nghiên cứu ứng dụng plc s7-200 và biến tần micromaster vector vào quá trình nâng hạ điện cực lò hồ quang

TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Lời Nói Đầu
Ngày nay, trong sự nghiệp công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước, ngành công
nghiệp luyện kim đóng vai trò quan trọng. Đây là ngành công nghiệp có vị trí then
chốt trong việc phát triển ngành công nghiệp nặng nói riêng và ngành công nghiệp
nước nhà nói chung. Ngành công nghiệp luyện kim ở Việt Nam hiện nay đang được
phát triển mạnh cả về lượng và chất, là một mũi nhọn trong công cuộc xây dung và
kiến thiết đất nước. Việc ứng dụng các thành tựu khoa học – kỹ thuật tiên tiến, các
dây truyền hiện đại về luyện kim của các nước tiên tiến trên thế giới đã làm cho
ngành công nghiệp luyện kim ở Việt Nam có sự phát triển vượt bậc.
Có nhiều phương pháp luyện thép song phương pháp luyện thép bằng lò hồ
quang đã và đang được áp dụng một cách rộng rãi trong các nhà máy luyện thép ở
Việt Nam. Phương pháp này có ưu điểm cơ bản là đơn giản, tiện lợi, dễ điều chỉnh
để tạo ra mác thép mong muốn, đồng thời phương pháp này đem lại hiệu quả kinh
tế cao.
Sau 5 năm học tập và nghiên cứu tại trường, em đã cơ bản hoàn thành được
nhiệm vụ học tập của mình, và được giao đồ án tốt nghiệp với đề tài: “ Nghiên cứu
ứng dụng PLC S7-200 và Biến Tần Micromaster vector vào quá trình nâng hạ
điện cực lò hồ quang” phục vụ cho ngành luyện kim.
Sau thời gian hơn 2 tháng tìm tòi nghiên cứu, được sự giúp đỡ tận tình của
Thầy Giáo ĐÀO THANH và sự chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn TĐH –
XNCN cùng với sự giúp đỡ của các bạn bè đồng nghiệp, cùng với sự nỗ lực của bản
thân, đến nay đề tài tốt nghiệp của em đã được hoàn thành với đầy đủ các nội dung
yêu cầu.
Với khả năng có hạn về kiến thức và tài liệu tham khảo cho nên bản dồ án
này sẽ không chánh khỏi những thiếu sót. Vì vậy em rất mong được sự giúp đỡ chỉ
bảo của các thầy cô và các bạn bè đồng nghiệp để đề tài được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Ngày 17 tháng 6 năm 2005
Sinh viên

Vò Quang Hưng


GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
PHẦN I
KHÁI QUÁT VỀ CÔNG
NGHỆ CỦA LÒ HỒ QUANG
PHẦN I: KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ CỦA LÒ HỒ QUANG
A. CÔNG NGHỆ CỦA LÒ HỒ QUANG.
I. Khái niệm chung và phân loại:
1. Khái niệm :
Lò hồ quang : Là lò lợi dụng nhiệt của ngọn lửa hồ quang giữa các điện cực
hoặc giữa điện cực và kim loại để nấu chẩy kim loại. lò điện hồ quang dùng
để nấu thép chất lượng cao.
2. Phân loại.
a. Theo dòng điện sử dụng:
- Lò hồ quang một chiều ( sử dụng dòng điện một chiều)
GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Lò hồ quang xoay chiều (sử dụng dòng điện xoay chiều)
b. Theo phương thức hình thành hồ quang
- Lò hồ quang nung nóng gián tiếp: Hồ quang được hình thành giữa hai điện
cực ở phía trên vật liệu cần được gia nhiệt.
- Lò hồ quang nung nóng trực tiếp: Hồ quang được xuất hiện trực tiếp giữa
kim loại cần được gia nhiệt và các điện cực

1
2
3

4
1
2
3
4
a
b.
h1.1: a. Lò hồ quang nung nóng gián tiếp
b. Lò hồ quang nung nóng trực tiếp
Trong đó:
1: Than điện cực; 2: Tường lò
3: Ngọn lửa hồ quang; 4: Vật gia công nhiệt.
c. Theo đặc điểm chất liệu vào lò:
- Lò chất liệu từ đỉnh lò xuống nhờ gầu chất liệu, loại lò này có cơ cấu nâng
ván móc.
- Lò chất liệu bên sườn bằng phương pháp thủ công hay máy móc qua cửa lò.
d. Theo số tấn thép được luyện (dung lượng định mức của lò) 0,5; 1,5; 3,5; 9;
12… tấn.
e. Theo dung dịch nấu luyện: Lò axit, lò bazơ.
f. Theo tính chất nấu luyện: Lò hồ quang chân không, Lò hồ quang plasma.
II. Cấu tạo của lò hồ quang.
*. Thiết bị cơ khí lò điện hồ quang.
a. Vỏ lò:
Cần có độ bền cơ học cao, có khả năng chịu tải trọng của kim loại và
áp lực giãn nở khi nung nóng. Vỏ lò thường được làm bằng thép tấm dầy 10
đến 30 mm bằng cách ghép hay hàn. Trong vỏ lò có xây vật liệu chịu lửa, vỏ
thân lò thường có dạng hình trụ, hình côn hoặc phối hợp trụ côn, đáy vỏ lò
thường có dạng hình cầu, hình thang.
GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

b. Cửa lò:
Lò gồm 2 cửa, cửa ra xỉ và cửa ra thép. Cửa lò được đóng mở bằng khí nén
thuỷ lực hoặc bằng động cơ điện.
c. Cặp điện cực:
Trong lò điện, cặp điện cực để giữ điện cực và dẫn dòng điện đến điện cực nó
gồm có các bộ phận: mặt đầu, cặp lò xo, khí nén và bàn trượt.
d. Nắp lò:
Được làm bằng thép tấm có đầm vât liệu chịu lửa.
e. Máy rót thép:
f. Vành làm chặt:
Để làm giảm khe hở giữa điện cực và nắp lò.
g. Thiết bị nghiêng lò:
Tuỳ theo dung lượng mà chọn kiểu nghiêng lò cho thích hợp đảm bảo
nghiêng lò 40 đến 45 độ về phía rót thép và 10 đến 15 độ về phía cào xỉ và
chất liệu; Có hai kiểu nghiêng lò

h1.2: Sơ đồ nghiêng lò
+ Nghiêng lò bên hông:
Loại này có ưu điểm là thiết bị đơn giản, gọn gàng, khi mất điện có thể quay
bằng tay tránh được sự bám dính của xỉ và kim loại.
+ Nghiêng lò đặt dưới đáy:
Loại này có ưu điểm là quay lò rất vững chắc, quay êm và đều, có thể tự động
điều khiển hoàn toàn. Có nhược điểm là dễ rơi xỉ và kim loaị vào động cơ
điện, công việc bảo quản thiết bị khó khăn phức tạp. Tất cả các lò trung bình
và lớn đều có cơ cấu nghiêng lò loại 2.
h. Thiết bị cơ khí nâng hạ điện cực:
Thông thường lò hồ quang điện thường có 3 điện cực tương ứng với nó là 3
cơ cấu nâng, hạ điện cực của 3 pha. Khi động cơ quay sẽ làm cho tang quay
kéo dây cáp, dây cáp sẽ nâng hoặc hạ điện cực lên hoặc xuống. Trong cơ cấu
nâng hạ còn có đối trọng, nhờ đó mà tốc độ nâng điện cực luôn lớn hơn tốc độ

GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
xuống. Tuỳ theo loại lò mà tốc độ lên hoặc xuống của điện cực cũng khác
nhau.
+ Đối với lò lớn:
V
lên
= 1 đến 1,5 m/ph.
V
xuống
= 0,5 đến 0,8 m/ ph.
+ Đối với lò nhỏ:
V
lên
= 1,5 đến 2 m/ph.
V
xuống
= 1,2 đến 1,5 m/ ph.
Có 2 lọai thiết bị nâng hạ điện cực.
+ Loại bàn trượt:
Loại này dùng thích hợp cho lò nhỏ vì thiết bị đơn giản, dễ chế tạo nhưng có
nhược điểm là do trụ đứng cần có chiều cao nhất định nên ảnh hưởng đến sự
làm việc chung của cầu trục trong phân xưởng .
+ Loại trụ xếp :
Loại này thích hợp cho những lò có dung tích lớn, có thể hạ thấp chiều cao
khi cần thiết, kết cấu chắc chắn nhưng phức tạp
i Ngoài ra đối với lò hồ quang nạp liệu trên cao còn có cơ cấu quay vòm lò,
(nắp lò ) cơ cấu nạp liệu…
k Trong các lò hồ quang có nồi lò sâu kim loại lỏng ở trạng thái tĩnh có sự
chênh lệch nhiệt độ theo độ cao (khoảng 100

0
c/m) trong điều kiện đó để tăng
cường phản ứng của kim loại và để đảm bảo khả năng nung nóng của kim loại
trước khi rót cần phải khuấy trộn kim loại lỏng. Ở các lò dung lượng nhỏ
(dưới 7 tấn ) thì việc khuấy trộn được khuấy trộn bằng tay qua cơ cấu cơ khí.
Với lò có dung lượng trung bình (9 đến 50 tấn) và đặc biệt > 100 tấn thì được
thực hiện bằng thiết bị khuấy để không những làm giảm sự vất vả của người
thợ nấu mà còn nâng cao chất lượng của kim loại. Thiết bị khuấy trộn của
kim loại nóng thường là thiết bị điện từ có nguyên lý tương tự nh động cơ
không đồng bộ rotor lồng sóc.
1. Cơ cấu làm mát cho lò.
Vì trong quá trình nấu luyện kim loại thì nhiệt độ trong và xung quanh lò đạt
nhiệt độ rất cao, do đó cần phải có thiết bị làm mát để giảm nhiệt độ và tăng
tuổi thọ lò.
Các bộ phận cần được làm mát:
- Mặt đầu của cặp điện cực.
- Èng dẫn điện.
GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Vành làm chặt giữa các cặp điện cực và nắp lò.
- Tấm chắn cửa chính và cửa phụ.
- Vòm cửa lò và cột của cửa làm việc.
- Vành nắp lò.
- Thân vỏ lò và trên lỗ rót thép.
- Ngoài ra còn có cần làm nguội ở các ống mềm và phần dây cáp.
- Hệ thống bơm nước làm mát tuần hoàn được thực hiện bằng một động
cơ điện, nước được đi vào trong ống rồi tới lò.
III. CHẾ ĐỘ NĂNG LƯỢNG ĐIỆN VÀ LÀM MÁT CỦA
LÒ HỒ QUANG
- Năng suất lò hồ quang và chi phí năng lượng điện cho một tấn thép ở

một mức độ lớn phụ thuộc vào việc định ra chế độ điện trong quá trình nấu
luyện. Chế độ điện hợp lý thì quá trình nấu luyện sẽ kinh kế. Trong quá trình
nấu luyện chế độ nhiệt ở các thời kỳ khác nhau, do đó chế độ điện cũng khác
nhau.

0
1
2
3
4
10
20
30
t (h)
P
(MW)
NÊu chÈy
oxy ho¸
hoµn nguyªn
h1.3: Đồ thị P (t)
*. Yêu cầu công suất điện trong quá trình nấu luyện.
1. Giai đoạn nung nóng liệu và nấu chảy kim loại .
Đây là giai đoạn cần công suất nhiệt độ

lớn nhất. Điện năng cung cấp
cho nó có thể chiếm từ (60-80%) toàn bộ điện năng của mẻ nấu luyện và thời
gian của quá trình này cỡ từ (50-60%) toàn mẻ nấu, ở giai đoạn này có những
yếu tố ảnh hưởng đến sự làm việc của hồ quang. Trong giai đoạn này có thể
xẩy ra ngắn mạch nhiều lần và có trường hợp gây mất hồ quang. Do vậy hệ
thống điện phải đảm bảo được sự làm việc của lò với số lần ngắn mạch cho

GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
phép có thể lên tới hàng trăm lần hoặc hơn. Hệ thống phải tự loại trừ nhanh
ngắn mạch mà không làm cho các thiết bị bảo vệ tác động đồng thời phải tự
mồi lại khi mất hồ quang. Thời gian cho phép của một lần ngắn mạch làm
việc là từ 2-3(s).
Trong giai đoạn này thường xảy ra trường hợp ngắn mạch sự cố, bởi vì
lúc đầu khối kim loại dưới các điện cực được ngọn lửa hồ quang nung nóng
chẩy, do quá trình chất liệu vào lò vẫn còn các khe hở lên kim loại bị nung
nóng chẩy sẽ chảy xuống phía dưới .Lúc này khoảng cách giữa điện cực và
kim loại tăng trong khi đó khối kim loại ở hai bên thành lò chưa đủ nhiệt độ
nóng chẩy nên chưa chẩy, mà điện cực phải dịch xuống đáy lò để đảm bảo
ngọn lửa hồ quang cháy ổn định. Do đó dẫn đến sự sụt liệu, toàn bộ kim loại
ở phía trên sẽ sụt xuống và chèn lên các điện cực ngây nên ngắn mạch sự cố.
Khi ngắn mạch sự cố thì các thiết bị bảo vệ phải tác động nâng nhanh điện
cực lên phía trên để loại trừ ngắn mạch sự cố hoặc phải cắt nhanh nguồn điện
cung cấp cho lò.
- Tóm lại giai đoạn nấu chẩy là giai đoạn hồ quang cháy kém ổn định
nhất.Công suất nhiệt của hồ quang dao động mạnh và ngọn lửa hồ quang rất
ngắn, thường từ vài (mm) đến 10-15(mm). Trong giai đoạn này cần cung cấp
cho lò một công suất lớn.
2.Thời kỳ oxy hoá .
Trong giai đoạn này có qúa trình oxy hoá để khử C,P,S…Do việc oxy
hoá C gây ra một nhiệt lượng lớn nên công suất hồ quang trong giai đoạn này
yêu cầu nhỏ hơn ở các giai đoạn trước. Thường bằng 60% công suất của giai
đoan nung nóng chẩy vật liệu .
3. Thời kỳ hoàn nguyên .
Trong giai đoạn này nhiệt độ của kim loại, tường, nắp lò đã cao và
tương đối ổn định, vì vậy công suất không lớn lắm nhưng yêu cầu ổn định,
nghĩa là công suất nhỏ hơn công suất trung bình. Tuỳ theo phương pháp luyện

thép và mác thép mà cần chọn chế độ điện trong thời kỳ hoàn nguyên.

