1, Khái niệm
Lò hồ quang là lò lợi dụng nhiệt của ngọn lửa hồ quang giữa các điện cực hoặc giữa các điện cực và kim loại để nấu chảy kim loại. Lò điện hồ quang dùng để nấu thép hợp kim chất lượng cao.
2, Phân loại
a) Theo dòng điện sử dụng.
Theo dòng điện sử dụng, lò hồ quang chia thành:
-Lò hồ quang một chiều;
-Lò hồ quang xoay chiều.
b) Theo cách cháy của ngọn lửa hồ quang.
- Lò hồ quang nung nóng gián tiếp: nhiệt của ngọn lửa xảy ra giữa 2 điện cực (graphit, than) được dùng để nấu chảy kim loại.
- Lò nung nóng trực tiếp: nhiệt của ngọn lửa hồ quang xảy ra giữa điện cực và kim loại dùng để nấu chảy kim loại.
c) Theo cách chất liệu vào lò.
- Lò chất liệu bên sườn: Kim loại đưa vào lò qua cửa lò bên sườn.
- Lò chất liệu trên đỉnh: Kim loại được đưa vào lò qua miệng lò trên nóc.
II, Đặc điểm cung cấp năng lượng cho lò hồ quang
Giai đoạn nung nóng vật liệu và nấu chảy kim loại:
-Trong giai đoạn này, lò cần công suất nhiệt lớn nhất, điện năng tiêu thụ chiếm khoảng 60 ÷ 80% năng lượng của toàn mẻ nấu luyện và thời gian chiếm 50 ÷ 60%
toàn bộ thời gian một chu trình (thời gian một mẻ nấu luyện).
+ Ngọn lửa HQ phải ổn định. Khi cháy điện cực HQ bị ăn mòn, để duy trì HQ điện cực được đưa lại gần kim loại dễ xảy ra ngắn mạch làm việc.
+ Sự nóng chảy các mẩu vật liệu có thể phá hủy HQ. Lúc đó phải mồi lại HQ bằng cách hạ điện cực chạm kim loại rồi nâng lên.
+ Mỗi khi xảy ra ngắn mạch làm việc, công suất hửu ích giảm mạnh và có khi bằng 0 với tổn hao cực đại. Thời gian cho phép một lần ngắn mạch làm việc là 2÷3s
+ Giai đoạn này là giai đoạn hồ quang kém ổn đinh nhất, ngọn lửa hồ quang rất ngắn, thường từ 10÷15mm. Do vậy, trong giai đoạn này điện áp cấp và công suất ra của lò là lớn nhất.
Giai đoạn oxy hóa và hoàn nguyên.
-Giai đoạn oxy hóa là giai đoạn khử carbon của kim loại đến một giá trị hạn định tùy theo các mác thép, công suất nhiệt chủ yếu đê bù lại tổn hao nhiệt trong quá trình nấu luyện; nó chiếm khoảng 60
% công suất nhiệt của giai đoạn nấu chảy kim loại.
-Giai đoạn hoàn nguyên là giai đoạn khử oxy, khử sulfu trước khí thép ra lò.
-Công suất yêu cầu chiếm khoảng 30% công suất của giai đoạn nấu chảy kim loại.
-Độ dài cung lửa hồ quang khoảng 20mm.
Giai đoạn phụ:
- Giai đoạn hoàn nguyên là giai đoạn khử oxy, khử sulfua trước khi thép ra lò. Công suất nhiệt của ngọn lửa hồ quang trong giai đoạn này khá ổn định. Công suất yêu cầu chiếm khoảng 30% của giai đoạn nấu chảy kim loại.
- Độ dài cung lửa hồ quang khoảng 20mm.
III, Các yêu cầu đối với hệ tự động điều chỉnh công suất lò hồ quang
• Các lò hồ quang đều có bộ tự đông điều chỉnh dịch cực khi điện cực bị ăn mòn để duy trì ngon lửa hồ quang cháy ổn định, từ đó đảm bảo công suất lò. Nhiệt lượng và sự phân bố nhiệt trong lò.
• Điều chỉnh công suất lò HQ có thể theo các cách:
- Thay đổi điện áp của biến áp lò.
- Dịch chuyển điện cực thay đổi chiều dai ngọn lửa HQ
- Bộ điều chỉnh dịch cực làm việc sao cho chiều dài thực của ngọn lửa hồ quang phải sát với chiều dài đặt của ngọn lửa HQ thông qua các tín hiệu tỷ lệ với Uhq và Ihq .
- Dịch chuyển điện cực thay đổi chiều dai ngọn lửa HQ và như vậy sẽ thay đổi được điện áp HQ nên duy trì tỷ số Uhq/Ihq ( tức tổng trở hq Z ) ổn định. Vì U hq tỷ lệ thuận với ngon lửa hồ quang còn hq I lại tỷ lệ nghich với ngọn lửa hồ quang nên duy trì tỷ số Uhq /Ihq = Zhq ổn định là duy trì chiều dài ngọn lửa HQ
Các yêu cầu chính cho một bộ điều chỉnh cho một bộ điều chỉnh chiều dài ngọn lửa hồ quang như sau:
1. đủ nhạy để đảm bảo chế độ làm việc đã định. Vùng không nhạy vủa bộ điều chỉnh trong giai đoạn nấu chảy là
(3 6)%, trong giai đoạn oxy hóa và hoàn nguyên là (2 4)%. Duy trì sai lệch hq I không quá (4 5)% trị số dòng làm việc.
2. Thời gian tác động nhanh đảm bảo khử ngắn mạch không quá 3s. Từ đó đảm bảo số lần ngắt máy cắt 1MC không quá hai lần trong giai đoạn nấu chảy. Tác động nhanh nhờ tốc độ dịch cực nhanh. Tối 3m/ph.
3. Thời gian điều chỉnh ngắn.
4. Hạn chế tối thiểu việc dịch cực không cần thiết khi chế độ làm việc bị phá vỡ trong thời gian rất ngắn do tính đối xứng giữa ba pha bị mất .
5. Thay đổi bằng phẳng công suất lò trong phạm vi (20 -125)% giá trị định mức với sai số không quá 5%.
6. Chuyển đổi nhanh giữa hai chế độ tự động và bằng tay do phải thực hiện thao tác phụ nào đó .
7. Tự động mồi HQ ban đầu và khi bị đứt HQ. Khi ngắn mạch làm việc thì việc nâng điện cực lên không làm đứt HQ.
8. Dùng mọi điện cực khi mất điện. Động cơ truyền động dịch cực có thể là động cơ không đồng bộ có momen quán tính của roto nhỏ nhưng phổ biến là động cơ một chiều kích từ động lập.