Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Chương 1: Xác định kích thước lò

Chương 1: Xác định kích thước lò

Tải bản đầy đủ - 0trang

1.2.Tính kích

thước

hình học

của lò:

1.2.1. Tổng

thể tích

của nồi

lò:





Thể

tích

kim

loại

lỏng



trong nồi lò:



Vo thể tích riêng của kim loại lỏng, Vo =0,145(tấn/m3).

g kl



khối lượng thép nấu trong một mẻ,



g kl



=100 tấn.



Vkl  Vo �g kl  0,145 �100  14,5(m3 ) .





Thể tích của xỉ trong nồi lò:



V0 xi là thể tích riêng của xỉ(0,33 tấn/ m3).

Nếu dùng gang nấu thép thì lượng xỉ phụ thuộc trọng lượng gang. Lượng gang dùng

trong một mẻ khoảng 15% đến trên 20% lượng liệu, lượng xỉ chiếm 9-10% lượng gang. Để

an tồn trong q trình nấu luyện thì ta tính cho 100% liệu là gang và lượng xỉ sinh ra là

15% lượng gang.



Vxi  15% �Vkl  0,15 �14,5  2,18(m3 ) .

 Tổng thể tích của nồi lò:



V  Vkl  Vxi  14,5  2,18  16,68(m3 ) .



1.2.2. Tính các kích thước của nồi lò:

Theo hình 4.2 ta xác định được kích thước nồi lò:



�r 2 h 2 � h

V   h1 �  1 �  . 2  R 2  R  r 2 

�8 6 � 3



. (1.2.2)



Với



r



d

D

R 1

2;

2



Các kích thước của nồi lò thường được chọn theo chiều cao nồi lò H:

 H=h1+h2với h1=0,2H; h2=0,8H.

 Đường kính nồi lò: D1  5 H .

 Chiều cao phần chỏm cầu: h1=0,2H.

 Chiều cao phần nón: h2=0,8H.



 Đường kính phần chỏm cầu:



 Bán kính chỏm cầu:



r



d  D1  2h2 



17

H

5 .



1

d  1, 7 H

2

.



Thay các giá trị trên vào cơng thức (1.2.2) ta tính được:



V  11, 6 H 3 .

H

Suy ra:



3



V

11, 6 .



V=16,68(m3)

 H=1,129(m)=1129(mm)



� Ta tính được các kích thước:





h1  0, 2 H  0, 2 �1129  226(mm)



.



 h2  0,8H  0,8 �1129  903(mm) .









D1  5H  5 �1129  5645(mm)

d  D1  2h2 



.



17

17

H  �1129  3839(mm)

5

5

.







r



1

d  1, 7 H  1, 7 �1129  1919(mm)

2

.



Các kích thước khác của tường lò cũng được chọn dựa trên chiều cao của nồi lò H:

 Đường kính của khơng gian nấu chảy là: thường

D  D1  200(mm)

ta chọn 2

.



D2  D1  200  5 H  200(mm)



D2  D1  (100 �200)(mm)



.



� D2  5645  200  5845( mm) .

 Chiều cao không gian nấu chảy:



H1  (2,1 �2, 2) H



ta chọn 2,2.



� H1  2, 2 �1129  2484(mm) .

Tỉ số góc nghiêng của tường lò 10%.

Do đó:

H  100 2484  100

1



 238(mm)

 D3  D2   1

10

10

X= 2

.



� D3  D2  2 �238  5845  2 �238  6321( mm)

D3 là đường kính nắp lò.

 Chiều cao của nóc lò:



�1 1 �

1

h3  � � �D3 (mm)

�7 8 �

chọn 7 ta tính được:

1

1

h3  �D3  �6321  903(mm)

7

7

.



 Chiều rộng cửa lò:



a  0,3D3 (mm)



.



� a  0,3 �6321  1896( mm) .

 Chiều cao cửa lò:



b  0,8a (mm) .



.



� b  0,8 �1896  1517(mm) .



1.3. Xác định độ dày đáy, tường và nắp lò:

1.3.1. Độ dày đáy lò:

Chiều dày đáy thường chọn gần bằng chiều sâu nồi lò H, ta chọn



 day



=1000mm



Khi dùng máy khuấy trộn điện từ chiều dày đáy giảm 10-15% để đạt hiệu quả cao trong

việc khấy trộn.



1.3.2. Độ dày tường lò:

Độ dày tường lò 100tấn nằm trongkhoảng



 tuong



=550-650mm chọn



 tuong



=600mm.



� đường kính ngồi của tường lò.



Dt  D2  2 � tuong  5845  2 �600  7045(mm)



.



