Một lò hồ quang điện EAF ) là một lò nung làm nóng vật liệu tích điện bằng hồ quang điện.
Lò hồ quang công nghiệp có kích thước từ các đơn vị nhỏ có công suất xấp xỉ một tấn (được sử dụng trong các xưởng đúc để sản xuất các sản phẩm gang) lên đến khoảng 400 tấn được sử dụng để sản xuất thép thứ cấp. Lò hồ quang được sử dụng trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu và bởi các nha sĩ có thể có công suất chỉ vài chục gram. Nhiệt độ lò hồ quang điện công nghiệp có thể lên tới 1.800 ° C (3.272 ° F), trong khi các đơn vị phòng thí nghiệm có thể vượt quá 3.000 ° C (5.432 ° F).
Lò hồ quang khác với lò cảm ứng ở chỗ vật liệu tích điện tiếp xúc trực tiếp với hồ quang điện và dòng điện trong các cực của lò đi qua vật liệu tích điện.
Lịch sử [ chỉnh sửa ]
Vào thế kỷ 19, một số người đàn ông đã sử dụng hồ quang điện để nung chảy sắt. Ngài Humphry Davy đã thực hiện một cuộc biểu tình thử nghiệm vào năm 1810; hàn được điều tra bởi Pepys vào năm 1815; Pinchon đã cố gắng tạo ra một lò nhiệt điện vào năm 1853; và, vào năm 1878, 7979, Sir William Siemens đã lấy bằng sáng chế cho các lò điện thuộc loại hồ quang.
Lò đốt thành công và hoạt động đầu tiên được phát minh bởi James Burgess Readman ở Edinburgh, Scotland vào năm 1888 và được cấp bằng sáng chế vào năm 1889. Điều này đặc biệt cho việc tạo ra phốt pho. [1] [2]
Lò nung hồ quang điện tiếp theo được phát triển bởi Paul Héroult, người Pháp, với một nhà máy thương mại được thành lập tại Hoa Kỳ vào năm 1907. Anh em nhà Sanderson thành lập Công ty thép Sanderson Brothers ở Syracuse, New York, lắp đặt đầu tiên Lò hồ quang điện ở Mỹ Lò này hiện đang được trưng bày tại Quảng trường Station, Pittsburgh, Pennsylvania. [3]
Ban đầu "thép điện" là một sản phẩm đặc biệt cho các ứng dụng như máy công cụ và thép lò xo. Lò hồ quang cũng được sử dụng để chuẩn bị cacbua canxi để sử dụng trong đèn cacbua. Lò đốt điện Stassano là loại lò hình vòng cung thường quay để trộn bồn tắm. Lò Girod tương tự như lò Héroult .
Trong khi EAF được sử dụng rộng rãi trong Thế chiến II để sản xuất thép hợp kim, chỉ sau đó, việc sản xuất thép điện bắt đầu mở rộng. Chi phí vốn thấp cho một máy nghiền mini khoảng 140 US200 USD / tấn công suất lắp đặt hàng năm, so với 1.000 USD / tấn công suất lắp đặt hàng năm cho một nhà máy thép tích hợp cho phép các nhà máy thép nhanh chóng được thành lập ở châu Âu bị chiến tranh tàn phá, và cũng cho phép họ cạnh tranh thành công với các nhà sản xuất thép lớn của Hoa Kỳ, như Bethlehem Steel và US Steel, cho các "sản phẩm dài" bằng thép carbon giá rẻ (thép kết cấu, thanh và thanh, dây và ốc vít) tại thị trường Hoa Kỳ .
