THIẾT BỊ CƠ KHÍ XƯỞNG LUYỆN THÉP LÒ ĐIỆN

TS DƯƠNG PHÚC TÝ GIÁO TRÌNH THIẾT BỊ CƠ KHÍ XƯỞNG LUYỆN THÉP LÒ ĐIỆN DÙNG CHO GIẢNG VIÊN VÀ SINH VIÊN NGÀNH CƠ KHÍ LUYỆN KIM NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2007 LỜI NÓI ĐẦU Tài liệu viết sở tham khảo số tài liệu nước hồ sơ thiết bị số nhà máy luyện thép ngành Luyện thép nước ta Nhà máy Luyện - Cán thép Gia Sàng, Nhà máy Luyện thép Lưu xá, nhằm phục vụ trực tiếp cho việc giảng dạy giáo viên học tập sinh viên Do thiếu thốn tài liệu, nhiều hạn chế khác nên sách có nhiều thiếu sót chắn chưa đáp ứng nhiều mong đợi bạn đọc Tác giả mong góp ý, bổ sung bạn đọc để chất lượng sách tốt tái Xin chân thành cảm ơn Tác giả CHƯƠNG I KHÁI QUÁT VỀ LÒ ĐIỆN HỒ QUANG §1- CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA LÒ ĐIỆN HỒ QUANG SỰ Sự phát triển không ngừng kỹ thuật đòi hỏi phải sản xuất loại thép có tính chất học cao so với thép luyện lò Máctanh lò chuyển Để đáp ứng với đòi hỏi thực tiễn sản xuất, chuyên gia ngành Cơ khí - Luyện kim tạo hệ thống thiết bị có khả luyện thép có chất lượng cao lò Điện, loại lò dùng lượng điện để luyện thép Ưu lò điện so vời lò Máctanh chỗ: Nhờ nhiệt độ lò điện cao nên luyện loại thép hợp kim có chứa nguyên tố hợp kim có nhiệt độ nóng chảy cao vonfram, molipden tạo xỉ lỏng hoạt tính với hàm lượng vôi cao, có khả khử hoàn toàn photpho lưu huỳnh thép Lò điện bao gồm lò hồ quang lò cảm ứng Trong nhà máy đại phần lớn người ta dùng lò hồ quang Nhiệt lượng hồ quang điện sinh điện cực kim loại dùng để nung chảy kim loại nguyên liệu rắn Lò điện hồ quang với điện cực thẳng đứng bao gồm phận sau: - Khoảng không gian làm việc lò (Buồng lò) với cửa nạp liệu tháo xỉ miệng rót 13; - Vòm lò lát gạch chịu lửa tháo nâng lên được; - Bệ lò số 9; - Ba điện cực số (Số điện cực theo số pha dòng điện); - Giá điện cực cấu quay nghiêng lò; - Thân lò số bên xây gạch chịu lửa, bên bọc vỏ thép số Giữa lớp gạch chịu lửa lớp vỏ lò có lớp vật liệu cách nhiệt - Dòng điện dẫn vào lò từ máy biến áp đặc biệt biến dòng điện có điện áp từ 6000 - 30000 V thành dòng điện có điện áp từ 95 - 280 V - Vật liệu làm điện cực than chì (grafit) chúng có điện trở nhỏ độ bền học độ bền nhiệt cao Các điện cực kẹp giá kẹp nhờ cấu nâng hạ mà chúng di chuyển theo phương thẳng đứng để điều chỉnh độ dài hồ quang điện đồng thời điều chỉnh nhiệt độ bể nấu - Để giảm tiêu hao nhiệt, người ta chèn kín khe hỗ lỗ vòm điện cực vòng làm nguội đặc biệt 14 - Phần bệ lò gồm hai gối tựa số 10, lăn số 11 phận đỡ thân lò thép đúc số 12 liên kết chặt với đáy lò - Việc quay nghiêng lò để tháo xỉ rót thép thực cấu quay nghiêng kiểu điện - kiểu thuỷ lực Xỉ tháo qua cửa sổ quay nghiêng lò - Liệu nạp vào lò cần cẩu Để giảm thời gian nạp, lò đại người ta không nạp liệu qua cửa sổ mà nạp từ phía đỉnh lò Để làm việc phải đẩy vòm lò sang bên đẩy thân lò lệch khỏi vòm lò Việc nạp liệu tiến hành nhờ gầu xúc với thời gian từ - phút Dung