1. Giới thiệu lò cảm ứng trung tần.
Tổng thể lò cảm ứng trung tần gồm có: hai nồi lò, cơ cấu nghiêng lò, hệ thống nước làm nguội, thiết bị phát điện, hệ thống tụ bù cosφ, tủ điện, cuộn cảm ứng lò…Tất cả thiết bị và lò được đặt trên sàn thao tác. Tủ điện được bố trí ở trong cùng gần với nguồn điện vào. Tủ điện gồm một trạm điều khiển, một bảng đặt các đồng hồ đo điện, bên trong có đặt máy phát tần số cao và các phụ tùng linh kiện khác. Còn hệ thống nước làm nguội và thiết bị thủy lực nghiêng lò được bố trí hai bên tủ điện với khoảng cách an toàn nhất. Hai nồi lò được đặt phía ngoài cùng cách xa các thiết bị như tủ điện, hệ thống thủy lực, hệ thống nước làm nguội để đề phòng bắn té kim loại và xỉ lỏng trên các thiết bị và dây dẫn. Xung quanh hai nồi lò có một khoảng cách rộng để cho công nhân thao tác. Còn sàn đúc bố trí thấp hơn sàn thao tác với khoảng cách vừa đủ để thuận tiên cho công việc rót và đúc.
Hình 19: Sơ đồ tổng thể lò điện cảm ứng trưng tần
1 - tủ điện; 2 - bộ tụ; 3 - quạt mát ; 4 - hệ thống nước làm nguội; 4a - thiết bị trao đổi nhiệt; 4b - thùng chứa nước làm nguội; 5 - hệ thống thủy lực nghiêng lò; 5a - thùng chứa dầu; 5b - cần điều khiển; 6 - lò.
Quan hệ chặt chẽ giữa cuộn cảm ứng, dung lượng lò và độ dày của nồi lò được nêu trong bảng sau:
Khối lượng (kg/mẻ) Đường kính cuộn cảm ứng (mm) Kích thước nồi lò (mm) Chiều cao Đường kính Độ dày đáy Chiều cao Phần trên tường Phần dưới tường. 8000 5000 1400 1000 500 250 1300 1170 830 750 700 650 1380 1180 760 650 600 450 200 140 130 100 100 90 1200 1100 780 615 580 560 110 100 60 50 40 40 150 130 120 100 80 60 ÷ 80.
2. Vật liệu kim loại.
• Gang thỏi: 40-50 %/ mẻ liệu.
• Gang vụn: là các thiết bị chi tiết bị hư hỏng 30-40 %.
• Gang hồi liệu: gang thừa trong xí nghiệp nấu (hệ thống rót, hơi 15-30%).
Ngoài vật liệu kim loại sử dụng các thành phần trợ dung:
Đá vôi: 4-6 % → tạo xỉ trong quá trình nấu.
Các hợp kim phero (phero mangan, phero silics) chiếm 3 - 5% mục đích thay đổi thành phần cơ tính nước gang.
3. Đặc điểm công nghệ luyện kim trong lò cảm ứng.
• Luyện được mác thép có hàm lượng C rất thấp ( C < 0,02%), vì ở lò cảm ứng không có điện cực grafit nên không có quá tringf tăng C trong giai đoạn nấu luyện thép .
• Hàm lượng khí có hại trong thép rất thấp vì không có quá trình phát hồ quang điện, mặt khác xỉ bao bọc mặt trên của bể kim loại lỏng cho nên cản sự hấp phụ khí từ bên ngoài vào .
• Do lực cảm ứng điện từ lớn nên sự khuấy trộn kim loại và xỉ trong nồi lò rất mãnh liệt, do đó thành phần và nhiệt độ của thép lỏng rất đồng đều, đặc biệt lượng khí có hại và tạp chất phi kim rất ít, chất lượng thép cao .
• Hợp kim hóa tốt, cháy hao các nguyên tố hợp kim rất thấp ( 0,5÷1%). • Khống chế thành phần và nhiệt độ thép trong quá trình nấu luyện một
cách dể dàng, nhanh chóng và hết sức chính xác .
• Tuổi thọ nồi lò thấp 10÷50 mẻ thép vì độ dày của nồi lò ít mỏng (δ T = 50 ÷ 100mm), hơn nữa trong quá trình nấu thép luôn luôn bị sức điện đọng cảm ứng khuấy trộn kim loại và xỉ rất mãnh liệt .
