ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LÒ ĐIỆN HỒ QUANG NẤU LUYỆN THÉP ШX15 SẢN LƯỢNG 20 TẤN MẺ.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
CHUYÊN NGÀNH KIM LOẠI VÀ HỢP KIM
MÔN: NẤU LUYỆN KIM LOẠI VÀ HỢP KIM
 LỚP: VL12KL 
--------*-------

ĐỀ TÀI: ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LÒ ĐIỆN HỒ
QUANG NẤU LUYỆN THÉP ШX15 SẢN
LƯỢNG 20 TẤN/ MẺ.

GVHD: Ths. NGUYỄN DUY THÔNG
Nhóm 11:
Nguyễn Hùng Nhân V1202523
Trương Văn Nguyên V1202470
Tp.HCM, Ngày 23 tháng 11 năm 2015


MỤC LỤC
Lời cảm ơn............................................................................................- 4 ĐÁNH GIÁ CỦA THẦY:..........................................................................- 5 Lời mở đầu............................................................................................- 6 TỔNG QUAN VỀ:
LỊCH SỬ, PHÂN LOẠI, CẤU TẠO CỦA LÒ HỒ QUANG………………………-7CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN THỂ NỒI LÒ VÀ THIẾT KẾ LÒ........................- 9 1.1 TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC NỒI LÒ SẢN LƯỢNG 20 TẤN:...............- 11 1.1.1 Hình dạng nồi lò:…………………………………………………………...-11-.
1.1.2 Các kích thước nồi lò :.................................................................................- 12 1.1.3 Các kích thước của không gian nấu chảy:....................................................- 15 1.2 THIẾT KẾ LÒ VÀ CÁC BỘ PHẬN CỦA LÒ:..................................................- 20 1.2.1 Xây lò hồ quang:..........................................................................................- 20 1.2.2 Thiết bị lò:....................................................................................................- 25 1.2.3 Thiết bị điện:................................................................................................- 26 CHƯƠNG 2: CHUẨN BỊ LÒ VÀ TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU NẤU THÉP.......- 25 2.1 CHUẦN BỊ LÒ:..................................................................................................- 25 2.2 TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU NẤU THÉP TRONG LÒ HỒ QUANG DUNG LƯỢNG 20
TẦN:.........................................................................................................................- 28 2.2.1 Tính toán phối liệu chính:............................................................................- 29 2.2.2 Kiểm tra thành phần các nguyên tố khác:....................................................- 30 2.3.TÍNH TOÁN LƯỢNG XỈ TRONG MẺ:..............................................................-312.3.1 Các chất tạo xỉ bazo:.....................................................................................- 312.3.2 Tính toán khối lượng xỉ:................................................................................- 342.4 CÔNG TÁC CHUẦN BỊ:...................................................................................- 35 2.4.1 Kiểm tra thiết bị:..........................................................................................- 35 2.4.2 Chất liệu:......................................................................................................- 37 CHƯƠNG 3:CÔNG NGHỆ NẤU LUYỆN THÉP TRONG LÒ HỒ QUANG . .- 37 3.1 GIAI ĐOẠN NẤU CHẢY:.................................................................................- 37 3.1.1 Trình tự tiến hành:........................................................................................- 37 3.1.2 Khử P:..........................................................................................................- 38 3.1.3 Biện pháp rút ngắn thời gian nấu chảy:.......................................................- 39 3.2 GIAI ĐOẠN OXY HÓA:...................................................................................- 41 3.2.1 Nhiệm vụ cơ bản của giai đoạn này là:........................................................- 41 3.2.2 Thực hiện quá trình:.....................................................................................- 42 3.3 GIAI ĐOẠN HOÀN NGUYÊN:........................................................................- 42 3.3.1 Nhiệm vụ:.....................................................................................................- 42 3.3.2 Thực hiện:....................................................................................................- 42 3.3.3 Khử oxy:.......................................................................................................- 42 3.3.4 Khử lưu huỳnh:............................................................................................- 42 3.3.5 Hợp kim hóa thép:........................................................................................- 42 CHƯƠNG 4: CHẾ ĐỘ ĐIỆN VÀ CHẾ ĐỘ NHIỆT TRONG LÒ..................- 51 4.1 CHẾ ĐỘ NHIỆT:................................................................................................- 51 4.2 CHẾ ĐỘ ĐIỆN:..................................................................................................- 54 NHÓM 11- ĐỒ ÁN MÔN HỌC

2


CHƯƠNG 5:BIỆN PHÁP RÚT NGẮN THỜI GIAN NẤU LUYỆN, TĂNG NĂNG SUẤT62CHƯƠNG 6: NHỮNG SỰ CỐ XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH NẤU LUYỆN.- 65 KẾT LUẬN..........................................................................................- 69TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………………-70-

NHÓM 11- ĐỒ ÁN MÔN HỌC

3


--- LỜI CÁM ƠN!!! --Đồ án môn học nấu luyện là một môn học quan trọng và cần thiết cho những
người kỹ sư tương lai như chúng em, và hiển nhiên đây là một môn học không có
dễ dàng, đòi hỏi người làm cần phải nắm vững các khái niệm và nguyên lý cơ bản
của chuyên ngành kim loại mà chúng em đã được các thầy truyền đạt những kiến
thức đó vào những năm đầu bước vào chuyên ngành, sau đó là cần phải tự rèn
luyện và tìm hiểu thêm những kiến thức từ bên ngoài, nhưng cái chính là do chúng
em được học được ba môn: hóa lý các quá trình luyện kim, thí nghiệm nấu luyện
và môn nấu luyện kim loại và hợp kim của thầy trong quãng thời gian qua. Nhờ sự
chỉ dạy tận tình và chi tiết của thầy mà chúng em đã có cái nhìn rõ ràng hơn về
môn Đồ án môn học, không còn bỡ ngỡ nhiều khi phải đối diện với những bài tập
đòi hỏi sự tự tư duy và tự thiết kế như vậy, cộng thêm sự hướng dẫn tỷ mĩ và chu
đáo của thầy ở những ngày học lý thuyết Đồ án môn học nên chúng em phần nào
có cái nhìn khái quát và từng bước thực hiện đồ án này và cuối cùng cũng hoàn
thành, tuy nhiên đây là đồ án của những sinh viên còn thiếu kinh nghiệm như
chúng em nên không tránh khỏi sai sót nên mong thầy tận tình góp ý để bài làm
của chúng em có thể hoàn thiện hơn. Ngoài ra, em cũng xin cám ơn sự giúp đỡ của
các bạn trong lớp đã hỗ trợ chúng em trong việc thực hiện đồ án này. Chúng em
xin chân thành cám ơn thầy và các bạn.