lượng lò điện hồ quang thường 30 - 40tấn Lượng tiêu hao điện vào khoảng 600 - 1000 kwh/tấn - Thời gian luyện từ 3,5 đến Hiện lò điện có dung lượng 200 dùngrộng rãi giới Hình giới thiệu dạng tổng thể lở điện hồ quang §2- SƠ LƯỢC VỀ QUÀ TRÌNH SẢN XUẤT THÉP TRONG LÒ ĐIỆN Nguyên liệu để sản xuất thép lò điện- giống lò Mác vật liệu làm phụ gia vật liệu hợp kim khác Do giá thành lượng điện cao nên lò điện hồ quang dùng để luyện thép có chất lượng cao từ thép vụn lượng nhỏ gang thỏi dùng để luyện lại phế liệu thép hợp kim với chất phụ gia đắt tiền Nguyên liệu để luyện thép lò điện phải chứa 5% - 6% Các bon Lượng bon lớn lượng cacbon chứa thép luyện xong Đáy lò điện xây gạch magie tính ưu việt lò luyện thép từ nguyên liệu có chứa photpho lưu huỳnh Quá trình sản xuất thép chất lượng cao với việc oxy hoá cacbon liệu tương tự trình luyện thép vụn lò Máctanh, nghĩa bao gồm giai đoạn nạp liệu, nấu chảy, sôi - khử tinh luyện Sau kết thúc nạp liệu, điện cực hạ sát với nguyên liệu đóng điện xuất hồ quang điện cực kim loại làm nóng chảy nguyên liệu Việc nấu chảy kim loại bắt đầu tiến hành vùng có nhiệt độ cao tức điện cực Trong trình nấu chảy kim loại xẩy trình oxy hoá sắt, silic mangan, tạp chất khác có liệu Các oxyt vừa tạo thành tác dụng tương hỗ với chất trợ chảy (trợ dung) tạo thành xỉ lỏng hoạt tính Ở giai đoạn người ta chờ thêm vôi quặng sắt tức tạo điều kiện đầy đủ để chuyển hoá photpho từ kim loại sang xỉ lò Trong giai đoạn nấu chảy hình thành lớp kim loại lớp xỉ, sau giữ nhiệt cho kim loại thời gian lớp xỉ cuối xỉ tháo quay nghiêng lò phía cửa nạp liệu hàm lượng cacbon thép khoảng 0,5- 0,6% tham gia vào giai đoạn sôi Mục tiêu giai đoạn sôi để khử cacbon đạt đến định mức Khi bắt đầu giai đoạn này, phải rắc thêm vôi lần để nâng nhiệt độ lên đến cực đại nhằm tạo xỉ có tính oxy hoá cao Sau kim loại lỏng sôi, quặng sắt nạp vào bề mặt xỉ nhờ xẩy phản ứng oxy hoá cacbon phần lại photpho, silic Khi điều khiển tốc độ cháy hoàn toàn cacbon, hàm lượng cacbon thép đạt từ 0,02 - 0,03% (thấp so với định mức yêu cầu) Sau lần nạp mẻ quặng sắt ngừng lại, trì dòng điện thời gian ngắn sau tháo xỉ oxy hoá Giai đoạn luyện cuối có tên gọi tinh luyện Nó hoàn thành nhờ môi trường hoàn nguyên lò giai đoạn quan trọng trình luyện Trong giai đoạn kim loại oxy hoá, khử lưu huỳnh đến giới hạn cần thiết, tạo cho thép có thành phần hoá học theo yêu cầu điêu chỉnh nhiệt độ nồi nấu Nhiệt độ kim loại cần phải đảm bảo cho việc rót khuôn tốt §3 - KẾT CẤU CỦA XƯỞNG LUYỆN THÉP Xưởng luyện thép bao gồm: Toà nhà chính, sân khuôn, gian tháo vật đúc, gian làm nguội vật đúc, gian làm bôi trơn khuôn a- Toà nhà bao gồm bốn /gian: Gian nguyên liệu, gian lò, gian rót thép, kho chứa phôi cán Gian nguyên liệu để nhập, bảo quản xuất nguyên liệu cho phân xưởng nguyên liệu phân xướng khác Gian thường bố trí sau: - Thép vụn gang thỏi xếp hố chứa sâu - Bộ phận điều khiển nâng hạ điện cực van dự phòng