LÒ BUỒNG ĐIỆN TRỞ DÙNG NHIỆT LUYỆN TÔI CÁC CHI TIẾT BẰNG THÉP C45 CÓ KÍCH THƯỚC 80x120x250mm, 03 CA, CÔNG SUẤT 800Kg NGÀY.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU

BỘ MÔN KIM LOẠI VÀ HỢP KIM
--- ---

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

LÒ BUỒNG ĐIỆN TRỞ DÙNG NHIỆT
LUYỆN TÔI CÁC CHI TIẾT BẰNG THÉP
C45 CÓ KÍCH THƯỚC 80x120x250mm, 03
CA, CÔNG SUẤT 800Kg/ NGÀY.


Đại học Quốc gia Tp.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Trường ÐH BÁCH KHOA

Ðộc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

-------------------------------------TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng

năm 2016

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
KHOA : Công Nghệ Vật Liệu
BỘ MÔN : Kim Loại và Hợp Kim

HỌ VÀ TÊN : NGUYỄN HÙNG NHÂN. MSSV : V1202523
NGÀNH :Kim Loại và Hợp Kim. LỚP: VL12KI
1 - Ðầu đề đồ án:
Lò buồng điện trở dùng nhiệt luyện tôi các chi tiết bằng thép C45 có kích thước
80x120x250mm, 03 Ca, công suất 80Kg/ ngày.
2 - Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):
 Tổng quan về chi tiết
 Sơ lược về công nghệ nhiệt luyện
 Sơ lược về các thiết bị trong phân xưởng nhiệt luyện
 Thiết kế lò buồng điện trở
 Thiết kế phân xưởng nhiệt luyện bằng lò buồng điện trở
3 - Ngày giao nhiệm vụ : 23/02/2016
4 - Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 04/04/2016
5 - Họ tên người hướng dẫn: Đàm Văn Hoàng
Phần hướng dẫn: Thiết kế lò buồng điện trở
Ngày...04....tháng...04....năm 2016
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)


LỜI CẢM ƠN
Đồ án môn học trang thiết bị này là kết quả của những tháng năm học tập nghiên
cứu. Kết quả này sẽ không hoàn thành tốt nếu không nhờ sự giúp đỡ tận tình của thầy
cô và bạn bè.
Trước tiên, em xin chân thành cám ơn đến thầy Đàm Văn Hoàng
đã nhiệt tình hướng dẫn em trong quá trình làm đồ án. Sự hướng dẫn
quý báu của thầy thực sự đã giúp em rất nhiều trong quá trình hoàn
thành đồ án. Thầy đã truyền thụ cho em nhiều kiến thức chuyên môn
cũng như thực tế, giúp ích không những cho đồ án mà còn cho em có
cơ sở làm luận văn sau này.

Em cũng xin cám ơn quý thầy cô trong ngành Kim Loại và Hợp
Kim đã dạy dỗ em qua chương trình chuyên ngành. Những kiến thức
là nền tảng để em có đủ cơ sở đề hoàn thành đồ án một cách tốt
nhất.
Cuối cùng em xin cám ơn các bạn bè học chung đã giúp em
trong quá trình học tập cũng như trong cuộc sống .
Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn sự đóng góp và giúp đỡ của tất cả mọi
người.
Xin chân thành cảm ơn.
Nguyễn Hùng Nhân


TÓM TẮT ĐỒ ÁN
Lý do em lựa chọn đề tài:”Lò buồng điện trở dùng nhiệt luyện tôi các chi tiết
bằng thép C45 có kích thước 80x120x250mm, 03 Ca, công suất 800Kg/ ngày”. Đầu
tiên là do niềm đam mê yêu thích lĩnh vực nhiệt luyện của chuyên ngành kim loại và
hợp kim mà em đang theo học. Thứ hai, là do lò buồng điện trở là một thiết bị nhiệt
luyện rất phổ biến trong các phân xưởng của các nhà máy cơ khí và sử dụng rộng rãi
hiện nay. Với nhu cầu ngày càng tăng, và đòi hỏi yêu cầu cao về các loại bulong về cơ
tính cũng như tính kinh tế. Người ta đã tạo ra loại bulong có cường độ cao để đáp ứng
nhu cầu này. Do đó, trong đồ án môn học lần này, em quyết định lựa chọn đề tài này.
Đồ án nhiệt luyện “Lò buồng điện trở dùng nhiệt luyện tôi các chi tiết bằng thép
C45 có kích thước 80x120x250mm, 03 Ca, công suất 800Kg/ ngày” dưới đây. Với
mục đích là lựa chọn chi tiết dựa trên yêu cầu, rồi từ đó dựa vào vật liệu mà chọn quy
trình nhiệt luyện cho phù hợp và lựa chọn các thiết bị đi kèm phù hợp. Sau đó, đi
nghiêng cứu về loại lò buồng nhiệt luyện. Rồi từ đó tính toán các thông số như: Chế độ
nhiệt, công suất lò, thể xây lò,…
Việt Nam là một quốc gia đang trong giai đoạn phát triển, đòi hỏi nhu cầu sử dụng
máy móc rất cao. Do đó, việc tự sản xuất máy móc trong nước, tự sữa chữa và vận
hành được các thiết bị máy móc nhập từ nước ngoài là một yêu cầu cấp bách và quan

trọng cho nền kinh tế nước nhà. Với yêu cầu đó, các doanh nghiệp trong nước cần có
khả năng tự sản xuất, sữa chữa, và vận hành để hỗ trợ cho nền công nghiệp chế tạo
máy trong nước. Do đó, việc các kỹ sư nhiệt luyện tương lai của đất nước cần nắm bắt
quy trình vận hành và thiết kế lò là một đều cần thiết cho bản thân và cho nền kinh tế
nước nhà. Vì vậy tầm quan trọng của đồ án” Lò buồng điện trở dùng nhiệt luyện tôi
các chi tiết bằng thép C45 có kích thước 80x120x250mm, 03 Ca, công suất 800Kg/
ngày” là vô cùng lớn.