NHÓM 11- ĐỒ ÁN MÔN HỌC

4


ĐÁNH GIÁ CỦA THẦY:
…………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………........................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
NHÓM 11- ĐỒ ÁN MÔN HỌC

5


LỜI MỞ ĐẦU
Vào thế kỷ 20, nhất là sau chiến tranh thế giới lần thứ nhất nền công nghiệp ngày càng phát triển
mạnh. Trên thế giới lần thứ nhất nền công nghiệp ngày càng phát triển mạnh..Trên thế giới lúc
bấy giờ các ngành công nghiệp, nhất là ngành luyện thép và hợp kim, ngành đúc chi tiết, ngành
chế tạo máy, ngành điện tử … đangđà phát triển về sản lượng và chất lượng sản phẩm. Do yếu
cầu và điều kiện kỹ thuật mới , sắt thép thông thường như trước không thảo mãn với các dụng
cụ, máy móc, thiết bị tối tân, vì ở đây đòi hỏi chúng phải làm việc trong điều kiện nhiệt độ và áp
suất cao, chống được ăn mòn, điện hóa, chống bào mòn cơ học, chống nóng, chống g ỉ,… do đó
đòi hỏi phải sản sau61t ra các chủng loại thép và hợp kim có những tính năng đặc biệt như độ
bền cơ học cao, độ bền chống ăn mòn của môi trường axit, nước sông… Đặc biệt cần phải sản
xuất các loại thép có tính đàn hồi cao, có tính nhiễm từ tốt, có tính chống nhiễm từ cao. Do các

tính chất đặt biệt trên nên thép được sản xuất ra từ lò thổi khí, lò Besmer, lò Mactin không thể
đáp ứng được nữa mà phải nấu luyện trong các loại lò điện. Vậy phương pháp luyện thép trong
lò điện là một công nghệ mới và hiện đại. Để luyện théo và hợp kim trong lò điện, người ta tận
dụng điện năng biến chúng thành nhiệt năng dưới dạng hồ quang xoay chiều ( AC-EAF), lò điện
hồ quang một chiếu (DC_EAF) để sản xuất thép cacbon chất lượng, thép hợp kim thấp, trung
bình và cao với sản lượng lớn. Để luyện một số mác thep hợp kim chuyên dùng hoặc thép hợp
kim cao ít cacbon, người ta sử dụng các loại lò điện cảm ứng cao tần, trung tần và tần số công
nghiệp. Để nấu lại thép và hợp kim, tinh luyện kim lọai và thép đạt chất lượng cao hơn nữa
người ta sử dụng lò điện xỉ, lò điện cảm ứng chân không, lò hồ quang chấn không , lò điện tử
chân không sâu, lò plasma,… để nung nguyên liệu ferro, các loại vật liệu, các dụng cụ, chi tiết
máy người ta sử dụng lò điện trở nung trực tiếp hoặc gián tiếp.
Đặc điểm nổi bật của lò hồ quang:

- Tập trung được lượng nhiệt lớn để nung chảy kim loại nhanh đặc biệt là các kim loại khó
-

chảy như vofram, molipden,…
Lò có nhiệt độ cao >=1700° C nên tạo điều kiện hòa tan các nguyên tố hợp kim nhiều
trong thép, thỏa mãn đầy đủ các phản ứng luyện kim (oxy hóa, khử), tăng tốc độ phản
ứng hóa học, thúc đẩy các quá trình xảy ra nhanh chóng và triệt để.
Dễ dàng nâng nhiệt độ cho bể kim loại, điều chỉnh chính xác thành phần hóa học của thép
lỏng và xỉ.
Đảm bảo cháy hao của các nguyên tố hợp kim rất thấp, giảm hàm lượng phospho và lưu
huỳnh rất thấp (P,S < 0,02%).
Giá thành thép lò điện còn cao vì tiêu tốn điện năng và điện cực lớn.

Vì vậy cần phải:

- Chọn và tính toán hợp lý phế thép, đảm bảo ít phospho và lưu huỳnh, kích thước liệu phải
phù hợp với dung lượng lò và phương pháp chất liệu vào lò đảm bảo vận hành lò tốt.

- Sử dụng và khống chế chế độ điện một cách tối ưu trong quá trình nấu thép, đảm bảo thời
gian nấu một mẻ thép thấp nhất, năng suất lò cao nhất.
- Áp dụng triệt đề các biện pháp cường hóa trong giai đoạn nấu chảy, oxy hóa và hoàn
nguyên.
- Áp dụng các công nghệ mới như thổi oxy, nung liệu trước, tạo xỉ bọt,… khử bỏ tạp chất
và các khí có hại trong thép một cách triệt để.
Tuy nhiên, đồ án chỉ giới hạn trong tính toán lò và phối liệu, thiết kế lò và cách vận hành của
một sinh viên nên chỉ là một bài sơ khai không chuyên sâu vào lò hồ quang. Vì vậy sẽ có nhiều
NHÓM 11- ĐỒ ÁN MÔN HỌC

6


thiếu sót, không đầy đủ.Hi vọng có những sai sót nào mong thầy và các bạn góp ý kiến đóng góp
để bài làm hoàn thiện hơn.

TỔNG QUAN
1. Lịch sử phát triển của lò hồ quang:
Lò hồ quang là loại lò điện được sử dụng phổ biến nhất trên thế giới cũng như nước ta hiện nay
trong việc nấu luyện thép.
Lịch sử phát triển của lò hồ quang:
Trên thế giới, lò điện được xây dưng đầu tiên ở Pháp vào năm 1889 với dung lượng 3 tấn/mẻ để
nấu luyện thép hợp kim. Đến năm 1900 ở Mỹ đã sử dụng loại lò điện hồ quang 10-60 tấn/ mẻ để
nấu thép dụng cụ và thép hợp kim. Ở Tiệp Khắc đã sữ dụng lò hồ quang 20-30 tấn/mẻ để nấu các
loại thép cacbon và thép hợp kim thấp. Ngày nay người ta sử dụng phổ biến và rộng rải là lò hồ
quang 100-400 tấn/mẻ dung lượng điện áp 35.000-165.000 kVA.
Đặc biệp ở Mỹ đã chạy thường xuyên loại lò 360 tấn/ mẻ và chế độ siêu công suất 160.000 kVA
để sản xuất thép cacbon chất lượng, đảm bảo năng suất 100-120 tấn thép/ giờ.
Từ năm 1900 đến nay người ta đã thiết kế xây dựng các loại lò hồ quang hiện đại như lò hồ
quang một chiều siêu công suất (150 tấn/ mẻ), lò hồ quang thân cột (Thụy Điển) có dung lượng

lò 100-300 tấn/ mẻ.
Sản lượng thép lò hồ quang chiếm 80-90% tổng lượng thép lò điện. Số lượng thép còn lại được
sản xuất ra từ lò cảm ứng cao tần,trung tần và lò tần số công nghiệp.
Ở nước ta có rất nhiều nhà máy sử dụng lò hồ quang đặt biệt như:

- Nhà máy luyện thép Lưu Xá ( công ty gang thép Thái Nguyện).
- Nhà máy cán thép Gia sàng.
- Nhà máy cơ khí ( công ty gang thép Thái Nguyên).
- Nhà máy luyện thép biên hòa (công ty thép Miền Nam).
- Nhà máy thép Nhà Bè ( cộng ty thép Miền Nam).
- Nhà máy thép Thủ Đức ( công ty thép MiềnNam).
- Phân xưởng nhà máy cơ khí ( công ty thép Miền Nam)…
Nói chung sản xuất thép trong nước ta hiện nay chủ yếu bằng lò điện hồ quang.

