Nghiên cứu chế độ điện và công nghệ nấu luyện mác thép 30cr8 chịu mài mòn

lo¹i, L−îng nhiÖt nµy ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau: W=I2.2. 2pi .d.h. 910... −fµρ W=(I1.n1)2. 2pi .d.h 910... −fµρ Trong ®ã : I1 lµ c−êng ®é dßng ®iÖn trong cuén c¶m øng (A) d: ®−êng kÝnh trung b×nh nåi lß(cm) h: chiÒu cao kim lo¹i trong nåi lß ρ :®iÖn trë suÊt cña kim lo¹i ρ : hª sè thÈm tõ cña kim lo¹i N¨ng l−îng ®iÖn biÕn thµnh n¨ng l−îng nhiÖt tû lÖ b×nh ph−¬ng víi ampe vßng (n1.I1)2. Víi mçi lo¹i lß c¶m øng kh¸c nhau th× sè vßng c¶m øng lµ cè ®Þnh, ta chØ cã thÓ thay ®æi ®−îc sè vßng c¶m øng b»ng c¸ch ®Êu d©y bít sè vßng cña lß . Môc ®Ých cña viÖc nµy lµ t¹o sù khuÊy trén kim lo¹i láng trong lß ë nh÷ng vïng cÇn thiÕt .GÝa trÞ dßng I1 phô thuéc rÊt nhiÒu vµo nguån cÊp , I1 lµ mét ®¹i l−îng quyÕt ®Þnh rÊt tíi l−îng nhiÖt cÊp cho lß nÊu ch¶y kim lo¹i .TÝch sè d.h ë mçi lß lµ cè ®Þnh. Khi thiÕt kÕ ta ph¶i chó ý ®Õn gi¸ trÞ ®−êng kÝnh nåi lß d vµ gi¸ trÞ ®é s©u nåi lß h ®Ó t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho thao t¸c, chøa ®−îc nhiÒu kim lo¹i láng nhÊt mµ kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn l−îng nhiÖt cÊp cho lß . §iÖn trë suÊt cña kim lo¹i phô thuéc vµo c¸c nguyªn tè cã trong m¸c thÐp cÇn nÊu, nhiÖt ®é cña khèi kim lo¹i trong nåi. §èi víi nhiÖt ®é lµ cã ¶nh h−ëng tÝch cùc v× ®iÖn trë suÊt t¨ng tû lÖ thuËn víi nhiÖt ®é . V× gi¸ trÞ ®iÖn trë suÊt cña kim lo¹i lµ rÊt bÐ nªn hÇu nh− kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn l−îng nhiÖt cÊp cho lß . Thµnh phÇn tõ thÈm µ còng ¶nh h−ëng tíi nhiÖt cÊp cho lß, khi nhiÖt ®é t¨ng th× ®é s©u thÈm tõ gi¶m , ®©y lµ yÕu tè ¶nh h−ëng xÊu ®Õn qu¸ tr×nh cung cÊp nhiÖt cho lß c¶m øng. Víi mçi lo¹i m¸c thÐp kh¸c nhau, ®é s©u Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 52 thÈm tõ lµ kh¸c nhau v× vËy víi tõng m¸c thÐp cô thÓ khi nÊu luyÖn cÇn ph¶i nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn hîp lý. Thµnh phÇn tÇn sè cña dßng ®iÖn cung cÊp cho lß : WnhiÖt ~ f Trog thùc tÕ ng−êi ta kh«ng thÓ t¨ng mVi dßng ®iÖn ®Ó t¨ng c−êng ®é tõ tr−êng nh»m t¨ng nhiÖt n¨ng truyÒn vµo kim lo¹i, v× lóc nµy d©y ph¶i rÊt lín vµ qu¸ nãng, cã thÓ nãng ch¶y cho dï ¸p dông c¸c biÖn ph¸p lµm nguéi. V× vËy, ®Ó t¨ng nhiÖt n¨ng nÊu ch¶y kim lo¹i ng−êi ta ph¶i dïng biÖn ph¸p t¨ng f do hiÖu qu¶ kinh tÕ vµ an toµn cho thiÕt bÞ . Víi mçi mÎ nÊu lµ mét m¸c thÐp x¸c ®Þnh th× c¸c th«ng sè nh− : th«ng sè vßng n1, tÝch sè d.h, gi¸ trÞ ®iÖn trë suÊt ρ vµ ®é tõ thÈm µ lµ c¸c gi¸ trÞ hÇu nh− kh«ng thay ®æi, v× vËy l−îng nhiÖt cÊp cho lß chØ cßn phô thuéc vµo 2 yÕu tè c−êng ®é dßng ®iÖn vµ tÇn sè dßng . §èi víi lo¹i lß c¶m øng tÇn sè c«ng nghiÖp th× tÇn sè lµm viÖc lµ cè ®Þnh kho¶ng 50Hz. Do vËy lo¹i lß nµy thay ®æi nhiÖt rÊt chËm, chØ thÝch hîp gi÷ nhiÖt, nÊu luyÖn kim lo¹i mµu , nÊu gang hoÆc thÐp chøa C cao. Cßn víi lß c¶m øng trung tÇn, tÇn sè 500HZ÷4000Hz, v× cã thÓ thay ®æi tÇn sè trong kho¶ng réng cho nªn viÖc cÊp mhiÖt cho qu¸ tr×nh nÊu luyÖn rÊt thô©n tiÖn. øng dông lo¹i lß nµy lµ dïng ®Ó nÊu c¸c lo¹i thÐp c¸c bon chÊt l−îng, nÊu c¸c lo¹i thÐp hîp kim cã nhiÖt ®é ch¶y võa vµ cao ë lß tÇn sè cao (> 200.000 Hz) th× viÖc n©ng nhiÖt kh¸ nhanh, do ®ã lo¹i lß nµy th−êng øng dông ®Ó t«i. §èi víi thiÕt bÞ lß c¶m øng mçi lo¹i cã mét thiÕt bÞ lµm viÖc ®¶m b¶o ë møc tèi thiÓu . fmin ≥ 2,5.109 2d ρ C«ng thøc cho ta thÊy ®−êng kÝnh nåi lß d tØ lÖ nhÞch víi tÇn sè lµm viÖc. §iÒu nµy cã ý nghÜa, muèn t¨ng hiªu suÊt sö dông nhiÖt th× nªn chän nåi lß cã dung tÝch lín khi tÇn sè bÐ, cßn khi tÇn sè lín nªn chän nåi lß cã dung tÝch bÐ. §Æc ®iÓm cña lß c¶m øng trung tÇn (lß nåi). - ®Æc ®iÓm thø nhÊt : Møc ®é c¶m øng trong toµn bé thÓ tÝch liÖu chøa trong lß kh¸c nhau. Tuú thuéc vµo tõng vïng, vµo tÝnh chÊt liÖu phô thuéc vµo tÇn sè lµm viÖc. Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 53 MËt ®é dßng ®iÖn trong kim lo¹i ë c¹nh t−êng lß lµ lín nhÊt vµ gi¶m dÇn víi chiÒu cao t©m lß. §Ó x¸c ®Þnh mËt ®é dßng cña kim lo¹i ë mét ®iÓm bÊt k× trong nåi lß, ta cã: z a ooz f ee pi ρ µω ρ ηδδδ .2 9 2 .2 10.. .. − − − == trong ®ã: zδ ; oδ : t−¬ng øng lµ mËt ®é dßng t¹i hoµnh ®é z,0 µ a:®é tõ thÈm tuyÖt ®èi (H) aµ = oµ . µ oµ :®é tõ thÈm trong ch©n kh«ng (H) µ :®é tõ thÈm cña kim lo¹i(H) ρ : ®iÖn trë suÊt cña kim lo¹i ( mmm /2Ω ) f: tÇn sè dßng ®iÖn(Hz) Trong qu¸ tr×nh nÊu luyÖn khi t¨ng nhiÖt ®é th× ®é s©u thÊm tõ t¨ng. Thùc tÕ s¶n xuÊt th−êng chê lß ®¹t nhiÖt ®é cao råi míi cho côc liÖu to vµo vµ sau mçi mÎ nÊu th−êng ®Ó l−u kim lo¹i láng nh»m kÝch thÝch ®é dÉn tõ. Khi liÖu cßn ë d¹ng r¾n th× gi¸ trÞ c«ng suÊt to¶ ra trong liÖu phô thuéc vµo kÝch th−íc cu¶ liÖu ban ®Çu. Theo G.Iba®ata th× gi¸ trÞ c«ng suÊt to¶ ra trong liÖu cùc ®¹i khi kÝch th−íc liÖu lµ: dr= 3,5.b(mm) Trong ®ã: dr:®−êng kÝnh liÖu (mm) Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 54 b: ®é s©u thÊm tõ (mm) b= µ ρ pi . 10. 2 1 12 f (mm) b¶ng 1: kÝch th−íc liÖu theo tÇn sè TÇn sè (Hz) §−êng kÝnh liÖu(mm) 50 100-150 103 35-40 2x103 25-30 0,1x105 10-12 5x105 1-1,5 - §Æc ®iÓm thø hai Ta biÕt r»ng lo¹i lß c¶m øng kh«ng cã lâi s¾t tõ mµ kho¶ng c¸ch gi÷a cuén c¶m øng tíi kim lo¹i bªn trong nåi lß gÇn ®é dµy cña t−êng lß vµ phÇn c¸ch ®iÖn cña cuén c¶m øng, kho¶ng c¸ch nµy kh¸ lín. Cïng víi ®ã lµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c vßng trong cuén c¶m øng còng d¸ng kÓ. Do c¸c yÕu tè nh− vËy nªn hÖ sè c«ng suÊt t¸c dông cosϕ ë lß c¶m øng lµ rÊt thÊp. TÊn sè 50Hz cosϕ =0,1÷0,12 TÇn sè 500Hz÷10000Hz cosϕ =0,3÷0,8 §Ó kh¾c phôc yÕu ®iÓm ®ã ng−êi ta cã 3 ph−¬ng ph¸p m¾c tô bï hÖ sè cosϕ . §ã lµ 3 chÕ ®é:Céng h−ëng ®iÖn ¸p, céng h−ëng dßng ®iÖn, céng h−ëng tæng hîp. - Céng h−ëng ®iÖn ¸p Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 55 H×nh 2: S¬ ®å m¹ch ®iªn céng h−ëng ®iÖn ¸p Khi céng h−ëng Im=Ilß=Ic=I2 vµ ®iÖn ¸p m¸y ph¸t khi céng h−ëng nhá h¬n ®iÖn ¸p cña m¸y ph¸t khi ch−a céng h−ëng(U’m<Um). NÕu céng h−ëng toµn bé UL=UC. NÕu khi Um’=Um th× gãc lÖch pha gi÷a ULvµ Um gi¶m xuèng b»ng kh«ng. NÕu ®iÖn ¸p m¸y æn ®Þnh theo møc bï dÉn tíi I1t¨ng lµm t¨ng sù sôt ¸p trªn cuén c¶m vµ trªn tô: UL= IL.Xl= Il.