng hồ quang

Thường sử dụng lò điện hồ quang xoay chiều (AC-EAF), lò hồ quang một chiều (DC-EAF) để

sản xuất thép cacbon chất lượng, thép hợp kim thấp,trung bình và cao với sản lượng lớn Đặc điểm nổi bật của lò hồ quang:

- Tập trung được lượng nhiệt lớn để nung chảy kim loại nhanh đặc biệt là các kim loại khó chảy như vofram, molipden,…

- Lò có nhiệt độ cao ≥1700° C nên tạo điều kiện hòa tan các nguyên tố hợp kim nhiều trong thép, thỏa mãn đầy đủ các phản ứng luyện kim (oxy hóa, khử), tăng tốc độ phản ứng hóa học, thúc đẩy các quá trình xảy ra nhanh chóng và triệt để

- Dễ dàng nâng nhiệt độ cho bể kim loại, điều chỉnh chính xác thành phần hóa học của thép lỏng và xỉ

- Đảm bảo cháy hao của các nguyên tố hợp kim rất thấp, giảm hàm lượng photpho và lưu huỳnh rất thấp (P,S < 0,02%)

- Giá thành thép lò điện còn cao vì tiêu tốn điện năng và điện cực lớn

Em xin chân thành cảm ơn thầy và các bạn!

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Trọng Chánh Nguyễn Trung Kiên

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN THỂ NỒI LÒ VÀ THIẾT KẾ

LÒ

I.TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC NỒI LÒ SẢN LƯỢNG 60 TẤN:

1.Hình dạng nồi lò:

Hình 1: Hình dạng và kích thước không gian lò hồ quang

Hình dạng tối ưu của lò là hình nón cụt và một phần đáy hình chỏm cầu, góc nghiêng của phần côn là 45° so với phương ngang tạo điều kiện thuận lợi cho việc vá lò

và giúp cho nồi lò giữ nguyên được hình dạng trong quá trình nấu luyện.Với hình dạng này thì bảo đảm cho kim loại nóng chảy nhanh vì kim loại lỏng được tích lại trong phần chỏm cầu

Thể tích kim loại lỏng trong nồi lò:

hh

DDd

450

60

Ta xác định kích thước nồi lò trên cơ sở chọn 1 kích thước làm chuẩn là tổng chiều sâu nồi lò

3.Các kích thước của không gian nấu chảy:

Để xỉ không tiếp xúc làm hỏng lớp gạch xây của tường lò, chân tường lò phải cao hơn mức cửa nạp liệu từ 100-200 mm (chọn 100 mm)

- Đường kính của không gian nấu chảy là:

Dkg = D + 2 100 = 4690 + 200 = 4890 mm Khi xác định chiều cao không gian nấu chảy H1 từ ngưỡng cửa liệu đến chân nắp

lò cần chú ý các điểm sau: H1 mà tăng thì tuổi thọ nắp lò tăng theo do xa ngọn lửa hồ quang, đồng thời nấu luyện được liệu nhẹ, người ta thường cho nắp lò xa bề mặt kim loại

vì sẽ giảm được thời gian dừng lò để tu sửa và cải thiện được một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật Nhưng nếu tăng quá thì mất nhiệt tăng Do đó thường chọn H 1 = ( 0,4 ÷ 0,6) D kg

- Chọn : H1 = 0,4 Dkg = 0,4 4890= 1956 mm

- Chiều cao của nắp lò : h3 = 0,15.( Dkg + 1000) = 0,15.( 4890 +1000) = 883,5 mm

- Chiều cao tính từ mặt kim loại đến nắp lò là :

H2 = H1 + h3 = 1956 + 883,5 = 2839,5 mm

- Chiều dày của đáy lò : δđáy lò = H = 883,5 mm Ta chọn δđáy lò =900 mm

Khi có đặt máy khấy trộn điện từ chiều dày lò giảm 10-15% để stato của máy gần kim loại lỏng hơn làm gia tăng hiệu quả trộn

II VẬT LIỆU XÂY LÒ HỒ QUANG

1 Yêu cầu cơ bản của lớp lót lò

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 phần chủ yếu của lớp lót 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 lò cần có các yêu cầu sau:

- Nhiệt độ của vùng hồ quang điện lên đến hàng ngàn độ, vì vậy lớp lót cũng chịu nhiệt độ rất lớn (gần 1700 0C) nên vật liệu chế tạo lớp lót phải có độ chịu nóng cao Độ chịu nóng là 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 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 đi

và khi nung nóng Vì thê, khi xây lò cần chú ý chừa những mối giãn nở 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 điện thấp

2 Vật liệu tạo lớp lót

Gạch đinát: là loại chịu lửa axit Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất gạch đinát là đá

thạch anh với hàm lượng SiO2 cao Nhiệt độ bắt đầu biến dạng dưới ở tải trọng 16500C

Độ chịu nóng 1710-17200C Khối lượng riêng 2,34-2,38

Thành phần hóa học:

SiO2 CaO MgO Al2O3 Fe2O3

93,2-95% 2,4-3% 0,80% 1,10-2,0% 0,75-1,10% Nhiệt độ bắt đầu nóng chảy biến dạng dưới tải trọng của gạch đinát chỉ nhỏ hơn nhiệt độ nóng chảy của nó 60-700C chứng tỏ nó có độ bền cơ cao Đến 6000C thì độ ổn định nhiệt của gạch đinát 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 silicat dễ nóng chảy

Ứng dụng của gạch đinát: 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 trọng cao, hầu như xấp xỉ nhiệt độ nóng chảy: ở t0 < 6000C nó có mức độ ổn định nhiệt cao

Ứng dụng của gạch manhêzit: xây tường lò và đáy lò

Crôm- manhêzit: Thành phần gồm MgO (40-45%), Cr2O3 (20-30%) loại này chịu được sự thay đổi đột ngột về nhiệt độ, thường dùng xây chân tường lò, chỗ tháo thép xỉ Đôi khi người ta còn dùng xây nắp lò vì tính chịu 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:

Ứng dụng: 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

Các thể gạch xây: Để xây các thiết bị luyện thép, người ta sử dụng các thể gạch

chịu lửa và cách nhiệt sản xuất theo hình dạng và kích thước tiêu chuẩn hóa Một số thể

gạch xây thông dụng như sau:

- Gạch thẳng: Dùng để xây tường thẳng, đáy lò hoặc phối hợp với gạch vát xây vòm

và tường cong, kích thước phổ biến là 230×113×65

- Gạch vát nằm: Dùng để xây tường cong hoặc vòm lò có chiều dày mỏng, kích thước phổ biến là 230×113×65/55 hoặc 230×113×65/45

- Gạch vát đứng: Dùng để xây tường cong hoặc vòm lò có chiều dày lớn, kích thước phổ biến là 230×113×65/55 hoặc 230×113×65/45

- Gạch chân vòm: Dùng để xây chắn vòm cong, kích thước phổ biến là 230×113×65/55 hoặc 230×113×135/56/37

- Gạch vòm treo: Dùng để xây vòm lò phẳng bằng móc treo, kích thước phổ biến là 300×276×260/100/75/30

Khi chọn gạch xây lò nên dùng các loại gạch tiêu chuẩn được chế tạo hàng loạt hoặc dễ kiếm

Gạch thẳng Gạch vát nằm Gạch vát đứng

Gạch chân vòm Gạch vòm cầu Gạch vòm treo

3 Xây lò hồ quang bazơ

Đáy lò: Đáy lò luôn phải tiếp xúc với kim loại lỏng và xỉ lỏng Do đó đáy lò cần

phải đủ bền và cách nhiệt tốt Đáy lò gồm 3 lớp: lớp làm việc trên cùng được đầm chặt và thiêu kết thành một khối duy nhất, lớp gạch đệm ở giữa và dưới cùng là lớp cách nhiệt

Vỏ thép đáy lò có đục những lỗ có đường kính 10-25mm để thoát khí trong quá trình thiêu kết Trên lớp vỏ này người ta đổ 1 lớp bột điatômit dày 50mm và đầm nhẹ, tiếp theo

ta lát gạch samốt nhẹ 1 lớp 65mm và thêm 1 lớp samốt dày 65mm, giữa các khe hở các viên gạch được điền đầy bằng gạch Sau đó xây lớp gạch manhêzit đầu tiên dày 65mm lát vuông góc với hướng cũ để lấp kín các khe hở Tổng chiều dày của lớp gạch manhêzit là 540mm (gồm 3 lớp 65mm + 3 lớp 115mm), khe hở giữa các viên gạch được điền đầy bằng bột manhezit nhỏ mịn và giữa các lớp liền nhau các viên gạch được xây lệch nhau 1 góc 45° để bít kín các khe hở Trên cùng là lớp bột manhezit đầm dày 300mm, chất dính của lớp bột này là nhựa than, hắc ín nung tới 50-60°C, trước khi tạo lớp đầm đầu tiên nên nung nóng gạch manhezit bằng củi, có như vậy thì hỗn hợp đầm mới dính vào gạch nền

Tường lò: Tường lò được xây bằng gạch manhêzit-crômit chưa nung nóng có kích

thước lớn Sau khi đầm đáy lò xong thì tiến hành xây tường lò Trong lớp vỏ lò là lớp amiăng tấm dán lại bằng thủy tinh lỏng, sau đó là lớp gạch samốt đặt sát vào các tấm này

Để tăng độ bền vững của lớp cách nhiệt ta hàn vào phía trong vỏ lò những thanh thép góc (30×30mm) đặt thẳng đứng Lớp gạch chịu lửa phân bố như sau:

- Xây phần dưới tường bằng gạch crom-nanhezit có độ bền cơ học cao,chịu lửa tốt vì phần này thường xuyên chịu tác động của kim loại lỏng và xỉ lỏng

- Xây phần trên bằng gạch manhezit vì luôn chịu sự bức xạ nhiệt hồ quang

- Xây 2 lớp có độ dày tổng cộng 460mm , tường lò luôn được vát 10% ở phần trên tạo thuận lợi cho việc chất liệu, tránh được cháy mòn do tia hồ quang phát ra

