Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

ĐỖ SỸ TRUNG

XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TINH LUYỆN THÉP
BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN XỈ

CHUYÊN NGÀNH: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Người hướng dẫn: TS. NGUYỄN VĂN HÒA

Hà Nội – Năm 2009


Đỗ Sỹ Trung

2

CH Điều khiển tự động 07-09

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn Thạc sỹ này là tôi tự thực hiện dưới sự
hướng dẫn của thầy giáo hướng dẫn TS. Nguyễn Văn Hòa. Các số liệu hoàn
toàn trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ tài liệu nào.
Để hoàn thành luận văn này, tôi chỉ sử dụng những tài liệu tham khảo
được ghi trong bảng tài liệu tham khảo, không sử dụng tài liệu tham khảo

khác mà không liệt kê trong phần tài liệu tham khảo.

Học viên
Đỗ Sỹ Trung

Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ


Đỗ Sỹ Trung

3

CH Điều khiển tự động 07-09

MỤC LỤC
Trang phụ bìa ..................................................................................................1
Lời cam đoan ...................................................................................................2
Mục lục .............................................................................................................3
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt .........................................................5
Danh mục các bảng, hình vẽ ..........................................................................6
Lời mở đầu.......................................................................................................8
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH TINH LUYỆN THÉP ..........11
1. Khái quát chung..................................................................................11
2. Các phương pháp tinh luyện thép.......................................................11
CHƯƠNG II: TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP TINH LUYỆN THÉP
ĐIỆN XỈ .........................................................................................................14
1. Khái quát chung..................................................................................14
2. Những ưu việt của phương pháp tinh luyện thép bằng điện xỉ ..........16
3. Thiết bị và nguyên lý làm việc của phương pháp tinh luyện điện xỉ .17
3.1.Thiết bị điện xỉ..................................................................................17

3.1.1. Biến thế và thiết bị cấp điện .........................................................18
3.1.2. Hệ thống điều khiển cùng với các thiết bị đo...............................19
3.1.3. Thùng kết tinh được làm nguội bằng nước ..................................19
3.1.4. Tấm đáy được làm nguội bằng nước............................................20
3.1.5. Bộ phận giá đỡ điện cực có thể di chuyển lên xuống ..................20
3.1.6. Điện cực tiêu hao..........................................................................21
3.2. Nguyên lý làm việc của thiết bị điện xỉ...........................................21
4. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng cho xản xuất trong và ngoài nước .22
CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TINH LUYỆN
THÉP BẰNG ĐIỆN XỈ.................................................................................26
1. Đặc điểm, yêu cầu của hệ thống điều khiển quá trình tinh luyện thép
bằng điện xỉ .....................................................................................................26
2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều khiển tinh luyện điện xỉ....34
3. Phân tích ảnh hưởng của các tham số điều khiển tới quá trình tinh luyện .36

Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ


Đỗ Sỹ Trung

4

CH Điều khiển tự động 07-09

3.1. Ổn định dòng điện I bằng cách di chuyển điện cực ......................36
3.2. Ổn định điện áp U шл trong lớp xỉ bằng cách dịch chuyển điện cực38
3.3. Ổn định công suất Pшл bằng cách dịch chuyển điện cực ................39
3.4. Ổn định điện trở của lớp xỉ Rшл bằng cách di chuyển điện cực .....40
4. Giới thiệu và phân tích một số bộ điều khiển thiết bị điện xỉ ............41
4.1 Bộ điều chỉnh dòng điện kiểu ОКБ-905 .........................................41

4.2 Bộ điều khiển sự dịch chuyển của điện cực БЭЭР của Mỹ ............42
4.3 Hệ thống tự động điều khiển cho lò điện xỉ kiểu P-951..................44
4.4 Bộ điều chỉnh dòng điện bằng traritor.............................................45
4.5 Bộ điều khiển АРАД-Ш ................................................................47
4.6 Hệ thống tự động điều khiển bằng chương trình СПУ-5656..........49
4.7 Hệ thống điều khiển trực tiếp theo tham số công nghệ...................50
CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TINH LUYỆN
THÉP BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN XỈ ..................................................52
1. Xây dựng lựa chọn cấu hìn hệ thống..................................................52
1.1. Phần động lực ..................................................................................52
1.2. Thiết bị đo, giám sát và điều khiển .................................................53
1.2.1. Thiết bị điều khiển hệ PLC S300 .................................................53
1.2.2. Thiết bị biến tần điều khiển động cơ dẫn động điện cực .............62
1.2.3. Màn hình giám sát điều khiển HMI .............................................64
1.2.4. Thiết kế bộ điều khiển điện áp .....................................................67
2. Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển .................................................68
3. Mô tả hệ thống và chức năng từng khối điều khiển ...........................69
3.1. Khối điều khiển điện ổn định điện áp lớp xỉ ...................................69
3.2. Chương trình điều khiển dòng điện qua điện cực ...........................72
3.3. Chương trình điều khiển tốc độ nấu chảy thỏi liệu .........................74
4. Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển ..................................76
KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI.........................79
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................81
PHỤ LỤC .......................................................................................................82
Tóm tắt luận văn ...........................................................................................95

Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ


5

Đỗ Sỹ Trung

CH Điều khiển tự động 07-09

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT

Chữ viết tắt

Thuật ngữ

Ý nghĩa

OB

Organization blocks

Khối tổ chức

SFC

system functions

hàm hệ thống

FB

Function blocks

Khối hàm

Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ


6

Đỗ Sỹ Trung

CH Điều khiển tự động 07-09

DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH VẼ

Bảng, hình
Hình 2.1
Hình 3.1
Hình 3.2

Tên bảng, hình

Hình 3.3

Hình 3.4
Hình 3.5
Hình 3.6

Hình 3.7

Hình 3.8

Hình 3.9

18

Sơ đồ thiết bị điện xỉ
Đồ thị mối quan hệ giữa độ sâu của lớp kim loại với vận
tốc tan chảy của điện cực
Mối quan hệ phụ thuộc của ∆hэл vào vпл .
Sự phụ thuộc của điện trở lớp xỉ

