ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ VÀ LẬP QUY TRÌNH TINH LUYỆN THÉP TRONG LÒ HỒ QUANG CHÂN KHÔNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA : CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU

ĐỒ ÁN NẤU LUYỆN KIM LOẠI VÀ HỢP KIM
 LỚP: VL13KL – KHÓA: 2013-2018

TÊN ĐỀ TÀI:
ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ VÀ LẬP QUY TRÌNH
TINH LUỆN THÉP TRONG LỊ HỒ
QUANG CHÂN KHƠNG
•

GIẢNG VIÊN : Ts NGUYỄN CƠNG KHANH

•

THÀNH VIÊN NHĨM :
1:NGUYỄN QUỒC VƯƠNG
2:DƯƠNG NGUYỄN HỒNG LOAN
3:LÊ XUÂN LAN
4:NGUYỄN CHÍ KHANG
5:NGUYỄN BẢO HUY


Lời mở đầu :
Thép và gang là những vật liệu chủ yếu và chiếm sản lượng lớn trong sản xuất,
đời sống con người lâu nay.Hiện nay thế giới nói chung cũng như Việt Nam nói
riêng đang và đã phát triển đồng thời cải tiến ngành công nghiệp sản xuất thép,
gang.
Phương pháp luyện thép trong lò hồ quang điện là: 1 công nghệ mới và hiện

đại.Để luyện thép và hợp kim trong lò, người ta tận dụng điện năng biến thành
nhiệt năng dưới dạng hồ quang.Thường sử dụng lò điện hồ quang chân khơng, lị
hồ quang chân khơng dùng để sản xuất thép cacbon chất lượng, thép hợp kim
thấp,trung bình và cao với sản lượng lớn.
Đặc điểm :lò hồ quang chân không dung để nâng cao chất lượng kim loại và
dung cho kim loại quý hiếm Titan ,Volfram,tantal,molipden va các loại thép chất
lượng cao.
- Sự phóng điện thực hiện giữa cực tiêu hao và bình kết tinh(sau la thỏi đúc).
- Khoảng hồ quang khơng có tường cách nhiệt nên tồn bộ cực bao trùm thoải
đúc.
- Hồ quang cháy không phài trong chân khơng ma cháy trong hơi kim loại nấu
luyện.
Vì vậy cần phải:
- Chọn và tính tốn 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 hồn ngun.
- 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 tốn lị và phối liệu, thiết kế lị và cách
vận hành của một nhóm sinh viên nên chỉ là một bài sơ khai không chuyên sâu
vào lị hồ quang. Vì vậy sẽ có nhiều thiếu sót, khơng 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.
Chúng em xin chân thành cãm ơn !


CHƯƠNG 1. Khái Qt Về Lị Hồ Quang Chân

Khơng
1.Đặc điểm của lị hồ quang chân khơng.
-Ngun lí làm việc dựa trên cơ sở biến điện năng thành nhiệt năng do sự phóng điện
hồ quang trong chân khơng hoặc trong mơi trường khí bảo vệ.
- Chủ yếu là lị điện hồ quang 1 pha,dùng cực tiêu hao bể chứa kim loại lỏng đồng
thời là khn đúc được làm nguội bằng nước.
-Lị hồ quang chân không dung để nâng cao chất lượng kim loại
-Dùng cho kim loại quý hiếm Titan ,Volfram,tantal,molipden va các loại thép chất
lượng cao.
- Sự phóng điện thực hiện giữa cực tiêu hao và bình kết tinh(sau la thỏi đúc).
- Khoảng hồ quang khơng có tường cách nhiệt nên toàn bộ cực bao trùm thoải đúc.
- Hồ quang cháy không phài trong chân không ma cháy trong hơi kim loại nấu
luyện.
- Có hệ thống chân khơng và buồng chân khơng.