ω .L UC=IC. Cω 1 Trªn trë thuÇn: UR=IL.R dÉn tíi lµm t¨ng ®iÖn ¸p trªn lß, thóc ®¶y nung ch¶y liÖu, nh−ng cã nh−îc ®iÓm lµ cã thÓ xuyªn thñng líp c¸ch ®iÖn gi÷a vßng c¶m øng. Do ®ã ph¶i kh«ng chÕ dßng khi céng h−ëng ®iÖn ¸p. Thùc tÕ ph−¬ng ¸n nµy chØ dung cho lß cã dung l−îng kh«ng lín vµ Ýt dïng. - C«ng h−ëng dßng ®iÖn H×nh3: s¬ ®å m¹ch céng h−ëng ®ßng ®iÖn Ph−¬ng ph¸p nµy sö dông rÊt phæ biÕn trong c«ng nghiÖp v× nã kh¾c phôc ®−îc nh−îc ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p céng h−ëng ®iÖn ¸p. Um= UL=Ulß=Uc ®iÒu nµy cã nghÜa lµ ®iÖn ¸p m¸y ph¸p æn ®Þnh. Dßng ®iÖn IL vµ IC khi céng h−ëng.v−ît tréi Im th× dßng ®iÖn cña lß lµ Ilß=Ic=Im Nh−ng nÕu kh«ng bï Ilß=Im NÕu céng h−ëng hoµn toµn khi r = 0 vµ Ilß=IO Khi lß lµm viÖc ë chÕ ®é céng h−ëng th×:. ω .L = Cω 1 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 56 Trong ®ã: ω : lµ tÇn sè gãc (rad/s) f: tÇn sè dßng ®iÖn (Hz) L: HÖ sè tõ c¶m (H) C: §iÖn dung cña tô ®iÖn (F) LfC .)2( 1 2pi = ; If UL ,.2pi = 2 .2.2 1 Uf Q UfC pipi == Trong ®ã Q lµ c«ng suÊt ph¶n kh¸ng(KVA) Qua ®©y ta thÊy tÇn sè cµng cao th× ®iÖn dung bï cµng nhá. Céng h−ëng hçn hîp: h×nh: s¬ ®å m¹ch ®iÖn céng h−ëng hçn hîp Ngoµi ra do tõ th«ng t¸n x¹ vµ tõ th«ng cña khèi trô kim lo¹i g©y ra hiÖn t−îng ®iÖn ®éng ë bÒ mÆt kim lo¹i. Do vËy xuÊt hiÖn lùc n©ng phÇn toµn bÒ mÆt trªn cña kim lo¹i lªn ®é cao: 2h∆ . 222 2 1 5 2 .... .1,0).(10.41,6 pfdh PnIh o γγ ==∆ − Trong ®ã: I1: C−êng ®é dßng ®iÖn (A) no : Sè vßng c¶m øng trªn ®¬n vÞ ®é dµi (vßng/cm) γ : mËt ®é kim lo¹i láng (g/cm3) P: c«ng suÊt truyÒn cho kim lo¹i (W) h2, d2; T−¬ng øng lµ chiÒu cao vµ ®−êng kÝnh cña bÓ kim lo¹i(cm) Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 57 ρ : §iÖn trë suÊt cña kim lo¹i(Ω .cm ) H×nh2.4.2.a: S¬ ®å t−¬ng t¸c tõ th«ng trong nåi lß c¶m øng Trong ®ã: θ t¸n: tõ th«ng t¸n x¹ θ 2: tõ th«ng cña trô kim lo¹i cã chiÒu dµy thÈm tõ b ë cïng mét c«ng suÊt truyÒn cho kim lo¹i, nÕu tÇn sè f cµng nhá th× ∆h2 cµng lín. Lùc n©ng lªn ë phÇn t©m bÓ kim lo¹i lµm x¸o trén m¹nh kim lo¹i trong nåi lß nh−ng nã cã nh−îc ®iÓm lµ lµm cho t−êng lß bÞ bµo mßn nhanh, bãc trÇn bÒ mÆt kim lo¹i lµm cho t¹p chÊt dÔ x©m nhËp. Trªn thùc tÕ cã 2 c¸ch kh¾c phôc nh−îc ®iÓm nµy, ®ã lµ : - n©ng h¹ cuén d©y. - dïng 2 vßng c¶m øng: vßng 1 dïng ®Ó n©ng tèc ®é ch¶y liÖu khi tÇn sè cao, vßng 2 dïng ®Ó khuÊy trén bÓ kim lo¹i. −u nh−îc ®iÓm cña lß c¶m øng nh−îc ®iÓm 1.−u ®iÓm : - V× ë trong lß c¶m øng kh«ng cã hiÖn t−îng ®−a c¸c bon vµo thÐp nh− trong lß hå quang, v× vËy c¸c lo¹i lß tÇn sè nãi chung thÝch hîp ®Ó luyÖn c¸c lo¹i thÐp cã hµm l−îng c¸c bon rÊt thÊp (<0.02%C), vµ thÐp hîp kim ch¸t l−îng ®Æc biÖt. Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 58 - Trong lß c¶m øng kh«ng cã hiÖn t−îng ®¸nh hå quang nh− ë lß ®iÖn hå quang, mÆt kh¸c bÒ mÆt tiÕp xóc gi÷a kim lo¹i láng vµ m«i tr−êng bÐ, v× vËy hµm l−îng khÝ hoµ tan vµo trong kim lo¹i lµ rÊt Ýt. - Do ®Æc thï cña lß c¶m øng sù khuÊy trén kim lo¹i láng trong nåi lß rÊt mVnh liÖt nªn thµnh phÇn ho¸ häc vµ nhiÖt ®é rÊt ®ång ®Òu, t¹p chÊt phi kim Ýt. - SuÊt thu håi c¸c nguyªn tè hîp kim cao. Hîp kim hãa tèt. - DÔ dµng khèng chÕ thµnh phÇn ho¸ häc vµ nhiÖt ®é cña thÐp trong thêi gian nÊu luyÖn . - Vèn ®Çu t− Ýt, thêi gian x©y dùng nhanh, vËn hµnh kh¸ ®¬n gi¶n, dÔ dµng c¬ khÝ ho¸, tù ®éng ho¸ khi cÇn. 2. Nh−îc ®iÓm : - Do sù nhiÔm tõ cña xØ kÐm h¬n kim lo¹i nªn nhiÖt ®é xØ th−êng thÊp h¬n nhiÖt ®é kim lo¹i, xØ sÏ sÖt, kÐm linh ®éng lµm cho qu¸ tr×nh khö t¹p chÊt rÊt khã kh¨n, do ®ã chñ yÕu thÝch hîp cho c«ng nghÖ nÊu l¹i . - ThiÕt bÞ nh− : + D©y dÉn cao tÇn, hÖ thèng biÕn tÇn, bï cosϕ , vßng c¶m øng, khã chÕ t¹o vµ rÊt ®¾t tiÒn. + chi phÝ ®iÖn lín nªn gi¸ thµnh s¶n phÈm cao(hiÖu suÊt ®iÖn thÊp <0,5). + §ßi hái tay nghÒ c«ng nh©n cao. - Nguyªn liÖu ®Çu vµo ph¶i s¹ch. C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn qu¸ tr×nh t¨ng c«ng suÊt ®iÖn cña lß c¶m øng nguån ®iÖn bªn ngoµi Êp cho lß ph¶i lu«n æn ®Þnh (380V) trong thêi gian nÊu luyÖn, ®©y lµ ®iÒu kiÖn tèt vµ dÔ dïng ®Ó t¨ng c«ng suÊt ®iÖn cho lß. - HÖ thèng biÕn tÇn ph¶i lµm viÖc æn ®Þnh, bï cosϕ tèt. NÕu hÖ thèng nµy lµm viÖc kÐm th× c«ng suÊt ®iÖn ®−a vµo kh«ng ®¹t yªu cÇu, kÐo dµi thêi kú nÊu ch¶y ¶nh h−ëng ®Õn n¨ng suÊt lß vµ chÊt l−îng thÐp nÊu ra. - B¶n th©n lß: VËt liÖu ®Çm lß, chÕ ®é sÊy lß, chÊt l−îng liÖu vµo lß, thø tù chÊt liÖu, tr×nh ®é thao t¸c nÊu luyÖn...tÊtc¶ c¸c yÕu tè trªn ®Òu ¶nh h−ëng ®Õn chÕ ®é ®iÖn, hiÖu suÊt ®iÖn vµo lß. Mét sè yªu cÇu ®èi víi nåi lß: Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 59 Nåi lß c¶m øng (trung vµ cao tÇn) ph¶i lµm viÖc trong m«i tr−êng hÕt søc phøc t¹p võa chøa ®ùng kim lo¹i vµ xØ láng, võa ph¶i chÞu sù x¸o trén gi÷a kim lo¹i láng vµ xØ b»ng dßng ®iÖn ¶m øng, võa ph¶i c¶n nhiÖt vµ ®iÖn tèt. V× vËy ph¶i cã mét sè yªu cÇu vÒ nåi lß nh− sau: - Thµnh nåi ph¶i máng ®Òu (trong giíi h¹n cho phÐp). Võa cã kh¶ n¨ng chøa ®ùng kim lo¹i láng võa tËp trung ®−îc nguån ®iÖn, nhiÖt tèi ®a vµo mÎ liÖu, - §é bÒ nhiÖt cao, nåi lß máng th× gi¶m nhiÖt rÊt m¹nh, nhÊt lµ sau khi ra hÕt thÐp láng, nhiÖt ®é lß gi¶m ®ét ngét, V× vËy nåi lß ph¶i ®−îc ®Çm »ng vËt liÖu chÞu nhiÖt cao, ®¶m b¶o co dVn thÓ tÝch Ýt nhÊt vµ kh«ng bÞ nøt, vì trong qu¸ tr×nh t¨ng nhiÖt. - §é bÒn c¬ häc cao, ®¶m b¶o chÊt liÖu, thao t¸c ph¸ cÇu treo liÖu, vít xØ vµ quay lß khi ra thÐp b×nh th−êng . - §é bÒn chèng hao mßn, ¨n mßn nåi lß trong qu¸ tr×nh