chuyển đổi tự động Trong nấu luyện, chuyển đổi pha ba pha van điều khiển Nếu hệ thống van điều khiển bị trục trặc, điều khiển ổ bạc đóng mở tay - Trên hệ thống ống thủy lực cấu nghiêng lò có lắp khóa dầu hải van khống chế hướng tạo thành Khóa đề phòng lò tự động nghiêng thao tác đổi hướng bị hỏng - Hai cụm van, lọc, đồng hồ áp lực đường ống bố trí hộp nước - Để giảm chấn động van điều khiển đổi hướng nhằm làm cho van lâm việc tro điều kiện thuận lợi, người ta lắp giá riêng cho van phục vụ Còn hộp nước quấy trộn dung dịch lắp với hộp nước lớn tạo thành khối, ngăn ngăn 5- Những ý lắp ráp a- Van YJ742-320/150 phải lắp xa nơi có nhiệt độ cao từ trường mạnh, nhiều bụi khí ăn mòn kim loại mạnh, nơi có nhiều chấn động Phải lắp van đứng vuông góc với hộp nước, cao mặt dung dịch Phần ống tháo dầu không liền với ống hồi dầu b- Do van điều khiển dùng liên kết lắp ráp tránh làm hỏng thoảng bịt hình vành khăn c- Khi lắp ráp đường ống liên kết chi tiết hệ thống phải đảm bảo không làm thay đổi nguyên lý làm việc hệ thống Có thể vào thực tế trường để cắt, cố định, uốn cong phải hạn chế uốn vuông góc Nên hạn chế dùng đầu nối ống Khi hàn ống thép phải bảo đảm đồng tâm, hàn xong phải dùng búa gõ xỉ vật bẩn d- Chỗ nối ren: Hệ ren Anh dùng PVC bịt Hệ ren quốc tế dùng thoảng tổng hợp hay vòng bịt nhôm, không nên dùng thoảng PVC thay thoảng tổng hợp e- Đường ống dung dịch thân lò thi công theo vẽ tuỳ theo tình hình cụ thể trường mà tiến hành nên cố định chỗ nối ống mềm ống cứng để bảo đảm cho lò vận hành bình thường Phần ống mềm nên dư để không bị căng f- Toàn ống sau gá xong nên tháo hết ra, rửa axit trung hoà Rửa để khô sau tiến hành lắp ráp lại lần thứ hai g- Toàn đường ống lắp ráp xong phải sơn bảo vệ Việc sơn bảo vệ phải theo tiêu chuẩn GB 100 67-1-88, điều 5.2.7 thiết bị điện nóng Chạy thử chỉnh định 6.1 Thử áp lực bình tích khí tích dung dịch dầu - Dung dịch rót trực tiếp vào bình, dùng khí nén để tạo áp lực - Dung dịch hai buồng là: 2x4m3 - Truyền động hệ thống thuỷ lực trang bị cho lò điện bơm hệ thống tích lượng thực hiện, áp lực bình tích áp số mà giải giá trị - Căn vào yêu cầu thực tế lò 30 T truyền động nó, nên chọn áp lực công tác cao 5,0 - 4,5 MPa, áp lực công tác thấp 3,5 - 4,0 MPa - Kiểm tra xem bình có không Sau thấy bình sạch, tạp chất đóng lỗ người chui lại, mở van ống cấp thoát, mở van hút van thoát bơm, khởi động bơm tăng áp lực cho bình Khi dung dịch đạt đến mức 645mm dừng cấp - Dùng máy nén khí cấp cho bình tích khí Trước khởi động máy nén khí phải kiểm tra hạng mục sau: • Tất van bình tích khí mở, mở van liên kết bình • Đóng van xả khí bình lại • Mở van cấp nước làm nguội máy nén khí Sau xong bước chuẩn bị khối động máy nén khí để cấp khí vào bình áp lực đạt 3,5 MPa dừng cấp - Đóng van cấp đường ống cấp khí máy nén khí, mở van cấp thoát dung dịch đường ống Khởi động máy bị cấp dung dịch vào bình bình đạt áp lực công tác thấp 4,0 MPa dừng