Rшл và hệ số khuyếch

đại Ky vào khoảng cách giữa các điện cực hэл .
Vị trí của đầu hình chóp của điện cực khi được ra khỏi lớp
xỉ
Đường cong

Trang

R * экв = f (hэл ) theo tính toán

Sự thay đổi các thông số của quá trình tinh luyện bằng
điện xỉ khi giữ I эл không đổi.
Sự thay đổi các thông số của quá trình tinh luyện bằng
điện xỉ khi giữ điện áp U шл không đổi.
Sự thay đổi các thông số của quá trình tinh luyện bằng
điện xỉ khi công suất Pшл được giữ ổn định.
Sự thay đổi các thông số của quá trình tinh luyện bằng
điện xỉ khi giữ điện áp Rшл không đổi

27
27
30

31
35
37

38

39

40

Hình 3.10

Sơ đồ bộ điều chỉnh kiểu ОКБ

42

Hình 3.11

Bộ điều chỉnh cơ điện tử tác động nhanh БЭЭР của Mỹ

43

Hình 3.12

Sơ đồ khối của hệ thống tự động điều khiển cho lò điện xỉ
P-951

44

Hình 3.13

Sơ đồ khối của Hệ thống tự động điều khiển bằng transitor 45

Hình 3.14

Sơ đồ khối của bộ điều khiển АРАД-Ш.

47

Hình 3.15

Hệ thống tự động điều khiển bằng chương trình СПУ-5656

49

Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ


7

Đỗ Sỹ Trung

CH Điều khiển tự động 07-09

Hình 3.16

hệ thống điều trực tiếp theo tham số công nghệ

51

Hình 4.1

Sơ đồ nguyên lý mạch điện động lực cấp nguồn điện cực

52

Hình 4.2

Sơ đồ bố trí, kết nối PLC S7-300

54

Hình 4.3

Thực hiện chương trình

55

Hình 4.4

Cửa sổ ban đầu của Simatic Manager

57

Hình 4.5

Cửa sổ chọn loại CPU

58

Hình 4.6

Cửa sổ chọn các khối OB đặc biệt

58

Hình 4.7

Cửa sổ kết thúc quá trình cài đặt

59

Hình 4.8

Cửa sổ cái cài đặt phần cứng

59

Hình 4.6

Một số chủng loại biến tần của hãng Fuji

63

Hình 4.7

Sơ đồ đầu kết nối biến tần Fuji-Multi

64

Hình 4.8

Sơ đồ kết nối màn hình Delta với thiết bị điều khiển PLC

65

Hình 4.9

Màn hình giao diện HMI của hãng Delta

66

Hình 4.10

Ngôn ngữ xây dựng giao diện SCREEN EDITOR 1.05.75

66

Hình 4.11

Sơ đồ bộ điều khiển điện áp

67

Hình 4.12

Sơ đồ hệ thống điều khiển

68

Hình 4.13

Lưu đồ thuật toán điều khiển, ổn định điện áp

71

Hình 4.14

lưu đồ thuật toán điều chỉnh dòng điện cực

73

Hình 4.15

Lưu đồ thuật toán điều khiển ổn định tốc độ nấu chẩy thỏi
liệu

75

Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ


Đỗ Sỹ Trung

8

CH Điều khiển tự động 07-09

LỜI MỞ ĐẦU
Trong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện, đại hóa nước ta hiện nay việc
trang bị các hệ thống điều khiển có chất lượng cao cho các thiết bị trong
ngành công nghiệp luyện kim đóng một vai trò vô cùng cần thiết. Với sự phát
triển mạnh và yêu cầu ngày càng cao của các sản phẩm trong ngành luyện
kim đòi hỏi các vật liệu để chế tạo ra chúng có cơ lý tính cao như phải làm
việc trong điều kiện nhiệt độ, áp suất cao, chống được ăn mòn hóa học, điện
hóa, chống bào mòn cơ học, chống nóng, chống gỉ, chống mài mòn do va
đập... Để có được các đặc tính trên thép sản xuất ra cần phải qua các môi
trường tinh luyện. Để tinh luyện thép người ta có rất nhiều các phương pháp
tinh luyện khác nhau như tinh luyện qua lò hồ quang chân không, lò cảm ứng
chân không, lò điện tử chân không, lò plasma, lò điện xỉ.
Trong các phương pháp tinh luyện, phương pháp tinh luyện thép điện
xỉ là một phương pháp tinh luyện tiên tiến với nhiều ưu điểm nổi trội như:
Vốn đầu tư thấp, chất lượng sản phẩm cao cho phép khử sâu được S, một số
tạp chất phi kim. Hiện nay phương pháp này đã được phổ biến ở rất nhiều
nước trên thế giới như Nga, Đức, Mỹ, Trung Quốc, Ấn Độ. Đặc biệt trong
công nghiệp chế tạo vũ khí hiện nay như ở Nga, Ucraina... người ta thường
dùng phương pháp này để chế tạo các loại phôi như cho sản xuất nòng súng.
Đối với nước ta trong những năm gần đây phương pháp tinh luyện điện
xỉ đã được nghiên cứu và ứng dụng ở một số cơ sở nghiên cứu như: Bộ môn
luyện kim đen Trường đại học Bách khoa Hà Nội,Viện luyện kim đen, Viện
công nghệ Bộ công nghiệp, Viện công nghệ Tổng cục CNQP. Mặc dù các cơ
sở nghiên cứu trên đã nghiên cứu và xây dựng cơ bản hoàn chỉnh về công
nghệ tinh luyện điện xỉ, nhưng thiết bị hầu như chưa thể đáp ứng được do độ
ổn định các tham số chưa đạt được yêu cầu công nghệ đặt ra. Trong thiết bị
điện xỉ hệ thống điều khiển, điều chỉnh đóng vai trò vô cùng quan trọng nó

Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ


Đỗ Sỹ Trung

9

CH Điều khiển tự động 07-09

quyết định độ ổn định của các tham số công nghệ, từ đó quyết định chất lượng
của sản phẩm.
Với yêu cầu về thiết bị điện xỉ trên việc nghiên cứu, xây dựng và hoàn
thiện hệ thống điều khiển cho thiết bị điện xỉ là vô cùng cần thiết để nâng cao
chất lượng sản phẩm. Đặc biệt trong giai đoạn nước ta đang tiến tới nội địa
hóa dần các sản phẩm trong các ngành cơ khí như chế tạo ô tô, xe máy.. đặc
biệt là các sản phẩm vũ khí trong quân sự.
Xuất phát từ yêu cầu cấp thiết của thực tiễn, cùng với mong muốn đóng
góp một phần nhỏ bé của mình vào công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa
đất nước tác giả đã chọn đề tài “Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện
thép bằng phương pháp điện xỉ”.
Nội dung chính của đề tài là phân tích ảnh hưởng của các tham số điều
khiển tới chất lượng sản phẩm và từ đó xây dựng hệ thống điều khiển các
tham số đó sao cho chất lượng của phương pháp tinh luyện đáp ứng được yêu
cầu công nghệ.
Đề tài đã được hoàn thành với sự hướng dẫn nhiệt thành của thầy
hướng dẫn TS. Nguyễn Văn Hòa và thầy cô trong bộ môn Điều khiển Tự
động – Trường Đại học Bách khoa Hà nội.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo TS. Nguyễn
Văn Hòa và các thầy cô trong bộ môn Điều khiển Tự động đã tận thành giúp
đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn này.

Nhân đây tôi cũng chân thành cảm ơn các đơn vị: Bộ môn Luyện kim
đen – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Viện luyện kim đen, Viện công
nghệ - Bộ Công nghiệp, Viện công nghệ - Tổng cục CNQP đã giúp tôi tiếp
cận thực tế sản xuất và hoàn thành luận văn.
Do thời gian nghiên cứu có hạn, khả năng còn nhiều hạn chế, nên bản
luận án này không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được những

Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ


Đỗ Sỹ Trung

10

CH Điều khiển tự động 07-09

ý kiến đóng góp, chỉ bảo của các Thầy, các Cô và các đồng nghiệp cùng với
các đọc giả để đề tài được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn
Hà Nội tháng 11 năm 2009

Đỗ Sỹ Trung

Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ


11

Đỗ Sỹ Trung

CH Điều khiển tự động 07-09

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH TINH LUYỆN THÉP
1. Khái quát chung
Sau quá trình nấu chảy, thép cơ bản đã đạt được các thành phần theo
yêu cầu công nghệ của mác thép bằng cách bổ sung các thành phần theo tỉ lệ
nhất định trong quá trình nấu chảy thép. Để thép có được các đặc tính tốt hơn
như làm việc được trong điều kiện nhiệt độ, áp suất cao, chống được ăn mòn
hóa học, điện hóa, chống bào mòn cơ học, chống nóng, chống gỉ,...thì thép
cần phải qua giai đoạn tinh luyện.
Tinh luyện thép là quá trình nâng cao đặc tính cơ lý của thép bằng cách
loại bỏ những tạp chất P, S, khí (Oxy, Nitơ, Hydro) và một số tạp chất phi
kim trong tổ chức của thép. Với sự có mặt của P và S có thể tạo thành các
chất phốt phít, sunphít tập trung chủ yếu tại các biên giới hạt làm cho tổ chức
kim loại bị giòn, bở, rạn nứt. Đặc biệt trong các quá trình gia công biến dạng
hoặc trong quá trình khai thác sử dụng. Đối với sự có mặt của Oxy, Nhơ,
Hydro trong kim loại thường gây rỗ khí, cho tổ chức xốp, không sít chặt, bở...
Các tạp chất phi kim trong kim loại có thể cho tổ chức giòn, xốp, dễ nứt...
Bản chất của quá trình tinh luyện là quá trình nhiệt động để tạo điều
kiện thực hiện các phản ứng oxy hoá - khử giữa kim loại, xỉ và môi trường
nấu luyện (không khí, khí bảo vệ, từ trường, plasma, tia điện tử). Để đạt hiệu
quả tốt của việc tinh luyện cần phải chú ý đến sự phân chia nhỏ, tích tụ, nổi
lên, bay hơi của các tạp chất và cần phải chú ý đến môi trường và điều kiện để
khử bỏ tạp chất.
2. Các phương phát tinh luyện thép
Tuỳ thuộc vào chất lượng mong muốn cuối cùng của kim loại và hợp
kim mà ta áp dụng các giải pháp nấu và tinh luyện cần thiết để vừa đảm bảo
thành phần, cơ tính nhưng đồng thời cũng đảm bảo tính kinh tế của quy trình

Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ


Đỗ Sỹ Trung

12

CH Điều khiển tự động 07-09

sản xuất. Đồng thời cũng tạo điều kiện để tách lọc, xé nhỏ, làm tích tụ, nổi
lên, hoà lẫn vào xỉ hoặc bay hơi, thăng hoa của tạp chất.
Trên thế giới người ta dùng nhiều giải pháp tinh luyện khác nhau như:
tinh luyện bằng các chất khử có ái lực mạnh với oxy; tinh luyện bằng xỉ tổng
hợp; tinh luyện bằng sục khí trơ; tinh luyện bằng chân không; tinh luyện bằng
tia điện tử; tinh luyện bằng Plasma; tinh luyện bằng điện xỉ và các phương
pháp tổng hợp khác.
• Tinh luyện thép bằng các chất khử có ái lực mạnh với oxy dựa trên cơ
sở phản ứng giữa oxy với các chất khử như: FeMn, Fesi, FeTi, Ca-si, Al,
Mishmetal...Phương pháp này chỉ cho phép khử oxy tốt đối với thép các bon
thường và thép hợp kim thấp có thể tiến hành khử trong lò hoặc trong nồi rót.
Tuy nhiên phương pháp này không cho phép khử nitơ và hydro.
• Tinh luyện bằng xỉ tổng hợp dựa trên cơ sở phản ứng giữa kim loại
lỏng với xỉ, giữa xỉ với khí mà tách tạp chất. Tuỳ theo mục đích khử mà ta sử
dụng các hệ xỉ khác nhau. Trong trường hợp cần khử sâu S người ta hay dùng
xỉ hệ CaF2 - cao. Trong quá trình khử phải xác định nhiệt độ, tính chất của xỉ
và thời gian khử thích hợp cho từng mác thép cụ thể. Có hai cách khử bằng xỉ
tổng hợp: Phủ xỉ lên thép lỏng và đổ thép lỏng cho chảy qua lớp xỉ đã nóng
chảy. Ưu điểm của phương pháp này là thao tác đơn giản, có thể khử được cả
P và S. Nhược điểm là hiệu quả khử các tạp chất khí kém, thiết bị nấu chảy xỉ
phức tạp và nếu dùng xỉ nguội thì hiệu quả khử kém.