- Tổng cộng độ dày của tường lò là 600-700mm

Nắp lò: Nắp lò điện hồ quang làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, trong quá

trình nấu, nắp lò là nơi tập trung nhiệt lương lớn, khói bụi nhiều Gạch thường dùng xây nắp lò là gạch alumin cao, gạch đinát, nhưng thông dụng nhất hiện nay để xây nắp lò gạch manhêzit-crôm (65-70% MgO và 8-18% Cr2O3) Tuổi thọ nắp lò có khi lên đến 150-

200 mẻ mới hỏng Người ta xây nắp lò trên một cái dưỡng kim loại, dưỡng này có độ lồi bằng với độ lồi của nắp lò Nắp lò có 5 lỗ ( 3 lỗ của điện cực, 1 lỗ thổi và 1 lỗ thoát khí lò)

4 Thiết bị lò

Vỏ lò: Vỏ lò có đủ độ bền để có thể chịu được trọng lượng của kim loại và lớp lót,

đồng thời nó phải chịu được áp suất của lớp lót bị giãn nở khi nung nóng Trong quá trình làm việc vỏ lò không được nung nóng quá 100-1500C Vỏ lò được hàn bằng thép tấm với chiều dày 33mm đối với lò 120 tấn có đường kính lò là 6590 (chiều dày của vỏ lò bằng 1/200 dường kính lò)

Vỏ lò có dạng hình côn-trụ, góc nghiêng của hình côn là 6-23° và chiều cao của đoạn hình côn = 1/3-2/3 khoảng cách từ ngưỡng cửa lò đến chân nắp lò tạo thuận lợi cho việc vá lò và tăng tuổi thọ của lò

Ngoài ra, vỏ lò còn có các gân tăng bền và có các vành đai để giữ nguyên hình dạng của vỏ lò Vành đai phía trên làm thành dạng rãnh chứa cát để tạo độ khít khi đậy nắp lò

Vỏ đáy lò làm dạng hình chỏm cầu đảm bảo có độ bền tối đa và lớp lót có trọng lượng nhỏ nhất, nó được làm bằng thép không có từ tính để có thể lắp đặt thiết bị khấy trộn bằng điện từ

Vòng ôm điện cực: Các lỗ trống trên nắp lò để đặt điện cực thường có đường kính

lớn hơn của điện cực 50mm để tránh làm hư hỏng điện cực trong quá trình nắp lò bị nung nóng Nhưng khí lò sẽ thoát ra qua chỗ này gây mất mát nhiệt, điện cực bị oxy hóa mạnh, mật độ dòng điện tăng lên dẫn đến điện cực bị gãy

Để tạo sự khít chặt giữa điện cực và nắp lò, ta sử dụng những vòng ôm điện cực Vòm ôm điện cực có nhiều loại như : đặt đứng trên nắp lò, ống xoắn ruột gà, đối trọng

Bộ phận cặp điện cực: Bộ phận cặp điện cực dùng để dẫn điện đến điện cực và giữ

điện cực ở một độ cao nhất định Bộ phận này bị nung nóng bởi khí nóng thoát ra từ khe

hở ở điện cực nên nó phải bền và mất mát nhiệt nhỏ nhất và phải giữ được điện cực

không bị rơi xuống trong khi nấu luyện

Đầu cặp điện cực làm bằng thép, đồng thau hoặc đồng thanh.Phải cố gắng giảm điện trở tiếp xúc giữa đầu cặp và điện cực nhằm giảm mất mát điện năng vì thế nó được làm bằng thép không từ tính và được làm nguội bằng nước để giảm được sự oxy hóa và giãn nở vì nhiệt, giữ được tiếp xúc chặt làm giảm điện trở tiếp xúc

Bộ phận cơ khí nâng hạ điện cực: Mỗi điện cực phải có bộ phận nâng hạ riêng

Đối với lò lớn ta dùng thiết bị điều chỉnh bằng thủy lực hay thiết bị bán dẫn tiristor silic điều chỉnh điện cực lên xuống

Bộ phận nâng hạ điện cực có 2 trụ lồng vào nhau được dùng nhiều nhất hiện nay Trụ ngoài rỗng ruột được gắn cố định vào vỏ lò, còn trụ trong được lồng vào trong trụ ngoài Trụ ngoài có gắn chặt 4 hoặc 8 puly bên trong có nhiệm vụ dẫn động trụ trong lên xuống theo hướng nhất định Trụ trong gắn chặt xà ngang giữ điện cực, khi trụ trong di chuyển lên xuống thì kéo theo điện cực cũng lên xuống theo

Tốc độ nâng hạ điện cực phụ thuộc vào dung tích lò Đối với lò lớn :

- Vlên = 1,0-1,5 m/phút

- Vxuống = 0,5-0,8 m/phút

Bộ phận cơ khí nghiêng lò:

Yêu cầu của bộ phận này là:

- Việc nghiêng lò phải êm, không va đập, có thể nghiêng 45° để rót kim loại vào thùng rót và nghiêng 10-15° về phía cửa nạp liệ để tháo xỉ

- Điều khiển tốc độ nghiêng một cách dễ dàng

- Giảm bớt việc di chuyển thùng rót trong quá trình rót

- Đặt ở vị trí an toàn, không bị kim loại phun bắn

- Khi tháo xỉ thì cơ cấu không bị xỉ phun bắn

- Dùng cho lò lớn ta sử dụng bộ phận nghiêng lò đặt dưới đáy: gồm 2 hay 4 vành tựa,

và được lăn trên giá đỡ nằm ngang, đầu máng rót được đưa ra phía trước lò, 2 xy lanh thủy lực được bắt vào nền và các thanh truyền của nó thì được lắp bản lề vào các thành tựa

Ưu điểm:

 Nghiêng lò vững chắc

 Nghiêng lò êm, đều và tự động hoàn toàn

 Không ảnh hưởng đến khu vực làm việc của công nhân

 Quay được lò có dung lượng lớn, khi nghiêng không làm lệch trọng tâm lò

Nhược điểm:

 Hay bị rơi xỉ, kim loại lỏng lên động cơ

 Thường xuyên bảo đảm sạch sẽ và khô ráo ở dưới khu vực đặt bộ phận cơ khí nghiêng lò thì nó mới có thể hoạt động tốt

 Trước khi lò chạy phải có người kiểm tra điện cẩn thận

- Khoảng không gian được sử dụng tốt hơn, sử dụng được 100% thể tích lò

- Tùy theo phương pháp mở lò ta chiu các lò nạp liệu thành 3 loại:

- Nắp có thể nâng lên cách lò 250-300mm và có thể quay sang bên 1 góc 80-90° để

mở buồng lò ra Loại này được dùng rộng rãi nhất

- Nắp lò được treo bằng dây xích vào 1 giá đỡ phía trên Khi cần nạp liệu thì nắp lò được nâng lên và giá đỡ sẽ mang nắp lò di chuyển về phía máng rót

- Nắp lò được treo trên giá đỡ, khi nạp liệu người ta nâng nắp lò lên và thân lò di chuyển về phía cửa nạp liệu

Ngoài các bộ phận cơ khí nói trên, 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…

Gầu rót kim loại: Gầu rót hình trụ, cầu hoặc nón cụt rỗng, vỏ bằng thép, bên trong

xây hoặc đắp bằng vật liệu chịu lửa dùng để chứa, vận chuyển và rót kim loại lỏng vào

khuôn đúc khi chế tạo các sản phẩm đúc

Có các kiểu: GR tay, GR miệng, GR đáy, GR kiểu ấm trà GR nhỏ có cán dài do một người điều khiển Khi lượng kim loại lớn hơn, phải dùng GR hai người khiêng

Thùng rót kim loại: Trong trường hợp đúc vật đúc lớn, phải dùng tới thùng rót Vì

lượng kim loại chứa trong thùng khiển vô lăng để làm nghiêng thùng, nhờ vậy kim loại lỏng sẽ chảy ra dễ dàng

Một thùng rót có thể rót cho nhiều khuôn Khi rót xong một khuôn, thùng rót được chuyển sang vị trí rót mới nhờ những con lăn trượt trên ray treo Vỏ GR và thùng rót được làm bằng tôn, phía trong có trát vật liệu chịu lửa (GR) hoặc gạch chịu lửa (thùng rót)

Để bảo vệ an toàn cho người thợ rót, khi rót phải đeo găng tay bằng amiăng, mắt có đeo kính màu bảo hộ và chân phải đi giày đề phòng có nước gang (hoặc thép, vật liệu kim loại khác, ) bắn toé vào người

Biến áp lò cung cấp nguồn điện chủ yếu cho lò, làm việc trong điều kiện nóng và quá tải nên tăng cường làm nguội cho máy biến áp bằng dầu, không khí hay hơi nước cưỡng bức Cuộn dây sơ cấp của biến áp có nhiều đầu dây tự do nên có thể thay đổi điện

áp phù hợp với quá trình nấu luyện thép

Cuộn cảm kháng điều chỉnh và ổn định nguồn hồ quang phát ra ban đầu.Nó có thể nối ngoài máy biến áp hay nối cùng cuộn dây của máy biến áp với công suất 10,5-25% công suất máy biến áp lò Sau khi hồ quang ổn định thì cắt điện cuộn cảm kháng để tăng công suất lò

Mạch ngắn (mạch thứ cấp) gồm cuộn thứ cấp của biến áp, thanh đồng dẫn điện, day cáp đồng mềm, ống đồng dẫn điện, kẹp điện cực, điện cực grafic Để đảm bảo tổn hao điện năng trên mạch ngắn ít nhất phải thiết kế đường dây dẫn điện từ cuộn dây thứ cấp của biến áp đến điện cực grafic ngắn nhất; bố trí các pha hợp lý,các chỗ nối, kẹp điện cực phải sít chặt, chất lượng điện tốt, điện trở suất nhỏ nhất và đường kính điện cực nhỏ nhất Mạch ngắn thường được nối nhiều cặp dây gọi là nối kép làm giảm tổn hao điện năng