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN.......................................................................................................ii
LỜI CẢM ƠN...............................................................................................................iii
TÓM TẮT ĐỒ ÁN.........................................................................................................iv
DANH MỤC BẢNG.......................................................................................................ii
DANH MỤC HÌNH.......................................................................................................ii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHI TIẾT....................................................................1
1.1.

Lựa chon chi tiết theo yêu cầu:..................................................................1

1.2.

Ứng dụng...................................................................................................1

CHƯƠNG 2: SƠ LƯỢC VỀ CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN TRONG MÁC THÉP C452
2.1. Lợi ích của việc nhiệt luyện...........................................................................2
2.2. Các công nghệ nhiệt luyện sử dụng trong mác C45.......................................2
CHƯƠNG 3: SƠ LƯỢC VỀ CÁC THIẾT BỊ TRONG PHÂN XƯỞNG NHIỆT LUYỆN5
3.1. Sơ lược về trang thiết bị trong xưởng nhiệt luyện..........................................5


Đặc điểm chung của các lò nhiệt luyện.........................................................5

3.2. Phân loại lò nhiệt luyện.................................................................................6
3.3. Ưu nhược điểm lò buồng nhiệt luyện...........................................................17
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ LÒ BUỒNG ĐIỆN TRỞ DÙNG NHIỆT LUYỆN TÔI CÁC
CHI TIẾT BẰNG THÉP C45 CÓ KÍCH THƯỚC 80x120x250mm, 03 CA, CÔNG
SUẤT 800Kg/ NGÀY....................................................................................................19
4.1. Giới thiệu chung về lò điện trở....................................................................19
4.2. Tính toán thiết kế lò buồng điện trở dùng nhiệt luyện tôi các chi tiết bằng
thép C45 có kích thước 80x120x250mm, 03 Ca, công suất 800Kg/ ngày................21
4.3. Công tác nhiệt của lò...................................................................................26
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ XƯỚNG NHIỆT LUYỆN 300 TẤN/NĂM BẰNG LÒ CH34.8.2,6/10M1...............................................................................................................36
5.1. Kế hoạch sản xuất hằng năm.......................................................................36
5.2. Đặc điểm làm việc của thiết bị và công nhân trong xưởng..........................36
5.3. Tính toán số thiết bị cần dùng......................................................................39
PHỤ LỤC……………………………………………………………………………………..40
1


TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................41

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Các yêu cầu chọn chi tiết.............................................................................1
Bảng 1.2: Các thông số cơ bản của trục khuỷu............................................................2
Bảng 3.1: Phân loại lò nhiệt luyện theo nguồn năng lượng..........................................6
Bảng 3.2: Phân loại lò nhiệt luện theo đặc điểm cấu trúc và phương pháp oxi hóa......7
Bảng 3.3: Phân loại lò nhiệt luyện theo đặc điểm thể tích làm việc và dùng môi trường
ngoài............................................................................................................................ 8
Bảng 3.4: kích thước khoảng không gian làm việc của lò thường dùng.......................9

Bảng 3.5: Tính năng sấut và số lượng lò.....................................................................10
Bảng 3.6: Thời gian phụ để thay đổi chế độ làm việc của lò.......................................11
Bảng 3.7: Công suất riêng không kế trọng lượng gá lắng tính bằng kg/m2.h của lò đối
với các quá trình nhiệt luyện khác nhau......................................................................13
Bảng 3.8: Đặc tính nhiệt luyện của lò nhiệt luyện......................................................13
Bảng 3.9: Tính toán nhiệt của lò.................................................................................14
Bảng 4.1: Tính toán toán thiết kế lò buồng điện trở dùng nhiệt luyện tôi các chi tiết
bằng thép C45 có kích thước 80x120x250mm, 03 Ca, công suất 800Kg/ ngày..........15
Bảng 4.2 : Các dây điện trở cao làm bằng hợp kim chịu nóng....................................22
Bảng 4.3 : Tỷ số Wchọn /Wlý tưởng theo kiểu dây đốt.......................................................24
Bảng 4.4: Các thông số của dây đốt............................................................................24
Bảng 4.5: hệ số ……………………………………..…………….25
Bảng 4.6: Các thông số xây lò....................................................................................34
Bảng 5.1: Các thông số sản xuất trục khuỷu..............................................................36
Bảng 5.2: Số lượng cơ bản của chi tiết cần nhiệt luyện..............................................36
Bảng 5.3: Hệ số chất lò CH3-4.8.2,6/10M1...............................................................37
Bảng 5.4: Quy trình nhiệt luyện chi tiết trục khuỷu...................................................38

2


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Hình vẽ trục khuỷu.........................................................................................1
Hình 1.2: Hệ thống dẫn động bánh xe............................................................................1
Hình 2.1: Sơ đồ quy trình nhiệt luyện mác thép C45.....................................................3
Hình 2.2: Quy trình nhiệt luyện tổng quát mác thép C45...............................................4
Hình 4.1: Sự phụ thuộc công suất bề mặt dây đốt vào nhiệt độ chi tiết........................23
Hình 4.2: Sơ đồ dây đốt...............................................................................................25
Hình 5.1: Mặt bằng phân xưởng nhiệt luyện dùng lò buồng CH3-4.8.2,6/10M1.........40
Hình 5.2: Lò buồng điện trở CH3-4.8.2,6/10M1..........................................................41

3


Nguyễn Hùng Nhân V1202523

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHI TIẾT
1.1. Lựa chon chi tiết theo yêu cầu:
Bảng 1.1: Các yêu cầu chọn chi tiết
Kích thước
80x120x250