2.Cấu tạo của lị hồ quang chân khơng.
-Lị gồm: +bình kết tinh
+buồng nấu luyện
+ điện cực nấu luyện
+hệ thống giữ
+điều khiển cực lên xuống
+hệ thống chân không :-bơm chân không
-hệ thống nước làm nguội khung đỡ
-trang bi điện về vận hành lị.
2.NẤU LUYỆN THÉP VÀ HỢP KIM TRONG LỊ HỒ QUANG CHÂN
KHÔNG

Để sản xuất các thỏi đúc lớn đến 60 tấn bằng thép kết cấu, thép khơng gỉ,
thép có độ bền cao và các loại thép khác, người ta sử dụng lị hồ quang chân
khơng.

2.1. Đặc điểm và phân loại.
Ưu điểm:
- Khơng có phản ứng với nồi lị; có thể nấu bất kỳ kim loại nào
- Do đặc điểm của quá trình kết tinh, chế tạo được thỏi đúc mịn chắc,
khơng có dấu hiệu thiên tích
- Có khả năng khử oxy bằng các chất khử tương ứng


Thực hiện khử khí trong kim loại rất tốt vì kim loại nóng chảy chuyển
từ đầu cuối điện cực vào BKT theo từng giọt kim loại lỏng nhỏ (giọt kim loại nhỏ
có bề mặt tiếp xúc lớn)
- Do độ chân không trong vùng hồ quang không cao nên mất mát kim
loại do bay hơi tương đối nhỏ (ví dụ, Mn 15-20%, Cr2-3%) - Có khả năng sản xuất
được thỏi đúc lớn để rèn.
Nhược điểm:
- Cần phải sử dụng điện cực tiêu hao đồng nhất và dẫn điện.
- Hợp kim cần phải được chuẩn bị trước, khơng thể hợp kim hóa trong
q trình nấu luyện.
- Tốc độ nấu luyện chỉ có thể điều chỉnh trong khoảng hẹp do tốc độ
nấu phụ thuộc vào cường độ dòng điện, mà cường độ dòng điện phụ thuộc vào
kích thước thỏi đúc.
- Khơng đủ điều kiện để quan sát q trình Phân loại:
- Lị hồ quang chân khơng được chia làm hai loại:
+ Lị với điện cực khơng tiêu hao (hình 8): Thời gian đầu, phát triển
phương pháp nấu với điện cực không tiêu hao trong môi trường bảo vệ (thường là
80% Ar và 20% He) ở áp suất thường và áp suất thấp (200 mmHg). Liệu dùng để
nấu luyện trong lò này thường ở dạng cục và được chất vào vùng hồ quang qua
một lỗ đặc biệt. Các thành phần hợp kim được cho vào bề mặt kim loại nóng chảy
ở dạng hạt hay bọt xốp. Điện cực là thanh graphit hay vonfram. Nhưng do sự
khơng hồn thiện của q trình và khơng đạt hiệu quả sử dụng, phương pháp nấu

luyện với điện cực tiêu hao được phổ biến. Phương pháp này cho phép chế tạo hợp
kim với độ sạch cao.
-

Hình 1. Sơ đồ lị hồ quang chân
sử dụng điện cực khơng tiêu hao
1. Dẫn điện vào; 2. nắp xilanh; 3.
nhìn; 4. Cần giữ điện cực; 5. Vỏ
chân khơng; 6. Bình kết tinh; 7.
làm nguội; 8. Thanh dẫn điện; 9.
cực bằng vonfram; 10. Ống dẫn
bơm chân không; 11. Thùng điều
liệu; 12. Boongke chất liệu; 13.
thép; 14. Bộ phận cơ điện nâng
điện cực.

khơng
Lỗ
lị
Nước
Điện
tới
hịa
Thỏi
hạ


+ Lị với điện cực tiêu hao (hình 9): Điện cực của nó chính là kim loại
cần nấu luyện đã được nấu luyện sơ bộ trong các thiết bị luyên thép thông thường;
dưới tác dụng của tia hồ quang điện cực sẽ nóng chảy, kim loại sẽ chảy xuống BKT

