Điều chỉnh và khống chế nhiệt độ lò điện trở, chương 1 potx

Ch-ơng 1: tổng quan về cấu tạo và
nguyên lý làm việc của lò điện
I-Giới thiệu chung về lò điện
1 - Định nghĩa
Lò điện là một thiết bị điện biến điện năng thành nhiệt năng
dùng trong các quá trình công nghệ khác nhau nh- nung hoặc nấu
luyện các vật liệu, các kim loại và các hợp kim khác nhau v.v
- Lò điện đ-ợc sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kỹ thuật :
+ Sản xuất thép chất l-ợng cao
+ Sản xuất các hợp kim phe-rô
+ Nhiệt luyện và hoá nhiệt luyện
+ Nung các vật phẩm tr-ớc khi cán, rèn dập, kéo sợi
+ Sản xuất đúc và kim loại bột
- Trong các lĩnh vực công nghiệp khác :
+ Trong công nghiệp nhẹ và thực phẩm, lò điện đ-ợc dùng để
sất, mạ vật phẩm và chuẩn bị thực phẩm
+ Trong các lĩnh vực khác, lò điện đ-ợc dùng để sản xuất các
vật phẩm thuỷ tinh, gốm sứ, các loại vật liệu chịu lửa v.v
Lò điện không những có mặt trong các ngành công nghiệp mà
ngày càng đ-ợc dùng phổ biến trong đời sống sinh hoạt hàng ngày
của con ng-ời một cách phong phú và đa dạng : Bếp điện, nồi nấu
cơm điện, bình đun n-ớc điện, thiết bị nung rắn, sấy điện v.v
2 - Ưu điểm của lò điện so với các lò sử dụng nhiên liệu
Lò điện so với các lò sử dụng nhiên liệu có những -u điểm sau
:
- Có khả năng tạo đ-ợc nhiệt độ cao
- Đảm bảo tốc độ nung lớn và năng suất cao
- Đảm bảo nung đều và chính xác do dễ điều chỉnh chế độ điện và
nhiệt độ
- Kín
- Có khả năng cơ khí hoá và tự động hoá quá trình chất dỡ nguyên

liệu và vận chuyễn vật phẩm
- Đảm bảo điều khiện lao động hợp vệ sinh, điều kiện thao tác tốt,
thiết bị gọn nhẹ
3 - Nh-ợc điểm của lò điện
- Năng l-ợng điện đắt
- Yều cầu có trình độ cao khi sử dụng
II-Giới thiệu chung về lò điện trở
1 - Nguyên lý làm việc của lò điện trở
Lò điện trở làm việc dựa trên cơ sở khi có một dòng điện chạy
qua một dây dẫn hoặc vật dẫn thì ở đó sẽ toả ra một l-ợng nhiệt
theo định luật Jun-Lenxơ :
Q=I
2
RT
Q - L-ợng nhiệt tính bằng Jun (J)
I - Dòng điện tính bằng Ampe (A)
R - Điện trở tính bằng Ôm
T - Thời gian tính bằng giây (s)
Từ công thức trên ta thấy điện trở R có thể đóng vai trò :
- Vật nung : Tr-ờng hợp này gọi là nung trực tiếp
- Dây nung : Khi dây nung đ-ợc nung nóng nó sẽ truyền nhiệt
cho vật nung bằng bức xạ, đối l-u, dẫn nhiệt hoặc phức hợp.
Tr-ờng hợp này gọi là nung gián tiếp.
Tr-ờng hợp thứ nhất ít gặp vì nó chỉ dùng để nung những vật
có hình dạng đơn giản ( tiết diện chữ nhật, vuông và tròn )
Tr-ờng hợp thứ hai th-ờng gặp nhiều trong thực tế công
nghiệp. Cho nên nói đến lò điện trở không thể không đề cập đến
vật liều để làm dây nung, bộ phận phát nhiệt của lò.
2 - Những vật liệu dùng làm dây nung
a) - Yêu cầu của vật liệu dùng làm dây nung

Dây nung là bộ phận phát nhiệt của lò, làm việc trong những
điều kiện khắc nghiệt do đó đòi hỏi phải đảm bảo các yều cầu sau :
+ Chịu nóng tốt, ít bị ôxy hoá ở nhiệt độ cao
+ Phải có độ bền cơ học cao, không bị biến dạng ở nhiệt độ
cao
+ Điện trở suất phải lớn
+ Hệ số nhiệt điện trở phải nhỏ
+ Các tính chất điện phải cố định hoặc ít thay đổi
+ Các kích th-ớc phải không thay đổi khi sử dụng
+ Dễ gia công, dễ hàn hoăc dễ ép khuôn
b)- Dây nung kim loại
Để đảm bảo yêu cầu của dây nung, trong hầu hết các lò điện
trở công nghiệp, dây nung kim loại đều đ-ợc chế tạo bằng các hợp
kim Crôm-Nhôm và Crôm-Niken là các hợp kim có điện trở lớn.
Còn các kim loại nguyên chất đ-ợc dùng để chế tạo dây nung rất
hiếm vì các kim loại nguyên chất th-ờng có những tính chất không
có lợi cho việc chế tạo dây nung nh- :
+ Điện trở suất nhỏ
+ Hệ số nhiệt điện trở lớn
+ Bị ôxy hoá mạnh trong môi tr-ờng khí quyễn bình th-ờng
Dây nung kim loại th-ờng đ-ợc chế tạo ở dạng tròn và dạng
băng
c) - Dây nung phi kim loại
Dây nung phi kim loại dùng phổ biến là SiC, grafit và than.
III-Cấu tạo lò điện trở
I- Những yêu cầu cơ bản đối với cấu tạo lò điện
1 - Hợp lý về công nghệ
Hợp lý về công nghệ có nghĩa là cấu tạo lò không những phù
hợp với quá trình công nghệ yêu cầu mà cọn tính đến khả năng sử
dụng nó đối với quá trình công nghệ khác nếu nh- không làm phức