Vật liệu
Thép C45

Công suất
800kg/ ngày

Ta chọn chi tiết là trục khuỷu.
Bảng 1.2: Các thông số cơ bản của trục khuỷu
Chi tiết
Trục khuỷu

Vật liệu
C45

Kích thước (mm)
80 × 120 × 250

Khối lượng (kg)

15

Hình 1.1. Hình vẽ trục khuỷu
1.2. Ứng dụng
Trục khuỷu là một phần của động cơ dùng để biến đổi chuyển động tịnh tiến của
piston thành chuyển động quay. Nó nhận lực từ piston để tạo ra mô men quay sinh
công đưa ra bộ phận công tác và nhận năng lượng từ bánh đà truyền lại cho piston để
thực hiện các quá trình sinh công. Trong quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng
của lực khí thể, lực quán tính và lực quán tính ly tâm. Có hai loại trục khuỷu là trục
khuỷu nguyên và trục khuỷu ghép.
Ví dụ: Hệ thống dẫn động trong động cơ ô tô

Hình 1.2. Hệ thống dẫn động bánh xe
1


Nguyễn Hùng Nhân V1202523

CHƯƠNG 2: SƠ LƯỢC VỀ CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN
TRONG MÁC THÉP C45
Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của ngành vật liệu đã đáp ứng nhu cầu của các
ngành kinh tế quốc dân như: cơ khí, xây dựng, điện – điện tử, hóa học… Muốn sử
dụng vật liệu có hiệu quả, chỉ có vật liệu tốt thôi thì chưa đủ mà còn cần phải qua công
nghệ xử lý vật liệu nhằm đạt được các tính năng cần thiết.
2.1. Lợi ích của việc nhiệt luyện
Nhiệt luyện là tập hợp các thao tác bao gồm nung nóng kim loại hay hợp kim đến
hiệt độ xác định, giữ nhiệt tại đó một thời gian thích hợp rồi làm nguội với tốc độ nhất
định đế làm thay đổi tổ chức do đó nhận được cơ tính và các tính chất khác theo ý
muốn.
 Đặc điểm của nhiệt luyện:

‒ Không nung nóng đến chảy lỏng hay chảy lỏng bộ phận, trong quá trình nhiệt
luyện kim loại vẫn ở trạng thái rắn.
‒ Trong quá trình nhiệt luyện hình dáng và kích thước chi tiết không thay đổi
(chính xác là có thay đổi nhưng không đáng kể).
‒ Nhiệt luyện làm thay đổi đổi tổ chức tế vi bên trong nên làm thay đổi cơ tính
cho chi tiết.
2.2. Các công nghệ nhiệt luyện sử dụng trong mác C45
Mác thép C45 thuộc nhóm thép hóa tốt có thành phần carbon trung bình 0,3
-0,5%C, dùng để chế tạo các chi tiết máy chịu tải trọng tĩnh và va đập tương đối cao
mà bề mặt có thể bị mài mòn. Để đạt được cơ tính cao nhất thép phải qua nhiệt luyện
hóa tốt (tôi +ram cao).

2


Nguyễn Hùng Nhân V1202523

Hình 2.1. Sơ đồ quy trình nhiệt luyện mác thép C45
Nhiệt luyện gồm có 3 nguyên công là tôi hoàn toàn, ram cao và tôi tần số cao. Sau
đó để tự ram ở nhiệt độ môi trường.
Nguyên công tôi hoàn toàn: Nung nóng chi tiết đến nhiệt độ 850oC rồi làm nguội
trong nước, tổ chức nhận được là mactenxit tôi có độ cứng đạt được là cao nhất, độ
bền mỏi tăng lên
Mục đích:
 làm tăng độ cứng, tính chống mài mòn cho chi tiết thép
 làm tăng độ bền do đó làm tăng tuổi thọ cho chi tíết
 tuy nhiên độ bền chi tiết chỉ tăng khi ram khử hết ứng suất dư trong thép đã
tôi
Nguyên công ram cao: tiến hành ram chi tiết sau khi tôi xong. Ram cao ở nhiệt độ
550oC, tổ chức nhận được là xoocbit ram có cơ tính tổng hợp (độ bền, độ dẻo, độ dai)

tương đối cao.
Mục đích:
 Khử ứng suất sau khi tôi. Đây là điều khiến ram trở nên bắt buộc sau khi tôi
thép. Nếu thép sau khi tôi không ram, ứng suất dư kết hợp với ứng suất cơ
học khi làm việc có thể dẫn tới chi tiết bị cong vênh hoặc nứt.
 Chuyển mactenxit tôi thành các tổ chức khác tương ứng với các khoảng nhiệt
độ ram nhằm đạt cơ tính phù hợp theo yêu cầu.
Nguyên công tôi tần số cao: dùng dòng điện có tần số cao để nung nóng chi tiết
trong thời gian ngắn. Áp dụng cho các chi tiết có hàm lượng cacbon từ 0,25(CT5) trở
lên để đạt độ cứng bề mặt cao độ dẻo dai của lỏi, đảm bảo độ sai lệch kích thước nhỏ
3


Nguyễn Hùng Nhân V1202523

nhất. Tránh ứng suất gây gãy vỡ chi tiết. Tiến hành trên máy tôi cao tần hiện đại, công
suất lớn, có thể tôi được trục có đường kính 120mm. Sau khi tôi tần số cao tổ chức
nhận được là mactenxit và sau khi tự ram thì tổ chức mactenxit rất nhỏ mịn và có một
lượng dư ostenit. So với tôi thể tích bình thường, mactenxit khi tôi TSC có kích thước
nhỏ hơn nhiều và đặc biệt trong tổ chức siêu mịn do đó suất hiện ứng suất nén dư. Bề
mặt chi tiết là nơi chịu tác dụng của ứng suất đầu tiên và sự phá hủy cũng xuất phát
đầu tiên từ bề mặt. Ứng suất mỏi tác dụng trên bề mặt chi tiết là ứng suất kéo (mang
dấu dương), vì thế lớp tôi cứng bằng TSC tồn tại một trường ứng suất nén dư mang
dấu âm sẽ có tác dụng trung hòa ứng suất kéo của tải trọng, hạn chế sự phá hủy do ứng
suất tải trọng gây ra. Kết quả là khi làm nguội trong môi trường tôi sẽ thu được tổ chức
mactenxit hình kim rất nhỏ mịn. Tổ chức tế vi của lớp được tôi thép C45 khi tôi bình
thường và tôi TSC cho trên.