Khi Nucor, giờ đây, một trong những nhà sản xuất thép lớn nhất ở Mỹ [4] đã quyết định tham gia vào thị trường sản phẩm dài vào năm 1969, họ đã chọn thành lập một nhà máy nhỏ, với EAF là lò luyện thép của mình, ngay sau đó bởi các nhà sản xuất khác. Trong khi Nucor mở rộng nhanh chóng ở miền Đông Hoa Kỳ, các công ty đã theo họ vào các hoạt động của nhà máy mini tập trung vào thị trường địa phương cho các sản phẩm dài, trong đó việc sử dụng EAF cho phép các nhà máy thay đổi sản xuất theo nhu cầu địa phương. Mô hình này cũng được áp dụng trên toàn cầu, với việc sản xuất thép EAF chủ yếu được sử dụng cho các sản phẩm dài, trong khi các nhà máy tích hợp, sử dụng lò cao và lò oxy cơ bản, dồn vào thị trường thép tấm "sản phẩm phẳng" và thép tấm nặng hơn. Năm 1987, Nucor đã đưa ra quyết định mở rộng sang thị trường sản phẩm phẳng, vẫn sử dụng phương pháp sản xuất EAF. [5]
Xây dựng [ chỉnh sửa ]
Một lò hồ quang điện được sử dụng để luyện thép bao gồm vật liệu chịu lửa- tàu lót, thường được làm mát bằng nước với kích thước lớn hơn, được che bằng một mái nhà có thể thu vào và thông qua đó một hoặc nhiều điện cực than chì đi vào lò. [6] Lò chủ yếu được chia thành ba phần:
- lớp vỏ bao gồm các mặt bên và "cái bát" bằng thép thấp hơn;
- lò sưởi bao gồm vật liệu chịu lửa nằm dọc theo bát dưới;
- mái có thể được lót bằng vật liệu chịu lửa hoặc làm mát bằng nước, và có thể được định hình là một phần của một hình cầu, hoặc là một sự thất vọng (phần hình nón). Mái nhà cũng hỗ trợ đồng bằng vật liệu chịu lửa ở trung tâm của nó, thông qua đó một hoặc nhiều điện cực than chì đi vào.
Lò sưởi có thể có hình dạng bán cầu, hoặc trong một lò khai thác đáy lập dị (xem bên dưới), lò sưởi có hình dạng của một trứng giảm một nửa. Trong meltshops hiện đại, lò thường được nâng lên khỏi tầng trệt, do đó, muôi và nồi xỉ có thể dễ dàng được điều động dưới một trong hai đầu của lò. Khác biệt với cấu trúc lò là hệ thống hỗ trợ điện cực và hệ thống điện, và nền tảng nghiêng mà lò nằm trên đó. Hai cấu hình có thể có: giá đỡ điện cực và độ nghiêng mái với lò hoặc được cố định vào nền nâng.
Một lò điện xoay chiều điển hình được cung cấp bởi một nguồn cung cấp điện ba pha và do đó có ba điện cực. [7] Các điện cực có hình tròn và điển hình là các phân đoạn có khớp nối ren, để khi các điện cực mòn, các phân đoạn mới có thể được thêm vào. Các hồ quang hình thành giữa vật liệu tích điện và điện cực, điện tích được đốt nóng cả bởi dòng điện đi qua điện tích và năng lượng bức xạ được phát triển bởi hồ quang. Nhiệt độ hồ quang điện đạt khoảng 3000 ° C (5000 ° F), do đó làm cho các phần dưới của điện cực phát sáng rực rỡ khi hoạt động. [8] Các điện cực được tự động nâng lên và hạ xuống bằng hệ thống định vị, có thể sử dụng điện tời nâng hoặc xi lanh thủy lực. Hệ thống điều tiết duy trì dòng điện và đầu vào xấp xỉ không đổi trong quá trình nóng chảy của điện tích, mặc dù phế liệu có thể di chuyển dưới các điện cực khi nó tan chảy. Các cánh tay cột giữ các điện cực có thể mang các thanh cái nặng (có thể là ống đồng làm mát bằng nước rỗng mang dòng điện đến kẹp điện cực) hoặc là "cánh tay nóng", trong đó toàn bộ cánh tay mang dòng điện, tăng hiệu quả. Cánh tay nóng có thể được làm từ thép mạ đồng hoặc nhôm. Cáp làm mát bằng nước lớn kết nối các ống hoặc cánh tay xe buýt với máy biến áp đặt liền kề với lò. Máy biến áp được lắp đặt trong hầm và làm mát bằng nước. [6]
Lò được xây dựng trên một nền tảng nghiêng để thép lỏng có thể được đổ vào một tàu khác để vận chuyển. Hoạt động của lò nghiêng để đổ thép nóng chảy được gọi là "khai thác". Ban đầu, tất cả các lò luyện thép đều có vòi khai thác được đóng kín bằng vật liệu chịu lửa bị rửa trôi khi lò bị nghiêng, nhưng các lò hiện đại thường có lỗ vòi đáy lệch tâm (EBT) để giảm sự bao gồm nitơ và xỉ trong thép lỏng. Những lò này có một lỗ vòi đi thẳng đứng qua lò sưởi và vỏ, và được đặt lệch tâm trong "mũi" hẹp của lò sưởi hình quả trứng. Nó chứa đầy cát chịu lửa, chẳng hạn như olivine, khi nó bị đóng cửa. Các nhà máy hiện đại có thể có hai vỏ với một bộ điện cực có thể được chuyển giữa hai; một vỏ làm nóng phế liệu trong khi vỏ còn lại được sử dụng cho meltdown. Các lò dựa trên DC khác có cách sắp xếp tương tự, nhưng có các điện cực cho mỗi vỏ và một bộ thiết bị điện tử.