và tạo thành thỏi đúc.
Lị hồ quang chân khơng với điện cực tiêu hao được dùng để nấu lại các
thỏi đúc làm bằng thép và hợp kim bền nóng trên cơ sở Ni và Co cũng như các kim
loại Mo, W và hợp kim của các kim loại này.
Lò gồm một buồng kín bắt chặt với BKT bằng đồng. BKT là một ống
đồng đường kính từ 150 đến 1000 mm hoặc lớn hơn. Bên ngoài ống hàn gắn với áo
nước làm nguội, trong đó có nước ln chuyển. Buồng lị có ống để nối với bơm
chân khơng. Phía trên buồng lị có đệm nắp bít, qua đệm này, thanh giữ điện cực đi
vào lị, đó là một thanh thép đã được đánh bóng và được làm nguội bằng nước.
Phơi nấu lại - điện cực được kẹp vào đầu cuối của thanh giữ điện cực. Điện cực có
tiết diện trịn hay vng.
Cực âm của nguồn điện một chiều nối với thanh giữ điện cực nhờ cáp
điện mềm, còn cực dương nối với BKT nhờ thanh dẫn bằng đồng.
Thanh giữ điện cực và điện cực dịch chuyển nhờ cơ cấu dẫn động cơ điện
với giá treo mềm trên hệ thống dây cáp. Cơ cấu dẫn động có bộ điều chỉnh tự động
để điều khiển sự di chuyển điện cực.
Khi đóng điện, giữa đầu điện cực và đáy BKT, trong đó có đặc vịng đệm
mồi để bảo vệ hộp đế, phát ra hồ quang điện. Dưới tác động của hồ quang điện,
điện cực được nấu chảy.
Hình 9. Sơ đồ lị hồ quang chân
1 Cơ cấu dịch chuyển điện cực,
2 Thanh giữ điện cực,
3 Đệm kín chân khơng,
4 Điện cực,
5 Buồng chân khơng
6 Thanh dẫn điện
7 Bình kết tinh
8 Hồ quang điện
9 Thỏi đúc
10 Cáp điện

không


Các giọt kim loại lỏng chảy vào BKT và tạo thành bể kim loại lỏng. Theo
mức độ nấu chảy điện cực, thỏi đúc được hình thành trong BKT. Kim loại đông
đặc với tốc độ cao nhờ tiếp xúc với các thành BKT làm nguội bằng nước.
Do độ truyền nhiệt cao của đồng và được tăng cường bằng nước làm
nguội, lớp bề mặt BKT tiếp xúc với kim loại lỏng không kịp nung nóng đến nhiệt
độ nóng chảy.
Nhờ kết tinh nhanh và có định hướng, thỏi đúc của lị hồ quang chân
khơng có tổ chức tốt hơn thỏi đúc bình thường. Do việc nấu chảy thực hiện trong
chân không (0,13-1,3Pa hay 10-3-10-2 mmHg) và ở nhiệt độ tương đối cao nên khử
được tạp chất khí, tạp chất kim loại màu và tạp chất phi kim ra khỏi kim loại.
Để chế tạo kim loại có độ sạch cao đặc biệt, người ta nấu lại hai lần trong
lị hồ quang chân khơng hay lúc đầu nấu thỏi đúc trong lò cảm ứng chân khơng,
sau đó nấu lại trong lị hồ quang chân khơng.
- Ngồi ra, người ta cịn chia lị hồ quang chân khơng thành hai loại
khác:
+ lị nấu luyện trong bình kết tinh làm nguội làm nguội bằng nước (hình 8
và 9), loại này lại được chia thành: lị với bình kết tinh có đáy cố định và lị với
bình kết tinh có đáy di động để kéo thỏi đúc
+ Lị nấu luyện trong lớp vỏ kim loại đơng đặc (xem hình 10). Đặc điểm
của lị hồ quang chân khơng với lớp vỏ kim loại là có nồi làm nguội bằng nước
được rót đầy kim loại. Thành của nồi lị được phủ một lớp vỏ kim loại đông đặc,
ngăn cách kim loại lỏng với thành nồi lò. Nhờ lớp vỏ này, kim loại lỏng khơng tiếp
xúc với vật liệu nồi lị và do vậy không bị nhiễm bẩn bởi vật liệu làm nồi lò. Sau
khi nấu đủ khối lượng, kim loại lỏng được rót vào khn đúc.