2. Đặc điểm của lò hồ quang (lò hồ quang xoay chiều ba điện cực) :
Lò điện hồ quang chủ yêu tận dụng lượng nhiệt của chùm hồ quang phát ra giữa điện cực và kim
loại chùa trong lò, do đó có một số đặc điểm sau:

- Ưu điểm:


Biến điện năng thành hồ quang do dó sử dụng được lượng nhiệt hữu ích tối đa.

NHÓM 11- ĐỒ ÁN MÔN HỌC

7




Nhiệt độ giữa ba điện cực đạt được t 30000C do dó nâng được nhiệt độ thép lỏng lên t
16000C, thỏa mãn điều kiện kỹ thuật luyện các mác thép và hợp kim khác nhau.



Trong quá trình nấu luyện trong lò có thể tạo đươc mô trường hoàn nguyên, môi trường
oxy hóa. Có thể khống chế và điểu khiển một cách chính xác thành phần hóa học và nhiệt
độ thép lỏng. Đảm bảo khử S, P tốt, khử tạp chất phi kim, tạp khí và các chất có hại cho
chất lượng thép đến mức tối thiểu. Đồng thời, khống chế được cháy hao các nguyên tố
hợp kim đến mức cho phép. Đảm bảo chất lượng thép và năng xuất lò ( hệ số thu hồi
90%).



Kết cấu và thiết bị tương đối đơn giản, chiếm diện tích mặt bằng ít, vốn đầu tư xây dựng
xưởng thấp và thời gian xây dựng xưởng nhanh.



Dễ áp dụng tự động hóa cơ khí hóa trong quá trình vận hành. Dễ dàng tiến hành luyện
thép trong môi trường chân không. Do đó, có khả năng nấu được các loại thép cacbon và
thép hợp kim có độ sạch cao và siêu sạch.

- Nhược điểm:
 Trong quá trình phát hồ quang tạo mội trường khí ion hóa trong lò. Do đó có khả năng
hòa tan khí ( N2) và thép lỏng làm giảm chất lượng sản phẩm đúc.
 Hồ quang là nguồn điểm bức xạ nhiệt do đó nhiệt phân bố không đều làm ảnh hưởng xấu
đến quá trình nấu chảy liệu. Làm tăng bay hơi mạnh các nguyên tố hợp kim như: mangan,
wolfram…,phá hủy cục bộ tường lò.
 Phối liệu sử dụng cho lò hồ quang chủ yếu là thép phế liệu có thành phần tương đối ổn

định, nhất là P và S phải thấp. Thép phế liệu trong nội bộ nhà máy không đủ cung cấp cho
lò, vì vậy đa phần phải nhập ngoại tốn kém chi phí.
 Tiêu hao điện năng và điện cực lớn. Ở một số nước chua chế tạo được điện cực grafit, giá
tiền điện còn cao. Giá của thép thảnh phẩm phụ thuộc lớn vào hai yếu tố trên ( chiếm 6570% giá thành sản phẩm)…

3. Phân loại:
Lò hồ quang có thể được phân loại theo cấu tạo và ứng dụng,lò hồ quang gồm ba loại: lò hồ
quang gián tiếp, lò hồ quang trực tiếp và lò hồ quang phủ kín.

3.1. Lò hồ quang trực tiếp EAF ( electric arc furnace):
- Theo cấu tạo mạch điện chia làm hai loại: lò hồ quang xoay chiều AC-EAF và lò hồ quang một
chiều DC-EAF.

- Lò hồ quang trực tiếp đươc sử dụng phổ biến nhất hiện nay trên thế giới và cả nước ta.
NHÓM 11- ĐỒ ÁN MÔN HỌC

8


3.2. Lò hồ quang gián tiếp sử dụng hai điện cực grafic:
- Loại này có thể sử dụng nguồn điện một chiều hoặc nguồn điện hai chiều, hai điện cực nằm ngang
xuyên qua hông lò vào lò. Nhiệt độ trong lò đạt được không cao khoảng 1300-1350oC . Do đó,
loại lò này thích hợp nấu các hợp kim dể chảy như đồng(Cu), chì(Pb), kẽm, thiếc…

3.3. Lò điện hồ quang phủ kín hay còn gọi là lò ferro hợp kim:
Điện áp vào lò phụ thuộc vào hợp kim Ferro nấu luyện. Trong quá trình nấu, hồ quang phát ra
dưới ba điện cực tự thiêu kết, chùm hồ quang ngắn và rộng bị chiềm sâu trong bể liệu do dó
liệu tiếp thu nhiệt của hồ quang và nhiệt trở của liệu mà nóng chảy. Quá trình nấu Ferro là quá
trình liên tục và kéo dài trong một khoảng thời gian nhất định. Ferro hợp kim được tháo ra
ngoài qua cửa ở hông lò theo định kì.

NHÓM 11- ĐỒ ÁN MÔN HỌC

9


4. Cấu tạo và nguyện lý của thiết bị:
4.1. Cấu tạo chung của một lò hồ quang:
Lò hồ quang gồm những bộ phận cơ bản sau:
-

Buồng lò.

-

Thiết bị nghiêng lò.

-

Thiết bị năng hạ điện cực.

-

Thiết bị điện: máy biến áp, mạng điện…

4.2. Nguyên lý hoạt động cơ bản của lò hồ quang:
-

Lò hồ quang sử dụng nguồn nhiệt là ngọn lửa hồ quang sinh ra giữa điện cực và kim loại
nấu.

-

Khi nấu, điện cực được cấp điện và hạ xuống chạm vào mặt kim loại gây ngắn mạch,
cường độ dòng điện tăng cao.

-

Sau đó nâng điện cực lên cách bề mặt kim loại nấu một khoảng cách nhất định. Cường độ
dòng điện cao sẻ làm phát sinh ngọn lửa hồ quang giữa điện cực và kim loại nấu, gọi là hồ
quang trực tiếp.

-

Nhiệt độ ngọn lửa hồ quang rất cao và tập trung nên lượng nhiệt truyền cho kim loại là rất
lớn và chủ yếu là truyền nhiệt bức xạ.

-

Khi kim loại chảy lỏng,khoảng cách giữa điện cực và kim loại được điều chỉnh thích hợp
để
ngọn lửa hồ quang cháy ổn định.

NHÓM 11- ĐỒ ÁN MÔN HỌC

10


CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN THỂ NỒI LÒ VÀ THIẾT
KẾ LÒ

1.1 TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC NỒI LÒ SẢN LƯỢNG 20 TẤN:
1.1.1. Hình dạng nồi lò:
1

H3
0

6

H2

H1
b

a

100

h2 H

0

45

h1
d
D
Dkg
NHÓM 11- ĐỒ ÁN MÔN HỌC

11


Hình 1: Hình dạng và kích thước không gian lò hồ quang
Hình dạng tối ưu của lò là hình nón cụt và một phần đáy hình chỏm cầu, góc nghiêng của
phân côn là 45° so với phương ngang tạo điều kiện thuận lợi cho việc vá lò và giúp cho nồi lò
giữ nguyên được hình dạng trong quá trình nấu luyện.Với hình dạng này thì bảo đảm cho kim
loại nóng chảy nhanh vì kim loại lỏng được tích lại trong phần chỏm cầu.
Thể tích kim loại lỏng trong nồi lò:
Vkl = V0 * gkl = 0,145 * 20 = 2,90 (m3)
Với V0 là thể tích riêng của kim loại lỏng ( thép có V0 = 0,145 m3/tấn)