nÊu luyÖn thÐp ph¶i lín Muèn ®−îc nh− vËy nåi lß ph¶i ®−îc ®Çm hÕt søc cÈn thËn, mÞn, ch¾c,nguyªn vËt liÖu ®Çm cµn ph¶i chän kü, tinh khiÕt, Ýt t¹p chÊt, cì h¹y ph¶i thÝch hîp. - Nåi lß ph¶i tuyÖt ®èi s¹ch, c¸ch ®iÖn tèt, gi÷a cuén c¶m øngvµ kim lo¹i chøa trong lß chØ cho phÐp quan hÖ ®iÖn tõ, ®Æc biÖt vËt liÖu ®Çm kh«ng ®−îc cã mÆt cña s¾t. 2.4.3. Nguyªn lý vµ ®Æc ®iÓm cña lß c¶m øng Trung tÇn AJA-X300 Anh a. CÊu t¹o Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 60 H×nh2.4.3.a: s¬ ®å tæng thÓ lß trung tÇn AJA-X300 Anh t¹i ViÖn C«ng nghÖ 1- Tñ ®iÖn; 2- Bé tô; 3 - Qu¹t m¸t; 4 - HÖ thèng n−íc lµm nguéi; 4a-ThiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt; 4.b - thïng chøa n−íc lµm nguéi; 5- HÖ thèng thuû lùc nghiªng lß; 5.a- thïng chøa dÇu; 5.b - CÇn ®iÒu khiÓn; 6- lß Lß c¶m øng trung tÇn AJA-X300 cã cÊu t¹o bao gåm: Hai nåi lß, c¬ cÊu nghiªng lß, hÖ thèng n−íc lµm nguéi, tñ ®iÖn..., tÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ cña lß ®−îc ®Æt trªn sµn thao t¸c. Tñ ®iÖn cña lß ®−îc bè trÝ ë trong cïng gÇn víi nguån ®iÖn vµo. Tñ ®iÖn ®−îc bè trÝ cao, tho¸ng m¸t, tr¸nh Èm −ít. HÖ thèng n−íc lµm nguéi vµ hÖ thèng thuû lùc ®−îc bè trÝ ë hai bªn tñ ®iÖn vµ cã kho¶ng c¸ch an toµn víi tñ. Hai nåi lß ®−îc ®Æt phÝa ngoµi cïng vµ c¸ch xa c¸c thiÕt bÞ nh− tô ®iÖn, hÖ thèng thuû lùc, hÖ thèng n−íc lµm nguéi ®Ò phßng nh÷ng sù cè khi nÊu luyÖn, ra thÐp nøoc thÐp cã thÓ b¾n toÐ r¬i vµo c¸c thiÕt bÞ lµm háng chóng. Quanh hai nåi lß ph¶i cã kho¶ng trèng t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho ng−êi thao t¸c.§Æc biÖt ph¶i cã chç tho¸t hiÓm cho ng−êi thao t¸c khi x¶y ra sù cè. Sµn ®óc ®−îc bè trÝ thÊp h¬n sµn thao t¸c víi kho¶ng c¸ch võa ®ñ ®Ó thuËn lîi cho viÖc rãt thÐp. a. HÖ thèng ®iÖn Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 61 H×nh2.4.3.b: S¬ ®å m¹ch lùc cña lß Trung TÇn AJA-X300 Anh Bao gåm: bé chØnh l−u, cuén kh¸ng san b»ng, bé nghÞch l−u, hÖ thèng tñ ®iÖn. Dßng ®iÖn biÕn ®æi tõ dßng 3 pha xoay chiÒu tÇn sè c«ng nghiÖp thµnh dßng 1 pha xoay chiÒu tÇn sè cao. Dßng ®iÖn ®i tõ ngußn ®iÖn 3 pha xoay chiÒu tÇn sè 50Hz qua bé chØnh l−u ®−îc biÕn ®æi thµnh dßng 1 chiÒu. Dßng ®iÖn nµy ®i qua ®i«t n¾n dßng vµ qua m¸y läc ®−a sang thiÕt bÞ ®¶o chiÒu. ë thiÕt bÞ ®¶o chiÒu, dßng ®iÖn 1 chiÒu ®−îc chuyÓn thµnh dßng 1 pha xoay chiÒu tÇn sè cao. Dßng ®iÖn 1pha nµy ®−îc ®−a qua bé tô bï cosϕ råi ®−a qua cuén c¶m øng cña lß. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña bé chØnh l−u : H×nh2.4.3.c: s¬ ®å m¹ch chØnh l−u lß trung tÇn AJA-X300 Anh ®Ó chØnh l−u dßng ®iÖn xoay chiÒu 3 pha thµnh dßng ®iÖn 1 chiÒu ®èi víi lß c¶m øng trung t©n AJA-X300 ng−êi ta dïng s¬ ®å cÇu 3 pha bao gåm 6 tiritor chia thµnh 3 nhãm. Nhãm cat«t chung: T1 , T3, T5 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 62 Nhãm an«t chung: T4, T6, T2 Gi¶ sö ®iÖn ¸p cÊp cho c¸c pha m¸y biÕn ¸p lµ Va= 2 V2sinθ Vb= 2 V2sin(θ - 3 .2 pi ); Vc= 2 V2sin(θ - 3 .4 pi ) Gãc më α =300 (®Ó dßng chØnh l−u lµ liªn tôc). Ho¹t ®éng cña s¬ ®å: Gi¶ thiÕt T5vµ T6 dang cho dßng ch¹y qua lóc nµy ta cã U= vc- vb Khiθ =θ 1=300 cho xung ®iÒu khiÓn më T1. Tiristor nµy më v× Va > 0.Sù më T1 sÏ lµm cho T5 kho¸ l¹i mét c¸ch tù nhiªn v× Va > Vc. Lóc nµy T6 vµ T1 cho dßng ch¶y qua .§iÖn ¸p ra sÏ lµ Uc1 = Uab= Va-Vb. Khi θ =θ 2= 1200 cho xung ®iÒu khiÓn më T2 tiristor nµy më khi T6 dÉn dßng, nã ®Æt Vb lªn anèt T2. Khi θ =θ 2 th× Vb > Vc. Sù më T2 lµm cho T6 bÞ kho¸ l¹i mét c¸ch tù nhiªn v× Vb>Vc c¸c xung ®iÒu khiÓn lÖch nhau mét gãc 6 pi lÇn l−ît ®−îc ®−a tíi c¸c cùc ®iÒu khiÓn cña c¸c tiristor theo thø tù 1,2,3,4,5,6,1... Trong mçi nhãm khi mét tiristor më, nã sÏ kho¸ ngay tiristor ®ang dÉn tr−íc ®ã .(bá qua hiÖn t−îng trïng dÉn)xem b¶ng sau Thêi ®iÓm Më khãa θ 1=60o T1 T5 θ 2=120o T2 T6 θ 3=180o T3 T1 θ 4=240o T4 T2 θ 5=300o T5 T3 θ 6=360 o T6 T4 (chó ý :- Tiristor dÉn dßng ph¶i ®¶m b¶o 2 ®iÒu kiÖn: - ThÕ catèt ph¶i ®−¬ng h¬n thÕ anèt cña tiristor. - Ph¶i cã xung ®iÒu khiÓn ®Æt lªn cùc ®iÒu khiÓn tiristor. Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 63 - B¶ng trªn chØ ®óng khi bá qua hiÖn t−îng trïng dÉn (hai tiristor cïng dÉn ) trong kho¶ng thêi gian v« cïng bÐ.) KÕt qu¶ chØnh l−u xem h×nh . Nguyªn lý ho¹t ®éng cña bé ®¶o chiÒu : h×nh2.4.3.e: s¬ ®å m¹ch ®iÖn tö Hinh2.4.3.f: s¬ ®å nguyªn lý m¹ch nghÞch l−u céng h−ëng song song. XÐt m¹ch h×nh, lóc nµy Tiristor T7 vµ Tiristor T8 th«ng, Tiristor T9 vµ T10 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 64 ng¾t. Dßng ®iÖn mét chiÒu Id sÏ ch¹y qua hép ®iÖn kh¸ng ld qua T7 vµ T8 vµ Ch¹y qua m¹ch dao ®éng LC.do gi¸ trÞ cña hÖ sè ®iÖn c¶m t−¬ng ®èi lín, Id vÒ c¬ b¶n bÞ h¹n chÕ bëi Ld sÏ kh«ng thay ®æi mµ vÉn giö nguyªn trÞ sè ban ®Çu, cßn m¹ch dao ®éng sinh LC bÞ kÝch thÝch bëi dßng ®iÖn ®Þnh møc nªn sinh ra dao ®éng, ®iÖn ¸p dao ®éng cã sãng h×nh cosin ®ã chÝnh lµ ®iÖn ¸p hai ®Çu tô . Gi¶ sö trong thêi ®iÓm nµy cùc tÝnh cña ®iÖn ¸p ë ®Çu tô bªn tr¸i lµ (+) vµ ®Çu tô bªn ph¶i lµ (-), ®iÖn ¸p hai ®Çu tô sÏ thay ®æi theo quy luËt cña sãng h×nh cosin.t¹i thêi ®iÓm t1 khi ®iÖn ¸p cña tô ch−a gi¶m vÒ 0, ®ièt tiÕp xóc sÏ th«ng, tiristor T7 vµ tiristor T10 sÏ th«ng, lóc nµy h×nh thµnh tr¹ng th¸i th«ng ®iÖn ®ång thêi cña c¸c tiristor T7, T8, T9, T10. Do hiÖn t−îng th«ng ®iÖn cña 2 tiristor T7, T8, mµ ®iÖn ¸p hai ®Çu cña tô th«ng qua 2 tiristor T7, T8 vµ céng thªm hai tiristor T9, T10 khiªn cho cùc d−¬ng cña (+) cña T9 vµ T10 l¹i cã ®iÖn ¸p (-), cßn cùc ©m l¹i cã ®iÖn ¸p ®iÖn ¸p d−¬ng do hai tiristor cung chÞu mét ®iÖn ¸p ng−îc nh− vËy nªn nhanh chãng bÞ ng¾t,®iÒu dã dÉn ®Õn hai tiristor T9, T10 ®V chuyÓn dßng qua 2 tiristor T7, T8. Sau khi ®æi dßng ®iÖn, dßng ®iÖn mät chiÒu sÏ qua hép ®iÖn c¶m Ld,qua Tiristor T9, T10 theo chiÒu ng−îc l¹i, kÝch thÝch m¹ch