Thiết kế lò hồ quang

Trêng ®hkt c«ng nghiÖp  thuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp

PHÇN I
Kh¸i qu¸t vÒ c«ng nghÖ
cña lß hå quang
Gvhd : TS Bïi ChÝnh Minh  1  svtk
: Vò M¹nh Th¶o
Trờng đhkt công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp
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 lợng cao.
2 . Phân loại
a. Theo dòng điện sử dụng :
- Lò hồ quang một chiều ( sử dụng dòng điện một chiều).
- Lò hồ quang xoay chiều (sử dụng dòng điện xoay chiều).
b. Theo phơng thức hình thành hồ quang :
- Lò hồ quang nung nóng gián tiếp: Hồ quang đợc hình thành giữa hai
điện cực ở phía trên vật liệu cần đợc gia nhiệt.
- Lò hồ quang nung nóng trực tiếp: Hồ quang đợc xuất hiện trực tiếp
giữa kim loại cần đợc 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 : Tờng lò.
3 : Ngọn lửa hồ quang ; 4 : Vật gia công nhiệt.

Gvhd : TS Bùi Chính Minh 2 svtk
: Vũ Mạnh Thảo
Trờng đhkt công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp
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 sờn bằng phơng pháp thủ công hay máy móc qua cửa lò.
d. Theo số tấn thép đợc luyện (dung lợng 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
1. 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 thờng đợc 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 thờng có dạng hình trụ, hình côn hoặc phối hợp trụ côn, đáy vỏ lò thờng có
dạng hình cầu, hình thang.
b. Cửa lò :

Lò gồm 2 cửa, cửa ra xỉ và cửa ra thép. Cửa lò đợc 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 trợt.
d. Nắp lò :
Đợc 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 lợng 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
Gvhd : TS Bùi Chính Minh 3 svtk
: Vũ Mạnh Thảo
Trờng đhkt công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp
h1.2: Sơ đồ nghiêng lò
+ Nghiêng lò bên hông :
Loại này có u điểm là thiết bị đơn giản , gọn gàng , khi mất điện có thể
quay bằng tay tránh đợc sự bám dính của xỉ và kim loại .
+ Nghiêng lò đặt dới đáy :
Loại này có u điểm là quay lò rất vững chắc , quay êm và đều , có thể tự
động điều khiển hoàn toàn . Có nhợc 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 thờng lò hồ quang điện thờng có 3 điện cực tơng 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 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 trợt :
Loại này dùng thích hợp cho lò nhỏ vì thiết bị đơn giản , dễ chế tạo nh-
ng có nhợc điểm là do trụ đứng cần có chiều cao nhất định nên ảnh hởng đến
sự làm việc chung của cầu trục trong phân xởng .
Gvhd : TS Bùi Chính Minh 4 svtk
: Vũ Mạnh Thảo
Trờng đhkt công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp
+ 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 nhng 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 cờng phản ứng của kim loại và để đảm bảo khả năng nung nóng của kim
loại trớc khi rót cần phải khuấy trộn kim loại lỏng . ở các lò dung lợng nhỏ
( dới 7 tấn ) thì việc khuấy trộn đợc khuấy trộn bằng tay qua cơ cấu cơ khí .
Với lò có dung lợng trung bình ( 9 đến 50 tấn ) và đặc biệt trên 100 tấn thì đợc
thực hiện bằng thiết bị khuấy để không những làm giảm sự vất vả của ngời thợ
nấu mà còn nâng cao chất lợng của kim loại . Thiết bị khuấy trộn của kim
loại nóng thờng là thiết bị điện từ có nguyên lý tơng tự nh động cơ không
đồng bộ rotor lồng sóc.
2. 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 đợc làm mát :
- Mặt đầu của cặp điện cực.
- ống dẫn điện.
- 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 nớc làm mát tuần hoàn đợc thực hiện bằng một động cơ
điện, nớc đợc đi vào trong ống rồi tới lò.
Gvhd : TS Bùi Chính Minh 5 svtk
: Vũ Mạnh Thảo
Trờng đhkt công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp

III. Chế độ năng lợng điện và làm mát của Lò Hồ Quang
- Năng suất lò hồ quang và chi phí năng lợng 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.
-
0
1
2
3
4
10
20
30
t (h)
P
(MW)
Nấu chẩy
oxy hoá
hoàn nguyên
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
ữ
80%) toàn bộ điện năng của mẻ nấu luyện và thời
gian của quá trình này cỡ từ (50
ữ

60%) toàn mẻ nấu, ở giai đoạn này có những
yếu tố ảnh hởng đến sự làm việc của hồ quang. Trong giai đoạn này có thể xẩy
ra ngắn mạch nhiều lần và có trờng hợp gây mất hồ quang. Do vậy hệ thống
điện phải đảm bảo đợc sự làm việc của lò với số lần ngắn mạch cho 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).
Gvhd : TS Bùi Chính Minh 6 svtk
: Vũ Mạnh Thảo
Trờng đhkt công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trong giai đoạn này thờng xảy ra trờng hợp ngắn mạch sự cố, bởi vì lúc
đầu khối kim loại dới các điện cực đợc 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 dới. Lúc này khoảng cách giữa điện cực và kim loại tăng
trong khi đó khối kim loại ở hai bên thành lò cha đủ nhiệt độ nóng chẩy nên
cha 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, thờng từ vài (mm) đến 10
ữ
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 lợng lớn nên công suất hồ quang trong giai đoạn này

yêu cầu nhỏ hơn ở các giai đoạn trớc. Thờng 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, tờng, nắp lò đã cao và tơng
đối ổn định, vì vậy công suất không lớn lắm nhng yêu cầu ổn định, nghĩa là
công suất nhỏ hơn công suất trung bình. Tuỳ theo phơng 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.
- Tiết kiệm năng lợng 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
Gvhd : TS Bùi Chính Minh 7 svtk
: Vũ Mạnh Thảo
Trờng đhkt công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp
- Đảm bảo thời gian nấu luyện nhanh nhất, muốn vậy phải giảm thời
gian phụ.
2. Yêu cầu điều chỉnh hồ quang
- Các lò hồ quang nấu luyện 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 lợng, giảm thấp cácbon cho kim loại, nâng cao chất
lợng thép. Giảm dao động công suất khi nấu chảy, cải thiện điều kiện lao động
vv
- 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 nh vậy sẽ thay đổi đợc 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 phơng pháp sau.
+ Phơng pháp duy trì dòng hồ quang không đổi: I
hq


= const
+ Phơng pháp duy trì điện áp hồ quang không đổi: U
hq
= const
+ Phơng pháp duy trì tổng trở hồ quang không đổi: Z
hq
= U
hq
/I
hq
= const.
Cả ba phơng pháp đều cho ta công suất hồ quang là không đổi tuy rằng
mỗi phơng pháp khống chế khác nhau. Sau đây ta sẽ phân tích và chọn phơng
pháp tối u nhất.
a. Phơng pháp duy trì dòng hồ quang không đổi (I
hq


= const)
Phơng 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 nh 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.
Phơng pháp duy trì lò hồ quang không đổi chỉ dùng cho lò hồ quang một pha

