BÁO CÁO THỰC TẬP-LÒ HỒ QUANG

21 Chương LÒ HỒ QUANG 3.1 Khái niệm chung Lò hồ quang lợi dụng nhiệt lửa hồ quang để nấu chảy kim loại nấu thép hợp kim chất lượng cao Lò hồ quang cấp nguồn từ biến áp lò đặc biệt với điện áp đặt vào cuộn sơ cấp (6 ÷ 10)kV, có hệ thống tự động điều chỉnh điện áp tải 1.Các thơng số quan trọng lị hồ quang là: + Dung tích định mức lị: số kim loại lỏng mẻ nấu + Công suất định mức biến áp lò: ảnh hưởng định tới thời gian nấu luyện suất lò Chu trình nấu luyện lị hồ quang gồm ba giai đoạn với đặc điểm công nghệ sau: + Giai đoạn nung nóng nguyên liệu nấu chảy kim loại Trong giai đoạn này, lị cần cơng suất nhiệt lớn nhất, điện tiêu thụ chiếm khoảng 60 ÷ 80% lượng toàn mẻ nấu luyện thời gian chiếm 50 ÷ 60% tồn thời gian chu trình (thời gian mẻ nấu luyện) Trong giai đoạn thường xuyên xảy tượng ngắn mạch làm việc, lửa hồ quang cháy ổn định, công suất nhiệt không cao lửa hồ quang ngắn (1 ÷ 10mm) + Giai đoạn ơxy hố giai đoạn khử cacbon (C) kim loại đến trị số hạn định tuỳ theo mác thép, khử phốt (P) khử lưu huỳnh mẻ nấu Ở giai đoạn này, công suất nhiệt chủ yếu để bù lại tổn hao nhiệt q trình nấu luyện; chiếm khoảng 60% công suất nhiệt giai đoạn nấu chảy kim loại + Giai đoạn hoàn nguyên giai đoạn khử oxy, khử sulfua trước thép lị Cơng suất nhiệt lửa hồ quang giai đoạn ổn định Công suất yêu cầu chiếm khoảng 30% giai đoạn nấu chảy kim loại Độ dài cung lửa hồ quang khoảng 20mm Cấu tạo kết cấu lò hồ quang Một lò hồ quang phải có bơ phận sau: - Nồi lị có lớp vỏ cách nhiệt, cửa lị miệng rót thép nấu chảy + Vịm, lị có vỏ cách nhiệt + Giá nghiêng lị + Điện cực + Giá đỡ điện cực Và cấu sau: + Cơ cấu nghiêng lị để rót nước thép xỉ + Cơ cấu quay vỏ lò xung quanh trục 22 + Cơ cấu dịch chyển vỏ lò để nạp liệu + Cơ cấu nâng vòm lò để dịch chuyển vỏ lò + Cơ cấu dịch chuyển điện cực + Cơ cấu nâng chắn gió cửa lò Trong sáu cấu (trừ cấu dịch chuyển điện cực) dùng hệ truyền đông xoay chiều với động khơng đồng rơto lồng sóc rơto dây quấn Cịn cấu dịch chuyển điện cực dùng hệ truyền đông chiều Động truyền đơng động điện chiều kích từ độc lập cấp nguồn từ biến đổi Bộ biến đổi là: - Máy điên khuếch đại - Khuếch đại từ - Bộ chỉnh lưu có điều khiển dùng Thyristor Chế độ làm việc động dịch chuyển địện cực chế độ ngắn hạn lặp lại Cấu tạo kết cấu lò hồ quang giới thiệu hình 3.1 3.2 Sơ đồ cung cấp điên lò hồ quang Sơ đồ cung cấp điện cho lị hồ quang giới thiệu hình 3.2 Nguồn cấp cho lò hồ quang lấy từ trạm phân phối trung gian với cấp điện áp 6, 10, 20 22kV (tuỳ theo cấp điện áp trạm phân phối) Sơ đồ cấp điện có thiết bị sau: + Cầu dao cách ly, đóng cắt khơng tải dùng để cách ly mạch lực lị lưới điên trường hợp cần sửa chữa + Máy cắt dầu 1MC, đóng cắt có tải cấp điện cho lò + Cuộn kháng CK dùng để hạn chế dòng ngắn mạch làm việc (dòng ngắn mạch làm việc khơng lớn lần dịng định mức), ngồi cuộn kháng cịn có chức đảm bảo cho lửa hồ quang cháy