LC, ®iÖn ¸p hai ®Çu tô tiÕp tôc thay ®æi theo quy luËt sãng h×nh cosin nªn cùc tÝnh ®iÖn ¸p ë 2 ®Çu tô tiÕp tôc thay ®æi ng−îc dÊu (+) chuyÓn thµnh (-) vµ (-) chuyÓn thµnh (+). Dßng ®iÖn trong m¹ch phô t¶i còng thay ®æi ph−¬ng chiÒu khi ma ®iÖn ¸p tô ë mét gi¸ trÞ nao ®ã tr−íc khi gi¶m vÒ 0, l¹i lµm cho c¸c tiristor P7, P8 sÏ th«ng ®iÖn mét lÇn nòa h×nh thµnh tr¹ng th¸i ®iÖn ®ång thêi c¸c tiristor P9, P10, P7, P8. Nh−ng ®iÒu lµm cho c¸c tiristor P7, P8 ph¶i chÞu mét ®iÖn ¸p ng−îc nªn dßng ®iÖn l¹i chuyÓn sang qua c¸c tiristor P9, P10. Khi nµy ®V ho¹n thµnh mé chu kú cña m¹ch nghÞch l−u. Tõ qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi dßng ®iÖn nãi trªn chóng ta cã thÓ thÊy r»ng khi c¸c tiristor P9 vµ P10 th«ng ®iÖn dßnh ®iÖn chuyÓn vµo phô t¶i theo mét chiÒu cßn khi P7, P8 th«ng ®iÖn dßng ®iÖn ch¹y qua phô t¶i theo chiÒu ng−îc l¹i .C¸c tiristor thay nhau ®ãng ng¾t tuÇn tù, vµ dßng ®iÖn ra phô t¶i cã tÇn sè quy ®Þnh bëi sè lÇn ®ãng ng¾t cña c¸c tiristor P7, P8, P9, P10. Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 65 4.ThiÕt bÞ c¬ khÝ H×nh2.4.3.g: CÊu t¹o néi h×nh lß 1-Vá lß: 2- ¸o lß; 3- líp Ami¨ng; 4-Vßng c¶m øng; 5- D−ìng lß; 6-Xi lanh nghiªng lß . - Hai nåi lß, mçi lß dung l−îng 300kg/mÎ. Nåi lß gåm 3 líp c¬ b¶n: Trong cïng lµ líp chÞu löa, tiÕp theo lµ líp c¸ch nhiÖt, ngoµi cïng lµ líp c¸ch ®iÖn tiÕp gi¸p víi vßng c¶m øng. VËt liÖu lµm t−êng lß tuú theo tõng m¸c thÐp vµ tuú theo c«ng nghÖ nÊu luyÖn. §é dµy cña t−êng lß máng h¬n ®¸y lß v× ®¸y lß cßn chÞu träng l−îng cña kim lo¹i. Vßng c¶m øng lµm b»ng èng ®ång cã n−íc lµm nguéi. Khung lß cã chøc n¨ng cè ®Þnh vßng c¶m øng víi nåi lß vµ ®Ó l¾p ®Æt c¸c hÖ thèng nghiªng lß ...VËt liÖu lµm khung ph¶i lµ vËt liÖu phi tõ. Khung lß gåm cã khung ngoµi vµ khung trong: khung ngpµi ®Ó ®ì lß, thiÕt bÞ nghiªng lß. Khung ngoµi ®−îc cè ®Þnh vµo sµn thao t¸c. Khung trong cã t¸c dông chøa toµn bé lß. Yªu cÇu cña khung trong ph¶i ch¾c ch¾n, phi tõ, kh«ng khÐp kÝn m¹ch ®iÖn. Khung trong ®−îc nèi víi khung ngoµi b»ng hai gèi trôc qua. HÖ thèng nghiªng lß: hÖ thèng nghiªng lß b»ng thuû lùc gÇn thïng chøa dÇu, b¬m thuû lùc c¸c van ®iÒu chØnh,hÖ thèng xi lanh, pÝt t«ng, m¸y läc dÇu, ®ång hå ®o...Gøa sö muèn nghiªng lß rãt thÐp ta më cho b¬m Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 66 ch¹y. Do lùc hót b¬m, dÇu tõ bÓ chøa qua m¸y läc, qua van ®Õn b¬m. Tõ b¬m dÇu ®−îc ®Èy ®i qua èng dÉn ®Õn xi lanh ®Èy pÝt t«ng lªn, lóc nµy cÇn ®iÒu chØnh ¸p suÊt, dÇu tay xi lanh tøc lµ ®iÒu chØnh ®é nghiªng cña lß, tèc ®ä nghiªng cña lß. Muèn h¹ lß ta dïng cÇn ®iÒu chØnh sao cho ¸p suÊt ®Çu tay xi lanh nhá h¬n lùc cña lß ®Ì lªn pÝt t«ng lËp tøc lß ®−îc h¹ xuèng. Víi hÖ thèng thuû lùc ta cÇn kiÓm tra, b¶o d−ìng ®Þnh kú dÇu tuyÖt ®èi kh«ng ®−îc sö dông dÇu cò, ph¶i thay dÇu khi dÇu bÈn. c- HÖ thèng n−íc lµm nguéi bao gåm: b¬m n−íc, èng dÉn, m¸y läc... §Ó hÖ thèng n−íc ho¹t ®éng ta më b¬m n−íc, n−íc tõ nguån qua m¸y läc, qua b¬m, qua van ®iÒu chØnh mét phÇn qua cuén c¶m øng, mét phÇn ®i vµo tñ ®iÖn, c¸c b¶ng m¹ch ®iÖn tö, tô bï, tiÕp ®iÓm...NhiÖt ®é n−íc vµo lµm nguéi kh«ng qu¸ 350C vµ n−íc ra khi ®V lµm nguéi c¸c bé phËn kh«ng qu¸ 500C. HÖ thãng n−íc lµm nguéi ph¶i cã bÓ dù tr÷ ®Ó cÊp cøu khi hÖ thèng lµm nguéi cã sù cè. H×nh2.4.3.g. S¬ ®å hÖ thèng n−íc lµm nguéi lß AJA-X300 Anh A. §Çm lß: • VËt liÖu ®Çm. − Thµnh phÇn B¶ng 1: VËt liÖu ®Çm baz¬ cã thµnh phÇn nh− sau: Thµnh phÇn Cr2O3 MgO Fe2O3 Al2O3 PhÇn % 18 80 ≤2 ≤1 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 67 B¶ng 2: Cì h¹t yªu cÇu Cì h¹t (mm) Thµnh phÇn (%) 3÷5 25 1÷3 20 0,5÷1 30 ≤0,5 25 - ChÊt kÕt dÝnh: dïng axÝt boric H2BO3 98% cì h¹t nhá mÞn ≤0,5mm kh« s¹ch rêi.  C¸ch ®Çm lß: - ChuÈn bÞ: d−ìng lß ®−îc hµn b»ng t«n 2÷3mm theo kÝch th−íc quy ®Þnh lµm s¹ch gØ, khoan thñng nhiÒu lç Φ3mm c¸ch nhau 100mm. VËt liÖu ®Çm ®−îc trén bao gåm: 98% hçn hîp vËt liÖu ®Çm (b¶ng 1) vµ 2% axÝt boric trén ®Òu tõng mÎ 5kg võa trén võa xoa. - TiÕn hµnh ®Çm lß: Cho hçn hîp ®Çm lß ®V trén nh− trªn vµo ®¸y lß líp ®Çu tiªn dµy kho¶ng 50mm. §Çm chÆt b»ng 2 chµy ®Çm ®¸y mçi kÝp ®Çm 2 ng−êi. kho¶ng 15 phót mçi l−ît, ®Çm xong dïng que chäc x¨m ®Òu tr¸nh ph©n líp. Cho tiÕp hçn hîp ®Çm cho ®Õn khi chiÒu dµy ®¸y +10 mm. Sau ®ã n¹o líp dµy thªm +10 mm ®ã ®i vµ dïng ®Çm mÆt ph¼ng ®Çm chÆt. §Æt d−ìng lß vµ chØnh vµo chÝnh gi÷a cuén c¶m øng dïng 4 chªm gç chªm ®Òu xung quanh d−ìng, ®¶m b¶o t−êng ®Çm dµy ®Òu. Cho gang thái hoÆc thÐp côc vµo trong d−ìng ®Ó d−ìng khéng bÞ dÞch trong qu¸ tr×nh ®Çm. ®Çm ®Õn ngÊn ®Ó nÊu cña mÎ nÊu th× dõng l¹i ®Ó ®¾p miÖng. Th−êng ®Çm cao h¬n vßng c¶m øng kho¶ng 50mm th× ®¾p miÖng. §¾p miÖng lß: − Hçn hîp ®¾p miÖng lß t−¬ng tù nh− hçn hîp ®Çm lß, cã thÓ tËn dông hçn hîp ph¸ tõ lß cò, cho thªm 5% ®Êt sÐt chÞu nhiÖt, 5% n−íc thuû tinh - Dïng hçn hîp trªn ®¾p thµnh h×nh miÖng lß vµ miÖng rãt - Dïng xiªn h¬i 3÷4mm xiªn nhiÒu lç lªn líp ®¾p miÖng ®Ó dÔ dµng tho¸t h¬i khi thiªu kÕt. Thiªu kÕt lß: Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 68 - SÊy vµ thiªu kÕt lß b»ng dßng ®iÖn c¶m øng trong vËt liÖu nÊu ë trong d−ìng lß. - ChÕ ®é ®iÖn: + Giê thø nhÊt. ®ãng ®iÖn víi c«ng suÊt nhá nhÊt, vËt liÖu ë trong lß chØ cho vµo 1/4 dung tÝch. + Giê thø 2÷3. vÉn cho c«ng suÊt lß nhá nh−ng cho thªm dÇn vËt liÖu. NÕu liÖu nãng ®á qu¸ 600 oC th× cho thªm liÖu. NÕu qu¸ ®á cã thÓ t¾t lß 10÷15’ råi ®ãng tiÕp. + Giê thø 4÷5 t¨ng c«ng suÊt lß cho liÖu nãng ®á 600÷800oC + Giê thø 6÷7 ®ãng ®iÖn liªn tôc, gi÷ nhiÖt cho d−ìng lß vµ liÖu nãng ®á ®Õn 1000oC mµ kh«ng ®−îc ch¶y. NÕu cã hiÖn t−îng ch¶y ph¶i gi¶m c«ng suÊt hoÆc t¾t lß hÕt giê thø 7 míi nÊu ch¶y. + Gi÷ nhiÖt ®é trªn tõ 1 ®Õn 1,5 h sau ®ã cho ®ãng lß n©ng nhiÖt ®é lªn 1650 oC víi lß baz¬ (1600 oC víi lß axÝt) cuèi cïng vít xØ vµ ra lß. H×nh: ChÕ ®é thiªu kÕt lß AJA-X300 T¹i viÖn c«ng nghÖ Nh÷ng chó ý khi thiªu kÕt - Nªn thiªu kÕt lß b»ng gang x¸m hoÆc thÐp c¸c bon cao - Sau mÎ thiªu kÕt nÊu tiÕp 1 ®Õn 2mÎ thÐp ®Ó t¨ng ®é bÒn líp thiªu kÕt - Khi thiªu kÕt vµ khi nÊu c¸c mÎ ®Çu v× chiÒu dÇy líp thiªu kÕt cßn máng kh«ng chäc m¹nh vµo lß dÔ g©y nøt lß Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 69 - NÕu cã vÕt nøt lín h¬n 2mm ph¶i v¸ kÝn b»ng bét ®Çm lß r©y mÞn trén víi n−íc thuû tinh råi míi nÊu tiÕp. - Víi lß baz¬ t¹o xØ ®Çu b»ng v«i bét (lß axÝt cho mét Ýt n−íc thuû tinh) - Th−êng xuyªn theo dâi t×nh tr¹ng treo liÖu, sôt liÖu vµ ®ãng v¸ng kim lo¹i bÝt kÝn dÔ g©y næ. - Khi ®Çm lß hoÆc ph¸ lß ph¶i ®Æt vËt ®Öm ë ®¸y vá lß vµ mãng lß ®ì g©y nøt lß. Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 70 PhÇn III - Thùc nghiÖm 3.1 Trang thiÕt bÞ thùc nghiÖm. ThÐp ®−îc tiÕn hµnh nÊu luyÖn trong lß c¶m øng trung tÇn AZA-X300 Anh t¹i ViÖn C«ng nghÖ-Bé c«ng nghiÖp. Cïng víi c¸c thiÕt bÞ ®−îc kÕt hîp sö dông trong qu¸ tr×nh nÊu luyÖn vµ lµm thÝ nghiÖm.Gåm cã: -M¸y ph©n tÝch nhanh: dïng ®Ó ph©n tÝch thµnh phÇn , kÞp thêi sö lý vµ ®iÒu chØnh thµnh phÇn m¸c thÐp . -ThiÕt bÞ ®o nhiÖt: dïng ®Ó ®o vµ sö lý chÝnh x¸c nhiÖt ®é n−íc thÐp. Cã thiÕt bÞ ®o quang häc vµ thiÕt bÞ ®o b»ng ®Çu ®o. -C¸c thiÕt bÞ, vËt liÖu lµm khu«n, mÉu ®Ó thÝ nghiÖm . - C¸c thiÕt bÞ gia c«ng c¬ khÝ, dïng ®Ó gia c«ng mÉu thö: m¸y mµi, m¸y c¾t, m¸y tiÖn.... - C¸c thiÕt bÞ ®o kiÓm, thö c¬ tÝnh, ®é chÞu mµi mßn... - C¸c thiÕt bÞ soi kim t−¬ng, chôp ¶nh tæ chøc (Tr−êng ®¹i häc B¸ch Khoa- Hµ Néi) 3.2 Lý do chän m¸c thÐp 30Cr8 HiÖn nay, sau mét thêi kú ®Êt n−íc më cöa vµ ph¸t triÓn, c¸c ngµnh s¶n xuÊt than, nhiÖt ®iÖn, ph©n l©n, xi m¨ng, vËt liÖu x©y dùng…®ang tõng ngµy n©ng cao s¶n l−îng, tiÕn hµnh theo c«ng cuéc c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn ®¹i ho¸ mµ §¶ng vµ nhµ n−íc ®V ®Ò ra. Theo ®ã, c¸c lo¹i phô tïng thay thÕ trong c¸c ngµnh c«ng nghiÖp trªn còng t¨ng theo. Trong ®ã, lo¹i phô tïng cã nhu cÇu lín vÒ sè l−îng lµ tÊm lãt vµ bi ®¹n m¸y nghiÒn. Tr−íc ®©y, c¸c lo¹i phô tïng nµy ®−îc nhËp tõ Liªn X« cò, sau ®ã chóng ta còng cã mua ë mét sè n−íc kh¸c nh−: §an M¹ch, Ph¸p, BØ, NhËt, T©y Ban Nha, Thuþ §iÓn, Trung Quèc, Italia, §µi Loan, Hµn Quèc… Mét ®iÒu rÊt dÔ hiÓu lµ chóng ta ph¶i chÞu gi¸ thµnh rÊt cao khi phô tïng ph¶i nhËp ngo¹i, còng nh− thiÕu h¼n tÝnh chñ ®éng trong kh©u s¶n xuÊt. Tr−íc t×nh h×nh thùc tÕ nh− vËy, c¸c viÖn, Trung t©m nghiªn cøu còng nh− c¸c nhµ m¸y ë ViÖt Nam ®V cè g¾ng nghiªn cøu, chÕ t¹o mét sè chi tiÕt thay thÕ hµng nhËp ngo¹i, tiÕt kiÖm chi phÝ, ®¸p øng kÞp thêi nhu cÇu s¶n xuÊt, n©ng cao tr×nh ®é hiÓu biÕt vÒ c«ng nghÖ. HÇu hÕt c¸c lo¹i tÊm lãt m¸y nghiÒn chÞu mµi mßn ®−îc chÕ t¹o tõ thÐp hîp kim Mangan cao hoÆc Cr«m cao. Theo ®¸nh gi¸ tõ phÝa c¸c nhµ m¸y s¶n xuÊt th× chÊt l−îng s¶n Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 71 phÈm(tÊm lãt) s¶n xuÊt trong n−íc nh×n chung lµ chÊp nhËn ®−îc, cã thÓ ®¶m b¶o duy tr× s¶n xuÊt. Mét sè c¬ së ®iÓn h×nh s¶n xuÊt lo¹i phô tïng nµy lµ: C«ng ty c¬ khÝ CÈm Ph¶, c«ng ty C¬ khÝ §«ng Anh, ViÖn C«ng NghÖ - Bé C«ng NghiÖp…. C¸c m¸c gang, thÐp chÞu mµi mßn chóng ta ®V vµ ®ang s¶n xuÊt lµ: 110Mn13, Cr28Ni2… §Ò tµi nghiªn cøu thÐp hîp kim 30Cr8 kh«ng ngoµi môc ®Ých dïng ®Ó chÕ t¹o tÊm lãt m¸y nghiÒn. §©y lµ mét ®Ò tµi míi, ®−îc c¸c nhµ chuyªn m«n ®¸nh gi¸ lµ rÊt cã nhiÒu kh¶ n¨ng thµnh c«ng. Chóng em ®V cè g¾ng nghiªn cøu, t×m hiÓu víi mong muèn n©ng cao kiÕn thøc, hiÓu biÕt s©u h¬n vÒ mét d¹ng vËt liÖu chÞu mµi mßn ®ang rÊt cã kh¶ n¨ng øng dông vµo thùc tiÔn, phôc vô s¶n xuÊt. 3.3. Thµnh phÇn ho¸ häc yªu cÇu cña m¸c thÐp 30Cr8 C Si Mn Cr P S 0,25÷0,35 0,17÷0,37 0,3÷0,9 7,0÷9,0 < 0,03 < 0,03 3.4. Mét sè ®Æc tÝnh c¬ lý tÝnh cña thÐp 30Cr8
C¸ch chÕ t¹o mÉu ®Ó thö mét sè ®Æc tÝnh c¬ lý tÝnh cña thÐp 30Cr8 ThÐp ®−îc tiÕn hµnh nÊu thùc nghiÖm trong lß c¶m øng trung tÇn t¹i ViÖn C«ng NghÖ. §iÒu chØnh thµnh phÇn ®óng m¸c nh− trong b¶ng trªn yªu cÇu b»ng c¸ch ph©n tÝch thµnh phÇn tr−íc khi ra lß. KÕt qu¶ ph©n tÝch mÉu vµ thµnh phÈm nh− (mÉu 1-3). ChÕ t¹o mÉu ®Ô ®o c¸c th«ng sè kü thuËt nh− sau: §é bÒn kÐo, ®é giVn dµi, ®é dai va ®Ëp vµ ®é mµi mßn. MÉu ®óc chÕ t¹o nh− trong h×nh vÏ 4.4.a. víi c¸ch ®óc mÉu nh− vËy ®Ô mÉu thö ®¶m b¶o kh«ng ngãt. Sau ®óc ®−îc gia c«ng tiÕp theo yªu cÇu cña thiÕt bÞ ®o. Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 72 H×nh3.4.a: kÝch th−íc khu«n ®Ó ®óc mÉu MÉu trßn ®Ó thÝ nghiÖm kÐo x¸c ®Þnh giíi h¹n bÒn kÐo bσ , ®é dVn dµi t−¬ng®èi δ , ®é dai va ®Ëp, ®é mµi mßn cã kÝch th−íc nh− h×nh 3.4.b; 3.4.c; 3.4.d: H×nh3.4.b: MÉu thö bÒn kÐo, ®é dVn dµi t−¬ng ®èi H×nh3.4.c: MÉu thö va ®Ëp KCU H×nh3.4.d: MÉu thö ®é mµi mßn Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 73 H×nh3.4.f: MÉu ph©n tÝch thµnh phÇn vµ soi tæ chøc kim lo¹i 3.5 Qu¸ tr×nh thùc hiÖn 3.5.1 Nguyªn liÖu Nguyªn liÖu ®−îc sö dông t¹i ViÖn c«ng nghÖ hiÖn nay: Nguyªn v©t liÖu: Gang, thÐp, fer« c¸c lo¹i + Gang: gåm cã c¸c lo¹i gang Cr, gang thái ®óc, phôc vô cho viÖc hîp nÊu gang vµ hîp kim c¸c nguyªn tè nh− Cr, C… + ThÐp: - Håi liÖu tõ qu¸ tr×nh ®óc: c¸c lo¹i ®Ëu ngãt, r¶nh rãt, n−íc thÐp thõa, c¸c lo¹i s¶n phÈm khuyÕt tËt. - PhÕ liÖu: gåm cã c¸c lo¹i lµ c¸c chi tiÕt háng, ®V hÕt kh¶ n¨ng sö dông tõ c¸c nhµ m¸y s¶n xuÊt nh−, r¨ng gÇu xóc, bi nghiÒn, tÊm ghi, tÊm lãt, c¸c lo¹i phÕ liÖu nay ®ãng vai trß nh− håi liÖu. Ngoµi ra cßn cã thÓ tËn dông ®−îc c¸c thµnh phÇn hîp kim quý hiÕm cã trong c¸c phÕ liÖu kh¸c, gi¶m thiÓu chi phÝ cho c¸c lo¹i fer« t−¬ng øng nh− FeMn, FeTi, FeCr, Ni, Mo … - C¸c lo¹i chÊt hîp kim ho¸: HiÖn nay do yªu cÇu chÊt l−îng s¶n phÈm mµ trung t©m nÊu luyÖn c¸c m¸c thÐp kh¸c nhau nªn chñng lo¹i fer« rÊt ®a d¹ng nh− FeMn c¸cbon trung b×nh, FeMn c¸cbon cao, FeTi, FeCr, Ni … - C¸c