Hình 10. Sơ đồ lị hồ quang chân

với lớp xỉ bám.
1 Nồi lị;
2 Buồng chân khơng; 3. Khuôn
4 Điện cực.

không

2.2. Công nghệ nấu luyện
hồ quang chân khơng với điện cực tiêu hao.

trong lị

đúc;


Lựa chọn cường độ dịng điện thích hợp:
Chế độ điện ở lị hồ quang chân khơng ảnh hưởng đến năng suất lò và
chất lượng thép. Khi thay đổi cường độ dịng điện làm việc thì cơng suất hồ quang
cũng bị thay đổi theo. Khi tăng cường độ dịng điện thì điện áp hồ quang giảm. Sự
liên quan giữa tốc độ nóng chảy điện cực và cường độ dịng điện làm việc là một
hàm số đường thẳng. Cường độ dòng điện càng lớn thì tốc độ nung chảy điện cực
càng cao. Tăng cường độ dịng điện thì sẽ làm tốt bề mặt thỏi thép, nhưng dẫn tới
tăng chiều cao cột kim loại lỏng trong BKT, do đó tăng độ co ngót và độ xốp rỗng
trong thỏi thép. Vì vậy để có được thỏi thép kết tinh đồng đều ,mịn chắc thì phải
đưa vào lò chế độ điện hợp lý.
Quan hệ giữa cường độ dịng điện và tốc độ nóng chảy điện cực được xác
định theo cơng thức: v= K(I-b), kg/ph
Trong đó, v- tốc độ nóng chảy điện cực;
K- hằng số phụ thuộc vào dung lượng lò:
- Đối với lò lớn K=0,60 kg/kA.ph;

- Đối với lò nhỏ K=0,45 kg/kA.ph;
I- cường độ
dòng điện làm việc, kA;
b- hệ số phụ thuộc
vào vật liệu làm điện cực:
- Đối với sắt b= 0,05 kA;
- Đối với hợp kim
b=0,6 kA.
Q trình nấu luyện:
Chu kỳ cơng nghệ nấu luyện trong lị hồ quang chân khơng gồm vài cơng
đoạn: công đoạn chuẩn bị và công đoạn phụ, tạo chân khơng thể tích làm việc của
lị và kiểm tra sự rị khí, nấu luyện lại. Cơng đoạn chuẩn bị bao gồm nấu chảy kim
loại ban đầu, chuẩn bị điện cực, làm sạch BKT, đặt điện cực vào lò và kẹp chặt
điện cực vào thanh giữ điện cực. Tạo chân không cho lị để hút khơng khí ra và tạo
độ chân khơng trong khơng gian nấu luyện trước khi đóng điện. Đầu tiên, tạo độ
chân khơng sơ bộ trong lị nhờ máy bơm chân khơng sơ bộ. Sau đó, bật máy bơm
chân không cao. Điều quan trọng là không chỉ tạo độ chân khơng làm việc trong lị
mà cịn đảm bảo độ kín của lị, được đặc trưng bởi sự rị khí. Sự rị bên trong gây ra
do nhả khí từ các thành trong của BKT và buồng lò, còn rò bên ngồi liên quan đến
sự xâm nhập khơng khí vào lị qua các chỗ nối khơng kín của các cụm chi tiết lị.
Sự rị bên ngồi xảy ra với tốc độ khơng đổi. Khi độ rị lớn, cần phát hiện chỗ hở
và đảm bảo độ kín của chỗ đó.
Q trình nấu luyện lại gồm 3 giai đoạn cơ bản: giai đoạn bắt đầu (hay
giai đoạn “pha loãng” bể kim loại lỏng), giai đoạn nấu luyện chính và giai đoạn kết
thúc (hay giai đoạn loại trừ lõm co).
Trong giai đoạn bắt đầu, để giảm tải trọng nhiệt của hồ quang tác dụng
lên tấm đáy, người ta đặt 1 tấm mồi bằng kim loại dày 20-30 mm lên trên tấm đáy,
đường kính tấm mồi hơi nhỏ hơn đường kính trong của BKT. Để hồ quang cháy dễ