ổn định, đặc biệt giai đoạn nung nóng nấu chảy kim loại Sau cuộn kháng CK ngắn mạch máy cắt dầu 2MC + Máy cắt dầu 3MC 4MC dùng để đổi nối sơ đồ đầu dây cuộn sơ cấp biến áp lị (BAL) thành hình (Y) tam giác (∆) + Biến áp lò (BAL) dùng để hạ áp điều chỉnh điện áp cấp cho lị Biến áp lị cấu tạo hình dáng giống biến áp động lực thơng thường, làm việc môi trường khắc nghiệt, điều kiện làm việc nặng nề so với biến áp động lực thơng thường có đặc điểm khác biệt sau: - Cùng cấp cơng suất, biến áp lị có kích thước khối lượng lớn - Dịng ngắn mạch nhỏ (Inm ≤ 3Iđm) - Có độ bền học cao để chụi tác động lực điện từ phát sinh cuộn dây dẫn trường hợp xảy tượng ngắn mạch làm vịệc 23 Hình 3.1 Cấu tạo kết cấu lò hồ quang 1.vỏ lò; vòm lò; cửa lị; Miệng rót; 5.giá nghiêng lị; Cơ cấu nghiêng lò; 7.Cơ cấu dịch chuyển vỏ lò; cấu nâng vòm lò; điện cực; 10 giá đỡ điện cực; 11.cơ cấu dịch chuyển điện cực; 12 đầu cấp điện vào điện cực Hình 3.2 Sơ đồ cung cấp điện lị hồ quang 24 - Có khả tự động điều chỉnh điện áp tải phạm vi rộng điện áp lưới dao động Cơng suất biến áp lị xác định gần từ điều kiện công suất nhiệt giai đoạn nóng chảy, giai đoạn cịn lại cơng suất nhiệt lị u cầu Nếu giả thiết rằng: giai đoạn nấu chảy, tổn thất lò hồ quang, biến áp lò cuộn kháng CK bù trừ lượng phản ứng toả nhiệt cơng suất biến áp lị tính theo biểu thức: S= W t nc k sd cos ϕ [kVA] (3.1) Trong đó: W- lượng hữu ích tổn hao nhiệt thời gian nấu chảy dừng lò hai lần nấu, kWh; tnc- thời gian nấu chảy, h; ksd- hệ số sử dụng cơng suất lị giai đoạn nấu chảy; cosφ- hệ số cơng suất lị Năng lượng hữu ích tổn hao nhiệt W tính theo cơng thức: W = Wg [kWh] (3.2) Trong đó: w- suất chi phí điện để nấu chảy kim loại, kWh/T G- khối lượng kim loại nấu chảy, T Thơng số kỹ thuật số lị hồ quang Nga chế tạo ba pha có vịm lị quay nạp liệu từ đỉnh giới thiệu bảng 3.1 + Thiết bị đo lường bảo vệ - Phía cao áp có biến dịng TI1 biến điện áp TU dùng cho khí cụ đo lường: vôn kế (V), ampe kế (A), wat kế (W), đồng hồ đo công suất hữu công (kWh) đồng hồ cơng suất vơ cơng (kVAr) - Phía hạ áp có biến dịng TI2 dùng để đo dịng đưa tín hiệu đến mạch bảo vệ ĐKBV (khối điều khiển bảo vệ) 3.3 Điều chỉnh cơng suất lị hồ quang Trong chu trình nấu luyện lị hồ quang, giai đoạn, công suất điện tiêu thụ khác Bởi vậy, điều chỉnh cơng suất lị hồ quang vấn đề quan trọng công nghệ nấu luyện kim loại lị hồ quang Ngồi ra, điều chỉnh cơng suất lị tồn chu trình nấu luyện hợp lý cho phép: - Giảm thời gian nấu luyện - Nâng cao suất lò - Giảm chi phí điện - Nâng cao chất lượng thép 25 ДCΠ-12H2 ДCΠ-25H2 ДCΠ-50H2 ДCΠ-100M1 ДCΠ-100И6 ДCΠ-200M1 Điện áp sơ cấp (kV) Số cấp điện áp Năng lượng để nấu chảy kW.h/T Đường kính điện cực graphic (mm) ДCΠ-6H2 Giới hạn điện áp lưới (V) ДCΠ-3И3 Dung lượng định mức (T) Cơng suất biến áp lị (MVA) ДCΠ-1,5И3 Thơng số ДCΠ-0,5И3 Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật số loại lò hồ quang 