Lò AC thường thể hiện một mô hình các điểm nóng và lạnh xung quanh chu vi lò sưởi, với các điểm lạnh nằm giữa các điện cực. Các lò nung hiện đại gắn các vòi đốt nhiên liệu oxy ở bên hông và sử dụng chúng để cung cấp năng lượng hóa học cho các điểm lạnh, làm cho việc gia nhiệt của thép đồng đều hơn. Năng lượng hóa học bổ sung được cung cấp bằng cách bơm oxy và carbon vào lò; trong lịch sử, điều này đã được thực hiện thông qua các mồi (ống thép nhẹ rỗng [9]) trong cửa xỉ, bây giờ điều này chủ yếu được thực hiện thông qua các đơn vị phun gắn trên tường kết hợp các vòi đốt nhiên liệu oxy và hệ thống phun oxy hoặc carbon thành một đơn vị.
Một lò luyện thép hiện đại cỡ trung bình sẽ có một máy biến áp có công suất khoảng 60.000.000 volt-ampe (60 MVA), với điện áp thứ cấp giữa 400 và 900 volt và dòng điện thứ cấp vượt quá 44.000 ampe. Trong một cửa hàng hiện đại, một lò nung như vậy dự kiến sẽ sản xuất một lượng 80 tấn thép lỏng trong khoảng 50 phút kể từ khi sạc bằng phế liệu lạnh đến khai thác lò. So sánh, các lò oxy cơ bản có thể có công suất 150 chuyến 300 tấn mỗi mẻ, hoặc "nhiệt" và có thể tạo ra nhiệt trong 30 phút40 phút. Rất nhiều biến thể tồn tại trong chi tiết thiết kế lò và vận hành, tùy thuộc vào sản phẩm cuối cùng và điều kiện địa phương, cũng như nghiên cứu liên tục để cải thiện hiệu suất lò. Lò đốt chỉ có phế liệu lớn nhất (tính theo trọng lượng khai thác và xếp hạng máy biến áp) là lò DC do Tokyo Steel vận hành tại Nhật Bản, với trọng lượng vòi 420 tấn và được cung cấp bởi tám máy biến áp 32MVA cho tổng công suất 256MVA.
Để sản xuất một tấn thép trong lò hồ quang điện cần khoảng 400 kilowatt giờ / tấn ngắn hoặc khoảng 440 kWh mỗi tấn; lượng năng lượng tối thiểu theo lý thuyết cần thiết để nấu chảy một tấn thép phế liệu là 300 kWh (điểm nóng chảy 1520 ° C / 2768 ° F). Do đó, một EAF 300 MV, 300 MVA sẽ cần khoảng 132 MWh năng lượng để làm nóng chảy thép và "thời gian bật nguồn" (thời gian thép được nung chảy với một vòng cung) khoảng 37 phút. Sản xuất thép hồ quang điện chỉ kinh tế khi có điện dồi dào, với lưới điện phát triển tốt. Ở nhiều địa điểm, các nhà máy hoạt động trong giờ thấp điểm khi các tiện ích có công suất phát điện dư thừa và giá điện ít hơn.