dàng và tránh hiện tượng hàn dính điện cực vào tấm mồi, người ta đặt thêm một
lượng phoi kim loại lên trên tấm mồi.
Sau khi kích thích phóng điện hồ quang giữa đầu điện cực và tấm mồi,
điện cực được nung nóng bằng dịng điện có cường độ nhỏ trong thời gian ngắn.
Khi điện cực bắt đầu nóng chảy, người ta tăng dần cường độ dòng điện đến giá trị
gấp 1,5-2 lần so với giá trị dòng điện danh định để nhanh chóng tạo thành bể kim
loại lỏng và hình thành phần đáy thỏi đúc có chất lượng. Thời gian của giai đoạn
bắt đầu thường không quá 10% thời gian nấu luyện.

Hình 11. Chế độ điện của lị hồ quang chân khơng. Sự phụ thuộc cường
độ dịng điện hồ quang (Ihq) vào thời gian nấu luyện a- Giai đoạn bắt đầu (τo + τbđ),
giai đoạn chính (τlv), giai đoạn loại trừ
lõm co (τkt); b- Giai đoạn bắt đầu (τo), giai đoạn chính (τbđ +τlv), giai đoạn loại trừ
lõm co ( τkt’ + τkt’’).
Ở giai đoạn nấu luyện chính, dịng điện làm việc giảm đến giá trị danh
định hay giá trị làm việc (Ilv). Giá trị dòng làm việc được chọn theo đường kính
BKT, thành phần hóa học của kim loại nấu luyện và xu hướng thiên tích của kim
loại.
Giá trị cường độ dịng điện làm việc có thể xác định sơ bộ theo
phương trình:


65
Ilv = Dk 4,2 + Dk ,kA
Với, Dk – Đường kính BKT, m.
Thời gian nấu luyện lại điện cực chiếm chủ yếu trong thời gian nấu
luyện, vào khoảng 3 đến 20 giờ trong các lị có dung tích khác nhau.
Trong quá trình vận hành, cần chú ý các điểm quan trọng sau đây để giữ
chế độ điện ổn định:
- Không được có hiện tượng phóng hồ quang lên vách BKT.

- Khơng được có hiện tượng ngắn mạch giữa điện cực và lò kim loại
lỏng.
Trong giai đoạn kết thúc nấu luyện, người ta giảm dần cường độ dòng
làm việc để giảm thể tích bể kim loại lỏng và giảm thể tích tương ứng của lõm co.
Chế độ điện nấu luyện lại như hình 11. Trong một số trường hợp, thường khó tuân
thủ chế độ điện như hình 11a, do vậy, người ta thường thực hiện theo chế độ đơn
giản hơn như hình 11b.
Sau khi tắt dịng điện, thỏi đúc được làm nguội trong chân khơng đến khi
kết tinh hồn tồn. Sau đó xả khơng khí vào làm nguội thỏi đúc đến khi có màu đỏ
sẫm. Lúc này, thỏi đúc co lại, dễ dàng lấy ra khỏi BKT. Sau khi lấy thỏi đúc ra,
người ta làm sạch buồng chân không, BKT, hộp đế khỏi kim loại ngưng tụ và
chuẩn bị cho mẻ nấu luyện tiếp theo.
Quá trình kết tinh kim loại và hình thành thỏi đúc trong lị hồ quang
chân khơng
Chất lượng cao của thỏi đúc thu được trong lò hồ quang chân không
không chỉ do độ sạch cao của kim loại được khử tạp chất có hại trong chân khơng,
mà cịn do điều kiện đặc biệt của sự hình thành thỏi đúc, khác hẳn điều kiện đông
đặc trong khuôn kim loại bình thường hay trong máy đúc liên tục.
Sự kết tinh thỏi đúc khi nấu luyện hồ quang chân không với sự cung cấp
liên tục các giọt kim loại lỏng lên bề mặt bể kim loại lỏng. Đồng thời bề mặt bể
kim loại lỏng được nung nóng bằng hồ quang điện, cịn chính thỏi đúc được làm
nguội mạnh từ bề mặt các thành BKT làm nguội bằng nước và đáy BKT – hộp đế
làm nguội bằng nước. Điều kiện như vậy đảm bảo sự đông đặc định hướng của thỏi
đúc và građien nhiệt độ trong pha lỏng ở bề mặt đông đặc khi độ sâu của bể kim
loại lỏng tương đối nhỏ. Trường hợp này tạo ra được građien nhiệt độ cao trong bể
kim loại lỏng ở bề mặt đông đặc, thu hẹp vùng hai pha nên giảm thiên tích.
Độ sâu và hình dạng bể kim loại lỏng khi nấu luyện hồ quang chân không
ảnh hưởng nhiều đến sự đồng nhất vật lý, tổ chức và hóa học của thỏi đúc. Độ sâu