vËt liÖu t¹o xØ: vËt liÖu t¹o xØ chñ yÕu lµ v«i, huúnh th¹ch, ngoµi ra cßn cã chÊt phô ®Ó vít xØ. *. Yªu cÇu kü thuËt - Yªu cÇu kü thuËt c¸c vËt liÖu: thÐp vôn, fer« hîp kim, vËt liÖu t¹o xØ, chÊt t¨ng cacbon theo tiªu chuÈn cña trung t©m. - ThÐp vôn, phÕ håi liÖu ®−îc ph©n lo¹i theo thµnh phÇn ho¸ häc. Hµm l−îng tæng c¸c t¹p kh«ng khö ®−îc trong qu¸ tr×nh nÊu kh«ng v−ît qu¸ hµm l−îng qui ®Þnh cña m¸c thÐp (cã tÝnh ®Õn t¹p ®−a vµo tõ fer«). - KÝch th−íc côc liÖu chØ cã giíi h¹n trªn lµ võa nåi lß. - Träng l−îng mÎ liÖu: thÐp vôn + fer« hîp kim, phÕ håi liÖu… tuú thuéc vµo t×nh tr¹ng ®¸y, h«ng lß, nhiÖt ®é ra thÐp … yªu cÇu cã thÓ trong kho¶ng 280÷320kg víi lß trung tÇn AJA-X300 Anh t¹i viÖn C«ng NghÖ. 3.5.2 TÝnh to¸n phèi liÖu * Tû lÖ ch¸y hao c¸c nguyªn tè khi nÊu luyÖn Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 74 Tû lÖ ch¸y hao c¸c nguyªn tè khi nÊu luyÖn trong lß trung tÇn AJA- X300 Anh t¹i viÖn C«ng nghÖ ®−îc chän nh− b¶ng sauB¶ng tû lÖ ch¸y hao c¸c nguyªn tè hîp kim Nguyªn tè D¹ng vËt liÖu Thêi ®iÓm n¹p liÖu Tû lÖ ch¸y hao(%) C¸c bon SilÝc Mangan Trong gang, thÐp vôn phèi liÖu Tõ lóc n¹p liÖu khai lß 5÷8 Man gan SilÝc Niken Crom Molip®en Fero man gan Fero SilÝc Niken kim lo¹i Fero Crom Fero Molip®en Tr−íc khi ra lß 10 phót Cïng lóc n¹p liÖu 3÷7 10÷15 0 3÷5 0 Tuú vµo t×nh h×nh cô thÓ ®Ó ta chän tû lÖ ch¸y hao cho phï hîp. NÕu vËt liÖu s¹ch, Ýt gØ bÈn th× chän hÖ sè ch¸y hao thÊp. Ng−îc l¹i ta sÏ chän hÖ sè ch¸y hao cao khi vËt liÖu kh«ng s¹ch, cã nhiÒu gØ «xÝt. 1 Phèi liÖu hoµn toµn tõ nguyªn liÖu míi I. TÝnh phèi liÖu cho m¸c 30Cr8 C Si Mn Cr P S 0,25÷0,35 0,17÷0,37 0,3÷0,9 7,0÷9,0 < 0,03 < 0,03 • Phèi liÖu - ThÐp CT3 Nguyªn tè C Mn Si % 0,14÷0,22 0,35÷0,5 0,1÷0,35 FeCr c¸c bon thÊp: Cr :60÷65%, C: 0,16÷0,2%, Si: 1÷2% FeMn c¸c bon thÊp: C:0,9÷1%, Mn:68÷72%, Si:1,8÷2%, Cr<0.2% FeSi75: C:0,05%, Si:75÷78%, Mn<0,7%, Cr<0,5% Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 75 Nh«m dÎo: Al: 98÷99% • TÝnh phèi liÖu cho 100kg L−îng Cr cÇn bï lµ 7,5kg  l−îng FeCr = 7,5/0,6 = 12,5kg L−îng Mn cÇn cho vµo ®Ó khö khÝ (cho vµo kho¶ng 10 phót tr−íc khi ra thÐp) lµ 0,8kg . L−îng FeSi cho vµo ®Ó khö khÝ (cho vµo kho¶ng 10 phót tr−íc khi ra thÐp) lµ 0,3kg . Nh«m khö khÝ : 0,1kg. -> l−îng thÐp CT3 cho phèi liÖu lµ 100 - 12,5 - 0.8=86,7kg * kiÓm tra %C = %22,0 100 8,0*0,12,0*5,122,0*7,86 = ++ (Tho¶ m¶n trõ l−îng ch¸y hao) %Si = %37,0 100 5,1*5,122,0*7,86 = + (Tháa m¶n trõ l−îng ch¸y hao) %Mn = %90,0 100 8,0*704,0*7,86 = + (Tháa m¶n trõ l−îng ch¸y hao) %Cr = %875,7 100 63*5,12 = (Tháa m¶n trõ l−îng ch¸y hao) 2- Phèi liÖu tõ håi lß, håi liÖu vµ thÐp vôn Cr13 V× r»ng trong thùc tÕ s¶n xuÊt bao giê còng cã ®Ëu ngãt, kim lo¹i rãt cßn thõa, s¶n phÈm háng, s¶n phÈm ®V qua sö dông … ®ã chÝnh lµ nguån håi lß, håi liÖu . Khi s¶n xuÊt th−êng chän tû lÖ håi lß, håi liÖu lµ 30% mÎ nÊu . Do vËy, ta cã thÓ tiÕn hµnh nÊu luyÖn mÎ nÊu víi thµnh phÇn phèi liÖu nh− sau • TÝnh cho 100 kg kim lo¹i láng 1- Håi liÖu 30Cr8 : 30kg 2- ThÐp phÕ Cr13 : 30kg 3- ThÐp vôn CT3L: 36kg 4- FeCr c¸c bon thÊp : 3,0kg 5- FeMn : 0,7kg Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 76 6- FeSi: 0,3kg 7- Al: 0,1kg 3.5.3 Qu¸ tr×nh nÊu luyÖn A. ChÕ ®é ®iÖn Trong thùc tÕ s¶n xuÊt mét trong nh÷ng biÖn ph¸p n©ng cao hiÖu qu¶ khi nÊu luyÖn, t¨ng suÊt thu håi c¸c nguyªn tè hîp kim, t¨ng tuæi thä cña thiÕt bÞ, …gi¶m gi¸ thµnh s¶n xuÊt cña vËt liÖu hîp kim th× khi nÊu luyÖn víi mçi m¸c thÐp kh¸c nhau cÇn nghiªn cøu mét chÕ ®é ®iÖn tèi −u . • Víi lß ch¹y lÇn ®Çu - 0-10 phót c«ng suÊt ®−a vµo lß P =30÷40%P®Þnh møc - 10-30 phót P =40÷50%P®Þnh møc - 30-40phót p=50÷70%P®Þnh møc + KÕt thóc giai ®o¹n nÊu ch¶y liÖu - 5-10 phót c«ng suÊt ®−a vµo lß P=30÷40% P®Þnh møc - 10-30 phót cã thÓ t¨ng c«ng suÊt lß ®Õn 50÷55% P®Þnh møc vµ gi÷ nh− vËy ®Õn khi ra thÐp. • Víi lß ch¹y ®¨ æn ®Þnh - 5-10 phót ®Çu ®−a c«ng suÊt vµo lß lµ P=50÷60%P®Þnh møc. - Khi liÖu ®á(9000C÷10000C) ®−a c«ng suÊt vµo lß P=65÷70% P®Þnh møc. ë giai ®o¹n tiÕp theo: P=40÷50%P®Þnh møc. Ngoµi ra chÕ ®é ®iÖn cßn phô thuéc vµo lß nãng hay lß nguéi(nÊu tiÕp mÎ sau hay míi bËt ®iÖn nÊu mÎ ®Çu tiªn). B¶ng 6: Chi phÝ ®iÖn n¨ng cho lß c¶m øng theo chÕ ®é nÊu luyÖn Lß c¶m øng (kg) ChØ tiªu 500 1000 -Chi phÝ ®iÖn (KWh/T) - khi nÊu lß nguéi - khi nÊu lß nãng 1080 920 970 800 N¨ng suÊt(kg/h) 340 920 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 77 ChÕ ®é ®iÖn ph¶i phï hîp víi cÊu t¹o lß nh− khÝch th−íc vßng c¶m øng, chiÒu dµy t−¬ng lß,chiÒu dµy ®¸y lß…. Víi lß ®V ë giai ®o¹n cuèi t−êng máng nªn ph¶i ®−a chÕ ®é P thÊp h¬n. VËt liÖu chÞu löa x©y lß cã chÊt l−îng cao th× cã thÓ ®−a chÕ ®é ®iÖn cao. ChÕ ®é ®iÖn ph¶i phï hîp víi ®Æc ®iÓm thiÕt bÞ nh− phô thuéc vµo nguån ®iÖn ngoµi, kh¶ n¨ng lµm viÖc cña thiÕt bÞ biÕn tÇn, kh¶ n¨ng lµm viÖc cña bé tô, th«ng sè c¬ b¶n néi h×nh lß ®V thiªu kÕt vµ hiÖn t−îng nhiÔm tõ trong 5÷10 phót ®Çu. ChÕ ®é ®iÖn ph¶i phï hîp víi lo¹i liÖu, c«ng viÖc chuÈn bÞ liÖu, kÝch cë h¹t liÖu, h×nh d¹ng h¹t liÖu, ®é chÝnh x¸c khi tÝnh to¸n phèi liÖu, nguån gèc liÖu ®−a vµo lß … Tõ c¸c nghiªn cøu ®−a ra chÕ ®é ®iÖn chung nh− sau thêi k× nÊu ch¶y 5÷10 phót ®Çu ®−a c«ng suÊt thÊp hoÆc trung b×nh Ptb =0,7.P®m. tuú theo t×nh h×nh lß, tÝnh chÊt vµ h×nh d¸ng liÖu sau ®ã ®−a c«ng suÊt P=1,1.P®m ®Ó nÊu ch¶y liÖu nhanh. Thêi k× «xy ho¸ (nÕu cã ): ®−a P =50÷60%P®m tuú thuéc vµo quy tr×nh nÊu luyÖn. Thêi k× hoµn nguyªn: §−a p vµo lß P=40÷60%P®m tuú thuéc vµo lo¹i, l−îng chÊt hîp kim ho¸, nhiÖt ®é yªu cÇu cña thÐp ra lß vµ l−îng xØ cã cña thêi k× lµm. ChÕ ®é ®iÖn thùc nghiÖm nÊu luyªn m¸c thÐp 30Cr8 trong lß c¶m øng trung tÇn AJA-X300 t¹i viÖn C«ng NghÖ Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 78 B¶ng: chÕ ®é ®iÖn thùc nghiÖm mÎ1 U I P TT Giê nÊu Thêi gian % V % A % Kw TÇn sè(Hz) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1h00’ 1h5’ 1h20’ 1h30’ 1h40’ 1h50’ 2h00’ 2h5’ 2h10’ 0 5 20 30 40 50 60 65 70 73 98 98 96 97 95 98 98 98 800 1074 1074 1052 1063 1041 1074 1074 1074 27 43 44 56 66 67 69 71 65 153.9 245.1 250.8 319.2 376.2 381.9 393.3 399 370 39 46 52 64 69 69 75 78 76 117 138 156 192 207 207 225 234 228 817 937 959 1046 1096 1135 1143 1148 1151 Trong ®ã giai ®o¹n thø tù tõ : - 1÷5 nÊu ch¶y - 5÷8 hîp kim ho¸ vµ ®iÒu chØnh thµnh phÇn - 8÷9 chuÈn bÞ ra thÐp §å thÞ biÓu thÞ c«ng suÊt, dßng ®iÖn, hiÖu ®iÖn thÕ cña chÕ ®é nÊu thùc nghiÖm m¸c thÐp 30Cr8 trªn lß AJA-X300 viÖn C«ng NghÖ. H×nh: §å thÞ biÓu thÞ chÕ ®é ®iÖn cña mÎ nÊu 30Cr8 mÎ 1 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 79 B¶ng: chÕ ®é ®iÖn thùc nghiÖm mÎ2 U I P TT Giê nÊu Thêi gian % V % A % Kw TÇn sè(Hz) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1h00’ 1h5’ 1h20’ 1h30’ 1h40’ 1h50’ 2h00’ 2h5’ 2h10’ 0 5 20 30 40 50 60 65 70 72 98 98 97 98 93 97 96 93 748.8 1068.2 1068.2 1057.3 1086.1 1013.7 1057.3 1046.4 1013.7 48 65 64 68 68 69 79 75 75 273.6 370.5 364.8 387.6 387.6 393.3 450.3 427.5 427.5 49 67 66 71 71 72 78 77 77 147 201 197 213 213 216 234 231 231 856 942 995 1057 1115 1142 1148 1150 1150 Trong ®ã giai ®o¹n thø tù tõ : - 1÷5 nÊu ch¶y - 5÷8 hîp kim ho¸ vµ ®iÒu chØnh thµnh phÇn - 8÷9 chuÈn bÞ ra thÐp H×nh: §å thÞ biÓu thÞ chÕ ®é ®iÖn cña mÎ nÊu 30Cr8 mÎ 2 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 80 B. NÊu luyÖn
KiÓm tra vµ b¶o d−ìng lß tr−íc khi nÊu  T×nh tr¹ng néi h×nh lß Sau khi ra thÐp xong, quan s¸t t×nh tr¹ng ®¸y lß, t−êng lß. KiÓm tra kÝch th−íc néi h×nh lß. a. KiÓm tra nåi lß Dïng th−íc ®o chç mßn réng nhÊt. nÕu qu¸ kÝch th−íc quy ®Þnh ph¶i cho ngõng lß ph¸ bá vµ lµm nåi míi. NÕu kÝch th−íc cßn tèt ph¶i v¸ ®¾p chç mßn nøt b»ng vËt liÖu ®Çm lß trén víi n−íc thuû tinh, sÊy kh« vµ nÊu tiÕp. b. ThiÕt bÞ lß KiÓm tra hÖ thèng n−íc lµm m¸t vßng c¶m øng, hÖ thèng tô, m¹ch c«ng suÊt. Nh÷ng chç rß rØ, chç t¾c ph¶i thay thÕ söa ch÷a ®¶m b¶o n−íc lµm m¸t ch¶y ®Òu ®ñ ¸p lùc yªu cÇu, kh«ng rß rØ tr−íc khi ®ãng ®iÖn. KiÓm tra hÖ thèng ®iÖn cÊp cho lß cã ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn vËn hµnh tèt kh«ng, nÕu thÊy bÊt th−êng cÇn b¸o thî söa ch÷a kÞp thêi. c. GÇu rãt thÐp - KiÓm tra ®¸y, t−êng nåi rãt, ®¾p v¸ nh÷ng chç mßn, èng rãt mßn hoÆc bÞ xØ b¸m dÝnh qu¸ nhiÒu ph¶i ph¸ hoÆc ®¾p l¹i. - Nåi rãt bÞ b¸m dÝnh nhiÒu thÐp ph¶i ph¸ bá vµ ®¾p míi. - Tr−íc khi ®−a vµo rãt, nåi rãt ph¶i ®−îc sÊy ®Õn nhiÖt ®é > 600÷7000C.
Thao t¸c nÊu luyÖn  NÊu ch¶y: Ban ®Çu xÕp liÖu vµo ®¸y lß sao cho c¸c côc liÖu xÕp chÆt vµo nhau nh−ng kh«ng ®−îc chªm chÆt vµo t−êng lß (tr¸nh hiÖn t−îng khi c¸c côc liÖu bÞ nung nãng th× në ra g©y nøt t−êng lß). Sau khi kiÓm tra kü th× ®ãng ®iÖn b¾t ®Çu ch¹y lß víi c«ng suÊt nhá kho¶ng 5-10 phót, nh»m tr¸nh hiÖn t−îng va ®Ëp nhiÖt lµm nøt t−êng lß, sau ®ã n©ng dÇn lªn møc tèi ®a cã thÓ cho phÐp ®Ó thÐp cã thÓ ch¶y nhanh nhÊt. - ChÊt liÖu: Khi liÖu phÝa d−íi ch¶y, tiÕp tôc cho thªm liÖu míi cho ®Õn hÕt sè l−îng tÝnh to¸n. - T¹o xØ: Cho hÊt t¹o xØ vµo khi liÖu b¾t ®Çu ch¶y víi tû lÖ 1,5÷2 % träng l−îng mÎ liÖu. ChÊt t¹o xØ baz¬ gåm v«i bét vµ huúnh th¹ch víi tû lÖ 3/1. Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 81 - LÊy mÉu ph©n tÝch : LiÖu ch¶y hoµn toµn ®¹t nhiÖt ®é 15500C, gi¶m c«ng suÊt, vít hÕt xØ cò, t¹o xØ míi. LÊy mÉu ph©n tÝch thµnh phÇn ho¸ häc. - §iÒu chØnh thµnh phÇn vµ khö «xy: C¨n cø vµo kÕt qu¶ ph©n tÝch thµnh phÇn ®Ó cã c¸ch ®iÒu chØnh phï hîp. Tuú thuéc vµo t×nh h×nh cô thÓ mµ ta cã h−íng ®iÒu chØnh. VÝ dô tr−êng hîp thÐp thiÕu c¸c bon th× ta cã thÓ cho gang vµo, nÕu c¸c nguyªn tè hîp kim cã hµm l−îng thÊp th× ta cho thªm c¸c lo¹i Fer« t−¬ng øng vµo. Ph¶i sÊy kh« chóng tr−íc khi cho vµo lß.  Khö «xy Khi ®¹t nhiÖt ®é yªu cÇu th× t¾t ®iÖn, ra lß vµ rãt vµo khu«n. §èi víi thÐp tr−íc khi ra lß ta ph¶i khö «xy trong thÐp b»ng c¸c chÊt Fer« nh− FeMn, FeSi theo tû lÖ tÝnh to¸n. Sau ®ã cho tiÕp Al vµo tû lÖ (1/1000), khuÊy ®Òu, lÊy mÉu thö khö «xy nÕu thÊy ngãt tèt lµ ®−îc. Ta cho Al vµo khi nhiÖt ®é kim lo¹i gÇn ®¹t nhiÖt ®é ra lß, khö xong ph¶i ra thÐp ngay (cã tr−êng hîp cho Al vµo gÇu rãt khi rãt thÐp ra khái lß). Khi ra gÇu, ®Ó l¾ng n−íc thÐp 1 phót råi rãt vµo khu«n (g¹t hÕt xØ trªn bÒ mÆt). Tr−êng hîp xØ loVng, rñ r¬m lªn bÒ mÆt vµ dïng dông cô chÆn xØ khi rãt Chó ý: GÇu rãt ph¶i ®−îc nung ®á 700÷800 oC khi ra thÐp. thao t¸c rãt thÐp ph¶i nhanh chãng chÝnh x¸c míi kh«ng bÞ sai háng vËt ®óc vµ kh«ng bÞ b¸m dÝnh thÐp ë gÇu rãt. NÕu nÊu mÎ tiÕp sau th× ph¶i chuÈn bÞ tr−íc nguyªn liÖu vµ cho ngay vµo lß ®Ó tiÕt kiÖm n¨ng l−îng trong tr−êng hîp mÎ nÊu tiÕp theo lµ cïng lo¹i, cã thÓ ®Ó l¹i trong lß 20÷30 kg kim lo¹i láng ®Ó mÎ sau nÊu nhanh h¬n. Tr−êng hîp mÎ nÊu tiÕp sau lµ kh¸c lo¹i b¾t buéc ph¶i ra lß cµng s¹ch cµng tèt.  C¸c dông cô vµ c¸ch chuÈn bÞ ®Ó rãt kim lo¹i vµo khu«n: C¸c dông cô phôc vô qu¸ tr×nh ®óc rãt bao gåm: gÇu rãt, khu«n mÉu, dông cô ch¾n vít xØ hÖ thèng cÇu trôc … C«ng t¸c chuÈn bÞ: - GÇu rãt: ®−îc chÕ t¹o tuú theo nhu cÇu sö dông ®Ó ®óc rãt s¶n phÈm lín hay bÐ, sè l−îng nhiÒu hay Ýt. Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 82 - Líp lãt gÇu ®−îc ®¾p b»ng vËt liÖu chÞu löa víi líp ®Êt sÐt chÞu löa. GÇu ph¶i ®−îc v¸, ®¾p l¹i khi ph¸t hiÖn bÞ mßn nøt. - GÇu ph¶i ®−îc sÊy kh« nung ®á ®Õn 500÷700oC b»ng lß sÊy ®èt than ®¸ (cã qu¹t giã tr−íc thêi gian ra thÐp kho¶ng 30phót) - Dông cô vít, ch¾n xØ: §−îc chÕ t¹o phï hîp sao cho thuËn tiÖn khi thao t¸c vµ tiÕt kiÖm nguyªn vËt liÖu. SÊy kh« tr−íc khi sö dông ®Ó tr¸nh g©y b¾n, næ khi nhóng vµo kim läai láng,