Thể tích xỉ là:
Vxỉ = V0xỉ * gxỉ
Với V0xỉ là thể tích riêng của xỉ ( 0,33 m3/tấn)
Nếu dùng gang thì lượng xỉ phụ thuộc vào trọng lượng gang (gang : 15->20%/mẻ, xỉ: 9>10%).Để an toàn ta tính lượng xỉ lớn nhất vào giai đoạn oxy hóa:
Vxỉ = 0,15 *Vkl = 0,15 * 2,90 = 0,435 (m3)
Vậy thể tích nồi lò là: V = Vkl + Vxỉ = 2,90 + 0,435 = 3,335 (m3)

1.1.2. Các kích thước nồi lò :
Chiều cao cửa chất liệu cao hơn mức kim loại lỏng từ 75-80mm; chiều sâu nồi lò và đường kính
của nó phải tương ứng. Khi thể tích nồi lò xác định, chiều sâu nồi lò càng bé thì bề mặt kim loại
tiếp xúc với xỉ càng lớn, đường kính không gian lò, đường kính vỏ lò tăng do đó bề mặt tỏa
nhiệt của lò tăng lên gây tiêu tốn nhiều điện năng.
Ta xác định kích thước nồi lò trên cơ sở chọn 1 kích thước làm chuẩn là tổng chiều sâu nồi lò.

- Đường kính nồi lò: D = 5 * H
- Chiều sâu phần chỏm cầu: h1 = 0,2 * H
- Chiều sâu phần hình nón: h2 = 0,8 * H
Vì vậy thể tích nồi lò bằng thể tích hình nón cụt + thể tích hình chỏm cầu:

Với R = ½ D, r = ½ (D – 2h2) = 1,7H
Thế vào ta có V = 12,1H = 0,0968D3 (m3)
Vnồi lò = 12,1 * H3 => H = 0,650 (m) = 650 mm
 Đường kính nồi lò: D = 5 * H = 5* 650 = 3250 mm
 Chiều sâu phần chỏm cầu: h1 = 0,2 * H = 0,2 * 650 = 130 mm
 Chiều sâu phần hình nón: h2 = 0,8 * H = 0,8 * 650 = 520 mm
 Bán kính nồi lò : R = D/2 = 3250/2 = 1625 mm
 Bán kính chỏm cầu : r = 1,7 * H = 1,7 * 650 = 1105 mm
 Đường kính chỏm cầu : d = D – 2 * h2 = 2 * r = 2 * 1105 = 2210 mm
NHÓM 11- ĐỒ ÁN MÔN HỌC

12


1.1.3 Các kích thước của không gian nấu chảy:
Để xỉ không tiếp xúc làm hỏng lớp gạch xây của tường lò, chân tường lò phải cao hơn mức cửa
nạp liệu từ 100-200 mm ( ta chọn 100 mm).
Đường kính của không gian nấu chảy là:
Dkg = D + 2* 100 = 3250 + 200 = 3450 mm
Khi xác định chiều cao không gian nấu chảy H 1 từ ngưỡng cửa liệu đến chân nắp lò cần chú ý
các điểm sau: H1 mà tăng thì tuổi thọ nắp lò tăng theo do xa ngọn lửa hồ quang, đồng thời nấu
luyện được liệu nhẹ, người ta thường cho nắp lò xa bề mặt kim loại vì sẽ giảm được thời gian
dừng lò để tu sửa và cải thiện được một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật. Nhưng nếu tăng quá thì mất
nhiệt tăng. Do đó thường chọn H 1 = ( 0,4 – 0,44) * D kg.
Đối với lò trung bình và lớn ta chọn : H1 = 0,4 * Dkg = 0,4 * 3450 = 1380 mm
Chiều cao của nắp lò : h3 = 0,125 *Dkg = 0,125 * 3450 = 431,3 mm
Chiều cao tính từ mặt kim loại đến nắp lò là : H2 = H1 + h3 = 1380 + 431,3 = 1811,3 mm
Đường kính nắp lò: D1 = Dkg + 2*χ
Với χ là độ nghiêng tường lò 10% so với chiều cao:

 D1 = 3450 + 2*128 = 3706 mm
Chiều dày của lớp lót lò 20T là 500mm.
Đường kính của vỏ lò là : DT = Dkg + 2*δ = 3450 + 2* 500 = 4450 mm
Vỏ lò dày 25mm nên đường kính ngoài của vỏ lò là: (với δvỏ lò =1/200 đường kính vỏ lò)
DN = DT + 2*δvỏ lò = 4450 + 2*25 = 4500 mm
Chiều dày của đáy lò từ 10-40 tấn : δđáy lò = 650 mm.
Khi có đặt máy khấy trộn điện từ chiều dày lò giảm 10-15% để stato của máy gần kim loại lỏng
hơn làm gia tăng hiệu quả trộn.
Chiều rộng cửa lò: a=0,3 D1 (mm)
 a= 0,3* 3706= 1111,8 (mm)
Chiều cao cửa lò: b= 0,8a (mm)
 b= 0,8* 1111,8= 889,4 (mm)

NHÓM 11- ĐỒ ÁN MÔN HỌC

13


Đại lượng
Nồi lò

Kí hiệu

Chiều cao nồi lò

H

Chiều cao phần chỏm cầu

h1

Chiều cao phần nón

Công thức tính

Giá trị

Đơn vị

650

mm

h1=0,2H

130

mm

h2

h2=0,8H

520

mm

Đường kính nồi lò

D

D= 5*H

3250

mm

Đường kính phần chỏm

d

d = D – 2 * h2 = 2 * r 2210

mm

1105

mm

cầu
Bán kính phần chỏm cầu
Tường lò

Đường kính của không

r

r

1

d  1, 7 H
2

Dkg

Dkg = D + 2* 100

3450

mm

H1

H1 = 0,4 * Dkg

1380

mm

128

mm

gian nấu chảy
Chiều cao không gian
nấu chảy
Độ nghiêng của tường lò

X

10% so với chiều cao
Nắp lò

Xác định độ dài đáy,

X

H1  100
10

Chiều cao của nắp lò

h3

h3 = 0,125 *Dkg

431,3

mm

Đường kính nắp lò

D1

D1 = Dkg + 2*χ

3706

mm

Chiều rộng cửa lò

a

a=0,3 D1

1111,8

mm

Chiều cao cửa lò

b

b  0,8a

889,4

mm

 day

600- 750

650

mm

 tuong

450- 550

500

mm

Độ dày đáy lò

tường nắp lò
Độ dày tường lò

NHÓM 11- ĐỒ ÁN MÔN HỌC

14


Đường kính của
vỏ lò
Đường kính ngoài của

T

D

DT = Dkg + 2*δ 4450

mm

DN

DT + 2*δvỏ lò

4500

mm

 nap

300

300

mm

vỏ lò
Độ dày nắp lò

Bảng tính toán kích thước lò hồ quang sản lượng 20 tấn/mẻ
Sau khi sử dụng lò để nấu luyện thì dung tích lò sẽ tăng lên khoảng 30 �40% nên có thể nấu quá từ
15 �20%.