và hình dạng bể kim loại lỏng phụ thuộc vào cường độ dịng điện hồ quang và
đường kính thỏi đúc (xem hình 12). Với cùng đường kính BKT, khi tăng dòng điện
hồ quang, độ sâu bể kim loại lỏng tăng khá nhiều. Với cùng dòng điện hồ quang
như nhau, tăng đường kính BKT dẫn đến giảm độ sâu bể kim loại lỏng.

Hình 12. Sự phụ thuộc của độ sâu bể kim loại lỏng vào cường độ dòng
điện hồ quang và đường kính BKT
a, b – (Ihq)1 < (Ihq)2
Bể kim loại lỏng nhỏ ảnh hưởng tốt đến sự hình thành tổ chức thỏi đúc
nhưng năng suất quá trình nấu luyện giảm. Do vậy, với từng mác thép và đường
kính thỏi đúc, người ta chọn giá trị tối ưu của cường độ dòng điện hồ quang để đạt
năng suất cao nhất mà không giảm chất lượng tổ chức của thỏi đúc.
Thỏi đúc lị hồ quang chân khơng có bề mặt rất xấu. đây là hậu quả của
việc ngưng tụ hơi kim loại lên phần thành BKT cao hơn mức kim loại lỏng thành
các giọt kim loại tung tóe. Các giọt kim loại đơng đặc tạo thành “vương miện”
(hinh13) có bề dày vài mm với chiều cao 15-20 cm cao hơn mức bể kim loại lỏng.


Khi tiếp tục nâng cao mức kim loại lỏng, “vương miện” nóng chảy một phần theo
thỏi đúc, cịn một phần không thay đổi được giữ trên bề mặt thỏi đúc, tạo thành lớp
vỏ không đồng đều. Lớp vỏ rỗ, thô nhám phải được loại bỏ hồn tồn trước khi gia
cơng biến dạng nóng. Do vậy, trước khi rèn, cán, người ta tiện thỏi đúc đến độ sâu
10 mm để loại bỏ lớp khuyết tật bề mặt.

Hình 13. Sơ đồ phân bố vài khuyết tật của thỏi đúc lò hồ quang chân không. 1Vương miện; 2- Kết tinh theo từng lớp; 3- Đường viền sáng
Trong tổ chức thỏi đúc lò hồ quang chân không đôi khi xuất hiện khuyết
tật bên trong, phụ thuộc vào thành phần, điều kiện sản xuất và chế độ điện nấu
luyện. Khuyết tật đặc trưng là “kết tinh theo từng lớp” và “đường viền sáng” (hình
13). Kết tinh theo từng lớp thể hiện ở dạng các lớp kim loại mỏng, có độ tẩm thực
thấp, lập lại biên dạng bể kim loại lỏng trong tiết diện thỏi đúc (hình 13). Đường