và chủ yếu dùng cho lò hồ quang chân không.
b. Phơng pháp duy trì điện áp hồ quang không đổi (u
hq
= const)
Phơng 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 hởng
đến các pha khác, thực tế cuộn dây đo đợc nối với giữa dây kim loại của cửa
Gvhd : TS Bùi Chính Minh 8 svtk
: Vũ Mạnh Thảo
Trờng đhkt công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp
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 hởng đến hai pha còn lại. Vì vậy phơng
pháp này ít đợc dùng.
c. Phơng 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 lờng (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
Nh vậy việc điều chỉnh chỉ thực hiện theo chế độ lệch tổng trở hồ quang
so với giá trị đặt, phơng pháp này dễ mồi hồ quang, duy trì đợc công suất ít
chịu ảnh hởng của dao động điện áp nguồn cũng nh ảnh hởng 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 đợc công suất hồ quang.
d. Các yêu cầu chính 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
ữ
5)% trị số dòng điện làm việc. Vùng không nhậy
của bộ điều chỉnh không quá (3
ữ
6)% trong giai đoạn nấu chẩy và (1
ữ
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 cácbon
của kim loạivv.
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
ữ
3 (m/ph) trong giai đoạn nấu chảy khi dùng truyền động điện cơ và 5
ữ
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 : TS Bùi Chính Minh 9 svtk
: Vũ Mạnh Thảo
Trờng 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 hởng đến các pha khác.
-Thay đổi công suất lò bằng phẳng trong giới hạn (20
ữ
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 trớc khi chất
liệu vào lò và ngợc 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 lới.
- Cơ cấu chấp hành(cơ cấu dịch cực) có thể thực hiện bằng điện, cơ hay
thuỷ lực trong cơ cấu điện cơ trớc đây ngời 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 lợng cao, điều này dẫn đến xu hớng 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 cácbon.
a. Sắt thép vụn:
Dùng phế liệu, phế phẩm ở các phân xởng khác và các loại thép vụn h
hỏng. Hiện nay sắt thép vụn thiếu cần có gang bổ xung thêm.
Gvhd : TS Bùi Chính Minh 10 svtk
: Vũ Mạnh Thảo

Trờng đhkt công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp
b. Sắt công nghiệp:
Dùng để luyện một số loại thép yêu cầu cácbon thấp lợng nguyên tố
hợp kim cao.
c. Gang:
Có nhiệm vụ tăng hàm lợng sắt và hàm lợng Cacbon giúp các chất khó
chẩy khác.
d. 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 đợc mang vào khi vá lò.
e. Chất oxy hoá:
Mục đích dùng để tăng lợng 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 đợc 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 đợc đồng đều. Trong lò điện hay dùng các chất oxy hoá nh quặng sắt, vẩy
sắt, oxy.
f. 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 ngời ta dùng các chất nh Ferô - Mn,
Ferô - Si, Al.
g. Chất tăng cacbon:
Dùng vụn điện cực và gốc để khử oxy của xỉ, dùng bột cốc, bồ hóng,
than gỗ. Vật tăng cácbon rất tốt là bột điện cực vì nó chứa ít S, có trọng lợng
riêng tơng đối lớn dễ hoà tan vào kim loại.
2. Chuẩn bị kim loại cho một mẻ
Gvhd : TS Bùi Chính Minh 11 svtk
: Vũ Mạnh Thảo
Trờng đhkt công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp
2.1. 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 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 lợng
thép tốt trớc khi bớc 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 lợng lò.
- Vật liệu vá không ảnh hởng đến thành phần của thép luyện lò
(manhezit, donomit).
b. Chất liệu:
Kỹ thuật chất liệu có ảnh hởng 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 dới 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 dới 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 h hỏng lò.
2.2. 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.
Gvhd : TS Bùi Chính Minh 12 svtk
: Vũ Mạnh Thảo
Trờng đhkt công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Thời gian nấu chẩy phụ thuộc vào bản chất nguyên liệu, công suất máy
biến áp và dung lợng lò. Trong giai đoạn này lò có công suất nhiệt lớn nhất,
điện năng tiêu thụ chiếm 60 đến 80% năng lợng 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 đợc điều chỉnh gần vào kim loại
lúc đó dễ xẩy ra hiện tợng điện cực bị chạm vào kim loại (gọi là quá điều
chỉnh) và gây ra ngắn mạch làm việc. Ngắn mạch làm việc tuy xẩy ra trong
thời gian ngắn nhng lại hay xẩy ra nên các thiết bị điện trong mạch lực thờng
xuyên phải làm việc trong điều kiện nặng nề.
Ngắn mạch làm việc cũng có thể đợc 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 ích 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.
Trớc 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 lợng tơng đối ổn định và chiều dài ngọn
lửa hồ quang khoảng vài chục mm.