1.2. THIẾT KẾ LÒ VÀ CÁC BỘ PHẬN CỦA LÒ:
1.2.1 Chọn vật liệu xây lò và cách xây lò:
a. Xây lò hồ quang:
Lò hồ quang có lớp vỏ ngoài bằng thép chịu nhiệt, độ dày 10-25m, thân lò hình trụ đáy cong hoặc
đáy phẳng, hay thân dạng hình côn đáy cong. Bên trong vỏ có xây hoặc đầm vật liệu cản nhiệt và
gạch chiệu lửa cao. Trên thân lò có nắp đậy kín hoặc di chuyển được khi chất liệu vào lò theo
phương pháp trên xuống, nắp lò không có vỏ bọc bằng kim loại, nhưng để đảm bảo đủ độ bền người
ta làm vành đai kim loại bao quanh chân vòm nắp. Tùy theo dung lượng lò tấn/mẻ mà người ta xây
đầm, dùng các loại gạch khác nhau, các lớp gạch khác nhau và có độ dày phù hợp.

Chất lượng thể xây lò ảnh hưởng lớn đến năng suất và chất lượng thép, tránh được những sự cố
đáng tiếc, nguy hiểm có thể xảy ra.
 Yêu cầu của thể xây lò:
Độ bền của lớp lót ảnh hưởng đáng kể đến năng suất lò và chất lượng thép nấu luyện. Các phần chủ
yếu của lớp lót bao gồm đáy, tường và nắp lò.
Yêu cầu của lớp lót:
- Chịu nhiệt độ rất lớn (gần 1700°C) nên vật liệu làm lớp lót phải có độ chịu nhiệt cao(là
nhiệt độ mà tại đó mẫu bắt đầu biến dạng do chính trong lượng bản thân).
- Vật liệu còn chịu ứng suất lớn nên phải có độ biến mềm dưới tác dụng tải trọng cao.
- Có độ bền nén cao
- Chịu được sự thay đổi nhiệt độ thường xuyên, cần có độ ổn định nhiệt cao tức là khả
năng giữ nguyên vẹn hình dáng và độ bền cơ khi nhiệt độ thay đổi đột ngột.
- Có độ ổn định về mặt hóa học vì nó hay bị mòn do tiếp xúc thường xuyên với xỉ lỏng,
kim loại lỏng và khí nóng.
- Khi xây lò cần chú ý chừa những mối giãn nở ở giữa các viên gạch vì có sự co giãn của
vật liệu chịu lửa khi bị nung nóng hay nguội đi.
- Độ dẫn nhiệt, dẫn điện thấp để giảm mất mát nhiệt và suất tiêu hao điện năng.
 Vật liệu xây lò hồ quang
Gạch đinat: là loại vật liệu chịu lửa axit, nguyên liệu chủ yếu là đá thạch anh và hàm lượng SiO 2
cao. Nhiệt độ bắt đầu biến mềm là 1650°C, độ chịu nóng 1710-1720°C. Thành phần hóa học :
NHÓM 11- ĐỒ ÁN MÔN HỌC

15


SiO2

CaO

MgO

Al2O3

Fe2O3

93,2-95%

2,4-3%

0,80%

1,10-2,0%

0,75-1,10%

Gạch có độ bền cơ cao nhưng đến 600°C thì độ ổn định nhiệt của gạch đinat thấp nên nung
chậm. Nó không tác dụng với xỉ axit, tro nguyên liệu nhưng bị xỉ bazo bào mòn tường lò tạo
silicat dễ nóng chảy. Không bị co khi dùng, ở t>6000C dãn nở nhẹ làm vòm bền vững
Ứng dụng: làm nắp lò hồ quang axit.
Manhêzit :

- Bột Manhezit: là vật liệu chịu lửa có tính bazo, có được bằng cách nung Manhezit tư nhiên.
Thành phần hóa học:
MgO

CaO

SiO2

Al2O3 + Fe2O3

88-91,5%

≤3%

≤4%

3-5%

Thành phần hạt nhỏ mịn dùng để vá đáy lò, đầm đáy lò và tường lò hồ quang bazo.

- Gạch Manhezit: sản xuất từ Manhezit bột đã thiêu.Thành phần hóa học:
MgO

CaO

FeO

Al2O3

MnO

SiO2

86%

2%

5%

1,5%

0,8%

4%

Tính chịu lửa từ 1790-1800°C, nhiệt độ bắt đầu biến mềm là 1500°C. Gạch chịu được tác dụng
của xỉ bazo nhưng bị xỉ axit bào mòn. Gạch manhezit hay bị nứt vỡ khi nhiệt độ thay đổi thay đổi
đột ngột, độ dẫn nhiệt lại cao nên không thể xây tường lò và nắp lò.
Ứng dụng gạch manhezit: xây tường lò và đáy lò. Cần chú ý không được tiếp xúc với gạch
Samốt do tạo hợp chất 2MgO2Al2O3.5SiO2 dễ chảy (14250C).
Crom-Manhezit : là loại gạch trung tính, thành phần MgO (40-45%), Cr 2O3 (20-30%) loại này
chịu được sự thay đổi đột ngột về nhiệt độ, dùng xây chân tường lò, chỗ tháo thép và xỉ, có thể
xây nắp lò vì tính chịu nhiệt cao. Độ chịu lửa >20000C
Ứng dụng: xây lớp ngăn cách giữa gạch đinat và manhezit ở nhiệt độ cao.
Đôlômit: cũng là loại vật liệu chịu lửa có tính bazơ, trong tự nhiên nó ở dạng CaMg(CO 2)2. Sau
khi nung, thành phần đôlômit là:
CaO

MgO

Fe2O3

SiO2

52-58%

35-38%

3%

0,6-2,8%

Ứng dụng: xây tường,tu sửa đáy và chân tường.
Samốt :là loại vật liệu chịu lửa trung tính, kiềm yếu. Thành phần hóa học:
Al2O3

SiO2

Fe2O3

CaO

MgO

35%

62%

2%

0,7%

0,3%

NHÓM 11- ĐỒ ÁN MÔN HỌC

16

Gạch có độ dẫn nhiệt, dẫn điện thấp, ổn định nhiệt độ cao, độ chịu lửa là 1670-1730°C. Độ bền
xỉ cao.
Ứng dụng: xây máng rót thép, lớp lót thùng rót, làm vật liệu cách nhiệt cho đáy và tường lò.
Ngoài các vật liệu trên, người ta còn dùng amiăng, gạch điamốt làm vật liệu cách nhiệt và hắc ín,
nhựa than, nhựa thủy tinh lỏng làm chất kết dính.
Các thể gạch xây: Để xây các thiết bị luyện thép, người ta sử dụng các thể gạch chịu lửa và cách
nhiệt sản xuất theo hình dạng và kích thước tiêu chuẩn hóa. Một số thể gạch xây thông dụng như
sau:
 Gạch thẳng: Dùng để xây tường thẳng, đáy lò hoặc phối hợp với gạch vát xây vòm và
tường cong, kích thước phổ biến là 230×113×65.
 Gạch vát nằm: Dùng để xây tường cong hoặc vòm lò có chiều dày mỏng, kích thước phổ
biến là 230×113×65/55 hoặc 230×113×65/45.
 Gạch vát đứng: Dùng để xây tường cong hoặc vòm lò có chiều dày lớn, kích thước phổ
biến là 230×113×65/55 hoặc 230×113×65/45.
 Gạch chân vòm: Dùng để xây chắn vòm cong, kích thước phổ biến là 230×113×65/55
hoặc 230×113×135/56/37.
 Gạch vòm treo: Dùng để xây vòm lò phẳng bằng móc treo, kích thước phổ biến là
300×276×260/100/75/30.