viền sáng là dải sáng rộng, song song với thỏi đúc tạo thành và cách bề mặt thỏi
đúc 20-60 mm. Trong các mẫu cắt ngang, dải sáng này lập lại đường viền tiết diện
BKT. Kết tinh theo từng lớp là do sự ngừng đông đặc trong thời gian ngắn, thường
xuất hiện trong các thỏi đúc được hàn đắp chậm với độ sâu của bể kim loại lỏng
nhỏ. Sự ngừng đông đặc trong thời gian ngắn trong các điều kiện này có thể là do
sự khơng ổn định của chế độ điện hồ quang, sự dao động cơ học của bể kim loại
lỏng do khí thốt ra, sự rơi của các mẩu “vương miện”, rung động thiết bị…Do kết


tinh theo từng lớp không kèm theo sự thay đổi nhiều về hàm lượng tạp chất trong
các vùng này nên khuyết tật này khơng ảnh hưởng xấu đến tính chất kim loại. Do
vậy, người ta không cho rằng kết tinh theo từng lớp là dấu hiệu phế phẩm.
Sự xuất hiện đường viền sáng trong thỏi đúc lò hồ quang chân không là
do sự ngừng đông đặc trong thời gian dài (đôi khi vài chục phút) do sự tăng cường
cung cấp kim loại lỏng quá nhiệt vào bể kim loại lỏng. Trong trường hợp này, trên
bề mặt đông đặc đứng tạo ra các điều kiện thuận lợi để làm nghèo pha rắn bởi các
tạp chất thiên tích (cacbon, lưu huỳnh). Do sự thay đổi thành phần hóa học của
thép trong dải sáng và làm xấu tổ chức vùng tâm thỏi đúc (xuất hiện rỗ xốp), người
ta tìm cách ngăn chặn để tránh hình thành đường viền sáng trong kim loại nấu
luyện lị hồ quang chân khơng. Phương pháp cơ bản để ngăn ngừa các dạng khác
nhau của tổ chức phân lớp trong thỏi đúc là tối ưu hóa và ổn định chế độ điện.
Dòng hồ quang tối ưu vào khoảng 150-200A trên 1 cm đường kính BKT (hình 14).
Khi tốc độ nấu luyện quá cao (do cường độ dòng điện hồ quang lớn), trong thỏi
đúc tạo thành thiên tích vùng và sự không đồng nhất vật lý ở vùng tâm thỏi đúc.

Hình 14. Ảnh hưởng của cường độ dịng điện hồ quang và đường kính
BKT đến sự hình thành khuyết tật tổ chức trong các thỏi đúc thép kết cấu khi nấu
luyện lại trong lị hồ quang chân khơng.
Chất lượng kim loại nấu luyện lại trong lị hồ quang chân khơng.
Lị hồ quang chân không được sử dụng để nấu luyện các kim loại hiếm

khó chảy và kim loại có hoạt tính hóa học cao (titan, ziriconi, molipđen), các hợp
kim của niken và coban, các loại thép khác nhau. Hàm lượng lưu huỳnh và
photpho trong các thỏi đúc của lò hồ quang chân không khác nhiều so với thành


phần ban đầu của điện cực nấu luyện lại. Trong q trình nấu luyện lại xảy ra sự
khử khí trong kim loại, bay hơi các kim loại màu và khử các tạp chất phi kim. Hàm
lượng khí giảm khoảng: hyđro – 70÷80%, nitơ - 40÷50%, oxi - 60÷70%. Hàm
lượng các tạp chất phi kim cịn lại có kích cỡ nhỏ hơn, phân bố đồng đều hơn trong
nền kim loại. Phương pháp nấu luyện lại bằng hồ quang chân không khử thành
cơng chì do bay hơi; khử kẽm, bimut, cađimi, antimon với mức độ nhỏ và khử
được một lượng nhỏ của thiếc. Thỏi đúc được kết tinh trong BKT làm nguội bằng
nước đồng đều hơn về thành phần hóa học và tổ chức thơ đại.
Sự khử khí, tạp chất phi kim và các kim loại màu thành công, cũng như
sự đồng nhất thành phần hóa học và tổ chức thơ đại của thỏi đúc cải thiện được
tính chất của các loại thép có thành phần và cơng dụng khác nhau khi nấu luyện lại
trong lị hồ quang chân khơng.