Hoạt động [ chỉnh sửa ]
Kim loại phế liệu được chuyển đến một khoang phế liệu, nằm bên cạnh đến cửa hàng tan chảy. Phế liệu thường có hai loại chính: mảnh vụn (đồ trắng, ô tô và các vật thể khác làm bằng thép đo ánh sáng tương tự) và tan chảy nặng (tấm lớn và dầm), cùng với một số sắt giảm trực tiếp (DRI) hoặc gang để cân bằng hóa học. Một số lò nung chảy gần như 100% DRI.
Phế liệu được chất vào các thùng lớn gọi là giỏ, với cửa "vỏ sò" cho một cơ sở. Chăm sóc được đưa vào lớp phế liệu trong giỏ để đảm bảo vận hành lò tốt; tan chảy nặng được đặt trên cùng của một lớp ánh sáng của mảnh vụn bảo vệ, trên đó được đặt nhiều mảnh vụn hơn. Các lớp này nên có mặt trong lò sau khi sạc. Sau khi tải, giỏ có thể chuyển qua lò gia nhiệt trước, sử dụng khí đốt lò nóng để đốt nóng phế liệu và thu hồi năng lượng, tăng hiệu quả của nhà máy.
Giỏ phế liệu sau đó được đưa đến cửa hàng tan chảy, mái nhà bị văng ra khỏi lò và lò được tính bằng phế liệu từ giỏ. Sạc pin là một trong những hoạt động nguy hiểm hơn đối với các nhà khai thác EAF. Rất nhiều năng lượng tiềm năng được giải phóng bởi hàng tấn kim loại rơi xuống; bất kỳ kim loại lỏng nào trong lò thường bị dịch chuyển lên trên và ra ngoài bởi phế liệu rắn, và dầu mỡ trên phế liệu được đốt cháy nếu lò nóng, dẫn đến một quả cầu lửa phun trào. Trong một số lò nung vỏ đôi, phế liệu được tích điện vào lớp vỏ thứ hai trong khi lớp thứ nhất đang được nấu chảy và nung nóng trước bằng khí thải từ lớp vỏ đang hoạt động. Các hoạt động khác là sạc liên tục đốt nóng phế liệu trên băng chuyền, sau đó xả phế liệu vào lò, hoặc sạc phế liệu từ một trục đặt phía trên lò, với khí thải được dẫn qua trục. Các lò khác có thể được sạc bằng kim loại nóng (nóng chảy) từ các hoạt động khác.
Sau khi sạc, mái nhà bị cuốn ngược trở lại lò và bắt đầu tan chảy. Các điện cực được hạ xuống trên phế liệu, một vòng cung được đánh và các điện cực sau đó được thiết lập để khoan vào lớp vụn ở đỉnh lò. Điện áp thấp hơn được chọn cho phần đầu tiên của hoạt động này để bảo vệ mái nhà và tường khỏi nhiệt độ quá cao và thiệt hại từ các cung. Một khi các điện cực đã đạt đến sự tan chảy nặng nề ở đáy lò và các vòng cung được che chắn bởi phế liệu, điện áp có thể được tăng lên và các điện cực tăng lên một chút, kéo dài các cung và tăng sức mạnh cho sự tan chảy. Điều này cho phép một hồ nóng chảy hình thành nhanh hơn, giảm thời gian nhấn để chạm. Oxy được thổi vào phế liệu, đốt cháy hoặc cắt thép, và nhiệt hóa học thêm được cung cấp bởi các vòi đốt nhiên liệu oxy treo tường. Cả hai quá trình tăng tốc meltdown. Vòi siêu âm cho phép các tia oxy xâm nhập vào xỉ tạo bọt và tiếp cận với bể chất lỏng.
Một phần quan trọng của chế tạo thép là sự hình thành xỉ, nổi trên bề mặt thép nóng chảy. Xỉ thường bao gồm các oxit kim loại, và hoạt động như một điểm đến cho các tạp chất bị oxy hóa, như một tấm chăn nhiệt (ngăn chặn sự mất nhiệt quá mức) và giúp giảm xói mòn lớp lót chịu lửa. Đối với lò nung có vật liệu chịu lửa cơ bản, bao gồm hầu hết các lò sản xuất thép carbon, các chất tạo xỉ thông thường là canxi oxit (CaO, ở dạng vôi cháy) và oxit magiê (MgO, ở dạng dolomit và magnesit). Những người tạo xỉ này được tính bằng phế liệu, hoặc thổi vào lò trong thời gian tan chảy. Một thành phần chính khác của xỉ EAF là oxit sắt từ thép đốt với oxy được bơm. Sau đó trong nhiệt, carbon (dưới dạng than cốc hoặc than đá) được bơm vào lớp xỉ này, phản ứng với oxit sắt để tạo thành sắt kim loại và khí carbon monoxide, sau đó làm cho xỉ tạo bọt, cho phép hiệu quả nhiệt cao hơn và ổn định hồ quang tốt hơn và hiệu quả điện. Tấm chăn xỉ cũng bao phủ các vòng cung, ngăn ngừa thiệt hại cho mái lò và bên hông khỏi nhiệt bức xạ.