• Đối với phương pháp tinh luyện bằng sục khí trơ người ta thường dùng
các loại khí như Argon, Heli, Nitơ hoặc CO2. Thông thường người ta hay
dùng Argon nhất vì thổi Argon rẻ và không độc hại, không làm thay đổi thành
phần hoá học của hợp kim. Phương pháp này thường hay dùng hơn cho khử
khí trong kim loại nguyên chất, hợp kim nhôm, đồng. Có thể dùng để khử khí
trong thép hợp kim và thép không gỉ. Tuy nhiên nó có nhược điểm là không
khử được P và S.

Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ


Đỗ Sỹ Trung

13

CH Điều khiển tự động 07-09

• Phương pháp tinh luyện bằng khử trong chân không là phương pháp có
hiệu quả rất cao. Có bốn dạng khử trong chân không: Tạo chân không trong lò
nấu, tạo chân không trong nồi rót, tạo chân không cho dòng kim loại lỏng và
tạo chân không trong khuôn đúc. Trong điều kiện chân không tới 0,01MPa có
thể khử sâu đến 0,00015% cho các loại khí và tạp chất như P, S. Tuy nhiên do
thiết bị đắt tiền nên chỉ dùng cho những sản phẩm đòi hỏi chất lượng cao như
trong công nghiệp hàng không, vũ trụ, điện tử.
• Tinh luyện bằng tia điện tử thường được ứng dụng nhiều tại Nga,
Ucraina, Anh, Hoa Kì, CHLB Đức... Phương pháp này được dùng nhiều cho
tinh luyện hợp kim Titan và các loại hợp kim đặc biệt. Dưới tác dụng của các
chùm tia điện tử hợp kim ở dạng nguyên liệu được nóng chảy dần từng lượng
nhỏ, các tạp chất khí thoát ra được hút ra ngoài. Kim loại lỏng được điền đầy
dần theo từng lớp trong bình kết tinh tạo thỏi hợp kim đặc sít với độ sạch cao.

Nhược điểm của phương pháp này là thiết bị tương đối phức tạp và đắt tiền.
• Tinh luyện Plasma người ta dùng một đầu phát đưa chùm Plasma đi sâu
vào trong lòng kim loại lỏng. Dòng Plasma có thể là dòng Argon, nitơ hoặc
CO2. Sự tương tác của các chùm tia này vừa có tác dụng hỗ trợ cho quá trình
nấu chảy hợp kim vừa có tác dụng khử khí và tạp chất. Phương pháp này cho
hiệu quả cao đối với hợp kim nhôm, đồng, ngoài ra còn cho phép đưa nitơ vào
trong thép hợp kim dưới dạng nguyên tố hợp kim hoá đặc biệt là trong thép
nitơ.
• Phương pháp tinh luyện bằng điện xỉ cho phép khử sâu được S, một số
tạp chất phi kim. Ngoài ra còn cho chất lượng kết tinh của thỏi kim loại rất
tốt, cho phép chế tạo các thỏi kích thước lớn và đa dạng chủng loại. Trong
công nghiệp chế tạo vũ khí hiện nay đặc biệt là ở Nga, Ucraina... người ta
thường dùng phương pháp này để chế tạo các loại phôi cho sản xuất nòng
súng.

Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ


Đỗ Sỹ Trung

14

CH Điều khiển tự động 07-09

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP TINH LUYỆN THÉP ĐIỆN XỈ
1. Khái quát chung
Phương pháp tinh luyện điện xỉ (Electro Slag Refining - ESR) là một
phương pháp luyện kim tiên tiến. Ban đầu nó được nghiên cứu tại bộ môn hàn
điện Ki-ep và bộ môn hàn điện xỉ Patôn. Tiếp theo, phương pháp này được

phát triển rộng khắp nước Nga, các nước Xã hội chủ nghĩa Đông Âu và ở
những nước Tây Âu.
Trong công nghệ điện x,ỉ kim loại được nóng chảy trong xỉ lỏng quá
nhiệt cao. Nhiệt được sinh ra khi dòng điện đi qua xỉ dẫn điện (sự nung nóng
điện trở trực tiếp). Các phản ứng từ đầu mút của điện cực bắt đầu nóng chảy
cho tới khi giọt kim loại đi qua lớp xỉ xuống bề mặt phân pha giữa xỉ và kim
loại.
Sự tỏa nhiệt xảy ra trực tiếp giữa điện cực và bề mặt kim loại lỏng, qua
đó xỉ được quá nhiệt đến 1800-20000C. Do tác động của dòng điện và những
giọt kim loại nóng chảy, gây ra những dòng chảy mạnh trong lớp xỉ lỏng.
Những dòng chảy đó góp phần vào việc phân bố nhiệt và truyền nhiệt, cũng
như việc chuyển tải chất. Chỉ có khoảng 20-25% nhiệt được sử dụng vào việc
nung nóng và làm chảy điện cực bởi tổn thất nhiệt vào nước làm nguội và bức
xạ do quá nhiệt.
Đối với thiết bị nấu luyện thiết bị điện xỉ loại lớn, người ta có thể làm
giảm đáng kể sự mất mát năng lượng bằng cách sử dụng dòng điện tần số thấp
khoảng 2-10Hz. Ngoài ra mất mát công suất do hệ thống dây dẫn tăng theo
bình phương dòng điện. Hiện nay các thiết bị nấu luyện điện xỉ làm việc với
điện áp nấu chảy từ 40-140V với cường độ dòng điện cực từ 2-25KA.
Khoảng cách điện cực tăng cùng điện áp nấu chảy và diện tích tiết diện
điện cực, nó giảm khi tăng cường độ dòng điện và điện trở riêng của xỉ lỏng

Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ


Đỗ Sỹ Trung

15

CH Điều khiển tự động 07-09

tăng. Trong trường hợp kích thước điện cực đã cho trước, ngoài độ dẫn điện
của xỉ thì cường độ dòng điện và điện áp là những yếu tố ảnh hưởng chính đối
với quá trình nấu luyện điện xỉ.
Tùy theo kích cỡ thiết bị và phương pháp nấu luyện điện xỉ, mức tiêu
thụ năng lượng nằm trong khoảng từ 1000-2000kwh/tấn.
Trong mỗi trường hợp sử dụng cần có cân nhắc thích hợp giữa những
yêu cầu về chất lượng và kinh tế. Tốc độ nấu chảy thấp thích hợp khi cột kim
loại lỏng nhỏ nhưng lại gây ra sự mất nhiệt lớn tỉ lệ theo thời gian và giá
thành nấu luyện thép cao.
Mặc dầu phương pháp tinh luyện thép có khả năng vận hành bằng xỉ
rắn, như trong công ngiệp phần lớn các thiết bị công nghệp được vận hành
bằng xỉ lỏng. Người ta thường dùng lò điện hồ quang để nấu chảy xỉ trước.
Phương pháp điện xỉ thuộc vào nhóm các phương pháp nấu luyện có
thùng kết tinh được làm nguội bằng nước. Bên cạnh loại nguồn tạo nguồn
bằng nhiệt thì nó khác với các phương pháp khác ở chỗ quá trình các phản
ứng luyện kim không phải do áp lực riêng phần thấp xác định như lò hồ
quang chân không, lò buồng chùm điện tử hoặc phương pháp nấu luyện
Plasma mà là do một loại xỉ hoạt tính xác định. Do đó quá trình tinh luyện
điện xỉ có một số khác biệt vượt trội sau đây:
• Tác dụng làm sạch kim loại
Quá trình tinh luyện điện xỉ bao gồm 3 công đoạn: nóng chảy, rót đúc
và kết tinh của kim loại đều diễn ra trong bình kết tinh. Như vậy, kim loại
lỏng không hề tiếp xúc với không khí và vật liệu chịu lửa nên tránh được sự
nhiễm bẩn.
• Tác dụng lọc rửa của xỉ
Cả kim loại được tinh luyện và xỉ đều ở nhiệt độ cao nên các phản ứng
luyện kim được xúc tiến nhanh. Sau khi kim loại nóng chảy, từng giọt hình
thành sẽ rơi xuống xuyên qua lớp xỉ vào bể kim loại lỏng. Diện tích tiếp xúc

Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ


Đỗ Sỹ Trung

16

CH Điều khiển tự động 07-09

giữa thép và xỉ lỏng có thể lên tới 300m2/tấn. Phản ứng luyện kim tiến hành
rất triệt để đồng thời lại do tác dụng khuấy trộn của lực điện từ làm cho bể xỉ
bị khuấy trộn mãnh liệt, không ngừng thay đổi mặt tiếp xúc giữa thép – xỉ,
cường hóa các phản ứng tinh luyện, tăng nhanh quá trình hấp thụ tạp chất phi
kim của xỉ và kim loại và loại bỏ các khí có hại ra khỏi thép.
• Tác dụng kết tinh cưỡng bức
Thép thỏi tinh luyện lại được làm nguội rất nhanh trong thùng kết tinh,
nên tốc độ kết tinh rất lớn, cải thiệt được sự phân bố về thành phần hóa học
cũng như thiên tích về tổ chức kim tương của thỏi thép.
• Tác dụng bù ngót rất tốt
Phía trên thỏi thép luôn có bể kim loại lỏng và bể xỉ ở nhiệt độ cao, tức
là có mũ giữ nhiệt, kim loại lỏng phía trên luôn bù vào lõm co do kim loại
phía dưới kết tinh co ngót. Như vậy hoàn toàn có thể loại bỏ một các có hiệu
quả lõm co và xốp thường gặp ở thỏi thép và độ đặc chắc chắn của thỏi thép
được nâng cao.
• Tác dụng của lớp vỏ xỉ
Giữa bề mặt thỏi và bình kết tinh có một lớp xỉ mỏng tạo thành lớp vỏ
xỉ bao quanh thỏi thép, làm cho chất lượng bề mặt của thỏi nhẵn bóng, đồng
thời có tác dụng cách nhiệt làm cho thỏi thép tỏa nhiệt có định hướng hình
thành buồng kết tinh thể hình trụ gần như định hướng, cải thiện tính chất vi
mô của thỏi thép.

2. Những ưu việt của phương pháp tinh luyện thép bằng điện xỉ
- Kim loại lỏng trong quá trình nấu luyện và kết tinh hoàn toàn không
tiếp xúc với nguyên vật liệu chịu lửa, do đó chất lượng thép ra đạt rất cao;
- Trong quá trình nóng chảy, các giọt kim loại luôn tiếp xúc với xỉ lỏng
nên được xỉ lọc hết tạp chất có hại trong thép;

Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ


Đỗ Sỹ Trung

17

CH Điều khiển tự động 07-09

- Thỏi thép có bề mặt tốt, ít bị khí xâm nhập vào, do đó thỏi rắn chắc,
mịn, đặc biệt không có hiện tượng thiên tích trong bình kết tinh;
- Chế tạo được những thỏi thép chắc đặc, không có lõm co và ngót co;
- Sản phẩm tinh khiết ít tạp chất;
- Tính đồng nhất của tổ chức và thành phần hóa học;
- Tránh được thiên tích giải và thiên tích vùng;
- Làm giảm đáng kể hàm lượng những nguyên tố không mong muốn như
S, O2, và trong những điều kiện xác định cũng giảm được Ni tơ, trong khi đó
duy trì được hàm lượng của những nguyên tố hợp kim cần thiết mà những
nguyên tố này có thể bị Oxy hóa thí dụ như Si, Ti...
- Có khả năng hiệu chỉnh được các thành phần khi chọn xỉ thích hợp nếu
thành phần điện cực không đúng như thành phần xác định.
- Làm tăng khả năng biến dạng và độ dai va đập;
- Những tính chất theo chiều ngang được cải thiện đáng kể;
- Đạt được bề mặt phẳng trơn, không cần gia công bề mặt trước khi biến

dạng nóng;
- Tính chất biến dạng nóng tốt hơn;
- Giảm được độ biến dạng mà vẫn đạt được tổ chức xác định ở tâm sản phẩm;
- Kiểm tra được kích thước hạt;
- Khả năng chịu ăn mòn tăng;
- Bảo vệ kim loại không bị môi trường oxy hóa.
3. Thiết bị và nguyên lý làm việc của phương pháp tinh luyện điện xỉ
3.1. Thiết bị điện xỉ
Về cơ bản mỗi thiết bị điện xỉ có 5 phần chính: biến điện thế và thiết bị
cấp điện, hệ thống điều khiển cùng với các thiết bị đo, thùng kết tinh được
làm nguội bằng nước, bộ phận giá đỡ điện cực có thể di chuyển lên xuống
được và điện cực để tinh luyện.

Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ


18

Đỗ Sỹ Trung

CH Điều khiển tự động 07-09

3.1.1. Biến thế và thiết bị cấp điện
Trong thiết bị điện xỉ, biến thế điện có loại 1 pha hoặc 3 pha. Sơ đồ
nguyên lý lắp mạch điện có thể theo hình sao hoặc hình tam giác. Hình ... thể
hiện cơ cấu lắp đặt mạng điện của lò. Hệ thống dây dẫn là loại dây mềm có
thể di chuyển lên xuống được để thỏa mãn yêu cầu công nghệ. Thông thường
điện áp tinh luyện điện xỉ tối ưu vào khoảng 20-50V còn cường độ dòng điện
vào khoảng 1500-3000A.
3

2

1

4

5

Hình 2.1: Sơ đồ thiết bị điện xỉ
1. Biến thế; 2. Điện cự tiêu hao; 3. Giá đỡ điện cực; 4. Bình kết tinh;
5. Tấm đáy được làm nguội bằng nước

Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ


Đỗ Sỹ Trung

19

CH Điều khiển tự động 07-09

3.1.2 Hệ thống điều khiển cùng với các thiết bị đo
Đối với hệ thống điều khiển điện xỉ có các tham số cần quan tâm như
cường độ dòng điện, điện áp nấu luyện, công suất, áp lực và nhiệt độ nước
làm nguội. Tốc độ nấu luyện được điều khiển theo đặc tính nguồn điện hoặc
theo điện áp, cường độ dòng điện, theo cả hai (tổng trở) hoặc theo tần số giọt
kim loại lỏng có liên quan đến các đại lượng vừa nêu.
Đối với những yêu cầu liên quan đến việc giảm áp do sự thay đổi chiều
dài điện cực, tăng năng lượng tiêu thụ trong kim loại lỏng cũng như yêu cầu

liên quan đến khởi động và nung nóng thì đã có thiết bị lập trình điều khiển.
Thiết bị này đảm bảo có chất lượng cao mà không cần sự can thiệp của con
người.
Đối với tổ hợp như vậy thì cần tính toán xác định để có những thiết bị
mà trong quá trình nấu luyện nó cho phép cung cấp bổ sung một cách liên tục
hỗn hợp xỉ mới để bù vào lượng xỉ đã tiêu hao và kể cả chất khử oxy.
3.1.3 Thùng kết tinh được làm nguội bằng nước
Khi nhiệt độ của xỉ lỏng sinh ra lớn hơn nhiệt độ nóng chảy của điện
cực sẽ khiến cho điện cực bắt đầu nóng chảy, khi điện cực nằm sâu trong lớp
xỉ và phần thép lỏng sinh ra đó sẽ kết tụ lại để hình thành lên một bể thép lỏng
ở trong thùng kết tinh. Do thùng kết tinh được làm nguội bên ngoài bằng
nước nên bể thép lỏng được làm nguội và thỏi thép bắt đầu được hình thành.
Phần nhiệt lớn nhất được truyền qua bình kết tinh.
Do tốc độ làm nguội lớn của thùng kết tinh nên khi bể xỉ lỏng hình
thành sẽ tạo thành một lớp vỏ xỉ rắn ở thành thùng kết tinh khiến cho thỏi
thép đông đặc không tiếp xúc trực tiếp với thành thùng kết tinh nên điều kiện
đông đặc ở đây bị thay đổi một ít so với phương pháp nấu luyện khác có
thùng kết tinh làm nguội bằng nước bởi vì lớp xỉ này ngăn cản sự truyền
nhiệt. Điều này gây ra sự truyền nhiệt mạnh mẽ hơn theo hướng trục và tạo ra

Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ


Đỗ Sỹ Trung

20

CH Điều khiển tự động 07-09

hướng kết tinh tương ứng khi những điều kiện cấp nhiệt không đổi. Do có sự

tương tác với vỏ xỉ mà tạo ra được thỏi điện xỉ có chất lượng bề mặt tuyệt vời
so với những phương pháp khác.
Để chế tạo những thỏi nhỏ, thông thường người ta dùng thùng kết tinh
cố định. Thùng kết tinh cố định có thể dài bằng toàn bộ chiều dài của thỏi
đúc. Các thùng kết tinh này có độ côn lớn để tạo thuận lợi cho việc tháo thỏi
ra khỏi hộp kết tinh hoặc di chuyển hộp kết tinh.
Để chế tạo những thỏi lớn người ta có thể sử dụng thùng kết tinh lớn cố
định hoặc thùng kết tinh ngắn có thể di chuyển tương đối so với thỏi. Đối với
những thỏi có đường kính lớn thì không cần độ côn lớn vì độ co của thỏi đúc
khi đông đặc cũng làm cho việc tháo thỏi đúc được dễ dàng. Đối với những
kích thước lớn người ta sử dụng thêm kết cấu kéo thỏi hoặc cơ cấu di chuyển
thùng kết tinh. Trong cả hai trường hợp đều tạo nên sự chuyển động tương
đối giữa thỏi và thùng kết tinh ngắn, qua đó tạo ra điều kiện thích hợp cho quá
trình nguội lần thứ 2 của thỏi đúc. Ngoài ra còn xuất hiện những vấn đề chất
lượng bề mặt thỏi đúc.
3.1.4. Tấm đáy được làm nguội bằng nước
Tấm đáy cần phải có 2 tác dụng: thứ nhất là gối tựa cho thỏi đúc và hộp
kết tinh, thứ hai có tác dụng dẫn dòng điện ra từ phấn trên của thỏi đúc.
Bình kết tinh có nước làm nguội được đặt trên một hộp tấm đáy có
nước làm nguội. Để tránh lúc mồi hồ quang có thể làm thủng tấm đáy, nên đặt
một tấm đệm lên trên hộp đáy. Tấm đệm này nên cùng loại thép với điện cực
để tránh làm ảnh hưởng đến thành phần của thép, đôi khi có thể chế tạo bằng
thép tấm các bon thấp.
3.1.5 Bộ phận giá đỡ điện cực có thể di chuyển lên xuống
Đây là cơ cấu nhằm lắp ghép các điện cực tiêu hao và ngày nay người
ta đã sáng chế ra cơ cấu có thể lắp nhiều điện cực, có thể thay đổi tỉ lệ tiết
diện điện cực và tiết diện thỏi được nhanh chóng.

Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ

21

Đỗ Sỹ Trung

CH Điều khiển tự động 07-09

3.1.6 Điện cực tiêu hao
Điện cực để dùng tinh luyện có các hình dạng bất kỳ được chế tạo bằng
các cách đúc, rèn, cán, ép hoặc hàn.
Do điện cực không chỉ là nguồn cung cấp vật liệu mà nó còn được dùng
để dẫn điện cho nên vấn đề nó phải được thích ứng khi xét về độ tin cậy và
giá thành. Thông thường nó được chế tạo bằng đúc rót, khi cần nó có thể chế
tạo bằng gia công cơ.
Với việc lựa chọn thành phần xỉ và công suất nấu luyện thì người ta có
thể tiến hành điều chỉnh nhiệt độ nấu luyện trong một khoảng rộng qua đó sẽ
có khả năng nấu luyện không chỉ hợp kim sắt mà còn cả những kim loại khác.
Cho đến nay người ta có thể nấu luyện Ti và các hợp kim của nó trong môi
trường có khí bảo vệ.
3.2 Nguyên lý làm việc của thiết bị điện xỉ
Trong bình kết tinh được chế tạo bằng đồng có nước làm nguội chạy
xung quanh, bên trong bao gồm: các chất tạo xỉ, điện cực tiêu hao, bể xỉ, bể
kim loại lỏng, thỏi thép và hộp đáy thỏi cùng với hệ thống điện (biến thế cùng
dây dẫn) tạo thành một mạng điện. Biến thế cấp điện qua điện cực khống chế
tốc độ hạ điện cực để duy trì một dòng điện không đổi.
Khi có dòng điện truyền qua xỉ lỏng có điện trở lớn, năng lượng điện
biến thành nhiệt năng theo định luật Jule-Lentz, nâng nhiệt độ xỉ lên đến 1800
– 20000C
Lượng nhiệt tỏa ra Q có thể được tính toán theo công thức:
Q = 0,24 I 2 RS t (calo)

I: cường độ dòng điện;
Rs :điện trở xỉ;
t: thời gian.

Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ


Đỗ Sỹ Trung

22

CH Điều khiển tự động 07-09

Nhiệt làm cho lớp xỉ ở trong trạng thái nhiệt độ cao mà bị chảy ra và
hình thành bể xỉ. Đầu điện cực tiêu hao cắm sâu vào bể xỉ sẽ dần dần bị gia
nhiệt mà nóng chảy tụ lại thành từng giọt rơi xuống xuyên qua lớp xỉ lỏng (bể
xỉ) thành bể kim loại lỏng. Do tác dụng làm nguội của bình kết tinh rất lớn,
kim loại lỏng kết tinh dần thành thỏi điện xỉ. Trong bể xỉ giữa xỉ và từng giọt
kim loại xảy ra hàng loạt các phản ứng luyện kim khử các tạp chất trong thép.
Thỏi thép kết tinh dần từ dưới lên, bể kim loại lỏng và bể xỉ không ngừng đẩy
từ dưới lên trên. Do bên ngoài bình kết tinh có nước làm nguội nên bề mặt
trong của của bình kết tinh có một lớp xỉ bám dính có tác dụng như một lớp
áo tạo cho bề mặt ngoài thỏi đúc nhẵn bóng và có tác dụng hạ thấp phương
truyền nhiệt hướng tâm làm cho đại bộ phận nhiệt lượng của thỏi truyền cho
nước làm nguội ở hộp đáy thỏi mang đi, như vậy rất có lợi cho sự kết tinh từ
dưới lên trên, cải thiện được tổ chức tinh thể nội bộ của thỏi thép. Bằng cách
chọn tốc độ dịch chuyển điện cực, đại lượng điện áp, cường độ dòng điện, độ
dày lớp xỉ... một cách hợp lý thì chúng ta có thể đạt được chất lượng thép ra
theo đúng mong muốn.

4.

Tình hình nghiên cứu, ứng dụng cho sản xuất trong và ngoài nước
Công nghệ điện xỉ được nhóm bác học của Viện Hàn thuộc Viện Hàn lâm

khoa học Ucraina do Viện sĩ Paton đứng đầu phát minh từ những năm 50.
•

Ý tưởng phát minh
Trên cơ sở nguyên lý hàn điện xỉ, khi khảo sát các mối hàn các chuyên

gia đã thấy rằng tổ chức kim loại và cơ tính của mối hàn điện xỉ không những
không thua kém tổ chức và tính chất của các mối hàn hồ quang dưới lớp trợ
dung mà thậm chí còn vượt xa về nhiều chỉ tiêu. Nguyên nhân là bể kim loại
lỏng của mối hàn điện xỉ trong quá trình hàn có thời gian tiếp xúc lâu hơn với
lớp xỉ lỏng. Ngoài ra công nghệ này còn có ưu điểm là cho phép dùng các loại
trợ dung có hoạt tính cao.

Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ


Đỗ Sỹ Trung

23

CH Điều khiển tự động 07-09

Quá trình tinh luyện kim loại một cách hiệu quả bằng các loại xỉ có
thành phần thích hợp và quá trình kết tinh định hướng của các tinh thể theo
hướng từ dưới lên đảm bảo cho mật độ sít chặt của tổ chức thô dại cũng như

tế vi của kim loại. Chính khả năng này là nguyên nhân làm cho kim loại kết
tinh theo nguyên lí điện xỉ có các chỉ tiêu cơ tính, độ sạch của các tạp chất phi
kim, độ sạch của khí.....vượt xa kim loại nền và kim loại của điện tử.
Từ những phát hiện này các nhà bác học đã đặt vấn đề ứng dụng
nguyên lý hàn điện xỉ cho công nghệ luyện kim nhằm nâng cao chất lượng
nấu luyện thép và hợp kim. Tư tưởng này đã được thể nghiệm và nhanh
chóng trở thành hiện thực vào những năm l952-1956. Lúc đầu là ngay tại
Viện hàn VHLKH Ucrailla, sau đó là tại một loạt các cơ sở sản xuất các sản
phẩm luyện kim và chế tạo máy trên toàn Liên bang Xô viết như
DNEPROSPECTAL, ELECTROSTAL, Liên hợp luyện kim TRELIABINSKI
nhà máy Búa Liềm, Nhà máy Cách mạng Tháng mười, Nhà máy chế tạo máy
BRRIANSK..
Có thể thấy rất rõ rằng, nếu ta bao bể xỉ và loại trừ kim loại từ các phía
bằng một kết cấu khuôn định hình đặc biệt có nước làm nguội, tức là thay
cho hai đầu kim loại cần hàn nối ta đặt vào đó hai tấm khuôn làm nguội, bằng
nước thì thay vì nhận được mối hàn ta sẽ có một thỏi đúc kết tinh điện xỉ.
Như vậy tuỳ thuộc vào không gian định hình thỏi kết tinh điện xỉ, hay
hình dạng bình kết tinh điện xỉ ta có thể nhận được thỏi kim loại có tiết diện
tròn, vuông, chữ nhật, ống rỗng, hoặc nhiều loại hình dáng đặc biệt khác.
Thỏi điện xỉ có thể nhận được bằng cách giữ bình kết tinh đứng yên,
hoặc cho thỏi đúc chuyển động so với bình kết tinh, Trường hợp này có thể
cho thỏi điện xỉ kết tinh định hướng chuyển động khỏi bình kết tinh hoặc cho
bình kết tinh chuyển động về phía trên thỏi điện xỉ.

Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ


Đỗ Sỹ Trung

24

CH Điều khiển tự động 07-09

Trong những năm gần đây công nghệ điện xỉ đã được áp dụng rộng rãi
trong hầu hết các Nhà máy và các Liên hợp luyện kim chất lượng cao trên
toàn Liên Bang Xô viết. Hàng loạt các Liên hợp luyện kim nấu và các nhà
máy chế tạo máy cũng đã và đang xây dựng các xưởng điện xỉ đặc dụng.
Hiện nay bằng công nghệ điện xỉ người ta có thể chế tạo các khối rèn
phôi cho cán hình, cán tấm, các loại phôi cán trục cán, các loại bình và xylanh
(ứng suất cao, các loại trục cam, trục cơ cho các động cơ tàu thuỷ, phôi ống
rỗng, phôi có hình dáng đa dạng .
Bằng phương pháp này người ta cũng có thể sản xuất tất cả các mác
thép và hợp kim hiện có, tất cả các kim loại và hợp kim mầu. Trên thế giới
hiện nay bằng công nghệ điện xỉ người ta sản xuất nhiều nhất là các loại mác
thép vòng bi, thép không gỉ, thép chịu nhiệt, các loại thép bền cao, thép gió và
các loại hợp kim bền nhiệt.
•

Phạm vi ứng dụng phương pháp tinh luyện điện xỉ ở nước ngoài
Hiện nay công nghệ điện xỉ đang được phát triển một cách hết sức

mạnh mẽ trong các ngành công nghiệp luyện kim và chế tạo máy tại các nước
công nghiệp phát triển trên thế giới. Ở các nước như Tiệp, Ba lan, Rumani đã
xây dựng các lò điện xỉ công suất vừa (Công suất 300-400 KVA, có thể đúc
được thỏi có đường kính đến 250mm). Liên Xô đã cung cấp nhiều thiết bị thế
hệ đầu loại P-951 (Công suất 700KVA có thể đúc điện xỉ được thỏi có đường
kính 425mm, chiều cao l.200mm, khối lượng l,5tấn) và công nghệ điện xỉ cho
Nam Tư, Ba Lan, Bungari, Pháp, Nhật Bản...Trên cơ sở những kinh nghiệm
của Liên Xô các nước như Thụy Điển, Anh, ... cũng phát triển mạnh ứng dụng
của công nghệ này vào công nghiệp chế tạo máy và luyện kim.

• Tình hình nghiên cứu trong nước
Trong những năm gần đây nước ta đã có một số cơ sở nghiên cứu và
sản xuất bắt đầu ứng dụng công nghệ điện xỉ cho hàn và nấu luyện một số
chủng loại hợp kim như: Viện luyện kim đen (Lò điện xỉ công suất 100KVA

Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ


Đỗ Sỹ Trung

25

CH Điều khiển tự động 07-09

của Liên Xô, cho đường kính thỏi tối đa 120mm) chỉ mới nấu đúc một số sản
phẩm dạng thỏi thép không gỉ, thép hợp kim trung bình, thép các bon thấp.
Nhà máy cơ khí Hà Nội (Lò điện xỉ công suất 100KVA do Liên Xô chế tạo)
chỉ mới đưa vào khai thác sử dụng nhưng chưa cho ra sản phẩm ổn định. Viện
công nghệ Bộ công nghiệp (Thiết bị hàn điện xỉ công suất 100 KVA do Liên
Xô chế tạo) đã đưa vào sử dụng nhưng chất lượng chưa đi vào ổn định. Viện
công nghệ Tổng cục CNQP cũng đã thấy rõ khả năng ứng dụng của công
nghệ điện xỉ do đó đã đầu tư nghiên cứu chế tạo hai thiết bị điện xỉ công suất.

Xây dựng hệ thống điều khiển tinh luyện thép bằng phương pháp điện xỉ