IV. MỤC ĐÍCH YÊU CẦU ĐIỀU CHỈNH LÒ HỒ QUANG
1. Mục đích của việc điều chỉnh hồ quang .
- Cải thiện điều kiện làm việc của công nhân, muốn vậy phải dùng hệ
thống dịch điện cực có khả năng tự đông hoàn toàn.
GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Tiết kiệm năng lượng điện, tận dụng hết công suất máy biến thế lò.
Muốn vậy phải dùng thiết bị dịch điện cực có độ nhạy cao, thoả mãn với điều
kiện kỹ thuật
- Đảm bảo thời gian nấu luyện nhanh nhất, muốn vậy phải giảm thời
gian phô.
2. Yêu cầu điều chỉnh hồ quang.
- Các lò hồ quang nấu luỵên kim loại đều có các bộ điều chỉnh tự động
việc dịch điện cực vì nó cho phép giảm thời gian nấu luyện, nâng cao năng
suất lò, giảm chi phí năng lượng, giảm thấp cacbon cho kim loại, nâng cao
chất lượng thép . Giảm dao động công suất khi nấu chảy, cải thiện điều kiện
lao động….
- Điều chỉnh công suất lò hồ quang có thể thực hiện bằng cách thay đổi
điện áp ra của biến áp lực hoặc bằng sự dịch chuyển điện cực để thay đổi
chiều dài của ngọn lửa hồ quang và như vậy sẽ thay đổi được điện áp hồ
quang, dòng diện hồ quang và công suất tác dụng của hồ quang.
- Việc điều chỉnh cũng nh khống chế tự động khoảng cách điện cực và
bề mặt kim loại có thể thực hiện theo ba phương pháp sau.
+ Phương pháp duy trì dòng hồ quang không đổi: I
hq


= const

+ Phương pháp duy trì điện áp hồ quang không đổi: U
hq
= const
+ Phương pháp duy trì tổng trở hồ quang không đổi: Z
hq
= U
hq
/I
hq
=
const
Cả ba phương pháp đều cho ta công suất hồ quang là không đổi tuy
rằng mỗi phương pháp khống chế khác nhau. Sau đây ta sẽ phân tích và chọn
phương pháp tối ưu nhất.
a. Phương pháp duy trì dòng hồ quang không đổi .
Phương pháp này cho phép mồi hồ quang tự động. Ngoài ra khi dòng
điện một pha nào đó thay đổi sẽ kéo theo hai pha còn lại thay đổi. Ví dụ khi
hồ quang của một trong ba pha bị đứt.Thì hồ quang làm việc như một phụ tải
một pha với hai pha còn lại nối tiếp vào điện áp dây, lúc đó các bộ điều chỉnh
hai pha còn lại sẽ tiến hành hạ điện cực, mặc dù việc đó là không cần thiết.
Phương pháp duy trì lò hồ quang không đổi chỉ dùng cho lò hồ quang mét pha
và chủ yếu dùng cho lò hồ quang chân không.
b. Phương pháp duy trì điện áp hồ quang không đổi u
hq
= const
Phương pháp này có khó khăn trong việc kiểm tra chính xác điện áp hồ
quang. Khi có sự thay đổi điện áp hồ quang của một pha cũng làm ảnh hưởng
GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
đến các pha khác, thực tế cuộn dây đo được nối với giữa dây kim loại của cửa

lò và thanh cái thứ cấp máy biến áp, do vậy điện áp đo phụ thuộc vào dòng
tải, sự thay đổi của một pha sẽ ảnh hưởng đến hai pha còn lại. Vì vậy phương
pháp này Ýt được dùng .
c. Phương pháp duy trì tổng trở hồ quang .
Z
hq
= U
hq
/I
hq
= const thông qua tỷ số tín hiệu dòng và áp hồ quang :
a.I
hq
- b.U
hq
= b.I
hq
(Z
0hq
-Z
hq
) (*)

Trong đó a,b: Là hệ số phụ thuộc, hệ số biến áp đo lường (biến dòng,
biến điện áp) và điện trở điều chỉnh trên mạch (thay đổi bằng tay khi chỉnh
định)
Z
0hq
, Z
hq

: Giá trị đặt, giá trị thực tế của tổng trở hồ quang
Từ (*) ta có:
Ihqb
UhqbIhqa
.

−

= (Z
0hq
- Z
hq
) =
Zhq
∆
Như vậy việc điều chỉnh chỉ thực hiện theo chế độ lệch tổng trở hồ
quang so với giá trị đặt, phương pháp này dễ mồi hồ quang, duy trì được công
suất Ýt chịu ảnh hưởng của dao động điện áp nguồn cũng như ảnh hưởng lẫn
nhau giữa các pha, mỗi giai đoạn làm việc của hồ quang (nấu chẩy, oxi hoá,
hoàn nguyên) đòi hỏi một công suất nhất định mà công suất này phụ thuộc
vào ngọn lửa hồ quang. Nh vậy điều chỉnh điện cực chiều dài của ngọn lửa hồ
quang chính là điều chỉnh được công suất hồ quang .
d. Các yêu cầu chính đề ra cho một bộ điều chỉnh công suất lò hồ
quang.
- Đủ độ nhậy để đảm bảo chế độ làm việc đã cho của lò: Duy trì dòng
hồ quang không đứt quá (4-5)% trị số dòng điện làm việc. Vùng không nhậy
của bộ điều chỉnh không quá ± (3-6)% trong giai đoạn nấu chẩy và ± (1-2)%
trong các giai đoạn khác.
- Tác động nhanh, đảm bảo khi ngắn mạch hay đứt hồ quang trong
(1,5-3)s điều này sẽ làm giảm số lần cắt của máy cắt chính, giảm sự thấm

cacbon của kim loại…
Các lò hồ quang hiện đại không cho phép cắt máy cắt chính hai lần trong giai
đoạn nóng chẩy. Đảm bảo yêu cầu này nhờ tốc độ dịch cực nhanh từ 2,5 - 3
(m/ph) trong giai đoạn nấu chảy khi dùng truyền động điện cơ và 5 - 6 (m/ph)
khi dùng truyền động thuỷ lực. Dòng điện hồ quang càng lệch xa trị số đặt thì
tốc độ dịch cực càng phải nhanh.
- Thời gian điều chỉnh ngắn
GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Hạn chế tối thiểu sự dịch cực không cần thiết khi chế độ làm việc bị
phá vỡ trong thời gian rất ngắn (vài phần giây ) hay trong chế độ thay đổi tính
đối xứng. Yêu cầu này càng cần đối với lò ba pha không có dây trung tính.
Chế độ hồ quang của một pha nào đó bị phá huỷ sẽ làm phá huỷ chế độ hồ
quang của các pha còn lại. Điện cực của các pha còn lại đang ở vị trí chuẩn
cũng có thể bị dịch chuyển do vậy mỗi pha cần có hệ điều chỉnh độc lập để
không làm ảnh hưởng đến các pha khác.
-Thay đổi công suất lò bằng phẳng trong giới hạn (20 - 125) % trị số
định mức với sai số không quá 5%.
- Có thể chuyển nhanh chế độ điều khiển tự động sang bằng tay do phải
thực hiện thao tác phụ nào đó chẳng hạn nâng điện cực lên nhanh trước khi
chất liệu vào lò và ngược lại.
- Tự động mồi hồ quang khi bắt đầu làm việc và khi hồ quang bị đứt.
Khi ngắn mạch thì việc nâng điện cực lên không làm đứt hồ quang.
- Dừng mọi điện cực khi mất điện lưới.
- Cơ cấu chấp hành (cơ cấu dịch cực) có thể thực hiện bằng điện, cơ
hay thuỷ lực trong cơ cấu điện cơ trước đây người ta hay dùng động cơ điện
một chiều kích từ độc lập vì nó có mô men khởi động lớn, dải điều chỉnh
rộng, bằng phẳng, dễ điều chỉnh và dễ mở máy, đảo chiều, hãm… Ngày nay
với sự phát triển ngày càng cao của kĩ thuật vi xử lí đã cho phép giải quyết
các thuật toán phức tạp trong quá trình điều khiển động cơ điện xoay chiều ba