Khi phế liệu đã tan chảy hoàn toàn và đạt được một bể phẳng, một thùng phế liệu khác có thể được nạp vào lò và tan chảy, mặc dù sự phát triển của EAF đang chuyển sang các thiết kế một lần sạc. Sau khi điện tích thứ hai bị nóng chảy hoàn toàn, các hoạt động tinh luyện diễn ra để kiểm tra và hiệu chỉnh hóa chất thép và làm nóng quá trình nóng chảy trên nhiệt độ đóng băng của nó để chuẩn bị cho việc khai thác. Nhiều chất tạo xỉ được đưa vào và nhiều oxy được thổi vào bồn tắm, đốt cháy các tạp chất như silicon, lưu huỳnh, phốt pho, nhôm, mangan và canxi, và loại bỏ các oxit của chúng vào xỉ. Việc loại bỏ carbon diễn ra sau khi các nguyên tố này bị đốt cháy trước, vì chúng có ái lực lớn hơn với oxy. Kim loại có ái lực với oxy kém hơn sắt, chẳng hạn như niken và đồng, không thể được loại bỏ thông qua quá trình oxy hóa và phải được kiểm soát thông qua hóa học phế liệu, chẳng hạn như giới thiệu sắt và gang giảm trực tiếp đã đề cập trước đó. Một xỉ xỉ được duy trì trong suốt, và thường tràn ra lò để đổ ra khỏi cửa xỉ vào hố xỉ. Lấy mẫu nhiệt độ và lấy mẫu hóa học diễn ra thông qua mồi tự động. Oxy và carbon có thể được đo tự động thông qua các đầu dò đặc biệt nhúng vào thép, nhưng đối với tất cả các yếu tố khác, mẫu "ướp lạnh", một mẫu nhỏ, rắn chắc của thép thép được phân tích trên máy quang phổ phát xạ hồ quang.
Một khi nhiệt độ và hóa học là chính xác, thép được gõ vào một cái muôi được làm nóng trước thông qua việc nghiêng lò. Đối với các lò luyện thép carbon đơn giản, ngay khi phát hiện xỉ trong quá trình khai thác, lò sẽ nhanh chóng nghiêng về phía bên bị bong ra, giảm thiểu việc mang xỉ vào thùng. Đối với một số loại thép đặc biệt, bao gồm thép không gỉ, xỉ cũng được đổ vào muôi, được xử lý tại lò lò để thu hồi các nguyên tố hợp kim có giá trị. Trong quá trình khai thác một số bổ sung hợp kim được đưa vào dòng kim loại, và thêm vôi vào đầu muôi để bắt đầu xây dựng một lớp xỉ mới. Thông thường, một vài tấn thép lỏng và xỉ được để lại trong lò để tạo thành một "gót chân nóng", giúp làm nóng trước các phế liệu tiếp theo và tăng tốc độ tan chảy của nó. Trong và sau khi khai thác, lò được "quay lại": cửa xỉ được làm sạch bằng xỉ hóa rắn, các vật liệu chịu lửa có thể kiểm tra và các bộ phận làm mát bằng nước được kiểm tra rò rỉ, và các điện cực được kiểm tra xem có bị hư hại hay kéo dài không khi thêm các phân đoạn mới ; các lỗ hổng được lấp đầy bằng cát khi hoàn thành khai thác. Đối với lò công suất trung bình 90 tấn, toàn bộ quá trình thường sẽ mất khoảng 60 phút70 phút từ khi chạm một nhiệt đến khi chạm vào lần tiếp theo (thời gian chạm-chạm).