1.3.3. Độ dày nắp lò:

Độ dày nắp lò thường chọn trong khoảng 230-400mm. Chọn độ dày nắp



 nap  300(mm)



.

Nồi lò



Tường





Nắp lò



Đại lượng

Chiều cao nồi lò



Kí hiệu Cơng thức tính

H

V

H3

11, 6

Chiều cao phần chỏm cầu

h1

h1=0,2H

Chiều cao phần nón

h2

h2=0,8H

Đường kính nồi lò

D1

D1  5H

Đường kính phần chỏm cầu

d

17

d  D1  2h2  H

5

r

Bán kính phần chỏm cầu

1

r  d  1, 7 H

2

Đường kính của không gian nấu D2

D2  D1  200

chảy

Chiều cao không gian nấu chảy H1

H1  2, 2 �H

Độ nghiêng của tường lò 10% so X

với chiều cao

h3

Chiều cao của nắp lò



H1  100

10

1

h3  �D3

7

X



Giá trị

1129



Đơn vị

mm



226

903

5645



mm

mm

mm



3839



mm



1919



mm



5845



mm



2484



mm



238



mm



903



mm



Đường kính nắp lò



D3



D3  D2  2 �X



6321



mm



Chiều rộng cửa lò



a



a  0,3D3



1896



mm



Chiều cao cửa lò



b



b  0,8a



1517



mm



 day



450 �900



1000



mm



 tuong



300 �700



650



mm



Dt



Dt  D2  2 � tuong



7045



mm



 nap



230 �400



300



mm



Xác định Độ dày đáy lò

độ dày

Độ dày tường lò

đáy,

tường, nắp

Đường kính ngồi của tường lò



Độ dày nắp lò



Bảng tính tốn kích thước lò hồ quang sản lượng 100 tấn/mẻ

Sau khi sử dụng lò để nấu luyện thì dung tích lò sẽ tăng lên khoảng 30 �40% nên có thể

nấu quá từ 15 �20%.



2. Chương 2: Tính tốn mất nhiệt

2.1. Chọn vật liệu xây lò và cách xây lò:

2.1.1. Chọn vật liệu xây lò:

Lò hồ quang có lớp vỏ ngồi bằng thép chịu nhiệt, độ dày 10-25m, thân lò hình trụ đáy

cong hoặc đáy phẳng, hay thân dạng hình cơn đáy cong. Bên trong vỏ có xây hoặc đầm vật

liệu cản nhiệt và gạch chiệu lửa cao. Trên thân lò có nắp đậy kín hoặc di chuyển được khi

chất liệu vào lò theo phương pháp trên xuống, nắp lò khơng có vỏ bọc bằng kim loại, nhưng

để đảm bảo đủ độ bền người ta làm vành đai kim loại bao quanh chân vòm nắp. Tùy theo

dung lượng lò tấn/mẻ mà người ta xây đầm, dùng các loại gạch khác nhau, các lớp gạch

khác nhau và có độ dày phù hợp.

Chất lượng thể xây lò ảnh hưởng lớn đến năng suất và chất lượng thép, tránh được

những sự cố đáng tiếc, nguy hiểm có thể xảy ra.





u cầu của thể xây lò:



Phải có độ bền nhiệt, độ bền tải trọng và độ bền nén cao. Chịu được

nhiệt độ gần 17000C, tải trọng gần 100 tấn.

-



Chịu được tải trọng cơhọc ởnhiệt độcao.



-



Bền hóa học và khảnăng chống tẩm thực cao.







-



Chịu sựthay đổi nhiệt độ đột ngột.



-



Có hình dạng và kích thước ổn định khi làm việc.



-



Có thểsản xuất hàng loạt và giá thành phù hợp.



-



Tránh tác dụng làm mất mác kim loại hợp kim.



Một số loại gạch chiệu lửa được sử dụng để xây lò bazơ hiện nay:



Lò bazơ được sử dụng nhiều vì tạo điều kiện thuận lợi cho việc tạp chất như phốt pho,

lưu huỳnh và các tạp phi kim khác…

Lò hồ quang bazơ xây lò thường được xây dụng bằng gạch manhêzit(MgO), Crơmmanhêzit( Cr2O3-MgO), manhêzit-Crơmit( MgO-Cr2O3), củng có khi dùng gạch Alumin cao(

Al2O3) để xây lò. Ngồi ra còn sử dụng gạch samốt A( Al2O3-SiO2) để cản nhiệt và giữ nhiệt.