Sơ đồ mạng điện và máy biến áp của lò hồ quang điện được trình bày trên hình 1.2 Dòng điện cao thế từ đường dây (1) qua cầu dao cao thế (2), cầu dao đầu chính (3), cuộn cảm (7), máy biến áp (9) tới điện cực (12) và sinh ra hồ quang từ điện cực tới kim loại (13) Cầu dao (2) đóng mở thiết bị điện của lò khi cầu dao (3) mở Cầu dao đầu chính (3) dùng

để đóng ngắt mạch điện Để đảm bảo an toàn cho mạch điện của lò, người ta 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 lò hồ quang gián đoạn thành lò hồ quang liên tục Cầu dao (8) ngắt cuộn cảm khỏi mạch điện Biến áp (9) chủ yếu dùng để đổi dòng điện hạ thế phù hợp với từng giai đoạn nấu chảy

Hình 1.2 Sơ đồ thiết bị điện

của lò hồ quang:

1/ Đường dây cao thế

2/ Cầu dao cao thế

3/ Cầu dao đầu chính

4/ Bộ phận đo dòng

5/ Bộ phận đo áp máy biến áp

6/ Đồng hồ đo và rơ le bảo vệ

7/ Cuộn cảm

8/ Cầu dao đầu cuộn cảm

9/ Máy biến áp

10/ Cầu dao đổi điện áp

11/ Đồng hồ đo, thiết bị bảo vệ

và tự động điều chỉnh điện cực

12/ Điện cực

13/ Kim loại

Điện cực: Điện cực là bộ phận quan trọng nhất dùng để dẫn dòng dòng điện đến

khoảng không gian nấu luyện của lò hồ quang, chất lượng điện cực và phương pháp cấp

điện cho nó rất quan trọng vì một phần đáng kể điện năng cung cấp bị mất mát ở điện cực

và các điện trở tiếp xúc, chi phí điện cực chiếm đến 10% tổng giá thành sản xuất

Điện cực có những yêu cầu cơ bản như sau:

 Điện trớ suất của điện cực càng nhỏ càng tốt để giảm mất mát điện năng

 Vật liệu làm điện cực không được quá xốp vì nó có thể làm cho điện cực đang

nóng bị oxy hóa quá mức do khí quyển

 Điện cực phải có đủ độ bền để chịu được trọng lượng của bản thân, không bị gãy

trong quá trình nghiêng lò để rót thép và chịu được va đập khi sụt liệu trong quá trình nấu luyện

 Đảm bảo hình dáng hình học để có tiếp xúc tốt giữa điện cực và đồ cặp điện cực

 Có hai loại điện cực thường dùng là điện cực than và graphit Điện cực graphit có

ưu điểm hơn điện cực than

Hình 1.2 Sơ đồ thiết bị điện của lò hồ quang:

1/ Đường dây cao thế

2/ Cầu dao cao thế

3/ Cầu dao đầu chính

4/ Bộ phận đo dòng

5/ Bộ phận đo áp máy biến áp

6/ Đồng hồ đo và rơ le bảo vệ

7/ Cuộn cảm

8/ Cầu dao đầu cuộn cảm

9/ Máy biến áp

10/ Cầu dao đổi điện áp

11/ Đồng hồ đo, thiết bị bảo vệ và tự động điều chỉnh điện cực

11 6 3

Bảng : So sánh tính chất điện cực graphit và điện cực than

Tính chất Điện cực than Điện cực graphit Điện trở suất [Ω.mm2/m] 40-60 8-12

Nhiệt độ bắt đầu bị oxy hóa [0C] 400-500 600

2 kg/tấn)

Đường kính điện cực:

Trong đó:

I – dòng điện dây dẫn (Ampere)

l – điện trở suất của điện cực ở 5000C (với điện cực grafit thì = 10Ω.mm2/m)

K – hệ số (với điện cực grafit thì K=2,1 W/cm2)

Lò 60 tấn ta có P = 35 MVA

Thế vào ta có :

Chọn đường kính điện cực là 610mm

Các biện pháp để giảm tiêu hao điện cực:

 Phủ một lớp bảo vệ trên bề mặt điện cực

 Làm nguội điện cực bằng hộp nước

 Làm nguội điện cực bằng màu nước trực tiếp quanh điện cực

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU NẤU THÉP

I.TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU NẤU THÉP TRONG LÒ HỒ QUANG DUNG LƯỢNG 60 TẦN:

Mác thép cần nấu là BCT38 với mẻ nấu 60 tấn

Nguyên tố C Si Mn P S Cr,Ni,Cu BCT38(%) 0,14-0,22 0,12– 0,3 0,4-0,65 0,04 0,05 <0,3

Bảng 2.2: Thành phần của một số nguyên liệu

1.Tính toán phối liệu chính:

Gọi x là % của thép BCT38 trong mẻ liệu

y là % của lượng than cốc

Ta tính lượng phối liệu dựa vào %C trong nguyên liệu và mác thép cần nấu

%Ctính toán = %Cmác thép + (0.3 ÷ 0.4) = 0,18 + 0,35 = 0,53% (318 kg)

Ta có hệ phương trình:

x + y+ 3 = 100

0,18x + 3 × 3,2 + 89y = 0,53 × 100

Giải phương trình ta được : x = 96,71% , y = 0,29%

Khối lượng mẻ liệu là 60 tấn

Vậy khối lượng thép BCT38 là : mt = 96,71% × 60 = 58026 (kg)

Khối lượng than cốc là : m g = 0,29% × 60 = 174 (kg)

Khối lượng gang: 3% × 60 = 1800 kg

Từ thành phần của nguyên liệu đầu vào, ta tính được % các nguyên tố:

Si (%) = 2% × 1800 + 0,21% × 58026 = 158 kg (0,26%)

Mn (%) = 0,5% × 1800 + 0,53% × 58026 = 317 kg (0,53%)

P (%) = 0,5% × 1800 + 0,04% × 58026 + 0,05% × 174 = 32kg (0,053%)

S (%) = 0,11% × 1800 + 0,05% × 58026 + 1% ×174 = 33 kg (0,055%)

 Cháy hao các nguyên tố qua các thời kỳ:

Nấu chảy (%) Oxi-hóa (%) Hoàn nguyên (%)

 Sự cháy hao của các nguyên tố được chọn như bảng sau:

Nấu chảy (%) Oxi hóa (%) Hoàn nguyên (%)

Bảng 2.4: Các thông số cháy hao được chon

Sau cháy hao bao gồm cả nấu, chảy oxy, hóa hoàn nguyên:

Tính theo trọng lượng kim loại đầu vào thì:

 Feromangan: 13-15kg/tấn  khối lượng FeroMangan = 0,013 × 60 = 0.78 tấn

Với lượng FeroMangan trên thì 50% khử khí (cho vào trong giai đoạn khử khí ở thời kì oxi hóa) và 50% hợp kim hóa

Vậy Fero dùng cho khử khí là:

Fero = 0,5 × 780kg = 390kg  khối lượng Mn = 390 × 0,76 = 296kg

Do được cho vào trong thời kì oxi hóa Nên sau kết thúc quá trình luyện lượng Mn là:

Mn = 296kg × 0,88 = 260kg

Do thiếu 161 kg nên lượng Mn không cần bổ sung

Bảng 2.3 Tình hình cháy hao của các nguyên tố qua các thời kỳ

Ta có lượng FeroMn dùng cho hợp kim hóa là 390 kg (lượng này có thể dùng để thêm vào trong thời kì Oxi hóa để đảm bảo thành phần MnO trong xỉ)

 FeroSilic: 4-10kg/tấn khối lượng FeroSilic = 0,005 × 60 = 0,3 tấn

Tương tự FeroSilic cũng dùng để khử khí 50% (cho vào trong giai đoạn khử khí ở thời kì oxi hóa) và hợp kim hóa 50%

Lượng dùng để khử khí là: 0,5 × 300 kg = 150kg (được cho vào từ giai đoạn Oxi-hóa)

 Lượng Si là: 150 kg × 0,75 = 113kg

Lượng dùng hợp kim hóa: 0,5×300kg = 150kg (cho vào trong giai đoạn hoàn nguyên)

 Lượng Si: 150 kg × 0,75 = 113 kg

2 Tính toán xỉ

- Lượng FeroMn75 và FeroSi75 cho vào thời kì Oxi hóa lần lượt là 390kg và 150kg

- Với FeroMn75 thì có 2% Si và FeroSi75 thì có 0.7%Mn

- Nên lượng Mn là: 390×0,76 + 150×0,7% = 298kg (chỉ cháy hao trong giai đoạn Oxi hóa)

- Lượng Mn bị cháy hao là: 298×0,12 = 36kg cộng với lượng Mn (có sẵn trong liệu)

bị cháy hao qua thời kì nấu chảy và oxi hóa là 178 kg vậy ta có tổng lượng Mn cháy hao là: 178 + 36 = 214 kg

- Lượng Si là: 150 × 0,75 + 390 × 2% = 120 kg (chỉ cháy hao trong giai đoạn Oxi hóa)

- Lượng Si bị cháy hao là: 120× 0,65 = 78 kg cộng với lượng Si (có sẵn trong liệu) bị cháy hao qua thời kì nấu chảy và oxi hóa là 136 kg vậy ta có tổng lượng Si cháy hao là: 78+136 = 214 kg

Ta cần tính khối lượng của từng nguyên tố ở mỗi thời kì, để từ đó biết được sự cháy hao các nguyên tố Dựa vào bảng 2.3 ta có thể tính được lượng xỉ ta đang có, từ đó có thể suy

ra lượng xỉ cần thêm là bao nhiêu

- Lượng Fe thép vụn và gang được cho vào từ đầu

- Vậy khối lượng Fe: 58,026 × 0,99 + 1800 × 0,94 = 59,137 kg

- Thời kỳ Nấu chảy sắt bị cháy hao 3% và thời kì oxi hóa cháy hao 7%

- Vậy lượng sắt bị cháy hao: 59,137 – 59,137×0,97×0,93 = 5790 kg

Bảng sau đây thể hiện khối lượng của các nguyên tố bị cháy hao đi vào xỉ cũng như bay hơi (chỉ tính cho giai đoạn nấu chảy và giai đoạn oxi hóa)