pha trong điều kiện thời gian thực với chất lượng cao, điều này dẫn đến xu
hướng thay thế dần các hệ thống truyền động dùng động cơ một chiều.
V. LUYỆN THÉP TRONG LÒ HỒ QUANG.
*. Vật liệu và chuẩn bị nguyên vật liệu cho một mẻ luyện:
1. Nguyên vật liệu chính để sản xuất thép lò điện:
Là sắt vụn, phế liệu hợp kim, sắt công nghiệp, gang luyện, chất tạo xỉ,
chất khử oxy và hợp kim hoá (phụ gia kim loại) và chất tăng cacbon.
a. Sắt thép vụn:
Dùng phế liệu, phế phẩm ở các phân xưởng khác và các loại thép vụn hư
hỏng. Hiện nay sắt thép vụn thiếu cần có gang bổ xung thêm.
b. Phế liệu hợp kim.
c. Sắt công nghiệp:
Dùng để luyện một số loại thép yêu cầu Cacbon thấp lượng nguyên tố hợp
kim cao.
GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
d. Gang:
Có nhiệm vụ tăng hàm lượng sắt và hàm lượng Cacbon giúp các chất khó
chẩy khác.
e. Chất tạo xỉ:
Để tạo xỉ trong lò điện, dùng các chất tạo xỉ sau:
+ Đá vôi (CaCO
3
) có độ kiềm thích hợp nhằm khử P, S.
+ Vôi có tác dụng nh đá vôi.
+ Huỳnh thạch: làm giảm nhiệt độ chẩy của xỉ có độ kiềm cao.
+ Cát.
+ Bột Samốt: chứa gần 60% SiO
2
và 35% Al

2
O
3
, làm vật liệu tạo xỉ cho
thép không rỉ. Làm loãng xỉ manhezit và nó được mang vào khi vá lò.
f. Chất oxy hoá:
Mục đích dùng để tăng lượng oxy trong kim loại chủ yếu ở thời kỳ nấu
chảy, và thời kỳ oxy hoá nhằm mục đích tăng độ khử P, C, Si và Mn do đó rút
ngắn được thời gian oxy hoá các chất trên.
- Tăng sự sôi trong nồi, do đó tạo điều kiện tốt cho việc khử khí N
2
H
2

và tạp chất đến triệt để, ngoài ra sự sôi còn làm cho thành phần và nhiệt độ
kim loại được đồng đều. Trong lò điện hay dùng các chất oxy hoá nh quặng
sắt, vẩy sắt, oxy.
g. Chất khử oxy.
Trong lò điện để khử oxy còn lại trong kim loại lỏng, khử các tạp chất
có hại nh P, S đồng thời hợp kim hoá thép người ta dùng các chất nh Ferô -
Mn, Ferô - Si, Al.
h. Chất tăng cacbon:
Dùng vụn điện cực và gốc để khử oxy của xỉ, dùng bột cốc, bồ hóng, than gỗ.
Vật tăng Cacbon rất tốt là bột điện cực vì nó chứa Ýt S, có trọng lượng riêng
tương đối lớn => dễ hoà tan vào kim loại.
2. Chuẩn bị kim loại cho một mẻ.
*. Chuẩn bị quá trình luyện:
Qúa trình luyện có thể chia làm các giai đoạn sau: Vá lò, chất liệu
(chính), nấu chẩy kim loại (chính), khử P, vôi và nung kim loại, cào xỉ oxy
hoá, tăng cacbon, khử oxy, khử S, điều chỉnh thành phần hoá học, một số

trong các giai đoạn trên có thể tiến hành song song. Giai đoạn khử P, vôi và
nung kim loại, cào xỉ, oxy hoá thuộc vào thời kỳ oxy hoá, còn giai đoạn tăng
GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
C, khử O
2
,

khử S , điều chỉnh thành phần hoá học thuộc vào thời kỳ hoàn
nguyên.
a. Vá lò:
Sau khi rót thép song, đáy lò và thành lò bị lồi lõm do kim loại và xỉ bào mòn
không đều trong quá trình nấu luyện chỗ nào bị bào mòn nhiều thì lõm xuống.
Chỗ nào bị thép và xỉ bám dính do rót không hết thì lồi lên. Do đó thành lò,
đáy lò chóng bị hỏng, mặt khác những chỗ lồi lõm đó sẽ cản trở việc rót thép
ra ở mẻ sau. Để đảm bảo đáy lò và thành lò có tuổi thọ cao, chất lượng thép
tốt trước khi bước vào một mẻ mới phải vá lò với các yêu cầu sau:
- Thời gian vá lò ngắn (từ 7 đến 15 phút) tuỳ theo dung lượng lò.
- Vật liệu vá không ảnh hưởng đến thành phần của thép luyện lò
(manhezit, donomit).
b. Chất liệu:
Kỹ thuật chất liệu có ảnh hưởng lớn đến quá trình nấu chẩy, sự cháy của hồ
quang và sự cháy của lò. Khi chất liệu cần có các nguyên tắc sau:
- Nguyên liệu khó cháy để phía dưới 3 điện cực còn các vật liệu mỏng,
bé, nhẹ, dễ chẩy để phía hông lò (xa 3 điện cực).
- Chất một lớp liệu vụn nhỏ và vôi xuống đáy lò nhằm mục đích tạo
một lớp đệm dưới đáy lò để hạn chế sự va chạm giữa những cục liệu lớn vào
đáy lò khi chất liệu và ngăn cản tia hồ quang xuyên sâu xuống đáy lò làm hư
hỏng lò.
*. Quá trình nấu luyện.