Gạch manhêzit được dùng để xây phần trên và phần đáy lò có thành phần:

MgO



CaO



SiO2



Al2O3 + Fe2O3



88-91,5%



≤3%



≤4%



3-5%



Gạch manhêzit có độ chịu lửa cao từ 1700 �18000C, nhiệt độ biến mềm 15000C và độ

giản nhiệt cao, độ bền cao. Nhưng loại gạch này lại có tính biến mềm kém hay bị nứt vở khi

nhiệt độ thay đổi đột ngột. Do đó, người ta khơng sử dụng gạch này để xây nắp lò và chân

tường lò.

Gạch Crơm-manhezit( Cr2O3-MgO) có thành phần hóa học:

Cr2O3

MgO

20-30%

40-45%

Loại gạch này có độ chịu lửa cao, độ dẫn nhiệt tốt, chịu được nhiệt độ thay đổi đột ngột,

nên thường dùng để xây chân tường lò, chỗ tháo thép và đơi khi dùng để xây nắp lò. Loại

gạch này có tính chất tốt thường dùng để xây nắp lò.

Gạch manhezit-Crơmiccó thành phần:

MgO

Cr2O3

65-67%

8-18%

Gạch samot là loại gạch có tính chất trung bình có thành phần hóa học:

Al2O3

SiO2

20-30%

55-60%

Thường dùng để xây lớp cản nhiệt ngồi cùng ở đáy,tường, máng rót thép và nồi rót

thép.



2.1.2. Cách xây lò:



 Nắp lò:

Nắp lò điện hồ quang luyện thép phải làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao và áp suất

lớn. Trong quá trình nấu luyện thép, nắp lò là nơi tập trung lượng khá lớn, nhiệt độ lớn hơn

17000C ,khói bụi nóng nhiều, đồng thời phải tiến hành xây đúng kỹ thuật,cẩn thận và chắc

chắn. Đầu tiên đặt vành nắp lò lên nền cát có vòm giống như độ cong của nắp lò, tiếp theo

xác định tâm của ba lỗ điện cực, mỗi tâm của lỗ cách nhau 1200 tạo thành một khung nắp lò

ở chính giữa khung vành đai nắp lò, tiếp theo xác định tâm của ba lỗ điện cực trước, xây gân

nắp lò, tiếp theo xây nắp lò theo cách từ ngồi vào trong, cứ xây xong 3 �4 viên gạch thì lót

một tấm tôn dày 1 �1,5 mm, các viên gạch đều được xây dựng đứng và chèn chặt các viên

gạch xây. Sau khi xây xong đưa nắp vào nơi khác để nung sấy cẩn thận.







 300mm



Nắp lò điện hồ quang luyện thép theo tính tốn như trên có chiều dày nap

,

xây bằng gạch Crơm-manhezit( Cr2O3-MgO), nắp lò thường được nâng lên và quay góc 60

hay 1200 để chất liệu vào lò. Do dó nắp lò ngồi u cầu về độ chịu lửa cao, bền nhiệt, còn

phải bền cơ học, chắt chắn khơng bị vênh uốn cơng trong q trình nấu luyện thép cũng như

thao tác nâng hạ, quay nắp lò.

 Tường lò:

Tường lò có hai phần, phần trên mỏng hơn, phần dưới dày hơn, nghĩa là tường lò ln

có độ vát gần bằng 10% . Nhờ có độ vát như vậy mà việc chất liệu vào lò được thuận lợi và

tránh được hao mòn do hồ quang phát ra. Phần trên chủ yếu xây gạch chịu lửa cao, còn phần

dưới ln bị va đập bởi liệu chất từ trên xuống, vừa phải chịu q trình bào mòn tẩm thực

của kim loai lỏng, xỉ. Do đó cần phải xây bằng gạch chịu lửa chịu được nhiệt độ cao, bền

nén, bền cơ học và chóng mài mòn tốt.

Sau khi xây xong đáy lò thì xây tiếp tường lò, xây từ trong ra ngồi và xây từ chân

tường phía dưới lên trên.

Tường được xây ba lớp: với chiều dày tường lò tính được là



 tuong  600mm



ta có:



 Vỏ thép ở bên ngồi dày 10mm.

 Tiếp theo xây hoặc đầm lớp gạch samốt dày khoảng 200 mm.

 Tiếp lớp samốt là xây lớp làm việc có chiều dày 390mm xây bằng gạch manhêzit

xây ở phần trên và gạch Crom-manhêzit xây ở phần dưới.

 Đáy lò:

Được xây bốn lớp: với độ dày đáy lò



 day  1000mm



ta có:



-



Bên ngồi là lớp thép dày 20mm



-



Lớp sát vỏ lò là lớp bột hoặc sạn samốt xốp có độ dày 100mm.