Nguyên tố Lượng bị cháy hao (kg) Vào xỉ (kg) Bay hơi (kg)

Lượng phải bù thêm là: 3955 – 903 = 3052 kg

Thành phần hóa học Xỉ bazơ Chọn Khối lượng cần (kg) Lượng

có ( kg)

Bổ sung (kg)

Vật Liệu SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO MnO CaF

Vôi 2,3 2,2 0,8 91,3 3,3 - - 0,1 - - - Huỳnh thạch 3,6 1,5 0,2 - - - 94,2 - - 0,5 - Manhezit 3 2 1 1 92 1 - - - - - Tro điện cực 46 18 26 10 - - - - Gạch Đinat 94 1,1 1,6 2,5 0,8 - - - - Samot 62 2 35 0,7 0,3 - - - - Quặng Fe 3,8 81,2 1,2 0,2 0,2 0,7 - - 0,1 - 12,6 Vảy cán 1,75 35,57 0,62 1,4 0,62 1,43 - - - - 58,6 Than cốc 51 7 35 5 - - - -

Bảng 2.4 Phần trăm các oxit trong chất tạo xỉ

Căn cứ vào bảng 2.4 ta có thể tính được lượng các chất cho thêm vào để tạo xỉ

Để bổ sung SiO2 ta sẽ cho gạch Đi-nát

- Cần thêm 407 kg SiO2, vậy khối lượng gạch Đi-nát = 407 × (100/94) = 433 kg

Để bổ sung CaO ta sẽ cho Vôi

- Cần bổ sung 1779,8kg CaO, vậy khối lượng Vôi = 1779,8 × (100/91,3) = 1949kg

Để bổ sung (FeO+Fe2O3) ta sẽ cho vẩy cán và quặng Fe

- Lượng quặng và vẩy cán thêm vào tình hình xỉ, ở đây chọn tỉ lệ là 50-50 nhưng vẫn

có thể thay đổi tùy vào tình hình của xỉ

- Cần thêm 489 (FeO+Fe2O3), để đơn giản cho quá trình tính %FeO và % Fe2O3 ở trên bảng tao nhập lại thành một Vậy lượng vẩy cán=489×0,5×(100/94,17)= 260kg; lượng quặng Fe = 489×0,5× (100/93,8) = 261kg

Để bổ sung MgO ta sẽ dùng gạch Manhezit

- Cần thêm 276.9kg MgO, vậy khối lượng gạch Manhezit = 76,9×(100/92) = 301kg

- Tính lại lượng oxit:

SiO2 =433×0,94+2,3% ×1949 + 3%×301 + 3,8%×261 + 1,75%×260+107=582 kg CaO = 1949×0,913+ 1%×301 + 2,5%×433 + 0,2%×261 + 1,4%×260 = 1797 kg MgO = 301×92% + 3,3%×1949 + 0,8%×433 + 0,2%×261+ 0,62%×260 = 347 kg

 B = (CaO + MgO)/SiO2 = 3,7 (hợp lý)

Nếu tình hình tạo xỉ mà thấy quá sệt ta có thể bổ sung 0.13% khối lượng của liệu

Sau khi kết thúc quá trình luyện, thành phần của các nguyên tố (một cách tương đối): Nguyên tố Khối lượng (kg) % nguyên tố % mác BCT38

Bảng 2.6:Thành phần các nguyên tố sau khi tinh luyện

Từ bảng trên có thể thấy các nguyên tố đều đạt tiêu chuẩn của Mac thép, ngoại trừ C Ta khử sụng phương pháp khử C bằng cách thổi khí Oxi lượng vừa đủ để mac thếp đạt yêu cầu

IV.CÔNG TÁC CHUẦN BỊ:

1 Kiểm tra thiết bị:

- Kiểm tra khả năng làm việc và an toàn thiết bị

- Đầm lò, xây máng rót, kiểm tra khuôn rót, đắp thùng rót ,…

- Kiểm tra điện, cầu dao,…

- Kiểm tra nồi lò

- Sấy lò và thùng rót

2 Chất liệu:

Thời gian chất liệu và nấu chảy mẻ liệu thường chiếm 50-70% tổng thời gian nấu luyện 1 mẻ thép, do vậy cần có giải pháp giảm thời gian chất liệu và phân bố liệu sao cho

có mật độ lớn nhất, liệu khó chảy nhất nằm ở sát tường lò.Thao tác nạp liệu ảnh hưởng

đến quá trình nóng chảy liệu, cháy hao các nguyên tố hợp kim và tuổi thọ của lò.Nguyên

tắc khi chất liệu là :