a. Thời kỳ nấu chẩy:
Đây là thời kỳ quan trọng quyết định năng suất của lò. Vì vậy đây là
thời kỳ dài nhất, nhiệm vụ chính của thời kỳ này là biến kim loại rắn thành
kim loại lỏng để dễ dàng oxy hoá các tạp chất và oxy hoá một phần các tạp
chất.
Thời gian nấu chẩy phụ thuộc vào bản chất nguyên liệu, công suất máy
biến áp và dung lượng lò. Trong giai đoạn này lò có công suất nhiệt lớn nhất,
điện năng tiêu thụ chiếm 60 đến 80% năng lượng toàn mẻ nấu và thời gian
chiếm khoảng 50 đến 60% thời gian toàn mẻ nấu.
Để đảm bảo công suất nấu chẩy ngọn lửa hồ quang cần phải cháy ổn
định. Khi cháy điện cực bị ăn mòn dần, khoảng cách giữa điện cực và kim
loại tăng lên. Để duy trì hồ quang điện cực phải được điều chỉnh gần vào kim
loại lúc đó dễ xẩy ra hiện tượng điện cực bị chạm vào kim loại (gọi là quá
GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
điều chỉnh) và gây ra ngắn mạch làm việc. Ngắn mạch làm việc tuy xẩy ra
trong thời gian ngắn nhưng lại hay xẩy ra nên các thiết bị điện trong mạch lực
thường xuyên phải làm việc trong điều kiện nặng nề.
Ngắn mạch làm việc cũng có thể được gây ra do sụt lở các thành của hố
bao quanh đầu điện cực tạo ra ở trong liệu. Sự nóng chẩy của các mẩu liệu
cũng có thể phá huỷ hồ quang do tăng chiều dài ngọn lửa lúc đó phải tiến
hành mồi lại bằng cách hạ điện cực xuống cho chạm vào kim loại rồi nâng lên
tạo hồ quang.
Trong giai đoạn này số lần ngắn mạch xẩy ra nhiều có thể lên tới 100
lần hoặc hơn. Mỗi lần xẩy ra ngắn mạch làm việc công suất hữu Ých giảm
mạnh và có thể bằng không với tổn hao cực đại. Thời gian cho phép của mỗi
lần ngắn mạch là 2 đến 3s.
b. Giai đoạn oxy hoá và hoàn nguyên.
Đây là giai đoạn khử cacbon của kim loại đến một giới hạn nhất định
tuỳ theo yêu cầu công nghệ, khử P, S, khử khí trong gang rồi tinh luyện. Sự

cháy hoàn toàn của cacbon gây sôi mạnh kim loại, ở giai đoạn này công suất
nhiệt yêu cầu về cơ bản là để bù lại tổn hao nhiệt và nó bằng khoảng 60%
công suất nhiệt của giai đoạn 1. Hồ quang cũng cần phải duy trì ổn định.
Trước khi thép ra lò phải qua giai đoạn hoàn nguyên là giai đoạn khử
oxy, khử sunfua và hợp kim hoá kim loại. công suất yêu cầu lúc này chỉ cỡ
30% so với giai đoạn 1 chế độ năng lượng tương đối ổn định và chiều dài
ngọn lửa hồ quang khoảng vài chục mm.
c. Giai đoạn phụ:
Đây là giai đoạn lấy sản phẩm nấu luyện và tu sửa làm vệ sinh và chất liệu
vào lò.
VI. CHẾ ĐỘ BẢO VỆ CỦA LÒ HỒ QUANG.
A. Trong quá trình nấu luyện lò hồ quang thường xẩy ra các sự cố:
- Ngắn mạch làm việc.
- Ngắn mạch sự cố.
- Mất hồ quang của 1, 2 hay 3 pha.
- Khi xẩy ra sự cố yêu cầu công nghệ của lò phải được trang bị các thiết
bị bảo vệ để tự loại trừ nhanh sự cố hoặc phải cắt điện cung cấp cho lò.
1. Ngắn mạch làm việc:
- Ngắn mạch làm việc thường xẩy ra trong giai đoạn nấu chẩy kim loại
bởi vì trong giai đoạn này có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự làm việc của hồ
GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
quang. Ví dụ nh khi nạp liệu vào lò thường có các khe hở nên khi kim loại
chẩy xuống dưới đáy lò gây mất hồ quang do đó điện cực phải hạ xuống để
mồi lại hồ quang. Khi mồi hồ quang sẽ gây ra hiện tượng ngắn mạch làm việc
trong giai đoạn này. Khi xẩy ra ngắn mạch thì hệ thống phải tự loại trừ sự cố
mà không làm cho các thiết bị bảo vệ tác động. đồng thời phải duy trì được hồ
quang sau khi loại trừ được sự cố ngắn mạch làm việc, thời gian cho phép của
một lần ngắn mạch làm việc là từ 2
÷

3(s).
2. Ngắn mạch sự cố :
Ngắn mạch sự cố thường xẩy ra trong giai đoạn nung nóng liệu và nấu
chảy kim loại. Nguyên nhân chủ yếu là do sụt liệu, lúc này điện cực bị các
thỏi kim loại chèn vào gây ngắn mạch sự cố. Khi xẩy ra hiện tượng ngắn
mạch sự cố các khâu phản hồi trong mạch phải tác động nâng nhanh điện cực
lên để loại trừ ngắn mạch sự cố. Để đề phòng cho trường hợp điện cực bị kim
loại chèn quá chặt, các khâu phản hồi đã tác động nhưng không nâng được
điện cực lên, trong hệ thống phải được đặt các dòng điện cực đại để tác động
lên cuộn cắt của máy cắt, cắt mạch lực của hồ quang ra khỏi lưới, rơ le này có
duy trì thời gian. Thời gian này giảm khi bội số quá tải dòng tăng, vì vậy hệ
thống sẽ ngừng làm việc khi có ngắn mạch sự cố và khi có ngắn mạch làm
việc kéo dài mà không xử lý được.
3. Mất điện trong khi làm việc.
- Trong lò hồ quang dùng hai loại điện cực là điện cực bằng than và
bằng grafit trong quá trình làm việc điện cực thường hay bị mòn do bị oxy
hoá bởi khí lò và bay hơi do sự cháy của hố quang. Do đó điện cực ngắn dần
việc này dẫn đến trường hợp điện cực của một pha nào đấy bị cụt gây mất
một pha. Khi mét pha bị mất thì dòng điện trong pha đó cũng thay đổi dẫn
theo sự phá huỷ hồ quang của các pha còn lại. Điện cực của các pha còn lại
đang ở vị trí chuẩn cũng có thể bị dịch chuyển. Để đảm bảo chế độ làm việc
của các pha khác thì mỗi pha cần một hệ thống dịch chuyển điện cực riêng.
- Khi điện cực bị cụt gây ra hiện tượng mất pha, hệ thống được trang bị
các thiết bị để đo và kiểm tra đồng thời đưa tín hiệu này về cắt toàn bộ mạch
lực của lò hồ quang, để tiến hành nối và tiến hành thay điện cực.
B. Giới thiệu mạch lực lò hồ quang.
Sơ đồ cấp điện cho lò hồ quang.
GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

§kbv
bal
mc4
mc3
mc2
bi3
mn
k
mc1
cd
a
tu
a b
c
a
a
a
kw
h
v
v
v
bi2
bi1
r
a
r
b
r
c

h1.4

Trong phân xưởng luyện thép lò điện thường có một biến thế riêng có điện áp
vào là 6, 10, 35 KV. Tuỳ theo công suất lò mà điện thế của lò 100
÷
600 (V).
Cường độ dòng điện có thể lên tới 10 KA.
1. Máy biến thế lò:
GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Thường làm việc trong các điều kiện rất nặng nề nên có những đặc
điểm sau:
- Công suất lớn (có thể lên tới hàng trục MW) và dòng điện thứ cấp rất
lớn.
- Điện áp ngắn mạch lớn để hạn chế dòng điện ngắn mạch (từ 2,5 đến
4) I
đm
.
- Có độ bền cơ học cao để chịu được những lực phát sinh trong các
cuộn dây, thanh dẫn khi có ngắn mạch.
- Có khả năng điều chỉnh điện áp sơ cấp dưới tải trọng một giới hạn
rộng.
- Có khả năng quá tải.
- Phải làm mát tốt vì dòng lớn, hay xẩy ra ngắn mạch. Biến thế đặt ở
nơi kín, gần lò.
- Công suất biến thế lò có thể xác định gần đúng từ điều kiện nhiệt
trong giai đoạn nấu chẩy. Vì ở giai đoạn khác lò đòi hỏi công suất tiêu thụ Ýt
hơn.
Nếu coi rằng trong giai đoạn nóng chẩy, tổn thất năng lượng trong lò
hồ quang, trong biến thế lò, và cuộn kháng L được bù trừ bởi năng lượng của