Lúc đánh dấu mức dung dịch bình mức dung dịch tối thiểu cho phép Mức tối đa bề mặt dung dịch trực tiếp xem thước đo mức dung dịch Đối chiếu với bình 1, có sai lệch nhỏ lấy thực tế làm chuẩn Nếu lúc áp lực thấy < 4,0 MPa bơm tiếp, cao cần xả bớt - Tiếp tục mở bơm cấp dụng dịch áp lực đạt 5,0 MPa, tiếp tục quan sát thước đo mức dung dịch Lúc mức dung dịch phạm vi 1605 - 1710 Nếu chưa vượt phạm vi phải mở máy nén khí cấp thêm cao không vượt độ cao 1910 6.2 Khởi động - Dùng áp lực mức dung dịch bình tích dung dịch để điều khiển khởi động dừng máy bơm tự động Hai phương thức điều khiển sử dụng riêng phương thức sử dụng liên hợp Tức mức dung dịch vị trí thấp nhất, phận khống chế mức dung dịch phát tín hiệu để khởi động máy bơm Khi mức dung dịch tăng lên, áp lực tăng theo Khi đạt đến giới hạn cho phép đồng hồ áp lực, nhờ có tiếp điểm điện mà đồng hồ áp lực phát tín hiệu điều khiển dừng bơm 6.3 Phương pháp điều khiển áp lực - Dùng đồng hồ áp lực tiếp điểm điện khống chế áp lực bình phạm vi từ 4,0 - 5,0 MPa Khi áp lực trung bình giảm đến 4,0 MPa, đồng hồ áp lực phát tín hiệu để khởi động máy bơm cấp thêm khí áp lực đến 5,0 MPa đồng hồ áp lực phát tín hiệu khống chế máy bơm dừng hoạt động - Phương pháp khống chế mức dung dịch dùng kiểm đo mức dung dịch JB ZQ 4220 5-86 để khống chế mở bơm dừng bơm Ống đo thép không gỉ, đường ống qua van điều tiết thông với bình, ống có phao thép từ tính, phần ống có tiếp điểm ống lò xo Vị trí lắp ống lò xo xem hình vẽ sơ đồ lắp Mức dung dịch E2 E4 mức làm việc bình thường Khi mức hạ đến E3 E3 phát tín hiệu làm khởi động bơm Khi mức dâng lên đến E4 E4 phát tín hiệu làm bơm tự động dừng Nếu lý làm mức dung dịch hạ đến E1 E1 phát tín hiệu làm cho đổi hướng cấp, thoát dịch phải đổi hướng Lúc dung dịch vào mà không Khi mức dâng đến E2 E2 phát tín hiệu làm cho van đổi hướng trở lại vị trí cũ Lúc bình lại tiếp tục cấp dung dịch bình thưc'ng theo mức dung dịch khoảng E2 E4 Khi xuất mức Ei E5 mức cực hạn Đây tượng không bình thường, nên dùng máy để tìm nguyên nhân Khi lắp đo mức dung dịch JB/ZQ 42205-86- nên xem thuyết minh sử dụng để lắp ráp Tấm thông hai hướng có tác dụng làm van mặt dung dịch hạ đến mức thấp Trước thử máy thức nên hiệu chỉnh mức khống chế Khi ổn định chắn thức mở máy 6.4 Thuyết cấp cho bình cân - Cấp áp lực cho bình cân tương tự bình tích dung dịch Đầu tiên cho dung dịch vào bình (do thiết kế đường ống đưa dung dịch vào nên thay đổi tín hiệu đường lắp) Khi dầu đạt đến mức 750 mm dừng - Mở van cấp đường ống, đóng van đường ống xả hơi, mờ máy nén khí cấp khí vào bình Khi áp lực đạt 4,0 MPa dừng cấp - Áp lực bình khống chế đồng hồ đo áp lực tiếp điểm đổi hướng thông hai chiều hai vị trí Phạm vi áp lực khống chế - 1,5 MPa Bình trang bị khống chế mức dung dịch Khi áp lực nâng đến 1,5 MPa đồng hồ áp lực tiếp điểm phát tín hiệu làm cho đổi hướng thay đổi hướng tác động Ống thoát mở làm dung dịch bình chảy ống hộp