Lò được làm sạch hoàn toàn bằng thép và xỉ thường xuyên để có thể kiểm tra vật liệu chịu lửa và sửa chữa lớn hơn nếu cần thiết. Vì các vật liệu chịu lửa thường được làm từ cacbonat nung, chúng rất dễ bị hydrat hóa từ nước, do đó, bất kỳ rò rỉ nghi ngờ nào từ các thành phần làm mát bằng nước đều được xử lý cực kỳ nghiêm trọng, vượt ra ngoài mối lo ngại ngay lập tức về các vụ nổ hơi nước. Sự mài mòn quá mức của vật liệu chịu lửa có thể dẫn đến sự phá vỡ, trong đó kim loại lỏng và xỉ xâm nhập vào vật liệu chịu lửa và vỏ lò và thoát ra các khu vực xung quanh.
Ưu điểm cho sản xuất thép [ chỉnh sửa ]
Việc sử dụng EAF cho phép thép được chế tạo từ nguyên liệu kim loại phế liệu 100%. Điều này làm giảm đáng kể năng lượng cần thiết để sản xuất thép khi so sánh với sản xuất thép sơ cấp từ quặng.
Một lợi ích khác là tính linh hoạt: trong khi lò cao không thể thay đổi sản xuất nhiều và có thể hoạt động trong nhiều năm, EAF có thể nhanh chóng được khởi động và dừng lại, cho phép nhà máy thép thay đổi sản xuất theo nhu cầu.
Mặc dù các lò hồ quang luyện thép thường sử dụng thép phế liệu làm nguyên liệu chính, nhưng nếu kim loại nóng từ lò cao hoặc sắt khử trực tiếp có sẵn về mặt kinh tế, thì chúng cũng có thể được sử dụng làm thức ăn cho lò.
Vì các EAF đòi hỏi một lượng lớn năng lượng điện, nhiều công ty lên lịch hoạt động để tận dụng giá điện ngoài giờ cao điểm.
Một lò hồ quang luyện thép điển hình là nguồn thép cho một nhà máy mini, có thể tạo ra các thanh hoặc dải sản phẩm. Các nhà máy mini có thể được đặt tương đối gần các thị trường cho các sản phẩm thép và các yêu cầu vận chuyển ít hơn so với một nhà máy tích hợp, thường được đặt gần một bến cảng để tiếp cận vận chuyển.
Các vấn đề môi trường [ chỉnh sửa ]
Mặc dù lò hồ quang điện hiện đại là một nhà tái chế thép phế liệu hiệu quả cao, hoạt động của một cửa hàng lò hồ quang có thể có tác động xấu đến môi trường. Phần lớn chi phí vốn của một cài đặt mới sẽ được dành cho các hệ thống nhằm giảm các hiệu ứng này, bao gồm:
- Bao vây để giảm mức âm thanh cao
- Bộ thu bụi cho khí đốt lò
- Sản xuất xỉ
- Nhu cầu nước làm mát
- Lưu lượng xe tải nặng để xử lý phế liệu, xử lý vật liệu và sản phẩm
- sản xuất điện
Do chất lượng rất tải của lò hồ quang, hệ thống điện có thể yêu cầu các biện pháp kỹ thuật để duy trì chất lượng điện cho các khách hàng khác; nhấp nháy và biến dạng sóng hài là tác dụng phụ phổ biến của hoạt động lò hồ quang trên hệ thống điện. Vì lý do này, nhà máy điện nên được đặt càng gần các lò EA càng tốt.
Các lò hồ quang điện khác [ chỉnh sửa ]
Để luyện thép, dòng điện trực tiếp (19659003] DC) lò hồ quang được sử dụng, với một điện cực duy nhất trên mái nhà và dòng điện trở lại thông qua một lớp lót đáy dẫn điện hoặc chân dẫn điện trong đế. Ưu điểm của DC là tiêu thụ điện cực thấp hơn trên mỗi tấn thép được sản xuất, do chỉ có một điện cực được sử dụng, cũng như ít sóng hài điện và các vấn đề tương tự khác. Kích thước của lò hồ quang DC bị giới hạn bởi khả năng mang dòng điện của các điện cực có sẵn và điện áp tối đa cho phép. Bảo trì lò sưởi dẫn điện là một nút cổ chai trong hoạt động mở rộng của lò hồ quang DC.
