Thiết kế cấu trúc của lò cảm ứng là chìa khóa cho hiệu suất và an toàn của nó. Các loại lò khác nhau, lựa chọn vật liệu và ứng dụng vật liệu chịu lửa ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả nấu chảy, tuổi thọ và an toàn vận hành của lò cảm ứng.
1. Lò cảm ứng nghiêng
Lò nung cảm ứng nghiêng là loại lò được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Đặc điểm lớn nhất của nó là thân lò có thể nghiêng để thuận tiện cho việc khai thác nước thép hoặc đổ xỉ.
Đặc điểm cấu trúc
Khung lò: Thường được xây dựng bằng kết cấu thép cường độ cao (chẳng hạn như phần thép, hàn thép tấm), có đủ độ bền và độ cứng để đỡ thân lò và chịu được tải trọng khi lật. Thường có rãnh nước làm mát bên trong khung để làm mát cuộn dây và thân lò.
cuộn dây cảm ứng: Nó là thành phần cốt lõi của lò cảm ứng, thường được quấn bằng ống đồng có độ dẫn điện cao (hoặc ống đồng vuông). Nước làm mát được dẫn qua ống đồng để lấy đi nhiệt lượng sinh ra khi cuộn dây được cấp điện. Lớp ngoài của cuộn dây thường được phủ vật liệu cách điện để chống đoản mạch, rò rỉ.
Lớp lót lò (vật liệu chịu lửa): Đây là bộ phận tiếp xúc trực tiếp với kim loại nóng chảy ở nhiệt độ cao và cũng là bộ phận của lò bị hao mòn nhanh nhất. Vật liệu lót được lựa chọn theo loại kim loại nấu chảy và công suất của lò. Lớp lót thường bao gồm đáy lò, vách lò và miệng lò, và được nén hoặc đổ vào bên trong cuộn dây cảm ứng.
Cơ chế tip: Nó chủ yếu bao gồm các xi lanh thủy lực, trạm thủy lực và hệ thống điều khiển liên quan. Xi lanh thủy lực dẫn động thân lò nghiêng quanh trục để đạt được hiệu suất xả. Vì sự an toàn, thường có chức năng giới hạn độ nghiêng và dừng khẩn cấp.
Hệ thống làm mát: Làm mát bằng nước thường được sử dụng để làm mát cuộn dây cảm ứng, vỏ lò (một số loại lò) và các bộ phận khác cần được làm mát. Nước làm mát thường được làm mềm và trang bị tháp giải nhiệt hoặc máy làm lạnh để tuần hoàn.
Chỉ huy và đầu nước: Các bộ phận kết nối cuộn dây cảm ứng với đường ống cấp điện và nước làm mát cần có khả năng cách nhiệt và bịt kín tốt.
Lựa chọn vật liệu
Khung lò: thép cacbon thường, thép hợp kim, vân vân.
cuộn dây cảm ứng: đồng có độ tinh khiết cao (hoặc ống đồng vuông).
Lớp lót lò (vật liệu chịu lửa):
- Lớp lót có tính axit: Thành phần chính là cát thạch anh (SiO2), thích hợp để luyện gang và thép cacbon thông thường, và có chi phí thấp.
- Lớp lót trung tính: Thành phần chính là corundum (AL2O3) hoặc zircon (ZrSiO4), thích hợp để nấu chảy thép không gỉ và thép hợp kim, với khả năng kháng axit và kiềm tốt và tuổi thọ tương đối dài.
- Lớp lót kiềm: Thành phần chính là magie oxit (MGO) hoặc Spinel nhôm magie, thích hợp để luyện thép mangan cao, thép hợp kim cao và các kim loại khác có tính ăn mòn cao đối với lớp lót lò. Nó có khả năng chịu nhiệt độ cao và chống ăn mòn tốt nhất, nhưng chi phí cao.
Vật liệu cách điện: Chẳng hạn như tấm amiăng (bây giờ chủ yếu là các lựa chọn thay thế thân thiện với môi trường), sợi nhôm silicat, vân vân., được sử dụng giữa cuộn dây cảm ứng và lớp lót lò để đóng vai trò cách nhiệt và đệm.
2. Lò cảm ứng cố định
Thân lò của lò cảm ứng cố định không thể bị lật. Nó thường được sử dụng trong những dịp có khối lượng nấu chảy lớn và xả siphon hoặc đáy, hoặc làm lò tinh luyện hoặc lò cách nhiệt.