- Tốc độ nạp nhanh đều

- Liệu phải được xếp sít chặt và chất được nhiều nhất

- Phân bố các cỡ liệu hợp lý trong lò, các liệu lớn và khó chảy nên đưa vào vùng nhiệt

độ cao

- Duy trì ổn định, bảo đảm an toàn không làm gãy điện cực trong quá trình nấu

- Cố gắng nạp liệu 1÷2 lần, sử dụng nạp liệu trên xuống

Khi mở nắp lò, nhiệt độ từ 1500°C giảm xuống còn 800 ÷ 900°C Nhiệt lượng mất đi

đó trong giai đoạn nấu chảy phải bổ sung bằng nguồn nhiệt hồ quang, do đó tổn hao điện năng nhiều, kéo dài thời gian nấu chảy,năng suất lò không cao.Nạp liệu khít chặt đảm bảo dẫn điện, nhiệt tốt, phối hợp chặt chẽ giữa các loại liệu cục to, cục vừa và nhỏ một cách hợp lý

Loại liệu Khối lượng/cục liệu (kg) % liệu trong mẻ liệu

Liệu loại nhỏ <10kg 40%

Liệu loại trung bình 10÷25 kg 45%

Liệu cục to 25÷150 kg 15%

Quá trình chất liệu có thể chia làm 2 đợt:

- Chất khoảng 60% liệu gồm thép, vôi, MgO, gỉ sắt

- Khi liệu đã chảy hết thì chất tiếp đợt 2 là số thép còn lại,gang và các chất trợ dung tạo xỉ

Trình tự chất liệu như sau:

- Trên đáy lò được chất 1 lớp vôi 1,5-2% trọng lượng liệu (2-3 tấn) rải đều mặt đáy Mục đích của lớp vôi này là giảm bớt sư va đập của liệu rơi từ trên xuống và đồng thời tạo xỉ sớm để khử bớt P

- Chất khoảng ¼ số liệu là loại cục nhỏ vào nấu luyện, sau đó dàn đều ra lò, tiếp chất cục liệu vừa

- Khi số liệu điền đầy ½ nồi lò thì chất liệu cục to vào chính giữa 3 điện cực, trên cùng chất một lớp liệu cục nhỏ, rồi thông điện phóng hồ quang

- Theo tình nóng đỏ liệu mà chất tiếp tục và tăng công suất lò, khi nhiệt độ lò 1000°C thì chất hết liệu tiến hành nấu chảy liệu nhanh

CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ NẤU LUYỆN THÉP TRONG

LÒ HỒ QUANG BAZƠ

I CÔNG TÁC CHUẨN BỊ

Kiểm tra thiết bị:

 Kiểm tra khả năng làm việc và an toàn thiết bị

 Đầm lò, xây máng rót, kiểm tra khuôn rót, đắp thùng rót ,…

 Kiểm tra điện, cầu dao,…

 Kiểm tra nồi lò

 Sấy lò và thùng rót

Chất liệu:

Thời gian chất liệu và nấu chảy mẻ liệu thường chiếm 50-70% tổng thời gian nấu luyện 1 mẻ thép, do vậy cần có giải pháp giảm thời gian chất liệu và phân bố liệu sao cho

có mật độ lớn nhất, liệu khó chảy nhất nằm ở sát tường lò

Thao tác nạp liệu ảnh hưởng đến quá trình nóng chảy liệu, cháy hao các nguyên tố hợp kim và tuổi thọ của lò

Nguyên tắc khi chất liệu là :

 Tốc độ nạp nhanh đều

 Liệu phải được xếp sít chặt và chất được nhiều nhất

 Phân bố các cỡ liệu hợp lý trong lò, các liệu lớn và loại liệu khó chảy nên đưa vào vùng nhiệt độ cao

 Duy trì chúng được ổn định, bảo đảm an toàn không làm gãy điện cực trong quá trình nấu

 Cố gắng nạp liệu 1÷2 lần, sử dụng nạp liệu trên xuống

Khi mở nắp lò, nhiệt độ từ 1500°C giảm xuống còn 800 ÷ 900°C Nhiệt lượng mất

đi đó trong giai đoạn nấu chảy phải bổ sung bằng nguồn nhiệt hồ quang, do đó tổn hao điện năng nhiều, kéo dài thời gian nấu chảy,năng suất lò không cao

Nạp liệu khít chặt đảm bảo dẫn điện, nhiệt tốt, phối hợp chặt chẽ giữa các loại liệu cục to, cục vừa và nhỏ một cách hợp lý

Loại liệu Khối lượng/cục liệu (kg) Liệu trong mẻ liệu (%)

Liệu loại nhỏ <10kg 40%

Liệu loại trung bình 10÷25 kg 45%

Liệu cục to 25÷150 kg 15%

Quá trình chất liệu có thể chia làm 2 đợt:

 Chất khoảng 60% liệu gồm thép, vôi, MgO, gỉ sắt

 Khi liệu đã chảy hết thì chất tiếp đợt 2 là số thép còn lại,gang và các chất trợ dung tạo xỉ

Bảng 3.1 Tỉ lệ các loại liệu trong một mẻ nấu