Trong một nhà máy thép, lò lò (LF) được sử dụng để duy trì nhiệt độ của thép lỏng trong quá trình xử lý sau khi khai thác từ EAF hoặc để thay đổi thành phần hợp kim. Muôi được sử dụng cho mục đích đầu tiên khi có sự chậm trễ về sau trong quá trình luyện thép. Lò lò bao gồm một mái nhà chịu lửa, một hệ thống sưởi ấm, và khi áp dụng, một điều khoản để bơm khí argon vào đáy của sự tan chảy để khuấy. Không giống như lò nung phế liệu, lò lò không có cơ chế sạc nghiêng hoặc phế liệu. [ cần trích dẫn ]
Lò hồ quang điện cũng được sử dụng để sản xuất cacbua canxi, ferroalloys và các hợp kim không chứa sắt khác, và để sản xuất phốt pho. Lò cho các dịch vụ này khác về mặt vật lý so với lò luyện thép và có thể hoạt động liên tục, thay vì theo lô. Lò quá trình liên tục cũng có thể sử dụng các điện cực Søderberg dạng dán để ngăn chặn sự gián đoạn do thay đổi điện cực. Một lò như vậy được gọi là lò hồ quang chìm vì các đầu điện cực được chôn trong xỉ / điện tích, và sự phóng điện xảy ra qua xỉ, giữa mờ và điện cực. Một lò hồ quang làm thép, bằng cách so sánh, vòng cung trong mở. Chìa khóa là điện trở, là thứ tạo ra nhiệt cần thiết: điện trở trong lò luyện thép là khí quyển, trong khi ở lò nung chìm, xỉ hoặc điện tích tạo thành điện trở. Kim loại lỏng hình thành trong một trong hai lò quá dẫn điện để tạo thành một điện trở sinh nhiệt hiệu quả.
Những người nghiệp dư đã xây dựng nhiều loại lò hồ quang, thường dựa trên bộ dụng cụ hàn hồ quang điện được chứa bởi các khối silic hoặc chậu hoa. Mặc dù thô, những lò đơn giản này có thể làm tan chảy một loạt các vật liệu, tạo ra cacbua canxi, v.v.
Phương pháp làm mát [ chỉnh sửa ]
Lò hồ quang nhỏ hơn có thể được làm mát đầy đủ bằng cách lưu thông không khí qua các thành phần cấu trúc của vỏ và mái, nhưng lớn hơn cài đặt yêu cầu làm mát cưỡng bức chuyên sâu để duy trì cấu trúc trong giới hạn vận hành an toàn. Vỏ lò và mái nhà có thể được làm mát bằng nước tuần hoàn qua các ống tạo thành một bảng hoặc bằng nước phun vào các thành phần của bảng. Các tấm hình ống có thể được thay thế khi chúng bị nứt hoặc đạt đến vòng đời ứng suất nhiệt. Xịt làm mát là kinh tế nhất và là phương pháp làm mát hiệu quả cao nhất. Một thiết bị làm mát phun có thể được liên kết gần như vô tận; thiết bị kéo dài 20 năm là tiêu chuẩn. Tuy nhiên, trong khi rò rỉ hình ống ngay lập tức được chú ý trong một lò vận hành do các báo động mất áp suất trên các tấm, tại thời điểm này không có cách nào ngay lập tức phát hiện rò rỉ làm mát khối lượng rất nhỏ. Chúng thường ẩn sau lớp phủ xỉ và có thể hydrat hóa vật liệu chịu lửa trong lò sưởi dẫn đến sự thoát ra khỏi kim loại nóng chảy hoặc trong trường hợp xấu nhất là một vụ nổ hơi nước. [ chỉnh sửa ]