Hình 2.2: Quy trình nhiệt luyện tổng quát mác thép C45

4


Nguyễn Hùng Nhân V1202523

CHƯƠNG 3: SƠ LƯỢC VỀ CÁC THIẾT BỊ TRONG PHÂN
XƯỞNG NHIỆT LUYỆN
3.1. Sơ lược về trang thiết bị trong xưởng nhiệt luyện
Trang thiết bị của xưởng nhiệt luyện có những đặc trưng riêng của nó, nó phụ
thuộc vào tính chất sản xuất, hình dạng, kích thước, vật liệu của chi tiết gia công.Đối
với những xưởng hoặc khu vực nhiệt luyện để ủ vật đúc, vật rèn thì ở những phân
xưởng này thường sử dụng lò buồng, lò có đáy đưa ra đưa vào vì thao tác công nghệ ở
đây đơn giản.ở những xưởng nhiệt luyện dụng cụ, khuôn dập lại thường dùng lò muối,
vì thao tác nhiệt luyện ở những xưởng này thường đòi hỏi phải phức tạp hơn v.v…
Khi sản xuất đơn chiếc, loại nhỏ thì nên chọn thiết bị vạn năng. Đối với những
xưởng sản xuất hàng loạt, người ta thường dùng các thiết bị nhiệt luyện có chế độ làm
việc liên tục, hoặc dây liên hợp để nhiệt luyện khối lượng lớn.các chi tiết được tiêu
chuẩn hóa về hình dạng, kích thước vật liệu chế tạo, và thực hiện theo quy trình nhiệt
chuẩn xác. Vì thế cần tạo thiết bọ nhiệt luyện cũng cần được tiêu chuẩn hóa cho từng
loại(hàng loạt) chi tiết khác nhau.Khi thiết bị và quy trình được chuẩn hóa thì việc tự
động hóa và cơ khí hóa rất dễ dàng và dần đến năng suất cao, chất lượng sản phẩm tốt
và giá thành hạ.
Trang thiết bị trong xưởng nhiệt luyện có thể chia làm hai nhóm: thiết bị chính và
thiết bị phụ .
Thiết bị chính là thiết bị nung nóng để thực hiện các thao tác công nghệ ủ,
thường hóa, tôi, ram.
Thiết bị phụ là thiết bị hỗ trợ thiết bị chính, để làm hoàn thiện chất lượng sản
phẩm.ví dụ như thiết bị làm sạch, vận chuyển, kiểm tra ( nhiệt độ, độ cong, kiểm tra
khuyết tật, lớp thấm.
3.1.1 Thiết bị chính

Các loại lò nung thể tích như: lò không cơ khí hóa làm việc theo chu kì ( lò
buồng,lò giếng, lò muối ). Lò cơ khí hóa làm việc chu kì ( lò buồng đáy di động, lò
côn-pắc có chụp ), lò cơ khí hóa làm việc liên tục ( lò trống quay, lò đáy rung, lò đáy
bước, lò đẩy, lò băng tải, dây liên hợp v.v).
Các thiết bị nung bề mặt như lò tần số cao, thiết bị tôi ngọn lửa, nung nóng trong
chất điện phân, nung nóng tiếp xúc, nung nóng điện trở.
Thiết bị làm nguội như máy tôi, bể tôi, thiết bị gia công lạnh.
 Đặc điểm chung của các lò nhiệt luyện
Thiết bị nung nóng trong các phân xưởng nhiệt luyện đóng vai trò quan trọng, nó
có tác dụng quyết định đến chất lượng sản phẩm. Lò nhiệt luyện có nhiều loại, cấu tạo
của chúng cũng rất khác nhau, nhưng đều có chung những đặc điểm sau đây:
‒ Khoảng không làm việc của lò được cách biệt hoàn toàn với không khí.

5


Nguyễn Hùng Nhân V1202523

‒ Nhiệt độ làm việc trong khoảng không làm việc của lò phải đồng nhất. Đối với
lò liên tục nhiều vùng thì mỗi vùng đều có nhiệt độ xác định.Nhiệt độ ngoài vỏ lò
thường từ 50-600C.
‒ Chi tiết nung có thể dùng hoặc không dùng gá lắp với mục đích di chuyển dễ
dàng trong khoảng không làm việc của lò.
‒ Chất dỡ chi tiết vào và ra lò dễ dàng.
‒ Các lò nhiệt luyện có quán tính nhiệt lớn, tức là khi muốn tăng hay giảm nhiệt
độ không thể thực hiện ngay mà phải mất một thời gian. Do đó lò nhiệt luyện ít thích
hợp với chế độ làm việc gián đoạn, có hệ số sử dụng nhiệt thấp.
‒ Những vật liệu chịu lửa và cách nhiệt để xây dựng lò phải có tuổi thọ dài. So
với một số thiết bị nung nóng trong một số quá trình công nghệ khác, thì lò nhiệt luyện
có quá trình nhiệt khá phức tạp, khống chế nhiệt độ trong lò cần độ chính xác cao.

