2. Các điện cực nĩng chảy:
5.4. CÁC LỊ LUYỆN KIM HỒ QUANG:
1. Lị hồ quang tác động gián tiếp: ở đây hồ quang cháy giữa các điện cực được bố trí ở phía bên trên các lớp vật liệu cần được đốt nĩng. Sự trao đổi nhiệt giữa hồ quang và các lớp liệu nằm ở phía bên dưới chủ yếu dựa trên cơ sở của bức xạ nhiệt.
2. Lị hồ quang tác động gián tiếp: trong các loại này, hồ quang cháy giữa đầu điện cực và lớp liệu cần đốt nĩng. Nhiệt độ đốt nĩng được sinh ra chủ yếu nhờ các qúa trình ở các vùng vệt anode và vệt cathode, nhờ dịng điện chảy qua kim loại nĩng chảy, nhờ bức xạ nhiệt từ ngọn lửa hồ quang và nhờ sự đối lưu và dẫn nhiệt.
3. Lị hồ quang chân khơng: trong các lị loại này, hồ quang cháy trong mơi trường khí trơ hoặc hơi kim loại nĩng chảy trong điều kiện áp suất thấp. Điện cực thường được chế tạo từ vật liệu nĩng chảy hoặc từ vật liệu khĩ nĩng chảy.
Hình 5.3: trình bày sơ đồ kết cấu nguyên lý của lị hồ quang gián tiếp. Lị hồ quang gián tiếp thường cĩ dung tích từ 0,25 – 0,5 tấn, sử dụng điện cực than. Dịng điện được cung cấp bởi máy biến áp cĩ cơng suất từ 17,5 đến 400KVA.
Hình 5.4: trình bày sơ đồ kết cấu nguyên lý của lị hồ quang trực tiếp. Hình 5.5: cho biết biểu đồ cung cấp cơng suất và điện áp cho lị hồ quang trực tiếp dùng trong cơng nghệ nấu thép.
Cơng nghệ nấu thép bao gồm các cơng đoạn sau đây:
Nấu chảy nguyện liệu, tách khí và khử oxy, xác định các thành phần kim loại trong hợp kim (tinh luyện), đổ kim loại nĩng chảy ra khuơn đúc.
Đặc điểm của cơng đoạn nấu chảy kim loại và sự cháy khơng ổn định của hồ quang. Thời gian nấu chảy kim loại chiếm vào khoảng một nửa số thời gian của tồn bộ quá trình luyện kim. Chi phí năng lượng chiếm từ 60 – 80%. Chu kỳ nấu chảy kết thúc khi tồn bộ kim loại trong lị luyện kim chuyển sang trạng thái lỏng.
Quá trình tách các tạp chất diễn ra như sau: đầu tiên, đo nhiêt độ trong lị cịn tương đối thấp, trong chậu kim loại nĩng chảy diễn ra các phản ứng thu nhiệt mạnh làm oxy hố sắt, silicium, manganses và phốt-pho. Chúng nổi lên bề mặt kim loại nĩng chảy và hình thành một lớp xỉ cĩ chứa các thành phần dễ bị ion hố, vì vậy ở giai đoạn này hồ quang cháy tương đối ổn định. Để đẩy nhanh quá trình này, người ta đổ thêm vào trong lị một lượng quặng sắt nhất định hoặc thổi oxygen vào trong lị. Sau đĩ lớp xiû này được vớt ra khỏi lị luyện kim, trong khoảng thời gian từ 10 – 15 phút.
Tiếp theo là giai đoạn tinh luyện kim loại, lúc này người ta bổ sung vào trong lị luyện kim số lươ”ng cần thiết của các thành phần kim loại tạo thành hợp kim. Cuối cùng là giai đoạn đổ kim loại ra khuơn.
Việc nấu luyện kim loai trong các hồ lớn diễn ra trong thời gian từ 4 – 6 giờ một mẻ. Trong đĩ 1,5 – 2,5 giờ dành cho việc nấu chảy kim loại, 2 – 4 giờ dùng để oxy hĩa, khử oxy và tinh luyện kim loại.
Tuỳ theo dạng nguyên liệu, các chất phụ gia, thành phần kim loại cĩ thể định ra các chế độ làm việc của lị và các giai đoạn khác nhau của quá trình cơg nghệ, vì vậy kết cấu lị hồ quang, các thành phần và sơ đồ cung cấp diện địi hỏi cũng phải cĩ các yêu cầu đặc biệt:
1. Khả năng điều chỉnh cơng suất một cách linh hoạt. 2. Đảm bảo sự ổn định của áp suất trong lị.
3. Khả năng thích nghi và đáp ứng nhanh của hệ thống truyền động điện. 4. Khả năng hạn chế và bảo vệ sự cố xảy ra trong lị, nhất là sự cố ngắn
mạch dịng điện pha thường xuyên xảy ra trong quá trình nấu chảy kim loại.
Thơng thường đối với các lị hồ quang, nhiều điện cực cần phải bố trí hệ thống truyền động riêng cho từng điện cực. Hệ thống này cần được tự động hĩa ở mức độ cao.
Điện cực trong các lị hồ quang nấu luuyện kim loại thường là loại khĩ nĩng chảy hoặc là loại nĩng chảy. Chúng cĩ tiết diện trịn được chế tạo dưới dạng thỏi, cĩ ren răng dọc theo chiều dài tới phân nửa chiều dài của tồn bộ điện cực dùng để vặn ống nối. Phụ thuộc vào đường kính điện cực chúng được chế tạo cĩ chiều dài từ 1000 – 1800mm.
Điện cực than grafit (than chì) thường cĩ điện trở suất lớn, được chế tạo bằng phương pháp nhân tạo trong các lị luyện đặc biệt. Ngồi ra cịn cĩ thể sự dung điện cực than – antraxit cộng thêm các thành phần thay cốc và một vài loại keo đặc biệt, được nấu luyện trong các lị chân khơng ở nhiệt độ 16000K.