Một lò hồ quang plasma (PAF) sử dụng đèn khò plasma thay vì điện cực than chì. Mỗi ngọn đuốc này bao gồm một vỏ được cung cấp với một vòi và ống hướng trục để cung cấp khí tạo plasma (hoặc nitơ hoặc argon), và một điện cực than chì hình trụ có thể đốt được đặt trong ống. Các lò như vậy có thể được gọi là lò "PAM" (Plasma Arc Melt). Chúng được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp nấu chảy titan và các ngành công nghiệp kim loại đặc biệt tương tự. [10] Làm lại hồ quang chân không (VAR) là quá trình tẩy rửa chân không thứ cấp và sản xuất phôi với sự đồng nhất hóa học và cơ học được cải thiện. Trong các ứng dụng hàng không vũ trụ và thương mại quan trọng, các kỹ sư vật liệu thường chỉ định thép VIM-VAR. VIM có nghĩa là cảm ứng chân không nóng chảy và VAR có nghĩa là chân không được lưu lại. Thép VIM-VAR trở thành vòng bi cho động cơ phản lực, trục cánh quạt cho máy bay trực thăng quân sự, bộ truyền động cánh cho máy bay chiến đấu, bánh răng trong máy bay phản lực hoặc máy bay trực thăng, gắn hoặc ốc vít cho động cơ phản lực, móc đuôi máy bay phản lực và các ứng dụng đòi hỏi khắt khe khác. Hầu hết các loại thép được nung chảy một lần và sau đó được đúc hoặc chế tạo thành dạng rắn trước khi rèn rộng hoặc cán thành dạng luyện kim. Ngược lại, thép VIM-VAR trải qua hai lần nóng chảy tinh khiết cao hơn trong chân không. Sau khi tan chảy trong lò hồ quang điện và hợp kim trong bình khử oxy oxy argon, thép được định sẵn để làm lại chân không được đúc thành khuôn phôi. Các thỏi hóa rắn sau đó đi đến một lò nung chảy cảm ứng chân không. Quá trình tẩy chân không này giúp thép có các vùi và khí không mong muốn trong khi tối ưu hóa thành phần hóa học. Hoạt động VIM đưa các thỏi rắn này trở về trạng thái nóng chảy trong khoảng trống không có chất gây ô nhiễm của chân không. Sự tan chảy được kiểm soát chặt chẽ này thường đòi hỏi tới 24 giờ. Vẫn được bao bọc bởi chân không, kim loại nóng chảy từ lò nung VIM vào khuôn điện cực khổng lồ. Một điện cực điển hình cao khoảng 15 feet (5 m) và sẽ có nhiều đường kính khác nhau. Các điện cực hóa rắn trong chân không. Đối với thép VIM-VAR, bề mặt của các điện cực được làm mát phải được mài để loại bỏ các bất thường trên bề mặt và tạp chất trước khi tẩy chân không tiếp theo. Sau đó, điện cực đất được đặt trong lò VAR. Trong lò VAR, thép dần dần tan chảy trong buồng kín chân không. Việc tẩy rửa hồ quang chân không tiếp tục loại bỏ các vùi còn sót lại để cung cấp độ sạch thép vượt trội và loại bỏ thêm các loại khí như oxy, nitơ và hydro. Kiểm soát tốc độ mà các giọt này hình thành và hóa rắn đảm bảo tính nhất quán của hóa học và cấu trúc vi mô trong toàn bộ thỏi VIM-VAR. Điều này lần lượt làm cho thép có khả năng chống gãy hoặc mỏi hơn. Quá trình sàng lọc này là rất cần thiết để đáp ứng các đặc tính hiệu suất của các bộ phận như trục cánh quạt máy bay trực thăng, bộ truyền động cánh trên máy bay phản lực quân sự hoặc ổ trục trong động cơ phản lực. Đối với một số ứng dụng thương mại hoặc quân sự, hợp kim thép chỉ có thể đi qua một lần duy nhất chân không, đó là VAR. Ví dụ, thép cho các trường hợp tên lửa rắn, bánh răng hạ cánh hoặc thanh xoắn cho xe chiến đấu thường liên quan đến một chân không. Làm lại hồ quang chân không cũng được sử dụng trong sản xuất titan và các kim loại khác có tính phản ứng hoặc trong đó cần có độ tinh khiết cao. Làm lại hồ quang chân không [ chỉnh sửa ]
Xem thêm [ chỉnh sửa ]
Tài liệu tham khảo [ chỉnh sửa ]
Đọc thêm [ chỉnh sửa ]
Bên ngoài liên kết [ chỉnh sửa ]