0,5 1,5 12 25 50 100 100 200 0,63 1,25 2,0 4,0* 8,0* 12,5* 20* 32* 80** 216 - 225 - 243 - 281 - 380 106 110 124 120 120 390 130 420 155 476 161 761 259 695 -193 6(10) 6(10) 6(10) 6(10) 6(10) 10(35) 35 35 35 110 8 8 12 23 22 22 23 23 560 535 515 480 445 435 425 420 420 420 150 200 200 300 350 400 500 555 610 610 Điều chỉnh công suất lò cách thay đổi điện áp BAL dịch chuyển điện cực để thay đổi chiều dài lửa hồ quang thay đổi điện áp hồ quang công suất tác dụng hồ quang Có thể trì cơng suất lò theo dòng Ihq, điện áp Uhq Zhq = Uhq/Ihq • Bộ điều chỉnh trì dịng Ihq =const khơng mồi hồ quang tự động Ngồi ra, dịng điện pha thay đổi làm cho dòng pha lại thay đổi Ví dụ đứt 1pha, dịng pha cịn lại giảm xuống lúc điều chỉnh thực việc hạ điện cực xuống không cần việc Các điều chỉnh dùng cho lò pha, chủ yếu lò hồ quang chân khơng • Bộ điều chỉnh trì điện áp Uhq = const có khó khăn việc đo thơng số Thực tế, cuộn dây đo nối thân kim loại lò thứ cấp BAL Do điện áp đo phụ thuộc vào dòng tải thay đổi dòng pha ảnh hưởng tới pha cịn lại trình bày 26 • Bộ điều chỉnh trì Uhq/Ihq = Zhq = const tối ưu thông qua hiệu số tín hiệu dịng áp: aIhq – bUhq = bIhq(Z0hq – Zhq) Trong đó: a,b hệ số phụ thuộc biến áp, biến dòng… Z0hq, Zhq giá trịđặt giá trị thực tổng trở hồ quang 1/bIhq(aIhq - bUhq) = Z0hq – Zhq = ∆Zhq Như việc điều chỉnh thực theo độ lệch tổng trở hồ quang so với giá trị đặt Phương pháp dễ mồi hồ quang, trì cơng suất lị, chụi ảnh hưởng dao động điện áp nguồn ảnh hưởng lẫn pha Mỗi giai đoạn làm việc lò hồ quang (gồm nấu chảy, ơxy hố, hồn ngun) địi hỏi cơng suất định, mà công suất lại phụ thuộc chiều dài lửa hồ quang Như vậy, điều chỉnh dịch điện cực tức điều chỉnh chiều dài lửa hồ quang, điều chỉnh cơng suất lị hồ quang Đó nhiệm vụ điều chỉnh tự động lò hồ quang Các yêu cầu đề cho điều chỉnh cơng suất lị hồ quang là: Đủ nhạy để đảm bảo chế độ làm việc cho lò, trì dịng điện hồ quang khơng tụt q (4÷5)% trị số dịng điện làm việc Vùng khơng nhạy điều chỉnh khơng q ± (3÷6)% nấu chảy ± (2÷4)% giai đoạn khác Tác động nhanh, đảm bảo khử ngắn mạch hay đứt hồ quang thời gian (1,5 ÷3)s Điều làm giảm số lần ngắt máy cắt chính, giảm thấm Carbon kim loại… Các lò hồ quang đại khơng cho phép ngắt máy cắt q lần giai đoạn nấu chảy Đảm bảo yêu cầu nhờ tốc độ dịch cực nhanh tới (2,5÷3)m/ph giai đoạn nấu chảy (khi dùng truyền động điện cơ) (5÷6)m/ph (khi truyền động thuỷ lực) Dịng điện hồ quang lệch xa vị trí đặt tốc độ dịch cực phải nhanh 3.Thời gian điều chỉnh ngắn Hạn chế tối thiểu dịch cực không cần thiết chế độ làm việc bị phá vỡ thời gian ngắn hay chế độ thay đổi tính đối xứng Yêu cầu cần lị pha khơng có dây trung tính Chế độ hồ quang pha bị phá huỷ dẫn theo phá huỷ chế độ hồ quang pha lại Điện cực pha lại vị trí chuẩn bị dịch chuyển Do pha cần có hệ điều chỉnh độc lập để làm việc khơng ảnh hưởng tới chế độ làm việc pha khác Thay đổi cơng suất lị trơn giới hạn 