Nhiệt luyện các chi tiết thép và hợp kim, có hình dạng kích thước, số hiệu khá đa
dạng, yêu cầu kĩ thuật khắc khe. Chính vì vậy lò nhiệt luyện có rất nhiều loại, nhiều
kiểu dáng khác nhau, chế độ nhiệt khác nhau, phù hợp với yêu cầu công nghệ cho từng
loại chi tiết.
Những yêu cầu chung đối với chi tiết nhiệt luyện là:
‒ Ở xưởng sản xuất đơn chiếc, loại nhỏ thì những lò nhiệt luyện phải dễ thay đổi
chế độ làm việc, có nghĩa là trên cùng một thiết bị có thể thực hiện nhiều thao tác công
nghệ khác nhau (thí dụ : lò buồng có thể dùng để tôi, ủ, thường hóa, hoặc ram…). Ta
thường gọi lò buồng là lò vạn năng.
‒ Kết cấu của lò phải phù hợp với đặc tính kỹ thuật của nó, tức là những lò có
nhiệt độ cao phải đảm bảo truyền nhiệt bức xạ tốt, lò có nhiệt độ thấp phải đảm bảo
truyền nhiệt đối lưu tốt. Vật liệu chế tạo lò phải đảm bảo độ bền và dễ thay thế khi cần
sửa chữa.
‒ Khi sản xuất lớn, lò nhiệt luyện phải dễ dàng đặt vào dây chuyền sản xuất.
trong các nhà máy cơ khí chế tạo lớn, thiết bị nhiệt luyện thường được cơ khí hóa và tự
động hóa ở mức cao.
3.1.2. Thiết bị phụ
Thiết bị nắn, thiết bị làm sạch (hệ thống tẩy rửa, máy rửa, máy phun cát khô, cát
nước, phun bi), thiết bị điều chế môi trường bảo vệ, các phương tiện vận chuyển cơ
khí hóa (palăng, cầu trục, hệ thống nâng, cơ cấu đẩy,v.v…) , hệ thống làm nguội dầu.
3.2. Phân loại lò nhiệt luyện
Phân loại lò nhiệt luyện theo nguồn năng lượng nhiệt và theo các phương pháp
sử dụng chúng.
Bảng 3.1: Phân loại lò nhiệt luyện theo nguồn năng lượng
Dạng năng lượng

Phương pháp sử dụng

Năng lượng điện (lò điện)

Dây đốt nóng bằng kim loại, bằng cacborum, bằng
điện cực

6


Nguyễn Hùng Nhân V1202523

Nhiên liệu khí (lò đốt nóng
bằng khí)

Đốt có ngọn lửa
Đốt bề mặt không có ngọn lửa
Đốt ngọn lửa nhỏ
Đốt trong các ống bức xạ
Đốt ngoài không khí
Đốt bằng cách gián tiếp

Nhiên liệu lỏng (lò đốt nóng
bằng nhiên liệu lỏng)

Vòi phun áp lực cao
Vòi phun áp lực thấp

Nhiên liệu rắn (lò đốt nóng
bằng nhiên liệu rắn)

Có lò buồng đốt trực tiếp hoặc gián tiếp
Buồng đốt: ghi phẳng. ghi nghiêng, buồng đốt bên
cạnh hoặc chính diện, buồng đốt bán khí

Buồn đốt than bụi

Bảng 3.2: Phân loại lò nhiệt luyện theo đặc điểm cấu trúc và phương pháp oxi hóa
Kiểu lò

Đặc điểm cấu trúc
Lò đáy bằng cố định
Lò giếng
Lò muối

Lò làm
việc chu
kỳ

Lò đáy đưa ra đưa vào
Lò đáy nhấc lên
Lò chụp ( côn pắc) cố
định
Lò chụp đáy di động

Lò làm
việc liên
tục

Phương pháp oxi-hóa
Xe chất đẩy tay, cẩn đẩy tay, giá trên cần trục,
cần trục thanh, đơn ray, máy chất dỡ
Cần trục, cần trục thanh, đơn ray, bộ phận
nhấc bằng tay, điện hay khí nén
Cần trục, cần trục thanh, đơn ray, bộ phận

nhấc bằng tay, điện hay khí nén
Cần trục thanh đối với đáy dùng tời, cần đẩy,
hộp giảm tốc bánh và thanh răng, cần trục
Bộ phận nâng chạy bằng khí hay thủy lực.
Đối với đáy: cần đẩy, hộp giảm tốc thanh
răng
Cần trục
Bộ phận nhấc đặc biệt cho buồng nung nóng,
đối với đáy: tời, cần đẩy, hộp giảm tốc, thanh
răng
Để di chuyển buồng nung có thể dùng cơ cấu
đẩy tay hoặc cơ cấu chạy bằng điện

Lò có buồng nung di
động
Lò kéo ngang hoặc đứng
( để nhiệt luyện dây,
Các cơ cấu cuốn và mở dây
băng nhỏ)
Lò đáy nghiêng
Cơ cấu đẩy (dọc) bộ phận nhấc
Lò đẩy
Băng tải tấm, lưới băng, xích và treo. Tải

7


Nguyễn Hùng Nhân V1202523

Lò đáy trục quay

Lò buồng quay
Lò đáy rung
Lò đáy bước
Lò có đáy hoặc đỉnh
quay
Lò muối cơ khí hóa

trọng băng tải 200-350 kG/m2 hay trên móc
của băng truyền kéo 15-25 kG
Đẩy chi tiết chất trong các hộp bằng cần đẩy,
trục quay do các cơ cấu riêng
Quay lò nhờ động cơ điện truyền qua hộp
giảm tốc và dây xích
Cơ cấu lệch tâm hoặc cơ cấu đòn bẩy theo
chu kỳ rung của đáy lò
Cơ cấu lệch tâm để nâng hoặc hạ khung sắt
Cơ cấu quay liên tục bằng điện hoặc cơ cấu
quay chu kỳ bằng khí nén hay thủy lực, cơ
cấu quay tay
Cơ cấu trục vít hoặc cơ cấu có lò xo xoắn,
băng tải. Nồi có bộ phận nhấc lên.