nước Khi áp lực bình (vì dung dịch chảy ra) giảm đến 1,0 MPa đồng hồ áp lực tiếp điểm điện phát tín hiệu làm van đổi hướng trở lại vị trí cũ, đường ống thoát dung dịch đóng lại, dung dịch không thoát Điều bảo đảm áp lực cân điện cực Áp lực bình cân lớn hay nhỏ nên vào phụ tải lên xuống điện cực mà định Nói chung phải đảm bảo cho tốc độ xuống 2/3 tốc độ lên Lấy phụ tải thấp điện cực tốc độ xuống làm chuẩn 6.5 Thử van điều chỉnh điện thuỷ lực Trong trình nấu luyện, chuyển động lên xuống điện cực tự động điều khiển van điều chỉnh điện - thuỷ lực, xilanh nâng hạ điện cực phận khống chế điện Ở nói đến thử chỉnh van điều chỉnh điện thuỷ lực a- Sau van lắp ráp xong, tháo cửa trước sau van Sau tháo mặt bích van, vặn nhẹ nhàng ốc điều tiết làm cho xilanh lên, sau làm cho xuống Cuối vặn vị trí dừng b- Van khống chế có hai tổ cuộn dây có tham số Có bốn cách lắp Thông thường liên kết cuộn dây đơn để sử dụng tổ cuộn dây làm cuộn không chế dòng công tác, tổ khác làm cuộn dây dao động Khi đấu dây phải hàn vào đầu cắm, đồng thời dùng ống bọc để giữ Đấu dây xong ý kiểm tra tích cực c- Van khống chế: Khi sử dụng khuếch đại điện tử để khống chế, cần tăng thêm chấn lưu để tăng độ nhạy Chấn lưu dùng nguồn xoay chiều Độ lớn lấy từ 10-25 Lấy tay nhẹ nhàng ấn vào đầu điều chỉnh, cảm thấy rung đường ống rung động rõ rệt 6.6 Cấp dầu Khi cấp dầu cho xi lanh chấp hành, phải mở nút xả đường ống xilanh thuỷ lực để đuổi hết không khí 6.7 Thừ sau lắp ráp Toàn hệ thống lắp ráp thử nghiệm xong phải thử áp lực Áp lực thử 1,25 lần áp lực làm việc trì 30 phút Thao tác - Khi điện cực lên xuống bình thường, người thực hành khống chế cần đứng phòng quan sát loại đồng hồ tín hiệu Khi hệ thống điều chỉnh tự động không lốt dùng khống chế tay, tức nhìn dòng điện thay đổi lò van đổi hướng để nâng điện cực lên cho xuống - Các thao tác khác vào yêu cầu thao tác trước lò để ấn nút - Trước thay nắp lò phải đóng khoá giá bán nguyệt lại - Khi nghiêng lò, trước hết mở khoá thuỷ lực không không thực Trước thép phải khoá chặt khóa quay nắp lò để phòng nghiêng lò giá quay đổ phía tường biến Các điểm ý thao tác: a- Trước khởi động bơm cao áp cần phải mở hết van xả van hút b- Khi vận hành bơm cao áp phải thường xuyên kiểm tra áp lực dầu bôi trơn xem có đứng trị số quy định không Nếu có tượng khác thường cần điều chỉnh dừng máy để kiểm tra c- Trước khởi động máy nén khí phải mờ van nước làm nguội xác định xác có nước làm nguội qua, mỡ van cấp bình d- Thường xuyên kiểm tra hệ thống, phát thấy tượng rò rỉ khí dung dịch cần đóng van liên quan để tiến hành sửa chữa Sửa chữa bảo dưỡng - Nếu nguyên nhân làm rò dung dịch, cần kịp thời bổ sung dung dịch để bảo đảm mức bình thường - Nên quý kiểm tra dung dịch lần để kiểm tra xem dầu, dịch có bị phá huỷ không có chất lắng đọng không Dung dịch dầu xà phòng có thời hạn sử dụng nửa năm trở lên - Mỗi tháng lần rửa lưới lọc lọc lọc Nếu rách hỏng cần kịp thời