20÷125% trị số định mức với sai số không 5% Có thể di chuyển nhanh từ chế độ điều khiển tự động sang chế độ điều khiển tay phải thực thao tác phụ (chẳng hạn nâng điện 27 cực trước chất liệu vào lò) ngược lại, chuyển nhanh chế độ điều khiển tự động 7.Tự động châm lửa hồ quang bắt đầu làm việc sau đứt hồ quang Khi ngắn mạch việc nâng điện cực lên khơng làm đứt hồ quang Dừng điện cực điện lưới Cơ cấu chấp hành (cơ cấu dịch cực ) truyền động điện - hay thuỷ lực Trong cấu điện - cơ, động dùng phổ biến động điện chiều kích từ độc lập có mơmen khởi động lớn, giải điều chỉnh rộng, phẳng, dễ điều chỉnh dễ mở máy, đảo chiều, hãm Đơi dùng động khơng đồng có mơmen qn tính roto nhỏ 3.4 Một số sơ đồ khống chế dịch cực lò hồ quang Sơ đồ chức pha khống chế dịch cực hồ quang (hình 3.3) Hình 3.3 Sơ đồ khối chức hệ điều chỉnh cơng suất lị hồ quang Hệ gồm đối tượng điều chỉnh (lò hồ quang) điều chỉnh vi sai Bộ điều chỉnh gồm phần tử cảm biến dòng biến áp 2, phần tử so sánh 3, khuếch đại 5, cấu chấp hành thiết bị đặt Trên phần tử so sánh có hai tín hiệu từ đối tượng tới (từ đối tượng dịng áp) tín hiệu từ thiết bị đặt tới Tín hiệu so lệch từ phần tử so sánh khuếch đại qua khuếch đại đến cấu chấp hành để dịch cực theo hướng giảm sai lệch Để hoàn thiện đặc tính động hệ, nâng cao chất lượng điều chỉnh, thường sơ đồ cịn có phần tử phản hồi tốc độ dịch cực, tốc độ thay đổi dịng , áp hồ quang v.v…Trong sơ đồ có phần tử chương trình hố, máy tính v.v… Hệ điều chỉnh dùng khuếch đại từ, khuếch đại máy điện, Thyristor, thuỷ lực, ly hợp điện từ… 28 Sơ đồ pha khống chế dịch cực lò hồ quang dùng máy điện khuếch đại - động 3CL 7R CFA 4CL 9R CB Đ RA MĐKĐ 8R BD 1R 1CL 1CD 10R RTh RD 3R 5R CKĐ RD CĐC2 4R RA RTh 2K 2CD 1K 2R 2CL + 10 CĐC1 6R 11 12 VỊ TRÍ TAY GẠT (1-2) + (3-4) : Nâng N (5-6) + (7-8) : Tự động (9-10)+(11-12) : Hạ H Hình 3-4 Sơ đồ dịch cực cho pha lò hồ quang _ 29 Lò hồ quang trang bị bốn hệ truyền động nhau, ba hệ dùng để truyền đơng ba điện cực, hệ cịn lại chế độ dự phòng Sơ đồ nguyên lý hệ truyền động biểu diễn hình 3-4 Động điện chiều kích từ độc lập Đ truyền động nâng hạ điện cực thông qua cấu truyền lực dùng bánh - cấp nguồn từ máy điện khuếch đại từ trường ngang MĐKĐ MĐKĐ có ba cuộn kích thích: - Cuộn chủ đạo CĐC1ở chế độ tự động CĐC2 chế độ tay - Cuộn phản hồi âm điện áp CFA Ở chế độ tự động: cầu dao 1CD hở, 2CD đóng tay gạt 5-6 7-8 đóng Điện áp chỉnh lưu tỉ lệ với dòng điện hồ quang đặt lên chiết áp 3R Điện áp cầu chỉnh lưu 2CL tỉ lệ với điện áp hồ quang đặt lên chiết áp 4R Điện áp đặt lên cuộn kích thích CĐ1 bằng: UCĐC1 = UR4 – UR3 (3.3) Khi điện áp chưa chạm vào phơi liệu, dịng điện hồ quang (Ihq) không, điện áp hồ quang trị số cực đại Uhqmax Điện áp đặt lên cuộn CĐC1 bằng: UCĐC1 = UR4 (3.4) Sức từ động sinh cuộn CĐC1 có chiều để MĐKĐ phát điện áp có cực tính để động Đ quay theo chiều hạ điện cực xuống với tốc độ chậm lúc dịng hồ quang khơng