phản ứng toả nhiệt, thì công suất biến thế lò có thể xác định bởi công thức sau
S
BAL
=
ϕ
cos ksdtnc
W
KVA.
Trong đó:
t
nc
: Thời gian nấu chẩy.
K
sd
: Hệ số công suất biến thế lò trong giai đoạn nấu chẩy.
Cos(
ϕ
): là hệ số công suất của thiết bị lò hồ quang.
W: Là năng lượng hữu Ých và tổn hao nhiệt trong thời kỳ nấu
chẩy và dừng lò giữa 2 mẻ nấu.
W = w.G
Trong đó :
G: là khối lượng kim loại nấu.
w: là suất chi phí để nấu chẩy (KWh/T) suất chi phí điện năng
giảm với lò có dung lượng lớn thường w = (400 đến 600) KWh/T.
Thời gian nấu chẩy được tính từ lúc cho lò vào làm việc, sau khi chất
liệu cho đến khi kết thúc nấu chẩy. Thường thì thời gian này từ 1
÷
3h tuỳ theo
dung lượng của lò.

GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hệ số sử dụng công suất của lò thường là 0,8
÷
0,9 gây ra do sử dụng
không đầy đủ công suất biến thế lò do biến động các thông số của lò, do hệ số
tự động điều chỉnh không hoàn hảo, do không đối xứng giữa 3 pha… Hiện
nay công suất biến thế lò ngày càng tăng do nã cho phép giảm thời gian nấu
chẩy, giảm suất chi phí do hạ tổn hao nhiệt, năng suất của lò phụ thuộc vào
dung lượng máy biến áp. Giá trị công suất định nghĩa dung lượng biến thế lò
của lò điện hồ quang
Γ
OTC7206 như sau.
Dung lượng định mức của lò (T): 0.5, 1.5, 3, 5, 9, 10, 20, 40, …
Công suất danh nghĩa biến thế (KVA): 400, 1000, 1800, 2800, 5000,
9000, 15000.
Cuộn thứ cấp biến áp lò được nối tam giác vì dòng ngắn mạch được phân ra 2
pha và như vậy điều kiện làm việc của các cuộn dây sẽ nhẹ nhàng hơn. Biến
áp lò thường phải làm việc trong điều kiện ngắn mạch và phải có khả năng
quá tải nên thường chế tạo to, nặng hơn các máy biến thế động lực có cùng
công suất.
2. Thiết bị đóng, cắt, đo lường và bảo vệ:
a. Thiết bị đóng cắt:
Cầu dao cách ly dùng để phân cách mạch động lực của lò với lưới khi
cần thiết.
Máy cắt: MC1 dùng để bảo vệ lò hồ quang khỏi ngắn mạch sự cố. Nó
được chỉnh định để không tác động khi ngắn mạch làm việc. MC1 cũng dùng
để đóng và cắt mạch lực dưới tải. MC2 dùng để đóng, cắt cuộn kháng. MC3
và MC4 dùng để thay đổi nối của sơ cấp máy biến áp để điều chỉnh điện áp.
b. Thiết bị đo lường và bảo vệ:

- Để lấy tín hiệu từ lưới người ta dùng biến dòng 1Ti và TU. Phía sơ
cấp biến áp lực có đặt rơle dòng điện cực đại để tác động lên cuộn cắt MC1.
Rơle này duy trì thời gian, thời gian này giảm khi bội số quá tải dòng tăng.
Nhờ vậy MC1 cắt mạch lực của lò hồ quang chỉ khi có ngắn mạch sự cố và
ngắn mạch làm việc kéo dài mà không xử lý được. Với ngắn mạch làm việc
trong một thời gian tương đối ngắn, MC1 không cắt mạch mà chỉ có tín hiệu
đèn và chuông. Phía sơ cấp biến áp lực còn có các dụng cụ đo lường, kiểm tra
nh Vôn kế, Ampe kế, công tơ điện.
- Phía thứ cấp cũng có các máy biến dòng 2Ti nối với các Ampe kế đo
dòng hồ quang, cuộn dòng điện của bộ điều chỉnh tự động và rơle dòng điện
cực đại. Dòng tác động và thời gian duy trì của rơle dòng được chọn sao cho
GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
khi có ngắn mạch thời gian ngắn bộ điều chỉnh làm giảm dòng điện của lò chỉ
sau thời gian duy trì của rơle. Nhiều khí cụ điều khiển, kiểm tra và bảo vệ
khác (trong khối điều khiển bảo vệ) cung được nối với máy biến điện áp BA
và các máy biến dòng 1Ti, 2Ti.
3. Cuộn điện kháng (K):
Cuộn điện kháng được mắc phía cao thế (trước biến áp lò) với mục
đích làm cho hồ quang cháy bền , hạn chế sự thay đổi đột ngột khi chập mạch.
Cuộn điện kháng dùng để hạn chế dòng ngắn mạch khi làm việc không ảnh
hưởng đến lưới. Cuộn điện kháng khác với biến áp lò là chỉ có cuộn dây sơ
cấp mà không có cuộn dây thứ cấp.
Điện kháng của cuộn điện kháng rất lớn so với điện trở của nó, do đó
khi dòng điện đi qua cuộn điện kháng, sẽ tổn thất một năng lượng điện đáng
kể. Vì vậy người ta nối cuộn điện kháng song song với MC2. Khi không cần
thiết MC2 sẽ cắt mạch dòng điện qua cuộn điện kháng. Khi bắt đầu nấu luyện
hay xẩy ra ngắn mạch làm việc, lúc ngắn mạch làm việc máy cắt MC2 mở ra
để cuộn kháng tham gia vào mạch hạn chế dòng ngắn mạch. Khi liệu chảy hết
lò cần công suất nhiệt lớn để nấu luyện, MC2 đóng lại để ngắn mạch cuộn

kháng K, ở thời kỳ hoàn nguyên công suất lò yêu cầu Ýt hơn thì MC2 lại mở
ra để đưa cuộn kháng K vào mạch làm giảm công suất cấp cho lò. Với những
lò hồ quang công suất lớn hơn nhiều thì không có cuộn kháng K. Việc ổn định
hồ quang và hạn chế dòng ngắn mạch làm việc do các phần tử cảm kháng của
sơ đồ lò đảm nhiệm. Thực tế cuộn kháng làm việc rất Ýt, khoảng 10
÷
15 phút
đầu của thời kỳ nấu chẩy liệu.
4. Bộ phận chuyển đổi điện thế MC3, MC4.
Bộ phận chuyển đổi điện thế để điều chỉnh công suất của biến áp lò cho
phù hợp với thời kỳ nấu luyện. Nhìn chung có thể chia quá trình nấu luyện ra
làm hai thời kỳ dựa trên mức độ yêu cầu năng lượng khác nhau.
Thời kỳ nấu chẩy liệu rắn cần nhiều năng lượng để nấu chẩy liệu và giữ
nhiệt độ đó để tiếp tục các quá trình sau. Thời kỳ hoàn nguyên cần lượng
nhiệt nhỏ với mục đích chủ yếu là giữ nhiệt độ kim loại không bị giảm và nấu
chẩy các. Điện thế thứ cấp được thay đổi bằng cách thay đổi cuộn dây biến áp
lò bằng MC3 và MC4. Sự chuyển đổi cuộn dây từ tam giác sang sao cho phép
giảm điện thế thứ cấp xuống
3
lần và nh vậy công suất sẽ giảm
3
lần .
5. Mạch ngắn:
GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Mạch ngắn hay dây dẫn dòng điện thứ cấp có dòng điện làm việc rất lớn tới
hàng trục và cả hàng trăm nghìn (A). Tổn hao công suất của mạch ngắn
∆
P =
I