Bảng 3.3: Phân loại lò nhiệt luyện theo đặc điểm thể tích làm việc và dùng môi trường
ngoài
Kiểu lò dùng môi trường ngoài
Lò có môi trường làm việc là không khí hoặc sản
phầm cháy

Đặc điểm thể tích làm việc
Buồng đốt phía trên

Buồng đốt phái dưới
Buồng đốt bên sường lò
Buồng đốt ngoài có không khí
lưu thông
Chụp

Lò có môi trường làm việc là khí nhân tạo điều chế
ngay trong lò

Lò múp dùng chân không
Chụp
Có màng chắn bằng khí cháy

Lò có môi trường bảo vệ điều chế ở ngoài lò

Chụp
Không chụp

Môi trường lỏng:
Bể dầu
Lò chi
Lò muối

Nồi
Nồi
Không hoặc có nồi

Lò phản xạ có hệ thống dẫn sản phẩm cháy vào ống khói qua các kênh vào hệ
thống quạt và trực tiếp vào hệ thống sấy nóng trong xưởng.
3.2.1. Phân loại lò theo công dụng

Các thông số kỹ thuật và đặc tính và đặc tính sử dụng của lò:
Bảng 3.4: Kích thước khoảng không gian làm việc của lò thường dùng
Kiểu lò

Sơ đồ lò

Kích thước, m

8


Nguyễn Hùng Nhân V1202523

Diện tích đáy lò, m2
F = L.B
B = B’ - 2C
C = 0.08 ÷ 0.1

Lò làm việc chu kỳ

Thể tích buồng làm
việc V, m3
V = 3.14.D2/4(H-C)
C = 0.05 ÷ 0.07

Lò muối

V = (π.D2/4).H
D = D’ – 2C
C = 0.1 ÷ 0.15

Lò giếng

Lò làm việc liên
tục

F = L.B
Kích thước tấm đáy Ɩ.b
Số lượng tấm đáy m =
(L + C)/ Ɩ

Lò đẩy

C=0.1÷0.15

F = L1.b
Lò băng tải

F’ = L2.b (băng tải
suốt)
b- Chiều rộng băng tải

Kích thước khoảng không gian làm việc của lò đưa ra ở bảng trên với quy ước
chính là cơ sở để xác định năng suất riêng của lò.

9


Nguyễn Hùng Nhân V1202523

PF=(P/F).kg.m2.h ; PV=(P/V).kg. m3.h

Bảng 3.5: Tính năng suất và số lượng lò
Chỉ tiêu

Công thức tính

Năng suất kể cả gá lắp,
kg.h

Po= m.(gn+gl)/τ
= 60.(gn+gl)/Z

Năng suất lò không kể cả
gá lắp,kg.h

Pns= mgn/τ=60gn/Z

Năng suất lò không kể cả
gá lắp tính bằng chiếc/h

P = m.n/τ= 60n/Z

Ký hiệu và đơn vị đo các đại
lượng
m- Số lượng gá lắp trong
khoảng không gian làm việc của
lò
n - Số lượng chi tiết đặt trong 1
gá lắp
g- Trọng lượng 1 chi tiết,kg
gl- Trọng lượng gá lắp,kg

τ - Thời gian quá trình tính bằng
h
Z - Khoảng đẩy(đối với lò đẩy
và lò đáy rung, Z+60τ/m,ph

Tiếp bảng 3.5
Chỉ tiêu

Công thức tính

Ký hiệu và đơn vị đo các đại lượng

10


Nguyễn Hùng Nhân V1202523

Năng suất riêng của
lò kg/m2.h
Năng suất riêng của
lò kg/m3.h
Năng suất lò băng
tải và các máy khác
kg.h
Năng suất riêng của
lò băng tải kg/m2.h
Năng suất lò kéo(để
nhiệt luyện dây và
băng)
Số lò cần theo lý

thuyết

F - Diện tích đáy lò, m2

PF=Pσ/F

V - Thể tích không gian làm việc,m3
PV= Pσ /V
L - Chiều dài làm việc của băng tải, m
Q - T rọng lượng chi tiết chất lên 1 m
chiều dài băng tải, kg/m
P=60ωq=qL/τ
ω - Tốc độ chuyển động của băng tải,
m/ph
F1- Diện tích làm việc của bang tải,m2
Pv=Pns/F1
n1- Số cuộn dây(băng) kéo đồng thời
qua lò
g2- Trọng lượng 1m chiều dài của dây
Pns=60n1g2ω=n1g2L/τ (băng),kg
Sx- Chương trình sản xuất của xưởng
tính cho một quá trình(chương trình
Nlt=Sx/Pns -1-τph)
tháng hoặc năm),h
T- Cơ số thời gian làm việc của thiết bị
(tháng hay năm),h
Ntt=nlt/k
τ tp- Thời gian để làm các thao tác phụ

Số lò cần thực tế

k- Hệ số chất thiết bị k=0.8-0.9 đối với
các thiết bị vạn năm ,k có thể có giá trị
bất kỳ.