nên rơle dịng RD chưa tác động, điện trở 5R nối tiếp với cuộn CĐC1, mặt khác điột 3CL thông làm ngắn mạch điện trở 7R nên dòng cuộn phản hồi âm điện áp CFA tăng lên Sức từ động tổng cuộn kích thích là: Ft = Fcđ - FA (3.5) giảm xuống, kết điện cực hạ xuống chậm Khi điện cực chạm vào phôi liệu (hiện tượng ngắn mạch làm việc), dịng hồ quang có trị số cực đại (Ihq = Inm), điện áp hồ quang không (Uhq = 0) Mặt khác rơ le dòng RD tác động nên điện trở 5R bị ngắn mạch, điện áp đặt cuộn CĐC1 điện áp đặt lên điện trở R3 UCĐC1 = UR3 (3.6) Sức từ đông cuộn dây CĐC1 đảo chiều, máy điện khuếch đại phát điẹn áp có cực tính ngược lại, làm cho đông đảo chiều quay kéo điện cực lên nhanh Trong chế độ nâng, điơt 3CL khố, điện trở 7R nối tiếp với cuộn CFA làm giảm sức từ động FA; đồng thời điôt 4CL thông nên rơle điện áp RA tác động làm cuộn dây rơle thời gian điện Sau thời gian mở chậm, tiếp điểm RTh mở đưa điện trở 10R vào nối tiếp với cuộn kích thích CKĐ động làm giảm từ thông để tăng tốc động tốc độ Kết sức từ động tổng cuộn kích từ tăng lên để điện 30 cực kéo lên nhanh khỏi phôi liệu sau thời gian chỉnh định (đủ điện áp MĐKĐ đạt đến định mức) từ thông động giảm để tốc độ tăng tốc độ Khi điện cực nâng khỏi phôi liệu, lửa hồ quang xuất hiện, q trình mồi hồ quang hồn tất Trong trình điện cực di chuyển theo chiều lên, dòng điện hồ quang giảm, điện áp hồ quang tăng lên Hiệu điện áp lấy chiết áp 3R 4R giảm dần, sức từ động giảm, điện áp phát máy điên khuếch đại giảm dần động nâng điện cực chậm dần Khi điện áp máy phát máy điện khuếch đại nhỏ ngưỡng tác động RA, RA khơng tác động nên RTh có điện để ngắn mạch điện trở 10R làm tăng dòng cuộn CKĐ đến giá trị định mức, tốc độ động lại giảm đến thời điểm thời điểm điện áp 3R 4R cân trị số, điện áp cuộn CĐC1 không, điện áp phát máy điện khuếch đại không động ngừng quay, lửa hồ quang cháy ổn định Trong trình nấu luyện, bắn phá điện tử lên bề mặt điện cực, làm cho điện cực bị mòn dần, hệ truyền động tự động hạ điện cực theo chiều xuống để trì độ dài cung lửa hồ quang khơng đổi, trì tỷ số: U hq I hq = const (3.7) Ở chế độ khống chế tay, cầu dao 1CD đóng, 2CD mở, tay gạt 1-2 3-4 đóng (để nâng điện cực) 9-10 11-12 đóng (để hạ điện cực), cuộn CĐC2 có điện, chức tương tự cuộn CĐC1 chế độ tự động Sơ đồ dịch cực lò hồ quang dùng Thyristor Bộ điều chỉnh cơng suất lị hồ quang dùng Thyristor làm việc với lò dung lượng 200T, động dịch cực có cơng suất 11kW Tốc độ dịch cực tối đa 5m/ph dùng 1,5m/ph dùng tời + Mạch lực - Động chiều kích từ độc lập Đ truyền động dịch chuyển điện cực thông qua cấu truyền động - bánh cấp nguồn từ biến đổi dùng thyristor - Bộ biến đổi hai chỉnh lưu hình tia ba pha nối song song ngược: 1T, 3T, 5T 2T, 4T, 6T - Biến áp động lực 2BA có chức phối hợp điện áp lưới điện động điện, đồng thời hạn chế dòng điện ngắn mạch hạn chế tốc độ tăng dòng anot để bảo vệ thyristor - Cuộn kháng cân CKCB1 CKCB2 