Nh÷ng sù cè khi nÊu luyÖn 1, Treo liÖu: - HiÖn t−îng Treo liÖu lµ hiÖn t−îng liÖu kh«ng ch¶y xuèng ®−îc, t¨ng c«ng suÊt lß kh«ng lªn cao ®−îc; ë d−íi ®¸y lß liÖu cã nhiÖt ®é rÊt cao mµ liÖu ë líp trªn kh«ng ch¶y ®−îc, nÕu ®Ó l©u sÎ dÉn ®Õn ph¸, thñng t−êng lß. - Nguyªn nh©n Do xÕp liÖu kh«ng cÈn thËn nªn t¹o ra ®é rçng gi÷a c¸c phÇn. Khi kim lo¹i phÝa d−íi ch¶y c¸c thanh liÖu nhá tôt xuèng, ®¸nh tia löa ®iÖn nªn tù hµn víi nhau (gäi lµ hiÖn t−îng b¾c cÇu). T¹o thµnh m¶nh liÖu dÝnh b¸m. khi liÖu phÝa d−íi ch¶y, xØ t¹o ra næi lªn ng¨n c¸ch thµnh hai líp láng - ®Æc. XØ khã ch¶y nªn liÖu ë trªn kh«ng ch¶y ®−îc. Do mÊt ®iÖn khi n¸u ch¶y mµ kh«ng ra lß ®−îc sau ®è nÊu l¹i còng dÔ treo liÖu. - BiÖn ph¸p kh¾c phôc L−u ý khi xÕp liÖu sao cho dÔ ch¶y dÔ tôt. Trong khi thao t¸c ph¶i th−êng xuyªn ch¨m sãc lß, ®Ó cho liÖu ch¶y láng hÕt míi cho líp míi vµo. Khi treo liÖu ph¶i kiÓm tra bÒ mÆt, dïng gËy chäc thñng bÒ mÆt n¬i ®á nhÊt. Khi ®V chäc ®−îc lç hçng, cho nh÷ng thanh liÖu s¹ch xuèng nhÊn ch×m vµo kim lo¹i láng. Trong tr−êng hîp ®ãng r¾n hoµn toµn bÒ mÆt ph¶i gi¶m c«ng suÊt lß, nghiªng lß mét gãc ®Ó kim lo¹i láng d©ng lªn lµm tan líp bÒ mÆt, qua lç thñng cho liÖu s¹ch vµo. 2, Qu¸ nhiÖt - HiÖn t−îng Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 83 Lµ hiÖn t−îng khi kim lo¹i láng ch¸y s¸ng, nh×n kü cã xØ mßn t−êng lß næi lªn, dïng que khuÊy thö th× bÞ b¸m dÝnh kim lo¹i. - T¸c h¹i: ¨n mßn t−êng lß, cã thÓ g©y thñng ®¸y lß hoÆc ph¸ trµn ra ngoµi g©y næ lß - Xö lý Gi¶m h¼n c«ng suÊt hoÆc ng¾t ®iÖn. Cho chÊt t¹o xØ vµo, ®Î gi¶m sù oxy ho¸ Fe trong lß Cho liÖu s¹ch vµo nhanh chãng lµm gi¶m nhiÖt lß. Xö lý æn ®Þnh mÎ nÊu vµ ra lß. KiÓm tra nåi lß nÕu mßn nhiÒu ph¶i v¸ ngay míi nÊu tiÕp. Th−êng xuyªn theo dâi qu¸ tr×nh nÊu ch¶y ®Ó gi¶m hiÖn t−îng qu¸ nhiÖt. 3, Sù b¾n s«i kim lo¹i - HiÖn t−îng : Lµ hiÖn t−îng khi n¹p liÖu hoÆc lóc liÖu ch¶y gÇn ®Çy lß cho tiÕp vËt liÖu vµo ch×m s©u vµo trong kim lo¹i láng g©y s«i b¾n kim lo¹i m¶nh liÖt kim lo¹i láng cã thÓ v−ît ra khái miÖng lß g©y mÊt an toµn - Xö lý Gi¶m c«ng suÊt hoÆc t¾t lß..Dïng que s¾t n©ng côc kim lo¹i næi lªn bÒ mÆt. Cho chÊt khö «xy vµo ®Ó gi¶m s«i FeSi, FeMn, Al…Th−êng xuyªn chó ý nÕu liÖu to, liÖu bÈn cho vµo tr−íc. LiÖu nhá cho vµo sau. NÕu lß qu¸ nhiÒu xØ ph¶i ngõng lß t¹m thêi ®Ó vít xØ cho tiÕp liÖu vµo. 3.6. Xö lý nhiÖt 3.6.1. C«ng nghÖ ñ mÒm §é cøng cña ph«i thÐp Cr cao sau ®óc, th−êng kho¶ng 36-40 HRC. Sau khi lµm s¹ch vËt ®óc ®−îc ñ trong lß ®iÖn trë hoÆc than nh»m gi¶m ®é cøng ®Ó gia c«ng c¬ khÝ ®Õn kÝch th−íc chÝnh x¸c. Qóa tr×nh ñ mÒn nh»m lµm chuyÓn nÒn ostenit-mactenxit thµnh nÒn peclit. ThÐp 30Cr8 ®−îc ñ theo chÕ ®é sau: - NhiÖt ®é ñ: 690-7100C - Tèc®é nung chËm, kho¶ng 50-700C/h - Thêi gian gi÷ nhiÖt ë 7000C lµ 2-5h tuú theo thµnh dµy vËt ®óc vµ phô thuéc vµo hÖ sè s¾p xÕp ph«i trong lß nung. Víi mÉu ®óc khu«n c¸t lµm thÝ nghiÖm lµ 3h . - Sau khi gi÷ nhiÖt, ph«i ®óc ®−îc lµm nguéi cïng lß, tèc ®é nguéi kho¶ng 30-500C/h. Tèc ®é nguéi c¸ng chËm th× ®é cøng cña ph«i cµng thÊp. - §é cøng ®¹t ®−îc sau khi ñ ®¹t: 240-260 HB. Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 84 H×nh: §å thÞ biÓu ®iÔn chÕ ®é ñ mÒm mÉu thÐp 30Cr8 3.6.1 C«ng nghÖ t«i vµ ram C«ng nghÖ t«i ®−îc thùc hiÖn sau nguyªn c«ng gia c«ng c¬ khÝ nÕu cã chÝnh x¸c môc ®Ých cña t«i lµ biÕn ®æi nÒn Ostenit-mactenxit(sau ®óc) hoÆc peclit(sau ñ) thµnh t«i chøc nÒn mactenxit cã ®é cøng cao. M«i tr−êng t«i cã thÓ lµ n−íc, dÇu, kh«ng khÝ … t«i trong n−íc cã ®é cøng cao nhÊt nh−ng øng suÊt lín g©y nøt. T«i b¨ng dÇu tèt nh−ng gi¸ thµnh cao. T«i b¨ng kh«ng khÝ chØ cã bÒ mÆt ngoµi thÊm t«i. C«ng ®o¹n ram nh»m bá øng suÊt sinh ra trong qu¸ tr×nh t«i mµ kh«ng lµm gi¶m c¬ tÝnh cña chi tiÕt. ThiÕt bÞ nung: lß giÕng ®iÖn trë t¹i viÖn C«ng NghÖ a. ChÕ ®é t«i - TiÕn hµnh nung ®Õn nhiÖt ®é nung lµ 980÷1020 oC. - Tèc ®é nung 50÷70 oC/h - Thêi gian gi÷ nhiÖt 2 giê. Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 85 H×nh: §å thÞ biÓu thi t«i mÉu thÐp 30Cr8 - Lµm ngu«i trong m«i tr−êng kh«ng khÝ thay ®æi b»ng c¸ch qu¹t l−u l−îng lín, cã phun n−íc s−¬ng mï ®Ó t¨ng tèc ®é nguéi. - KÕt qu¶ ®¹t ®−îc lµ bÒ mÆt cã ®é cøng 45-46 HRC b. ChÕ ®é ram H×nh: §å thÞ biÓu thi ram mÉu thÐp 30Cr8 - NhiÖt ®é ram 200÷220 oC. - Thêi gian gi÷ ram 2h. - Sau ram lµm nguéi trong n−íc hoÆc kh«ng. - §é cøng sau ram:43-45HRC. §©y lµ qu¸ tr×nh ram thÊp, nã chØ cã t¸c dông gi¶m mét phÇn øng suÊt bªn trong cßn ®é cøng vÉn ®−îc gi÷ nh− sau khi t«i. Lóc nµy tæ chøc nhËn ®−îc lµm mactenxit ram vµ mét phÇn nhá Ostenit d− . Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 86 - Mét sè ®Æc tÝnh cña thÐp 30Cr8 do thÝ nghiÖm thu ®−îc B¶ng 3.4: C¬ tÝnh cña thÐp 30Cr8 ë tr¹ng th¸i sau ®óc, ñ, t«i. MÉu sè §é bÒn kÐo(Mpa) §é giVn dµi(%) §é dai va ®Ëp KCU(J/cm2) §é chÞu mµi mßn W-1(104) §é cøng HRC MÉu ®óc 1 407 7 7 2,92 35 2 398 6 6 2,92 36 MÉu sau ñ 3 410 10 10 - 245HB 4 418 11 11 - 250HB MÉu sau t«i 5 827 4 4 3,48 43 6 848 3 3 3,57 45
Giíi h¹n bÒn kÐo cña thÐp 30Cr8 trung b×nh ë tr¹ng th¸i ñ thÊp nhÊt 398-407Mpa: sau t«i vµ ram ®¹t 827-830Mpa.
§é dai va ®Ëp gi¶m khi ë tr¹ng th¸i t«i ram KCU: 40 J/cm2.
§é cøng cña thÐp 30Cr8 ®¹t 42-45HRC ë tr¹ng th¸i t«i trong dÇu sau khi nung gi÷ ë nhiÖt ®é 1020÷10750C.
§Ó gia c«ng c¬ khÝ dÔ dµng thÐp ®−îc ñ nhiÖt ®é cao theo chÕ ®é: - Nung ®Õn 955 ÷ 1000oC, - Nguéi chËm cïng lß xuèng 760oC, - Gi÷ trong thêi gian 8÷10h - Sau ®ã nguéi theo lß, ®é cøng sau ñ ®¹t 250HB.
§é mµi mßn cña mÉu ë tr¹ng th¸i sau t«i ram lµ cao nhÊt W-1=3,48.104 Tr−êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi §å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: Nghiªn cøu chÕ ®é ®iÖn vµ c«ng nghÖ nÊu luyÖn m¸c thÐp 30Cr8 chÞu mµi mßn 87 V× thiÕt bÞ thö mµi mßn chØ x¸c ®Þnh l−îng vËt liÖu mßn sau thêi gian mµi trªn m¸y liªn tôc víi t¶i träng gÇn nh− kh«ng ®æi nªn chØ sè nµy chØ thÓ hiÖn mét phÇn cña kh¶ n¨ng chÞu mß