• Xỉ thường nằm xung quanh lò phía trên vòng cảm ứng trên cùng nên sệt do nhiệt độ thấp hơn nhiều so với nhiệt độ thép lỏng trong lò. Do xỉ có độ sệt cao, tính linh động của xỉ kém nên không làm được nhiệm vụ trong quá trình phản ứng luyện kim mà chỉ che mặt kim loại, cản nhiệt cho kim loại và hấp thụ khí từ ngoài vào .
• Đòi hỏi chất lượng liệu đưa vào lò phải cao, không bị gỉ, không bị dính dầu mở, đất cát, thành phần hóa học của liệu phải gần bằng thành phần của thép cần nấu, đặc biệt ít tạp chất P, S và các kim loại màu khác Cu, Pb, Zn,…
• Tiêu tốn điện năng khá lớn, nên giá thành thép thành phẩm cao ( W y = 900 ÷ 1200 kW.h/tấn ) .
• Ngoài ra, cần căn cứ vào tần số dòng làm việc của từng loại lò cảm ứng mà chọn chính xác và nghiêm túc các cục liệu đưa vào nấu cho phù hợp.
Theo thực tế ta có bảng sau :
Tần số làm việc f ,Hz Đường kính liệu , mm
500.000 1,2-1,5
10.000 10-12
2.000 25-30
1.000 35-40
50 100-150
4. Quy trình nấu chảy kim loại.
a) Chất liệu vào lò.
Chất liệu vào lò tùy thuộc vào tình trạng làm việc của thiết bị và lò. Lò mới chạy lần đầu nên chất liệu nhiều đợt (2-4 đợt), đợt một nên chất loại liệu kim loại dễ nhiễm từ, cục nhỏ mỏng với số lượng 15 - 20% tổng trọng lượng liệu đưa vào nấu; khi liệu được nung đỏ trên 800oC thì chất tiếp đợt hai khoảng 40 - 50% số lượng liệu; khi liệu đã chảy 1/3 thì tiếp tục chất liệu đợt ba (loại liệu cục to và khó chảy) với số lượng khoảng 80% số lượng liệu còn lại, đậy nắp lò lại và tăng công suất điện cực đại vào lò để nhanh chóng chảy liệu hoàn toàn.
Yêu cầu đối với chất liệu là chất được nhiều sao cho liệu có mật độ lớn nhất có thể được đảm bảo thời gian nấu luyện ngắn, tiêu hao điện năng thấp và xếp liệu khó chảy vào sát tường lò.
hợp:
Tùy theo tình hình nung đỏ liệu mà tăng công suất điện vào lò cho phù
Từ 0 - 10 phút đầu chạy với công suất điện 30 - 40% định mức của lò.
Từ 10 - 25 phút tiếp tục chạy công suất 45 - 50% so với định mức.
Từ 30 - 40 phút sau đó tăng công suất lên 60 - 70% so với công suất định mức.
Khi chảy xong cần phải hạ công suất điện xuống còn 40 - 50% định mức và giữ mức đó cho đến hết thời gian tinh luyện với hợp kim hóa thép.
b) Nấu chảy liệu.
Đây là giai đoạn lâu nhất và quyết định năng suất lò. Nhiệm vụ của giai đoạn này là nấu chảy liệu và khử 1 phần P .Sau khi chất liệu xong, ta đưa điện vào lò. Trong khoảng 5 phút đầu sử dụng công suất thấp (khoảng 30% P
đm). Khi nhiệt độ trong lò đã cao, liệu đã được nung đỏ thì tăng công suất điện lên công suất 40 - 50% P
đm và được sử dụng cho đến kết thúc chảy liệu. Trong quá trình nấu chảy liệu, cần chú ý lớp liệu phía trên có khuynh hướng dính với nhau thành cầu treo liệu, nếu không phá các cầu này kịp thời thì kim loại lỏng dể bị phá nung gây hư hỏng đáy lò.
Sau khi liệu chảy xong, nên hạ công suất điện xuống còn 30% P
đm trong khoảng 10 ÷ 12 phút để tiến hành giai đoạn oxi hóa nhằm khử P được tốt.
Sau khi nấu chảy xong, vớt bớt xỉ. Sau đó tiếp tục cho các chất khử vào lò. Sau khi khử oxy cuối cùng xong thì rót gang vào khuôn đúc sản phẩm.