Gvhd : TS Bùi Chính Minh 13 svtk
: Vũ Mạnh Thảo
Trờng đhkt công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp
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
1. Trong quá trình nấu luyện lò hồ quang thờng 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 đợc trang bị các thiết
bị bảo vệ để tự loại trừ nhanh sự cố hoặc phải cắt điện cung cấp cho lò.
a. Ngắn mạch làm việc
- Ngắn mạch làm việc thờng xẩy ra trong giai đoạn nấu chẩy kim loại
bởi vì trong giai đoạn này có nhiều yếu tố ảnh hởng đến sự làm việc của hồ
quang. Ví dụ nh khi nạp liệu vào lò thờng có các khe hở nên khi kim loại chẩy
xuống dới 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 tợng 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 đợc hồ
quang sau khi loại trừ đợc sự cố ngắn mạch làm việc, thời gian cho phép của
một lần ngắn mạch làm việc là từ 2
ữ
3(s).
b. Ngắn mạch sự cố
Ngắn mạch sự cố thờng 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 tợng 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 trờng hợp điện cực bị kim loại
chèn quá chặt, các khâu phản hồi đã tác động nhng không nâng đợc điện cực
lên, trong hệ thống phải đợc đặt các dòng điện cực đại để tác động lên cuộn
cắt của máy cắt, cắt mạch lực của hồ quang ra khỏi lới, rơ le này có duy trì

thời gian. Thời gian này giảm khi bội số quá tải dòng tăng, vì vậy hệ thống sẽ
Gvhd : TS Bùi Chính Minh 14 svtk
: Vũ Mạnh Thảo
Trờng đhkt công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp
ngừng làm việc khi có ngắn mạch sự cố và khi có ngắn mạch làm việc kéo dài
mà không xử lý đợc.
c. 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 thờng hay bị mòn do bị oxy hoá
bởi khí lò và bay hơi do sự cháy của hồ quang. Do đó điện cực ngắn dần việc
này dẫn đến trờng hợp điện cực của một pha nào đấy bị cụt gây mất một pha.
Khi một 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 tợng mất pha, hệ thống đợc trang bị
các thiết bị để đo và kiểm tra đồng thời đa tín hiệu này về cắt toàn bộ mạch
lực của lò hồ quang, để tiến hành nối và tiến hành thay điện cực.
2. Giới thiệu mạch lực lò hồ quang
Gvhd : TS Bùi Chính Minh 15 svtk
: Vũ Mạnh Thảo
Trờng đhkt công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Sơ đồ cấp điện cho lò hồ quang:
Trong phân xởng luyện thép lò điện thờng 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
ữ
600
(V). Cờng độ dòng điện có thể lên tới 10 KA.
2.1. Máy biến thế lò
Thờng 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
ữ
4) Iđm.
Gvhd : TS Bùi Chính Minh 16 svtk
: Vũ Mạnh Thảo

Đkbv
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
Trờng đhkt công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp
- Có độ bền cơ học cao để chịu đợc những lực phát sinh trong các cuộn
dây, thanh dẫn khi có ngắn mạch.
- Có khả năng điều chỉnh điện áp sơ cấp dới 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 ít hơn.
Nếu coi rằng trong giai đoạn nóng chẩy, tổn thất năng lợng trong lò hồ
quang, trong biến thế lò, và cuộn kháng L đợc bù trừ bởi năng lợng của phản
ứng toả nhiệt, thì công suất biến thế lò có thể xác định bởi công thức sau:
S
BAL
=

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(

): là hệ số công suất của thiết bị lò hồ quang.
W: Là năng lợng hữu ích và tổn hao nhiệt trong thời kỳ nấu chẩy
và dừng lò giữa 2 mẻ nấu.
W = w.G
Trong đó :
G: là khối lợng kim loại nấu.
w: là suất chi phí để nấu chẩy (KWh/T) suất chi phí điện năng
giảm với lò có dung lợng lớn thờng w = (400
ữ
600) KWh/T.
Thời gian nấu chẩy đợc tính từ lúc cho lò vào làm việc, sau khi chất liệu
cho đến khi kết thúc nấu chẩy. Thờng thì thời gian này từ 1
ữ
3h tuỳ theo dung
lợng của lò.
Hệ số sử dụng công suất của lò thờng là 0,8
ữ
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 nó cho phép giảm thời gian nấu chẩy,
giảm suất chi phí do hạ tổn hao nhiệt, năng suất của lò phụ thuộc vào dung l-
Gvhd : TS Bùi Chính Minh 17 svtk
: Vũ Mạnh Thảo
Trờng đhkt công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp

ợng máy biến áp. Giá trị công suất định nghĩa dung lợng biến thế lò của lò
điện hồ quang

OTC7206 nh sau.
Dung lợng 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 đợc nối tam giác vì dòng ngắn mạch đợc phân
ra 2 pha và nh vậy điều kiện làm việc của các cuộn dây sẽ nhẹ nhàng hơn.
Biến áp lò thờng phải làm việc trong điều kiện ngắn mạch và phải có khả năng
quá tải nên thờng chế tạo to, nặng hơn các máy biến thế động lực có cùng
công suất.
2.2. Thiết bị đóng, cắt, đo lờng và bảo vệ
a. Thiết bị đóng cắt
Cầu dao cách ly dùng để phân cách mạch động lực của lò với lới khi
cần thiết.
Máy cắt: MC1 dùng để bảo vệ lò hồ quang khỏi ngắn mạch sự cố. Nó
đợc chỉnh định để không tác động khi ngắn mạch làm việc. MC1 cũng dùng
để đóng và cắt mạch lực dới 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 lờng và bảo vệ:
- Để lấy tín hiệu từ lới ngời ta dùng biến dòng 1Ti và 1Tu. 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 đợc. Với ngắn mạch làm việc trong một thời
gian tơng 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 lờng, 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 đợc chọn sao cho
Gvhd : TS Bùi Chính Minh 18 svtk
: Vũ Mạnh Thảo
Trờng 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) cũng đợc nối với máy biến điện áp BA và
các máy biến dòng 1Ti, 2Ti.
2.3. Cuộn điện kháng (K)
Cuộn điện kháng đợc mắc phía cao thế (trớc 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 h-
ởng đến lới. 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 lợng điện đáng kể.
Vì vậy ngời 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 ít hơn thì MC2 lại mở ra để đa
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 ít, khoảng 10
ữ
15 phút đầu

của thời kỳ nấu chẩy liệu.
2.4. 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 lợng khác nhau.
Thời kỳ nấu chẩy liệu rắn cần nhiều năng lợng để nấu chẩy liệu và giữ
nhiệt độ đó để tiếp tục các quá trình sau. Thời kỳ hoàn nguyên cần lợng nhiệt
nhỏ với mục đích chủ yếu là giữ nhiệt độ kim loại không bị giảm và nấu chẩy
các. Điện thế thứ cấp đợc thay đổi bằng cách thay đổi cuộn dây biến áp lò
Gvhd : TS Bùi Chính Minh 19 svtk
: Vũ Mạnh Thảo
Trờng đhkt công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp
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.
2.5. Mạch ngắn
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 đợc 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.
2.6. 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 đợc 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 nhỏ.
Trong các lò một pha với điện cực nằm ngang ngời ta thờng 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 đợc mà phải tự động điều chỉnh bằng máy riêng
với độ chính xác cao.
2.7. 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 nớc làm mát lò, di chuyển
lò, quạt làm mát máy biến áp lò vv. Các tủ điện động lực và tủ điện điều
khiển, bàn điều khiển, hệ thống đèn báo, nút ấn.
Gvhd : TS Bùi Chính Minh 20 svtk
: Vũ Mạnh Thảo
Trờng đhkt công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp

PHầN ii
PhâN tích một số hệ thống
dịch cực lò hồ quang
Gvhd : TS Bùi Chính Minh 21 svtk
: Vũ Mạnh Thảo
Trờng đhkt công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp
I. Sơ đồ chức năng một pha khống chế dịch cực của lò hồ quang
Một hệ điều chỉnh công suất tự động lò HQ có sơ đồ chức năng đơn
giản nh hình vẽ 2-1.
Hệ gồm đối tợng điều chỉnh 6 (lò hồ quang) và bộ điều chỉnh vi sai. Bộ
điều chỉnh gồm các phần tử cảm biến dòng 1 và áp 1, phần tử so sánh 3, bộ
khuếch đại 4, cơ cấu chấp hành 5 và thiết bị đặt 2.
Trên phần tử so sánh có hai tín hiệu
từ đối tợng điều chỉnh tới (tơng ứng tỉ lệ
với dòng và áp HQ) và một tín hiệu từ
thiết bị đặt tới. Tín hiệu sai lệch từ phần tử
so sánh đợc khuếch đại qua bộ khuếch đại
4 rồi tới cơ cấu chấp hành 5 để dịch cực
theo hớng giảm sai lệch. Để hoàn thiện đặc
tính động của hệ, nâng cao chất lợng điều
chỉnh, thờng sơ đồ còn có các phản hồi về
tốc độ dịch cực, về tốc độ thay đổi dòng, áp hồ quang. Trong sơ đồ cũng có
thể có các chơng trình hoá máy tính. Hệ điều chỉnh có thể dùng khuếch đại
máy điện khuếch đại từ, thyristor, thuỷ lực, ly hợp điện từ.
II. Sơ đồ một pha khống chế dịch cực lò HQ dùng hệ mđkđ-đ
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:
+ Đ - động cơ một chiều kích thích độc lập, dùng để dịch chuyển (nâng
hạ) điện cực.
+ MĐKĐ - máy điện khuếch đại từ trờng 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
Gvhd : TS Bùi Chính Minh 22 svtk
: Vũ Mạnh Thảo
Hình 2-1. Sơ đồ chức năng hệ
điều chỉnh công suất lò HQ
Trờng đhkt công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp
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 trờng hợp hạ và nâng . Cực tính
của điện áp đặt lên động cơ khi hạ , nâng đợc 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 lu 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 lu 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 ngợc , 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 đợc lấy từ nguồn cung cấp 1 chiều, nó đợc đảo
chiều bằng công tắc, điều chỉnh tốc độ bằng triết áp 6R.
Sơ đồ một pha khống chế dịch cực lò HQ đợc vẽ ở trang bên.
Gvhd : TS Bùi Chính Minh 23 svtk
: Vũ Mạnh Thảo
Trờng đhkt công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Gvhd : TS Bùi Chính Minh 24 svtk
: Vũ Mạnh Thảo
B
D
1R
1B
A
1CL
7R
10 R
CFA
3CL
CB
8R

4CL
Đ
RA
+
H N
_ +
Hình vẽ 2-2 . Sơ đồ điều khiển hệ thống nâng hạ điện cực lò HQ
dùng hệ MĐKĐ - Đ
MĐKĐ
9R
RTh
CKS
RD
3R
5R
5 6
7
RD
8
4R
T
Đ
tĐ
1 2
9 10
cđc
1
Cđc2
2CL
11 12

3 4
2K
1K
CC
2CD
RA
RTh
+ - 2
Nồi lò
Cơ cấu
truyền động
dịch cực
1CD
F
1
F
2
Trờng đhkt công nghiệp thuyết minh đồ án tốt nghiệp
2. Nguyên lý hoạt động của sơ đồ.
* ở chế độ điều khiển bằng tay .
Có hai trờng 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 đợc cung cấp điện áp với giá trị
điện áp có thể điều chỉnh bằng 6R, và cực tính dơng ở phía con trợt 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 trợt 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 đợc hãm.
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 đợc cấp điện nhng cực tính của điện áp trên cuộn

dây lúc này ngợc so với trờng hợp để công tắc ở vị trí nâng, dẫn đến MĐKĐ
sẽ phát ra một sđđ với cực tính ngợc lại, động cơ sẽ quay theo chiều hạ điện
cực. Trong trờng 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 lu 1CL tỉ lệ với
dòng điện HQ và rơi trên điện trở 5R. Điện áp ra trên chỉnh lu 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 thờng: 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 đợc bằng các biến trở. Ta quy -
ớc chiều quay của động cơ khi hạ điện cực là chiều quay dơng tức là chiều
quay thuận, và lúc này tơng ứng điện áp trên cuộn CĐC1 cũng dơng, và chiều
quy ớc 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
Gvhd : TS Bùi Chính Minh 25 svtk
: Vũ Mạnh Thảo