tạp quá trình gia công và làm tăng giá thành một cách rõ rệt. Cấu
trúc lò đảm bảo đ-ợc các điều kiện nh- thế mới coi là hợp lý nhất.
Điều này đặc biệt quan trọng trong khi nhu cầy về lò điện v-ợt xa
khả năng sản xuất ra nó.
2 - Hiệu quả về kỹ thuật
Hiệu quả về kỹ thuật là khả năng biểu thị hiêu suất cực đại của
kết cấu khi các thông số của nó xác định ( kích th-ớc ngoài, công
suất, trọng l-ợng giá thànhv.v ).
Đối với một thiết bị hoặc một vật phẩm sản xuất ra, năng suất
trên một đơn vị công suất định mức, suất tiêu hao điện để nung
v.v là các chỉ tiêu cở bản của hiệu quả kỹ thuật. Còn đối với từng
phần riêng biệt của kết cấu hoặc chi tiết, hiệu quả kỹ thuật đ-ợc
đánh giá bằng công suất dẫn động, mô men xoắn, lực v.v ứng với
trọng l-ợng, kích th-ớc hoặc giá thành kết cấu.
3 - Chắc chắn khi làm việc
Chắc chắn khi làm việc là một trong những chỉ tiêu quan trọng
nhất của chất l-ợng kết cấu của các lò điện. Th-ờng các lò điện
làm viêc liên tục trong một ca, hai ca và ngay cả ba ca một ngày.
Nếu trong khi làm việc, một bộ phận nào đó không hoàn hảo sẽ ảnh
h-ởng đến quá trình sản suất chung. Điều này đặc biệt quan trọng
đối với các lò điện làm việc liên tục trong dây chuyền sản xuất tự
động. Ngay đối với các lò điện làm việc chu kỳ, lò ngừng cũng làm
thiệt hại rõ rệt cho sản xuất vì khi ngừng lò đột ngột ( nghĩa là phá
huỷ chế độ làm việc bình th-ờng vủa lò ) có thể dẫn đến làm h-
hỏng sản phẩm, lãng phí nguyên vật liêu và làm tăng giá thành sản
phẩm.
Một chỉ tiêu phụ về sự chắc chắn khi làm việc của một bộ phận
đó của lò điện là khả năng thay thế nhanh hoặc khả nằng dự trữ lớn
khi lò làm việc bình th-ờng. Theo quan điểm chắc chắn, trong thiết
bị cần chú ý đến các bộ phận quan trọng nhất, quyết định sự làm

việc liên tục của lò. Thí dụ : dây nung, băng tải v.v
4 - Tiện lợi khi sử dụng
Tiện lợi khi sử dụng nghĩa là yêu cầu
- Số nhân viên phục vụ tối thiểu
- Không yêu cầu trình độ chuyên môn cao, không yêu cầu sức lực
và sự dẻo dai của nhân viên phục vụ.
- Số l-ợng các thiết bị hiếm và quí bị hao mòn nhanh yêu cầu tối
thiểu
- Bảo quản dễ dàng. Kiểm tra và sửa chữa tất cả các bộ phận của
thiết bị thuận lợi.
- Theo quan điểm an toàn lao động, điều kiện làm việc phải hợp
vệ sinh và tuyệt đối an toàn.
5 - Rẻ và đơn giản khi chế tạo
Về mặt này yêu câu nh- sau :
- Tiêu hao vật liệu ít nhất, đặc biệt là các vật liệu quí và hiếm (
các kim loại mầu, các hợp kim có hàm l-ợng niken cao v.v )
- Công nghệ chế tạo đơn giản nghĩa là khả năng chế tạo phải sao
cho ngày công ít nhất và tận dụng đ-ọc các thiết bị, dụng cụ
thông th-ờng có sẵn trong các nhà máy chế tạo để gia công.
- Các loại vật liệu và thiết bị yêu cầu để chế tạo phải ít nhất.
- Sử dụng đến mức tối đa các kết cấu giống nhau và cùng loại để
dễ dàng đổi lẫn và thuận tiện khi lắp ráp.
- Chọn hợp lý các dạng gia công để phù hợp với điều kiện chế tạo
( đúc, hàn, dập ). Bỏ các chi tiết và các khâu gia công cơ khí
không hợp lý.
6 - Hình dáng bề ngoài đẹp
Mỗi kết cấu của thiết bị, vật phẩm, các khâu và các chi tiết
phải có hình dáng và tỷ lệ các cạnh phù hợp, dễ coi. Tuy vậy cũng
cần chú ý rằng, độ bền của kết cấu khi trọng l-ợng nhỏ và hình
dáng bề ngoài đẹp có quan hệ khăng khít với nhau.

Việc gia công lần chót nh- sơn có vai trò đặc biệt quan trọng đối
với hình dáng bề ngoài của lò điện. Song cũng cần tránh sự trang trí
không cần thiết.