Gạch thẳng

Gạch chân vòm

Gạch vát nằm

Gạch vòm cầu

Gạch vát đứng

Gạch vòm treo

Khi chọn gạch xây lò nên dùng các loại gạch tiêu chuẩn được chế tạo hàng loạt hoặc dễ
kiếm.

NHÓM 11- ĐỒ ÁN MÔN HỌC

17


b. Xây lò hồ quang bazo
 Một số loại gạch chịu lửa được sử dụng để xây lò bazơ hiện nay:
Lò bazơ được sử dụng nhiều vì tạo điều kiện thuận lợi cho việc tạp chất như phốt pho, lưu huỳnh và
các tạp phi kim khác…
Lò hồ quang bazơ xây lò thường được xây dụng bằng gạch manhêzit(MgO), Crômmanhêzit( Cr2O3-MgO), manhêzit-Crômit( MgO-Cr2O3), củng có khi dùng gạch Alumin cao( Al2O3)
để xây lò. Ngoài ra còn sử dụng gạch samốt A( Al2O3-SiO2) để cản nhiệt và giữ nhiệt.
Gạch manhêzit được dùng để xây phần trên và phần đáy lò có thành phần:
MgO

CaO

SiO2

Al2O3 + Fe2O3

88-91,5%

≤3%

≤4%

3-5%

Gạch manhêzit có độ chịu lửa cao từ 1700 �18000C, nhiệt độ biến mềm 15000C và độ giản nhiệt
cao, độ bền cao. Nhưng loại gạch này lại có tính biến mềm kém hay bị nứt vở khi nhiệt độ thay đổi
đột ngột. Do đó, người ta không sử dụng gạch này để xây nắp lò và chân tường lò.
Gạch Crôm-manhezit( Cr2O3-MgO) có thành phần hóa học:
Cr2O3

MgO

20-30%

40-45%

Loại gạch này có độ chịu lửa cao, độ dẫn nhiệt tốt, chịu được nhiệt độ thay đổi đột ngột, nên thường
dùng để xây chân tường lò, chỗ tháo thép và đôi khi dùng để xây nắp lò. Loại gạch này có tính chất
tốt thường dùng để xây nắp lò.
Gạch manhezit-Crômiccó thành phần:
MgO

Cr2O3

65-67%

8-18%

Gạch samot là loại gạch có tính chất trung bình có thành phần hóa học:
Al2O3

SiO2

20-30%

55-60%

Thường dùng để xây lớp cản nhiệt ngoài cùng ở đáy,tường, máng rót thép và nồi rót thép.
Xây lò hồ quang bazo:
Đáy lò:

-

Đáy lò luôn phải tiếp xúc với kim loại lỏng và xỉ lỏng. Do đó đáy lò cần phải đủ độ bền để
chống được va đập mạnh của quá trình chất liệu rắn từ trên xuống, cách nhiệt tốt, chịu lửa
cao,giữ nhiệt tốt, chịu được quá trình sôi thép lỏng, chống tẩm thực của xỉ lỏng. Xây đáy lòlò điện hồ quang bazo cần xây đúng kỹ thuật và có độ dày phù hợp với dung lượng lò.

NHÓM 11- ĐỒ ÁN MÔN HỌC

18


-

Độ dày của đáy là 650mm , được xây gồm 3 lớp: lớp làm việc trên cùng được đầm chặt và
thiêu kết thành 1 khối duy nhất, lớp gạch đệm ở giữa và dưới cùng là lớp cách nhiệt.
Vỏ thép đáy lò có đục những lỗ có đường kính 10-25mm để thoát khí trong quá trình thiêu
kết. Trên lớp vỏ này người ta đổ 1 lớp bột điatômit dày 35mm và đầm nhẹ, tiếp theo ta lát
gạch samốt nhẹ 1 lớp 45mm và thêm 1 lớp samốt dày 45mm, giữa các khe hở các viên gạch
được điền đầy bằng gạch. Sau đó xây lớp gạch manhêzit đầu tiên dày 45mm lát vuông góc
với hướng cũ để lấp kín các khe hở. Tổng chiều dày của lớp gạch manhêzit là 360mm (gồm
3 lớp 45mm + 3 lớp 75mm), khe hở giữa các viên gạch được điền đầy bằng bột manhezit

nhỏ mịn và giữa các lớp liền nhau các viên gạch được xây lệch nhau 1 góc 45° để bít kín các
khe hở. Trên cùng là lớp bột manhezit đầm dày 200mm, chất dính của lớp bột này là nhựa
than, hắc ín nung tới 50-60°C, trước khi tạo lớp đầm đầu tiên nên nung nóng gạch manhezit
bằng củi.

1.lớp manhedit thiêu kết
2.lớp gạch manhedit
3.lớp gạch samôt
4.lớp vụn samôt
5.lớp bìa amiăng
6.vỏ thép.
Tường lò:
Sau khi xây xong đáy lò thì tiến hành xây tường lò, xây từ tâm lò ra và xây từ chân tường phía
dưới lên trên. Sát vỏ thép là lớp amiăng tấm dán lại bằng thủy tinh lỏng, sau đó là lớp gạch samốt
đặt sát các lớp này dày 15mm, tiếp theo xây hoặc đầm lớp gạch dày 90mm. Để tăng độ bền
vững của lớp cách nhiệt này, ta hàn vào phía trong vỏ lò những thanh thép góc (30x30mm) đặt
thẳng đứng.
Lớp gạch chịu lửa phân bố như sau :
NHÓM 11- ĐỒ ÁN MÔN HỌC

19


- Xây phần dưới tường bằng gạch crom-nanhezit có độ bền cơ học cao,chịu lửa tốt vì phần này
-

thường xuyên chịu tác động của kim loại lỏng và xỉ lỏng.
Xây phần trên bằng gạch manhezit vì luôn chịu sự bức xạ nhiệt hồ quang.
Xây 2 lớp có độ dày tổng cộng 350mm , tường lò luôn được vát 10% ở phần trên tạo thuận
lợi cho việc chất liệu, tránh được cháy mòn do tia hồ quang phát ra.

Tổng cộng độ dày của tường lò là 500mm.

Nắp lò: làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, áp suất lớn, là nơi tập trung lượng nhiệt quá lớn
(>1700°C), khói bụi nóng nhiều. Do đó phải chọn loại gạch vừa có độ chịu nhiệt cao vừa bền
nhiệt, bền cơ học không bị vênh uốn cong trong quá trình nấu luyện hay thao tác nâng hạ quay
nắp lò , đồng thời phải tiến hành xây đúng kỹ thuật, chắc chắn.
Các bước xây nắp lò:

- Đặt vành nắp lò lên nền cát có độ vòm giống như độ cong của nắp lò.
- Xác định chính xác của 3 lỗ điện cực , các tâm của lỗ tạo thành 1 tam giác đều ở chính giữa
-

khung vành đai nắp lò.
Xây 3 lỗ điện cực có đường kính 600mm trước, xây gân nắp lò , xây nắp lò từ ngoài vào
trong cứ xây xong 3-4 viên gạch thì lót 1 tấm tôn dày 1-1,5mm, các viên gạch được xây dựng
đứng và chèn chặt các viên gạch xây có độ dày 250mm.
Xây xong đem đi nung sấy cẩn thận.