hạn chế dòng cân - Trị số tốc độ chiều quay động phụ thuộc vào điện áp biến đổi Trị số phụ thuộc vào góc mở α thyristor 31 Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý hệ truyền động dịch chuyển điện cực dùng hệ T - Đ - Điều khiển biến đổi dùng phương pháp điều khiển chung (phối hợp tuyến tính): α1 + α2 = 1800 + Mạch điều khiển - Điện áp cầu chỉnh lưu 1CL tỷ lệ với dòng điện hồ quang (Ihq) đặt lên chiết áp VR2 - Điện áp cầu chỉnh lưu 2CL tỷ lệ với điện áp hồ quang đặt lên chiết áp VR3 Tổng đại số hai điện áp hai chiết áp đưa vào khâu KN (khâu khơng nhạy tạo đoạn a1 - a2) tổng đại số hai điện áp nhỏ trị số điện áp khâu KN, điện áp ta KN (tương ứng điện áp chủ đạo) khơng Lúc góc mở α = 900 cho hai nhóm van, điện áp hai biến đổi không, động dừng quay Nếu chế độ làm việc lò sai lệch khỏi chế độ đặt (như Ihq tăng tượng ngắn mạch làm việc, Uhq tăng chưa mồi hồ quang lửa hồ quang bị đứt) tổng đại số hai chiết áp VR2 VR3 lớn điện áp ngưỡng vùng không nhạy, điện áp KN khác không, cực tính điện áp KN định trị số góc α biến đổi 32 phát điện áp có cực tính để động Vcực quay theo chiều nâng hạ điện cực nâng - Khi điện áp hồ quang (Uhq) tăng, cực Vmax c tính điên áp khâu KN làm cho biến đổi phát điện áp để động quay theo chiều hạ điện cực b - Khi dịng điện hồ quang tăng, cực tính a1 khâu KN đổi cực tính, kết a2 ∆I (%) hq động quay theo chiều nâng điện cực lên Ở vùng dòng hồ quang thay đổi nhỏ, tốc độ nâng điện cực tỷ lệ với số gia ∆Ihq (đoạn a2 b) vùng thay đổi lớn dịng -Vmax hồ quang, tốc độ nâng điện cực tăng hạ nhảy vọt ( làm việc chế độ rơle) nhờ Hình 3.6 Đặc tính tĩnh điều chỉnh điốt ổn áp khâu phản hồi âm điện dịch cực lò hồ quang dùng thyristor áp KFH 3.5 Lị hồ quang chân khơng Nấu luyện kim loại chân không loại trừ tương tác kim loại nóng chảy với khí quyển, thực khử khí kim loại triệt để hơn, loại trừ tương tác kim loại nóng chảy với điện cực v.v…Do vậy, lị chân khơng ứng dụng trong: - sản xuất vật liệu chụi nhiệt có hoạt tính hố học mạnh như: ziricơni Zn, titan Ti, vonfram W v.v… - sản xuất kim loại - sản xuất thép chất lượng cao, có lý tính tốt dùng ổ đỡ cao tốc… - sản xuất vật liệu đặc biệt dùng ngành kỹ thuật như: ngun tử, vũ trụ… Có loại lị hồ quang chân khơng: Lị có điện cực khơng tiêu tốn graphic hay đồng với đầu cực vonfram (có làm mát nước) Loại lị khó đảm bảo chất lượng cao kim loại luyện thành phần bị làm bẩn điện cực nấu luyện Lị có điện cực tiêu tốn kim loại nấu luyện thường sử dụng rộng rãi Về kết cấu, lị hồ quang chân khơng thường bao gồm phận chính: - Khn kết tinh dạng ống đồng (trịn, ơvan hay chữ nhật) có vỏ làm mát nước Thường lớp vật liệu khơng từ tính có đặt cuộn dây để tập trung hồ quang dọc trục ống khuấy trộn kim loại bể lỏng - Cơ cấu treo dịch điện cực Hệ treo mềm (tời, xích) hay cứng (vít, bánh răng) tốc độ dịch cực 20 ÷ 300mm/ph - Buồng làm việc có ống nạp liệu hay phễu 33 - Hệ thống bơm chân