sửa thay - Việc bảo dưỡng, sửa chữa bơm cao áp máy nén khí xem thuyết minh sử dụng tương ứng Sự cố cách giải Sự cố Nguyên nhân Cách giải 1.Sực cố từ van điện tử Tấm đổi hướng làm việc không nhạy a- Dòng điện bị a- Đấu lại dây b- Thanh đẩy lỏng b- Chỉnh lại bulông làm mòn chặt c- Có vật cản trở van c- Làm sạch, vứt bỏ dị vật d- toàn gioăng d- Thay gioăng lão hóa mòn e- Thay vạn điện từ e- Bộ van bị mòn tăng lên Sự cố riêng van cắm Kiểm tra nguyên nhân a- Tấm van bị kẹt a- Rửa b- Gioăng lão hóa, rách b- Thay gioăng c- Tấm nắp bị tắc c- Rửa vật bẩn đường dầu d- Thay chi tiết d- Miệng bịt van bị van mòn Van khống a- Van trượt a-Kiểm tra van trượt xem động tác rung có kẹt tăng dòng b- Dung dịch bẩn điện rung c- Áp lực dầu thấp b- Cải thiện dầu lọc, kiểm d- Nam châm giảm từ e- Khe nam chậm bị chế động vướng tác f- Cuộn dây bị đứt không nhạy, độ g- Miệng van mòn nhiều tuyến tính h- Van áp lực dầu bị kẹt tra lọc c- Tăng áp lực cách tương ứng d- Kiểm tra nạp từ e- Làm khe nam châm f- Thay cuộn dây quấn lại g- Thay van trượt ý lắp ráp (0,015÷0,025) h- Giảm áp lực, thay lò xo làm cho dòng điện rung động mức 25 Tay sờ vào cảm thấy rung Di động a- Dòng điện khống chế Tăng dòng điện khống chế nhỏ Lạp lại từ cho nam châm nhậy b- Từ trường yếu Thay lò xo lưu c- Lò xo cứng lượng Thay van mới, mài kết hợp sửa chữa lắp sai lại không đủ d- Dầu rò lớn, van trượt bị mòn Cuộn a- Dòng điện khống chế Giảm dòng điện kiểm dòng điện rung tra cuộn dây xem có đứt lớn không cố khác để dây nóng b- Cuộn dây bị chập chảy tiến hành xử lý Thay quấn lại c- Cuộn dây bị giảm tính Sấy khô, kiểm tra điện trở Dò cách điện cuộn dây a- Lỗ tiết dầu bị bịt Kiểm tra làm dị vật b- Dò đầu đường ống, Theo hạng mục ý lắp trở lực lớn không thông lại đường ống tiết dầu c- Vị trí thùng dầu Thay đường ống tăng bổ cao trợ cho thùng dầu d- Gioăng vòng đệm Thay gioăng vòng đệm mòn Dò to a- Van trượt khống chế Thay van trượt bị mòn Thay van b- Van trượt mòn khe hở hướng kính lớn, miệng van mòn TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- Ф К Ивалинко Механическое оборудование сталеплавилых цехов Махсоvа 1963 2- М Я Бровман Усовершенствование технологий и оборудований непрерывного лития заготовок издательство Техника 1976 3- Ф К Ивалинко и Б А Павленко Механическое оборудование сталеплавилых цехов издательство Металлургия 1964 4- И И Винил Механическое и транспортное оборудование сталеплавилых цехов Металлургиздат 1961 4- Dương Phúc Tý - Trần Thọ Phương pháp thiết kế truyền bánh - Thanh Tạp chí Khoa học Công nghệ Đại học Thái Nguyên số 2-1999 Chịu trách nhiệm xuất bản: PGS, TS TÔ ĐĂNG HẢI Biên tập sửa bài: ThS NGUYỄN HUY TIẾN NGỌC LINH Trình bày bìa: HƯƠNG LAN NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT 70 Trần Hưng Đạo - Hà Nội In 300 cuốn, khổ 16 x 24 cm, Xưởng in NXB Văn hoá Dân tộc Quyết định xuất số: 75 - 2007/CXB/290 - 02/KHKT 23/1/2007 In xong nộp lưu chiểu tháng năm 2007