Nắp lò được nâng lên và quay 1 góc 60° hay 120° để chất liệu vào lò. Gạch để xây nắp lò là gạch
manhezit-cromit (65-70% MgO , 8-18% Cr2O3). Nắp lò còn có 2 lỗ nữa lỗ thổi và lỗ thoát khí.

1.2.2. Thiết bị lò
a. Thiết bị điện:
Thiết bị điện của lò gồm : các mạch điện cường độ cao, các loại cầu dao,các thiết bị điều chình tự
động điên cực, các dụng cụ đo điện, điện cực.
Mạch cường độ cao là quang trọng nhất quyết định giá trị và khả năng làm việc của lò.Đồng thời có
ảnh hưởng lớn đến quá trình sản suất, mạch cường độ cao bao gồm cầu dao cách ly, cầu dao công
suất cao thế, máy biến áp lò và cuộn cảm kháng, mạch ngắn và điện cực,cầu dao cách ly dể cắt điện
khi sửa chữa hoặc kiểm tra thiết bị.
Biến áp lò là bộ phận quan trọng nhất để cung cấp điện cho lò hồ quang. Từ nguồn sơ cấp 6 �35kV

chuyển sang cuộn thứ cấp hạ xuống còn 100 �220V. Biến áp phải làm việc trong diều kiện nhiệt độ
cao và tải trong lớn( to=60 �700C), và quá tải lớn, thường hệ số tải 1,25 �150. Vì vậy cần phải tăng
cường làm nguội máy biến áp bằng dầu, không khí hoặc bằng nước cưỡng bức. Đặc cuôn dây sơ
cấp của máy biến áp có nhiều đầu dây tự do. Do đó có khả năng thay đổi điện áp ra phù hợp với yêu
cầu nấu luyện.
Điện cực lò hồ quang : lò hồ quang luyện thép sử dụng điện cực than, điên cưc grafic đê nấu luyện
thép, hiện nay người ta hay dùng chủ yếu là điện cực grafic. Điện cực đóng vai trò quan trọng trong
việc dẫn điện và là nguồn phóng điện tử tạo ra nhiệt năng để cung cấp cho quá trình nấu luyện.

NHÓM 11- ĐỒ ÁN MÔN HỌC

20


Bảng tính chất vật lý của điện cực.
STT

Các tính chất

Điện cực than

Điện cực grafit

1

2
Điện trở suất (  ). mm / m

40 �50

6 �14

2

Nhiệt độ oxy hóa bề mặt, OC

450 �500

>600

3

Hàm lượng tro trong điện cực,%
5. Thực
Trong lượng

5 �7

0,20 �0,30

1,9 �2,0

2,10 �2,23

1,50

1,70

4

riêng g/cm3

6. Biểu khiến

5

Độ xốp, %

20 �25

27 �32

6

Độ bền nén, kg/cm2

200 �450

150 �350

7

Độ dẫn nhiệt, kcal/m.h.oC

13

113

Trong quá trình nấu luyện thép điện cực luôn bị cháy hao, mức độ cháy hao phụ thuộc và chế
độcung cấp điện, dung lượng lò và cộng nghệ nấu luyện, thời gian nấu luyện càng kéo dài thì cháy

hao điện cực càng lớn. Khi điện cực ngắn dần người ta hạ tiếp nó vào lò, khi nó quá ngắn không hạ
xuống được nữa cần phải thay điện cực mới. Đề giảm hao phí phần đuôi điện cực, người ta chế tạo
điện cực thành những đoạn hình trụ ở đầu có làm ren hoặc côn. Các vít nối được chế tạo từ các phôi
đặc biệt có độ bền cao. Cháy hao điện cực của Liên xô củ (1985) là :
Quá trình bazơ : cháy hao điện cực than 13 �15kg/tấn, điện cực grafic 6 �10kg/tấn thép.
Quá trình axit : cháy hao điện cực than 10 �12kg/tấn, điện cực grafic 4 �5kg/tấn thép.
Ngày nay do áp dụng các công nghệ hiện đại nên cháy hao điện cực là 1,2 �2kg/tấn thép.
Sự tiêu hao của điện cực được xác định do bốn yếu tố sau:

- Do oxy hóa bề mặt.
- Do gãy điện cực hay vít nối
- Do hồ quang điện làm nhỏ vụn điện cực
NHÓM 11- ĐỒ ÁN MÔN HỌC

21


- Do điện cực hòa tan vào xỉ khi nấu lò sôi.
Tiêu hao điện cực phụ thuộc vào dung lượng của lò, chế độ nấu luyện, độ kín khít ở khe hở điện cực
và của lò.
Kích thước điện cực phụ thuộc phụ thuộc vào dung lượng lò( tấn/ mẻ).

Bảng 1.9. chỉ tiêu kỹ thuật của điện cực grafic.

Đường kính điện

100

150

175

200

225

250

275

300

350

400

9,0

9,5

9,5

9,5

10

10

10

10

10

10

28

24

22

20

20

18

17

17

16

15

78,6

176

240

314

378

490

595

706

962

1250

cực ddc.mm
Điện trở
2
suất (  ). mm / m

Mật độ dòng

i.A/ cm 2
Tiêt diện ngang
của điện cực, cm2
Dòng điện I2,A

2200 4200 5300

6300

8000

10200

11000

12400

15400

18500

Cường độ dòng

2400 4300 5600

6600

8200

11000

11500

12600

15800

18700

109

105

102

101

104

101

102

101

cho phép Ip.A
Ip/I2

102

106

b.Vỏ lò:
Vỏ lò phải có đủ độ bền chịu được trọng lượng của kim loại và lớp lót, đồng thời nó phải chịu
được áp suất của lớp lót bị giãn nở khi nung nóng.
Vỏ lò thường được hàn bằng thép tấm với chiều dày 25mm cho dung tích lò 20T có đường kính
vỏ lò là 4105,8mm ( chiều dày vỏ lò =1/200 đường kính vỏ lò).