không, dụng cụ đo - Hệ thống làm mát lò - Nguồn cấp hệ điều khiển - Nếu nấu luyện khí trơ có hệ thống truyền khí trơ Hình 3.7 Lị hồ quang chân khơng Hình 3.7a lị có điện cực tiêu tốn gồm: 1.thỏi kim loại nấu luyện; 2.buồng chân khơng có khn; điện cực tiêu tốn; 4.cơ cấu dịch cực; 5.thỏi kim loại; 6.vỏ kín; 7.cửa quan sát ;8.thiết bị hàn điện cực Hình 3.7b lị có điện cực khơng tiêu tốn gồm: 1.nồi có làm mát nước; phiễu liệu bột kim loại; điện cực đồng có nước làm mát; đầu vonfram điện cực; cửa quan sát 34 Hồ quang dùng lị chân khơng phổ biến hồ quang chiều tính chất cháy ổn định cao Đặc điểm đặc tính V-A hồ quang chân không điện áp tương đối thấp Do đó, để đảm bảo cơng suất cần thiết dịng cấp phải lớn (có thể đến 50kA) Từ đó, lị cần nguồn có dịng lớn dây dẫn lớn Để đảm bảo ổn định hồ quang chân khơng q trình cơng nghệ, đặc tính ngồi nguồn cấp cần dốc đứng, nguồn dịng khơng phụ thuộc vào điện áp lưới, điện trở hồ quang Sự ổn định dòng điện thực nhờ phản hồi dòng Nguồn cấp cho lị hồ quang chân khơng biến đổi quay, biến đổi bán dẫn hay nguồn dịng thơng số với phần tử phản kháng Phần mạch lực lị hồ quang hình 3.8 Hình 3.8 Sơ đồ mạch lực lị hồ quang chân không 35 Sơ đồ sử dụng chỉnh lưu đến 200A gồm nhiều điôt mắc song song Do thời gian rót kim loại lỏng chuẩn bị cho mẻ lớn thời gian nấu nên thường mạch lực cấp điện cho lò làm việc luân phiên Cuộn sơ cấp máy BAL điều chỉnh điện áp tải cấp điện từ lưới qua cầu dao cách ly CDCL máy cắt dầu Hai chỉnh lưu cấp điện từ cuộn thứ cấp pha qua cuộn kháng bão hoà KBH có cuộn làm việc LV xoay chiều điều khiển chiều từ điều khiển BĐK Sơ đồ chỉnh lưu hình tia cấp cho lị qua cuộn kháng san K Các cuộn thứ cấp pha có điểm nối chung ngược cực tính để giảm hệ số đập mạch sau chỉnh lưu Hệ tự động lị hồ quang chân khơng cần đảm bảo thao tác sau: - châm lửa hồ quang không tạo ngắn mạch - ổn đinh độ dài cung lửa hồ quang cho - dịch chuyển điện cực tiêu tốn theo tốc độ chảy - ổn định công suất hồ quang - nhanh chóng trừ khử ngắn mạch - nhanh chóng hạ điện cực hồ quang phóng thành lò 3.6.Lò hồ quang Plasma Lò hồ quang plasma lị sử dụng plasma lạnh Đó khí ion hố có mức ion hố khoảng 1% (tỉ số số ion tổng số phân tử) Plasma nhiệt độ thấp ứng dụng trình nấu luyện quặng, hợp kim, tinh luyện thép hợp kim chất lượng cao, chịu nhiệt tổng hợp chất khác Ưu điểm lò hồ quang plasma tập trung lượng nhiệt lớn vùng thể tích nhỏ nên đảm bảo nhiệt độ trình cao, tăng khả phản ứng tốc độ phản ứng Trạng thái kích thích nguyên tử nhiệt độ cao cho phép gây phản ứng để tạo môi liên kết mà thực điều kiện thông thường Phần tử lị plasma plasmatron, điện nguồn cấp biến đổi thành Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý plasmatron nhiệt dòng plasma nhiệt độ thấp 36 Phân loại plasmatron theo nguyên lý biến đổi điện thành nhiêt có: plasmatron hồ quang, plasmatron cảm ứng điện tử Theo loại dòng điện có plasmatron dịng