Đặc điểm cấu trúc
Khung lò: Tương tự với kiểu nghiêng, nhưng vì không cần phải nghiêng, thiết kế chân đế của nó có thể đơn giản hơn hoặc cố định trực tiếp xuống đất.
cuộn dây cảm ứng: Về cơ bản giống như lò nghiêng.
Lớp lót lò: Tương tự như lò nghiêng, nhưng vì không có hành động nghiêng, yêu cầu về độ ổn định tổng thể của lớp lót lò có thể cao hơn.
Phương pháp xả:
- xả siphon: Thông qua áp suất bên ngoài hoặc chân không bên trong, kim loại lỏng được rút ra khỏi miệng lò hoặc cổng xả đặc biệt theo nguyên lý siphon.
- xả đáy: Có cổng xả ở dưới đáy thân lò, và việc xả được điều khiển bằng thanh chặn hoặc cơ cấu trượt. Phương pháp này phổ biến hơn ở các lò luyện và một số lò luyện lớn.
Hệ thống làm mát: Tương tự như lò nghiêng.
Lựa chọn vật liệu
Việc lựa chọn vật liệu về cơ bản giống như lò nghiêng, nhưng trong lò cố định có xả đáy, vật liệu chịu lửa phía dưới và cơ chế xả có yêu cầu cao hơn về khả năng chịu nhiệt độ cao và chống ăn mòn.
3. Ứng dụng và lựa chọn vật liệu chịu lửa
Vật liệu chịu lửa là thành phần cốt lõi của thân lò cảm ứng, ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của lò và chi phí luyện kim.
Phần ứng dụng
Đáy lò: Chịu áp lực lớn và nhiệt độ cao của kim loại nóng chảy, và yêu cầu đủ cường độ và khả năng chống leo nén.
Tường lò: Tiếp xúc trực tiếp với kim loại nóng chảy, chịu nhiệt độ cao và xói mòn kim loại nóng chảy, và yêu cầu khả năng chống xói mòn tốt, khả năng chống sốc nhiệt và chống mài mòn.
Miệng lò: Chịu nhiệt độ cao và sốc nhiệt, cũng như hao mòn trong quá trình cấp liệu và xả xỉ, và yêu cầu khả năng chống mài mòn và chống sốc nhiệt tốt.
Cơ sở lựa chọn
Luyện kim loại:
- Gang, bình thường thép cacbon: Lớp lót lò axit thường được sử dụng (cát thạch anh), nền kinh tế tốt.
- Thép không gỉ, thép hợp kim: Lớp lót lò trung tính thường được sử dụng (corundum, zircon), chống xói mòn tốt.
- Thép mangan cao, thép hợp kim cao: Lớp lót lò kiềm thường được sử dụng (magie), khả năng chịu nhiệt độ cao và chống xói mòn tốt nhất.
Nhiệt độ nóng chảy: Các vật liệu chịu lửa khác nhau có nhiệt độ sử dụng tối đa, cần được lựa chọn theo nhiệt độ tối đa của kim loại nóng chảy.
Công suất lò và hệ thống làm việc: Lò công suất lớn và lò làm việc liên tục có yêu cầu cao hơn về vật liệu chịu lửa.
Trị giá: Lựa chọn vật liệu tiết kiệm, phù hợp với tiền đề đáp ứng yêu cầu sử dụng.
Quá trình xây dựng: Vật liệu chịu lửa ở dạng vật liệu nén khô, vật đúc được, bộ phận đúc sẵn, vân vân., cần lựa chọn theo kết cấu lò và điều kiện thi công.
Thi công và bảo trì lớp lót lò
thắt nút (đâm vào): Vật liệu đầm khô phải được thắt nút chặt chẽ theo yêu cầu quy trình để đảm bảo mật độ và độ đồng đều.
Thiêu kết (lò nướng): Lớp lót lò mới phải trải qua quá trình nung và thiêu kết nghiêm ngặt trước khi sử dụng để tạo thành lớp thiêu kết dày đặc nhằm cải thiện độ bền và tuổi thọ.
Bảo trì hàng ngày: Thường xuyên kiểm tra độ mòn của lớp lót lò và sửa chữa kịp thời để tránh “thâm nhập lò” tai nạn.
Tóm lại, thiết kế kết cấu lò lò cảm ứng là một quá trình phức tạp, đòi hỏi phải xem xét toàn diện nhiều yếu tố như yêu cầu của quá trình nấu chảy, chi phí thiết bị, vận hành và bảo trì, và an toàn. Loại lò, lựa chọn vật liệu và sử dụng hợp lý vật liệu chịu lửa là chìa khóa để đảm bảo lò cảm ứng hoạt động hiệu quả và an toàn.