Vỏ lò có dạng hình côn-trụ, góc nghiêng của hình côn là 6-23° và chiều cao của đoạn hình côn =
1/3-2/3 khoảng cách từ ngưỡng cửa lò đến chân nắp lò tạo thuận lợi cho việc vá lò và tăng tuổi
thọ của lò.
Ngoài ra, vỏ lò còn có các gân tăng bền và có các vành đai để giữ nguyên hình dạng của vỏ lò.
Vành đai phía trên làm thành dạng rãnh chứa cát để tạo độ khít khi đậy nắp lò.
NHÓM 11- ĐỒ ÁN MÔN HỌC

22


Vỏ đáy lò làm dạng hình chỏm cầu đảm bảo có độ bền tối đa và lớp lót có trọng lượng nhỏ nhất,
nó được làm bằng thép không có từ tính để có thể lắp đặt thiết bị khấy trộn bằng điện từ.

b.Vòng ôm điện cực:
Các lỗ trống trên nắp lò đặt điện cực thường có đường kính lớn hơn đường kính của điện cực từ
40-50mm tránh làm hư hỏng điện cực khi nung nóng. Nhưng khí lò sẽ thoát ra qua chỗ này gây
mất mát nhiệt, điện cực bị oxy hóa mạnh, mật độ dòng điện tăng lên dẫn đến điện cực bị gãy.
Để tạo sự khít chặt giữa điện cực và nắp lò, ta sử dụng những vòng ôm điện cực. Vòng ôm điện
cực có nhiều loại như : đặt đứng trên nắp lò, ống xoắn ruột gà, đối trọng...

c.Bộ phận cặp điện cực:
Bộ phận cặp điện cực dùng để dẫn điện đến điện cực và giữ điện cực ở một độ cao nhất định. Bộ
phận này bị nung nóng bởi khí nóng thoát ra từ khe hở ở điện cực nên nó phải bền và mất mát
nhiệt nhỏ nhất và phải giữ được điện cực không bị rơi xuống trong khi nấu luyện.
Đầu cặp điện cực làm bằng thép, đồng thau hoặc đồng thanh.Phải cố gắng giảm điện trở tiếp xúc
giữa đầu cặp và điện cực nhằm giảm mất mát điện năng vì thế nó được làm bằng thép không từ
tính và được làm nguội bằng nước để giảm được sự oxy hóa và giãn nở vì nhiệt, giữ được tiếp
xúc chặt làm giảm điện trở tiếp xúc.

d. Bộ phận cơ khí nâng hạ điện cực:

Mỗi điện cực phải có bộ phận nâng hạ riêng. Đối với lò lớn ta dùng thiết bị điều chỉnh bằng thủy
lực hay thiết bị bán dẫn tiristor silic điều chỉnh điện cực lên xuống.
Bộ phận nâng hạ điện cực có 2 trụ lồng vào nhau được dùng nhiều nhất hiện nay. Trụ ngoài rỗng
ruột được gắn cố định vào vỏ lò, còn trụ trong được lồng vào trong trụ ngoài. Trụ ngoài có gắn
chặt 4 hoặc 8 puly bên trong có nhiệm vụ dẫn động trụ trong lên xuống theo hướng nhất định.
Trụ trong gắn chặt xà ngang giữ điện cực, khi trụ trong di chuyển lên xuống thì kéo theo điện cực
cũng lên xuống theo.
Tốc độ nâng hạ điện cực phụ thuộc vào dung tích lò. Đối với lò 20T :
Vlên = 1,5-2,5 m/phút
Vxuống = 1,2-1,5 m/phút.

1.giá lắp điện cực
NHÓM 11- ĐỒ ÁN MÔN HỌC

23


2.trụ dẫn hướng
3.hệ thống dẫn động
4.kẹp điện cực
5.đối trọng.

e. Bộ phận cơ khí nghiêng lò:
Yêu cầu của bộ phận này là:

- Việc nghiêng lò phải êm, không va đập, có thể nghiêng 45° để rót kim loại vào thùng rót
-

và nghiêng 10-15° về phía cửa nạp liệu để tháo xỉ.
Điều khiển tốc độ nghiêng một cách dễ dàng.

Giảm bớt việc di chuyển thùng rót trong quá trình rót.
Đặt ở vị trí an toàn, không bị kim loại phun bắn.
Khi tháo xỉ thì cơ cấu không bị xỉ phun bắn.

Ưu điểm:

-

Nghiêng lò vững chắc.
Nghiêng lò êm, đều và tự động hoàn toàn.
Không ảnh hưởng đến khu vực làm việc của công nhân.
Quay được lò có dung lượng lớn, khi nghiêng không làm lệch trọng tâm lò.

Nhược điểm:

- Hay bị rơi xỉ, kim loại lỏng lên động cơ.
- Thường xuyên bảo đảm sạch sẽ và khô ráo ở dưới khu vực đặt bộ phận cơ khí nghiêng lò
-

thì nó mới có thể hoạt động tốt.
Trước khi lò chạy phải có người kiểm tra điện cẩn thận.

f. Bộ phận nạp liệu:
Để nạp liệu vào lò ở phía trên của lò ta dùng thùng nạp liệu. Đây là phương pháp chủ yếu được
dùng trong các lò hiện đại vì:

- Nạp liệu tốn ít thời gian nên lớp lót lò không bị nguội đi,giảm thời gian nấu luyện ngắn,
-

năng suất lò tăng.

Khoảng không gian được sử dụng tốt hơn, sử dụng được 100% thể tích lò.

Tùy theo phương pháp mở lò ta chia các lò nạp liệu thành 3 loại:

- Nắp có thể nâng lên cách lò 250-300mm và có thể quay sang bên 1 góc 80-90° để mở
-

buồng lò ra. Loại này được dùng rộng rãi nhất.
Nắp lò được treo bằng dây xích vào 1 giá đỡ phía trên. Khi cần nạp liệu thì nắp lò được
nâng lên và giá đỡ sẽ mang nắp lò di chuyển về phía máng rót.
Nắp lò được treo trên giá đỡ, khi nạp liệu người ta nâng nắp lò lên và thân lò di chuyển
về phía cửa nạp liệu.

Ngoài các bộ phận cơ khí nói trên, lò hồ quang còn có các bộ phận phụ khác như cơ cấu nâng
nắp lò, cơ cấu quay nắp lò, cơ cấu quay thân lò và bộ phận lọc sạch khí lò…

g. Gầu rót kim loại:
NHÓM 11- ĐỒ ÁN MÔN HỌC

24


Gầu rót hình trụ, cầu hoặc nón cụt rỗng, vỏ bằng thép, bên trong xây hoặc đắp bằng vật liệu chịu
lửa dùng để chứa, vận chuyển và rót kim loại lỏng vào khuôn đúc khi chế tạo các sản phẩm đúc.
Có các kiểu: GR tay, GR miệng, GR đáy, GR kiểu ấm trà. GR nhỏ có cán dài do một người điều
khiển. Khi lượng kim loại lớn hơn, phải dùng GR hai người khiêng.

h. Thùng rót kim loại:
Trong trường hợp đúc vật đúc lớn, phải dùng tới thùng rót. Vì lượng kim loại chứa trong thùng
khiển vô lăng để làm nghiêng thùng, nhờ vậy kim loại lỏng sẽ chảy ra dễ dàng.

Một thùng rót có thể rót cho nhiều khuôn. Khi rót xong một khuôn, thùng rót được chuyển sang
vị trí rót mới nhờ những con lăn trượt trên ray treo. Vỏ GR và thùng rót được làm bằng tôn, phía
trong có trát vật liệu chịu lửa (GR) hoặc gạch chịu lửa (thùng rót).
Để bảo vệ an toàn cho người thợ rót, khi rót phải đeo găng tay bằng amiăng, mắt có đeo kính
màu bảo hộ và chân phải đi giày đề phòng có nước gang (hoặc thép, vật liệu kim loại khác, ...)
bắn toé vào người.

NHÓM 11- ĐỒ ÁN MÔN HỌC

25