chiều, xoay chiều tần số công nghiệp cao tần Trong Plasmatron hồ quang loại tác dụng trực tiếp dùng phổ biến Plasmatron hồ quang (hình 3.9) gồm điện cực có dạng thanh, bình làm mát đặt đồng trục với điện cực Trong plasmatron chiều điện cực thường catơt, nối với cực (-) nguồn cấp nguồn cấp Catơt làm kim loại chụi nhiệt có thêm chất phát xạ oxyt thori, ittri v.v Bình làm mát bảo vệ catot khỏi kim loại bắn toé vào tạo hướng chuyển động cho khí Hồ quang cháy catot bình Để nâng cao mật độ lượng, ta làm lạnh cưỡng đồng thời nén cột hồ quang khí, điện trường từ trường Khí tạo plasma nén thổi dọc điện cực qua lỗ nhỏ bình 2.luồng khí thổi Hồ quang xuống điều kiện lỗ nhỏ tăng mật độ dòng điện nhiệt độ plasma Sau khỏi bình với tốc độ lớn, khí nén giãn nở tạo thành dịng plasma chói sáng Nguồn cấp cho lị biến đổi chỉnh lưu khơng điều khiển hay có điều khiển Yêu cầu với khối nguồn có đặc tính ngồi dốc đứng Đặc tính loại trừ khả dòng bị dao động điện áp hồ quang thay đổi tức ổn định tốt dòng hồ quang Hằng số thời gian điện từ mạch lực cần phải lớn để tránh nhảy vọt dịng điện mà từ tạo hồ quang kép plasmatron Đặc tính ngồi dốc đứng tạo nhờ phản hồi dương điện áp âm dịng điên hồ quang Hình 3.10 Sơ đồ nguồn dịng lị hồ quang plasma 37 Hình 3.10 sơ đồ nguồn dòng lò hồ quang plasma sử dụng thyristor Biến áp BA điều chỉnh điện áp thứ cấp cấp điện từ lưới qua cầu dao cách ly CDCL máy cắt MC Nguồn cấp gồm chỉnh lưu có điều khiển CLĐK chỉnh lưu phụ khơng điều khiển CL Bộ nguồn có cuộn kháng san K, điôt nối song song VD, hệ thống điều khiển pha xung XP, khâu phản hồi dòng áp hồ quang FH, khối dao động mồi M cấp từ nguồn chỉnh lưu phụ CL Cuộn thứ cấp biến áp BA chuyển đổi nối hay tam giác để thay đổi điện áp Dịng hồ quang 200 ÷ 300A bị hạn chế điện trở R có làm mát nước để đảm bảo tạo hồ quang plasma ban đầu Tăng tiếp dòng hồ quang nhờ thay đổi góc mở α thyristor Sự tăng dòng hồ quang tránh tượng tạo hồ quang kép Khâu phản hồi FH để tạo dạng dốc đứng đặc tính ngồi Các tín hiệu vào khâu FH tỉ lệ với dòng điện điện áp hồ quang Sau mồi xong hồ quang dịng hồ quang tăng đến giá trị đặt khâu phản hồi FH thực ổn định hồ quang Bảo vệ sơ đồ plasma có: bảo vệ ngắn mạch tải bảo vệ khỏi chế độ làm việc sai lệch khác áp suất nước làm mát bị giảm, áp suất khí bị giảm, tạo hồ quang kép… ... tín hiệu vào khâu FH tỉ lệ với dòng điện điện áp hồ quang Sau mồi xong hồ quang dòng hồ quang tăng đến giá trị đặt khâu phản hồi FH thực ổn định hồ quang Bảo vệ sơ đồ plasma có: bảo vệ ngắn mạch... làm mát nước để đảm bảo tạo hồ quang plasma ban đầu Tăng tiếp dịng hồ quang nhờ thay đổi góc mở α thyristor Sự tăng dòng hồ quang tránh tượng tạo hồ quang kép Khâu phản hồi FH để tạo dạng dốc đứng... cực nâng khỏi phôi liệu, lửa hồ quang xuất hiện, trình mồi hồ quang hồn tất Trong q trình điện cực di chuyển theo chiều lên, dòng điện hồ quang giảm, điện áp hồ quang tăng lên Hiệu điện áp lấy