Bảng 3.6: Thời gian phụ để thay đổi chế độ làm việc của lò
Thao tác

Thời
gian của
quá
trình

Phần thời gian phụ thuộc vào lần thay
đổi chế độ làm việc và số chu kỳ trong 1
ngày 1 đêm

Số lượng chu kỳ nc

11


Nguyễn Hùng Nhân V1202523

1

2

3

4

5

Nung nóng trong lò lam
việc liên tục

12

0,5

-

-

-

-

Nung nóng trong lò làm
việc liên tục cũng như
nung nóng trong lò buồng
và lò muối làm việc theo
dây chuyền

8
4
2
1

0,36

0,16
0,08
0,04

0,66
0,32
0,16
0,08

0,48
0,24
0,12

0,64
0,32
0,16

0,4
0,2

12
8
6

0,25
0,16
0,12

0,32
0,24

0,36

-

-

Nung nóng trong lò có đáy
đưa ra đưa vào

Nung nóng trong lò buồng
từng mẻ một

Khi tính cho bất kỳ thời gian làm việc nào của thiết bị T (tháng, ca)
Bảng 3.7: Công suất riêng không kể trọng lượng gá lắng tính bằng kg/m2.h của
lò đối với các quá trình nhiệt luyện khác nhau (gần đúng)
Các quá trình nhiệt luyện
Kiểu lò

Ủ khi
6h

Thường
Tôi
hóa

12

Ram
cao và

thấp

Thấm cacbon Thấm
xianua
Thể
Thể
thể khí
khí
rắn


Nguyễn Hùng Nhân V1202523

Lò làm việc chu kỳ
có đáy ngang (lò
buồng)

40-60 120-160

120-160

100-140

-

8-12

-

Lò đáy đưa ra đưa

vào

35-50 60-80

60-80

60-80

-

8-12

-

150-200

150-200

140-180

40-50

15-18 8-100

180-220

180-220

150-200

-

-

180-200

180-200

150-180

-

15-18 -

180-220

180-220

150-200

-

-

Lò làm việc liên tục: 50-70
Lò đẩy
Lò băng tải
Lò đáy quay cỡ nhỏ
4-100

-

-

Lò đáy trục quay để
ủ gang dẻo
Bảng 3.8: Đặc tính nhiệt luyện của lò nhiệt luyện (hệ số có lợi)
Quá trình nhiệt luyện

Ủ (thời gian) = 4 – 6h

Ủ các băng hoặc thanh thép
sau khi cán nguội

Thường hóa và tôi

Thấm nitơ

Kiểu lò
Lò buồng làm việt theo chu kỳ
Lò giếng làm việc theo chu kỳ
Lò có đáy đưa ra đưa vào
Lò làm việc liên tục

Hệ số có lợi
( %)
Lò
Lò lửa
điện
50-70 10-12

55-70

11-13

45-60
60-75

8-12
12-15

Lò đáy đưa ra đưa vào
Lò chụp

45-55
60-75

6-9
16-22

Lò buồng chu kỳ
Lò giếng chu kỳ
Lò đẩy liên tục
Lò băng tải liên tục
Lò đáy quay liên tục

65-75
65-75
70-80
70-80
70-80

15-20
15-22
18-25
18-25
18-25

Lò giếng chu kỳ
Lò giếng có chụp và di động

40-45
4045

-

13


Nguyễn Hùng Nhân V1202523

Tôi và thấm xianua

Thấm cacbon thể rắn

Thấm cacbon thể khí

Lò muối

60-70

6-8

Lò buồng chu kỳ
Lò liên tục
Lò quay

60-75
65-80
65-75

12-15
15-22
15-20

Lò giếng chu kỳ và lò chụp liên
tục
Lò liên tục không chụp

66-75

18-25
20-25

Bảng 3.9: Tính toán nhiệt của lò
Thông số

Công thức để tính

Ký hiệu và đơn vị đo

A – Lò lửa
Phương trình chung về căn
bằng nhiệt

Nhiệt để nung nóng kim
loại (nhiệt có lợi)

QH – nhiệt phát của nhiên liệu
kcal/kg; kcal/m3.
Qcl = Pns C(lmax –
lmin)
= (lmax – lmin)

a = 1,0 – 0.5.
Pns, năng suất lò (không kể gá lắp
và có kể gá lắp), kg/h
m (gn + gl) – sức chứa của lò, kg.

Tiếp bảng 3.9
Thông số
Công thức để tính
Mất mát nhiệt
ra ngoài

Kí hiệu và đơn vị đo
m- số gá lắp trong lò
g và g1- trọng lượng chi tiết và trọng
lượng gá lắp, kg

Mất mát nhiệt

qua tường lò

n- số lượng chi tiết trong ruột gá lắp
- thời gian nung nóng, h

Mất mát nhiệt
do bức xạ qua
cửa

T1 và t1- nhiệt độ lò oK, oC

14


Nguyễn Hùng Nhân V1202523

– bề mặt tường lò, m2

Nhiệt tích của
tường, băng
tải hay đáy di
động của lò

Ftr, Fng – diện tích phía trong và phía
ngoài tường lò, m2

Hệ số sử
dụng nhiên
liệu
Khi α>1 và không khí nung

trước
Tổn hao
nhiên liệu

δ – chiều dày tường lò, m

Hệ số sử
dụng có lợi
của lò
Tổn hao
nhiên liệu

φ – 0,55-0,65 là hệ số màng
ngăn

B-Lò điện
Phương trình
cân bằng
nhiệt
Hệ số sử
dụng có lợi
của lò

ikc, ikd- nhiệt tích của tường hay kim
loại khi bắt đầu và khi kết thúc nung
i, ikk – nhiệt tích của sản phẩm cháy
và không khí lúc ra khỏi lò, kcal/m3
là nhiệt tích ban đầu của sản phẩm
cháy, kcal/m3

Tổn hao năng
lượng điện

Vsc – thể tích sản phẩm cháy, m3
ikk – αlct – nhiệt tích của không khí
nóng kcal/m3

Tổn hao năng
lượng điện
riêng
Công suất lò

n – độ dư không khí
α = 1 + n –hệ số dư không khí
là số lượng không khí cần để có
1m3 sản phẩm cháy m3/m2

15


Nguyễn Hùng Nhân V1202523

là mức độ phát sinh nhiệt
Q’cl – số lượng nhiên liệu cần để
nung nóng kim loại (kể cả gá lắp),
kcal
τpt – thời gian phụ dùng để thay đổi
quá trình (phần thời gian chung)
xem bảng 1.6
Ghi chú:

Tính toán nhiệt và đặc biệt là so sánh các chỉ tiêu làm việc của lò có cấu trúc
khác nhau cần phải tiến hành khi năng suất riêng thay đổi P F, kg/m2.h. Khi hệ số sử
dụng nhiên liệu cố định (, khi I= const) thì tổn hao nhiên liệu tỉ lệ thuận với năng suất,
hệ số có lợi tăng, tổn hao nhiên liệu đơn vị giảm cùng với tăng năng suất.Khi tăng
năng suất của lò bằng cách tăng nhiệt độ của sản phẩm cháy (tăng i) thì tổn hao nhiên
liệu chung và riêng đều tăng, nhưng hệ số có lợi giảm.Tính Q’ tương tự như với lò lửa.
3.3. Ưu nhược điểm lò buồng nhiệt luyện
 Loại này được dùng rất phổ biến trong phân xưởng nhiệt luyện của các nhà
máy cơ khí, nó có thể dùng nhiệt luyện các chi tiết lớn, nhỏ, trung bình, sản xuất đơn
chiếc hay hàng loạt.
 Lò buồng điện trở là loại lò dùng nguồn nhiệt từ năng lượng điện, dòng điện đi
qua dây điện trở sẽ đốt nóng dây điện trở và nung nóng buồng lò.
Nhiệt độ làm việc có thể lên đến 13500C
Ưu điểm:
 Nhiệt độ lò nung khá đồng đều.
 Dễ điều chỉnh nhiệt độ lò và tốc độ nung.
 Phạm vi nhiệt độ sử dụng rộng.
 Vận hành dễ dàng và sạch sẽ.
 Tốc độ nung nhanh.
Nhược điểm:
 Không khí xâm nhập vào buồng lò nên khó tránh khỏi oxy hóa và thoát
cacbon.
 Độ bền của các phân tử nhiệt kém, dễ bị gãy vỡ do va chạm, thời gian sử
dụng thấp.

16


Nguyễn Hùng Nhân V1202523

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ LÒ BUỒNG ĐIỆN TRỞ DÙNG
NHIỆT LUYỆN TÔI CÁC CHI TIẾT BẰNG THÉP C45 CÓ
KÍCH THƯỚC 80x120x250mm, 03 CA, CÔNG SUẤT 800Kg/
NGÀY
4.1. Giới thiệu chung về lò điện trở
4.1.1. Nguyên lý làm việc của lò điện trở
Lò điện trở làm việc dựa trên cơ sở khi có một dòng điện chạy qua một dây dẫn
hoặc vật dẫn thì ở đó sẽ tỏa ra một lượng nhiệt theo định luật Jun-Lenxơ:
Q = I2RT
Trong đó:
‒
‒
‒
‒

Q: Lượng nhiệt tính bằng Jun (J).
I: Dòng điện tính bằng Ampe (A).
R: Điện trở tính bằng Ôm (Ω).
T: Thời gian tính bằng giây (s).
17


Nguyễn Hùng Nhân V1202523

Từ công thức trên ta có thế thấy điện trở R có thế đóng vai trò:
Vật nung: trường hợp này là nung trực tiếp.
Dây nung: khi dây nung được nung nóng nó sẽ truyện nhiệt vào vật nung bằng
bức xạ, đối lưu, dẫn nhiệt hoặc phức hợp. Trường hợp này là nung gián tiếp.
Trường hợp thứ nhất ít gặp vì nó chỉ dùng để nung những vật có hình dạng đơn
giản (tiết diện chữ nhật, vuông và tròn).

Trường hợp thứ hai thường gặp nhiều trong thực tế công nghiệp. Cho nên nói đến
lò điện trở không thể không đề cập đến vật liệu làm dây nung, bộ phận phát nhiệt của
lò.
4.1.2. Những vật liệu dùng làm dây nung
4.1.2.1. Yêu cầu của vật liệu dùng làm dây nung
Dây nung là bộ phận phát nhiệt của lò, làm việc trong những điều kiện khắc
nghiệt do đó đòi hỏi phải đảm bảo các yêu cầu sau:
‒
‒
‒
‒
‒
‒
‒

Chịu nóng tốt, ít bị oxy hóa ở nhiệt độ cao.
Phải có độ bền cơ học cao, không bị biến dạng ở nhiệt độ cao.
Điện trở suất phải lớn.
Hệ số nhiệt điện trở phải nhỏ.
Các tính chất điện phải cố định hoặc ít thay đổi.
Các kích thước phải không thay đổi khi sử dụng.
Dễ gia công, dễ hàn hoặc dễ ép khuôn.

4.1.2.2. Dây nung kim loại
Để đảm bảo yêu cầu của dây nung, trong hầu hết các lò điện trở công nghiệp dây
nung kim loại đều được chế tạo bằng các hợp kim Crôm-Nhôm và Crôm-Niken là các
hợp kim có điện trở lớn. Còn các kim loại nguyên chất được dùng để chế tạo dây nung
rất hiếm vì các kim loại nguyên chất có những tính chất không có lợi cho việc chế tạo
dây nung như:
‒

‒
‒
‒

Điện trở suất nhỏ.
Hệ số nhiệt điện trở lớn.
Bị ôxy hóa mạnh trong môi trường khí quyển bình thường
Dây nung kim loại thường được chế tạo dạng tròn và dạng băng.

4.1.2.3. Dây nung phi kim loại:
Dây nung phi kim dùng phổ biến là SiC, graphit và than.
4.1.3. Cấu tạo của lò điện trở
Lò điện trở thông thường gồm ba phần chính: vỏ lò, lớp lót và dây nung.
 Vỏ lò:
Vỏ lò điện trở là một khung cứng vững, chủ yếu để chịu tải trọng trong quá trình
làm việc của lò. Mặt khác vỏ lò cũng dùng để giữ lớp cách nhiệt rời và đảm bảo sự kín
hoàn toàn hoặc tương đối của lò.
18