-



Tiếp theo xây lớp gạch samốt dày 230mm.



-



Trên lớp gạch samốt là lớp gạch manhêzic xây nghiêng 115mm, độ

dày lớp này là 350mm.



-



Trên cùng là một lớp đầm bằng sạn manhêzic dày 300mm.



Đáy lò là nơi chứa thép lỏng và xỉ, cần đảm bảo độ chiệu lửa cao, giữ nhiệt tốt, chịu

được q trình sơi của thép, chống tẩm thực của xỉ lỏng ( nhất là xỉ bọt). Đặc biệt đáy lò

phải bền chắc để chống được va đập mạnh của quá trình chất liệu rắn từ trên xuống.



2.2. Chế độ nhiệt trong lò:

2.2.1.



Đặt vấn đề:



Muốn cho việc sản xuất thép trong lò điện hồ quang đạt được chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

cao thì ngồi việc xác định ngồi việc xác định kích thước khơng gian lò,kích thước và dung

tích lò một cách hợp lý, ta cón phải xác định kích thước khơng gian lò, đưa chế độ điện phù

hợp với từng thời kỳ nấu luyện. Muốn vậy, ta cần phải giải quyết các nhiệm vụ cơ bản sau:

- Bố trí điện cực nhiều, đảm bảo hồ quang cháy hợp lý,liên tục, làm cho

quá trình nấu chảy nhanh, đồng thời tránh được hiện tượng nung nóng tường và nắp lò quá

mức.

- Xác định chế độ điện và nhiệt, chế độ thao tác hợp lý cho từng thời kỳ

nấu luyện, bảo đảm năng suất cao, mất mát điện là nhỏ nhất.

-



Có khoảng khơng gian lò thích hợp để truyền nhiết tốt,tuổi thọ lò cao.



Đứng về quang điểm trao đổi nhiệt giữa hồ quang và khơng gian lò mà chia mẻ nấu làm

ba thời kỳ:

(1) Thời kỳ liệu còn rắn:

Vào thời kỳ nấu chảy,hồ quang cháy giữa điện cực và bề mặt rắn. Hồ quang lúc bây

giờ cháy hở, bức xạ nhiệt của hồ quang lên tường lò và nắp lò rất mạnh( nhất là nắp lò vì

điện cực lúc bấy giờ gần nắp lò nhất). Đồng thời khả năng thu nhiệt của nắp lò và tường lò

là rất lớn vì lúc nầy nhiệt của chúng chưa cao.

Thời kỳ nầy người ta gọi là thời kỳ bức xạ hồ quang và nhận nhiệt của nắp lỏ và tường

lò là nhiều nhất.

(2) Thời kỳ hồ quang cháy kín:

Khi liệu rắn chảy thành ba hố dưới ba điện cực và ngày càng phát triển cả về đường

kính lẫn chiều sâu thì cả ba điện cực có khả năng nhúng sâu vào lòng liệu, hồ quang phát

ra bị liệu bao kín, do đó nhiệt sẽ hoàn toàn bức xạ vào liệu, mức độ bức xạ nhiệt của hò

quang lên tường và nắp lò yếu dần.



Thời kỳ này là thời kỳ bức xạ nhiệt vào liệu.

(3) Thời kỳ chảy xong:

Kim loại lúc này tự trao đổi nhiệt trong nội bộ kim loại và theo mọi phương mọi hướng.

Điện cực ở xa mặt kim loại nên hồ quang cháy phát ra được bức xạ hoàn tồn vào khơng

gian lò, đồng thời nhiệt phản xạ từ tường, đáy lò và nắp lò vào khoảng khơng gian lò cũng

khá mạnh.

Thời kỳ này là thời kỳ trao đổi nhiệt trong khoảng khơng gian lò.

- Khi hồ quang bị che chắn mạnh: thì lượng nhiệt của hồ quang bị các

phần che chắn hấp thụ. Trong trường hợp này lò hồ kim loại có nhiệt độ cao nhất, kế dến là

nhiệt độ của xỉ ở vùng xa ngọn lửa hồ quang và bé nhất là nhiệt độ của lớp lót .

- Khi hồ quang bị che chắn yếu: nồi lò của kim loại được nung bằng

ngọn lửa hồ quang và bằng nhiệt phản xạ từ lớp lót lò. Trong trường hợp này nhiệt độ của

lớp lót >nhiệt độ của xỉ > nhiệt đô của kim loại.

- Trong trường hợp này, điều kiện tinh luyện kim loại đồng dều trên

suất bề mặt nồi lò, nhưng nó dễ gây q nung lớp lót trong lò.