2
mn
.R
mn
đạt tới 70% tổn hao trong toàn bộ thiết bị lò hồ quang. Do vậy yêu
cầu cơ bản của mạch ngắn là phải ngắn nhất trong điều kiện có thể (biến áp lò
phải đặt rất gần lò). Để giảm bớt tổn hao, đồng thời mạch ngắn được ghép từ
các tấm đồng lá thành các thanh mềm có thể lên xuống theo các điện cực.
Ngoài ra mạch ngắn còn phải đảm bảo sự cân bằng giữa r
mn
và x
mn
giữa các
pha để có các thông số điện (công suất, điện áp, dòng điện) nh nhau của các
hồ quang.
6. Hệ thống nâng hạ điện cực.
Cơ cấu chấp hành (cơ cấu dịch cực), có thể truyền động bằng điện, cơ
hay thuỷ lực. Trong cơ cấu điện động cơ được dùng phổ biến là động cơ điện
một chiều kích từ độc lập vì nó có mô men khởi động lớn, dải điều chỉnh
rộng, bằng phẳng, dễ điều chỉnh và có thể mở máy, đảo chiều, hãm một cách
dễ dàng. Đôi khi cũng dùng động cơ không đồng bộ có mô men quán tính của
rotor nhá.
Trong các lò một pha với điện cực nằm ngang người ta thường điều
chỉnh điện cực bằng tay vì chế độ điện không thay đổi nhiều, công suất máy
biến thế bé, điện cực nhỏ. Đối với những lò điện 3 pha, điện cực bố trí thẳng
đứng, chế độ điện luôn thay đổi, hồ quang cháy mãnh liệt, công suất máy biến
thế lò lớn thì không điều chỉnh bằng tay được mà phải tự động điều chỉnh
bằng máy riêng với độ chính xác cao.
7. Một số thiết bị điện phụ khác.
Ngoài các thiết bị đã nêu thì trong lò điện còn có các hệ thống điện cho

các truyền động phụ kiện phục vụ lò nh:
Truyền động nghiêng lò, nâng nắp lò, bơm nước làm mát lò, di chuyển
lò, quạt làm mát máy biến áp lò… Các tủ điện động lực và tủ điện điều khiển,
bàn điều khiển, hệ thống đèn báo, nút Ên
GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
PHẦN II
PHÂN TÍCH CHỌN
PHƯƠNG ÁN TRUYỀN
ĐỘNG
A.Phân tích một số hệ thống dịch cựclò hồ quang.
1. sơ đồ một pha khống chế dịch cực lò HQ dùng hệ MĐKĐ-Đ.
1.1. Giới thiệu sơ đồ .
Hình vẽ 2-2 biểu thị sơ đồ dịch cực cho 1 pha lò HQ ( thực tế luôn có 4
hệ truyền động giống nhau , trong đó 3 hệ dùng để dịch chuyển 3 điện
cực , và một hệ dùng để dự phòng ) .
Trong đó :
GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
+ Đ - động cơ một chiều kích thích độc lập , dùng để dịch chuyển
( nâng hạ ) điện cực .
+ MĐKĐ - máy điện khuếch đại từ trường ngang , dùng để cung cấp
điện áp cho mạch phần ứng động cơ . MĐKĐ sử dụng 3 cuộn dây khống
chế , trong đó cuộn CĐC 1 là cuộn chủ đạo ở chế độ điều khiển tự động ,
cuộn CĐC 2 là cuộn chủ đạo ở chế độ điều khiển bằng tay , cuộn CFA là
cuộn phản hồi âm điện áp . Hệ số phản hồi khác nhau đối với trường hợp
hạ và nâng . Cực tính của điện áp đặt lên động cơ khi hạ , nâng được cho
trong sơ đồ . Do 7R mắc song song với 3CL nên ta có hệ số phản hồi áp
khi hạ là 
h

=  , khi nâng là 
n
= 0,3  .
+ Máy biến dòng BD , Máy biến áp 1BA kết hợp với 1CD , 1R và cầu
chỉnh lưu 1 pha 1CL tạo ra tín hiệu điện áp một chiều tỷ lệ với dòng HQ.
+ 2CD , cầu chì CC , điện trở 2R , tiếp điểm 1K , 2K của công tắc tơ
1K , 2K , cầu chỉnh lưu 2CL và triết áp 4R dùng để lấy tín hiệu điện áp
một chiều tỉ lệ với giá trị hiệu dụng của điện áp HQ.
Trong chế độ khống chế tự động , thì điện áp chủ đạo đặt lên cuộn
CĐC1 gọi là
U
cđ1
và U
cđ1
=a. U
hq
– b. I
hq
Ucđ1 > 0 thì động cơ quay thuận , hạ điện cực .
Ucđ1 < 0 thì động cơ quay ngược , nâng điện cực .
Trong chế độ khống chế bằng tay thì điện áp chủ đạo đặt lên cuộn
CĐC2 gọi là U
cđ2
. Điện áp này được lấy từ nguồn cung cấp 1 chiều , nó
được đảo chiều bằng công tắc , điều chỉnh tốc độ bằng triết áp 6R.
Sơ đồ một pha khống chế dịch cực lò HQ được vẽ ở trang bên .
GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
N
H
-

+
-
+
F2
7R
10R
CFA
3CL
M§K
§
8R
RA
4CL
N
-
H
+
§
9R
RTh
KT§
RTh
RA
2CL
C§C2
6R
H
43
12
11

10
9
N
21
TD
T§
8
7
C§C1
F1
Rb
3R
65
2R1K
2K
2CD
4R
5R
RD
1CL
1R
1CD
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


Sơ đồ một pha khống chế dịch cực lò hồ quang 1-2 Nâng N
3-4
Tay gạt 5-6 Tù động
7-8
9-10 Hạ H