- Trong thời kỳ nấu chảy và oxy hóa thì xỉ hấp thụ nhiệt nhiều, trong

thời kỳ hồn ngun thì xỉ hấp thụ nhiệt ít vì xỉ và kim loại lúc bây giời nóng hơn thời kỳ

đầu.



2.2.2. Phân phối nhiệt trong các thời kỳ nấu luyện:

Ta có bảng phân phối nhiệt sau đây:

-



Thời kỳ nấu chảy:

 Hồ quang bức xạ trực tiếp lên mặt kim loại:

PKL=0,1PHQ+0,45PHQ=0,55PHQ

 Hồ quang bức xạ nhiệt trực tiếp lên tường và nắp lò.

PT=0,45PHQ.



-



Thời kỳ oxy hóa:

 Lượng nhiệt kim loại hấp thụ;

PKL=0,55PHQ �0,6=0,33PHQ

 Lượng nhiệt bức xạ lên tường và nắp:

PT=0,55PHQ �0,4=0,22PHQ



-



Thời kỳ hoàn nguyện:



 Kim loại thu nhiệt do hồ quang bức xạ nhiệt trục tiếp:

PKL=0,55PHQ �0,5=0,275PHQ

 Nhiệt bức xạ lên tường và nắp:

PT=0,55PHQ �0,5=0,275PHQ.



Một số nhận xét:

Trong quá trình nấu luyện, thu nhiệt của kim loại càng ngày càng

giảm, thời kỳ đầu cần lượng nhiệt đưa vào lớn, trao đổi nhiệt từ hồ quang tới kim loại hầu

như theo một hướng từ trên xuống dưới, còn ở giai đoạn sau thì nguồn nhiệt của kim loại

giảm đi, truyền nhiệt theo tính chất dẫn nhiệt của kim loại là chủ yếu.

Trong giai đoạn đầu, bức xạ nhiệt của hồ quang ảnh hưởng yếu đến

tuổi thọ của lò, còn ở giai đoạn sau thì bứa xạ ảnh hưởng mạnh đến tuổi thọ của lò, nhất là

khi kéo dài gia đoạn này thì tuổi thọ của lò giảm rõ rệt.

Bức xạ nhiệt của hồ quang và kim loại lên tường và nắp lò cũng thay

đổi theo từng giai đoạn: trong giai đoạn đầu thì lượng bức xạ này lớn, trong giai đoạn hai thì

lượng này nhỏ nhất vì cần nhiệt cho các phản ứng luyện kim xảy ra, trong giai đoạn ba thì

tường và nắp lò do hai nguồn cung cấp :do hồ quang và kim loại bức xạ lên.

-



Trong các lò lớn, khả năng hấp thụ nhiệt của kim loại rất lớn.



Kết luận:

Tường lò và nắp lò nhận một lượng nhiệt rất lớn do bức xạ trực tiếp

của hồ quang và do phản ứng ở nồi lò.

Cơng suất nhiệt bức xạ từ tường lò tới kim loại phụ thuộc vào nhiệt

độ của xỉ và giảm khi tăng nhiệt độ của xỉ.

Trong giai đoạn oxy hóa xỉ sơi là điều kiện thuận lợi để làm đồng đều

và tăng nhiệt độ của kim loại.

Kích thước lò càng lớn tuổi thọ của lớp lót lò càng giảm do lớp lót lò

nhận lượng nhiệt rất lớn và gánh tải trọng cao trong nhiệt độ cao. Chiều dày của xỉ tăng lên

gần bằng G lần và bề mặt trao đổi nhiệt riêng giảm đi gần

nấu- tấn).



G lần (G trọng lượng mẻ



Các vùng phân bố nhiệt trong lò hồ quang:

1 :vùng nóng cục bộ của điện cực.

2 : vùng nóng nhất chung cho ba điện cực.

3 : vùng nóng vừa.

Đề đảm bảo tuổi thọ của lò cao, đồng thời truyền và giữ nhiệt tốt cần phải xây lò bằng

các vật liệu xay lò thích hợp.



2.3. Xác định nhiệt độ và hệ số dẫn nhiệt của vật liệu

chịu lửa:

Nhiêt độ của vật liệu chịu lửa:

Tính chất



Nhiệt độ (OC)



Gạch

manhêzit

1780 �2000

Samot A

>1730

Crơm-manhezit

>2000

Độdẫn nhiệt: đặc trưng bởi hệ số dẫn nhiệt λ(w/m.độ). Vật liệu chịu lửa có hệ số

dẫn nhiệt nhỏ, nhất là các vật liệu cách nhiệt (samốt nhẹ: 0,52-0,7 w/m.độ).



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Chương 1: Xác định kích thước lò

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×