11-12
1.2. Nguyên lý hoạt động của sơ đồ .
* ở chế độ điều khiển bằng tay .
Có hai trường hợp nâng và hạ :
Giả sử bật công tắc điều khiển ở vị trí nâng thì tiếp điểm 1và 2 , 3 và 4
sẽ kín còn các tiếp điểm khác hở . Cuộn CĐC2 được cung cấp điện áp với
giá trị điện áp có thể điều chỉnh bằng 6R , và cực tính dương ở phía con
trượt 6R . Lúc này điện áp phát ra của MĐKĐ có cực tính làm cho động cơ
quay theo chiều nâng điện cực , tốc độ nâng phụ thuộc vào vị trí con trượt
trên 6R . Muốn dừng , ta bật công tắc về vị trí dừng , tất cả các công tắc
của tiếp điểm hở và động cơ sẽ được hãm .
GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Giả sử bật công tắc về vị trí hạ thì các tiếp 9 và 10 , 11 và 12 sẽ kín ,
dẫn điện cuộn CĐC2 cũng được cấp điện nhưng cực tính của điện áp trên
cuộn dây lúc này ngược so với trường hợp để công tắc ở vị trí nâng , dẫn
đến MĐKĐ sẽ phát ra một sđđ với cực tính ngược lại , động cơ sẽ quay
theo chiều hạ điện cực . Trong trường hợp hạ điện cực thì do hệ số phản
hồi âm điện áp tăng nên tốc độ hạ sẽ nhỏ hơn tốc độ nâng khi cùng một
giá trị điện áp đặt lên cuộn CĐC2 .
* ở chế độ điều khiển tự động .
Bật công tắc điều khiển ở vị trí tự động , thì các tiếp điểm 5 và 6 , 7 và
8 kín . Đồng thời mở 1CD và đóng 2CD . Điện áp ra trên chỉnh lưu 1CL tỉ
lệ với dòng điện HQ và rơi trên điện trở 5R . Điện áp ra trên chỉnh lưu 2Cl
tỉ lệ với điện áp HQ và rơi trên điện trở 4R . Hiệu số của hai điện áp này sẽ
đặt lên cuộn CĐC1 và khống chế MĐKĐ điều khiển quá trình nâng hạ
điện cực tự động . Ta xét một số quá trình sau :
Khi làm việc bình thường : Giả sử lò đang làm việc có phần điện áp
lấy trên các phân áp 4R và 5R , trên 4R kí hiệu là a.U
hq

, trên 5R kí hệu là
b.I
hq
.Trong đó a, b là các hằng số có thể điều chỉnh được bằng các biến trở
. Ta quy ước chiều quay của động cơ khi hạ điện cực là chiều quay dương
tức là chiều quay thuận , và lúc này tương ứng điện áp trên cuộn CĐC1
cũng dương , và chiều quy ước của điện áp trên CĐC1 có chiều nh hình vẽ
.
khi đó U
cđ
= a. U
hq
– b. I
hq
Nếu U
cđ
= 0 thì stđ của cuộn chủ đạo CĐC1 = 0 và động cơ không quay
. Điện cực sẽ không dịch chuyển , khoảng cách giữa điện cực và bề mặt
kim loại trong trường hợp này bằng khoảng cách đặt và giá trị của điện áp
HQ còng nh dòng điện HQ, trong trường hợp này cũng được gọi là giá trị
đặt : U
0hq
, I
0hq
.
a. U
0hq
= b . I
0hq
=> Z

0hq
= U
0hq
/ I
0hq
= b/a.
Thông thường khi làm việc thì điện cực sẽ mòn dần dẫn đến khoảng
cách giữa điện cực và kim loại sẽ tăng dần lên , dòng điện HQ sẽ giảm và
điện áp HQ sẽ tăng ( tổng trở HQ tăng ) Lúc đó : a . U
hq
> a. U
0hq
và b. I
hq

< b . I
0hq
=> U
cđ
dương xuất hiện sđđ của MĐKĐ làm cho động cơ quay để
hạ điện cực , nếu sai lệch càng lớn thì giá trị điện áp đặt lên cuộn CĐC1
GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
càng lớn thì tốc độ dịch chuyển điện cực càng nhanh . Ngược lại , khi
khoảng cách giữa điện cực và kim loại giảm xuống bằng giá trị đặt thì Ucđ
= 0 và động cơ sẽ ngừng quay . Nếu điện cực quá gần bề mặt kim loại , thì
Ucđ sẽ âm , động cơ sẽ làm việc theo chiều nâng điện cực để tự động duy
trì khoảng cách giữa điện cực và bề mặt kim loại ( tức là duy trì chiều dài
HQ hay tổng trở HQ ).
Quá trình mồi HQ khi khởi động :

Giả sử trước khi làm việc điện cực không tiếp xúc với kim loại trong
lò , để khởi động , người ta đóng nguồn cung cấp cho mạch chính của lò ,
ngắt 1CD và đóng 2CD đặt chế độ làm việc ( xác định giá trị a và b bằng
1R , 2R , 4R , 5R . ) khởi động động cơ sơ cấp kéo MĐKĐ và đóng các
nguồn cung cấp cho mạch kích từ động cơ . Muốn khởi động lò và cho làm
việc ở chế độ khống chế tự động . Lúc này , do I
hq
= 0 nên U
hq
đạt giá trị
lớn nhất , dẫn đến Ucđ đạt giá trị lớn nhất và dương ,động cơ sẽ quay
thuận với tốc độ tương đối lớn để hạ điện cực . Khi điện cực chạm vào kim
loại thì xảy ra ngắn mạch làm việc , dòng điện HQ tăng lên và đạt giá trị
lớn nhất , còn điện áp HQ sẽ giảm xuống và xấp xỉ bằng không . Điện áp
chủ đạo đổi chiều và có giá trị lớn làm cho động cơ đổi chiều quay với gia
tốc lớn tách nhanh động cơ nâng điện cực lên chậm dần . Khi điện áp phát
ra của MĐKĐ dưới ngưỡng nhả của rơ le áp RA thì điện trở 9R được tách
khỏi mạch kích từ động cơ , tốc độ động cơ càng chậm . Khi cân bằng , thì
điện áp tỉ lệ với dòng HQ rơi trên 5R và điện áp tỷ lệ với áp HQ rơi trên
4R , thì stđ của CĐC1 = 0 , điện áp MĐKĐ = 0 , động cơ Đ dừng quay và
HQ cháy ổn định .
Nếu mất ổn định , hiệu số điện áp sẽ có và CĐC1 sẽ có stđ làm MĐKĐ
phát ra điện áp chạy động cơ Đ để dịch cực . Chiều và tốc độ dịch cực phụ
thuộc vào chiều và độ lớn stđ cuộn CĐC1 . Nếu dòng Ihq tăng ( chiều dài
cung lửa giảm ) thì động cơ nâng điện cực lên . Nếu dòng Ihq giảm thì
ngược lại .
Khi đứt HQ ( Ihq = 0 ) quá trình diễn biến như lúc mồi HQ .
Nhận xét:
+Ưu điểm:hệ thống có sự chuyển đổi trạng thái làm việc rất linh hoạt ,
khả năng quá tải lớn và có thể điều chỉnh bằng tay và tự động

+Nhược điểm: hệ thống dùng nhiều máy điện quay cồng kềnh ,tốn
nhiều diện tích,gây tiếng ồn lớn,vận hành ,bảo dưỡng khó khăn .Ngoài ra
GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP THUYẾT MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
các máy điện một chiều có từ dư ,đặc tính từ hoá trễ nên khó điều chỉnh
sâu tốc độ.
2.Cơ cấu nâng hạ điện cực dùng hệ thống T-Đ
sơ đồ nguyên lý mét pha nh hình vẽ
GVHD:TH.S ĐÀO THANH SVTK:NGUYỄN HỮU VỤ
§
4R
3VD
4VD
1R
CL1
2R
CL2
3R
NKT
XP2
N§K
XP1Ng
K§