Bài giảng Điện Công Nghệ: Bài giảng 4 - TS. Nguyễn Quang Nam

Bài giảng Điện Công Nghệ: Bài giảng 4 ôn lại kiến thức về hồ quang điện ở bài giảng trước, lò luyện kim hồ quang, trang bị điện cho lò luyện kim hồ quang, lò hồ quang chân không, cơ sở vật lý – kỹ thuật của hàn hồ quang, nguồn năng lượng cho hồ quang, máy biến áp hàn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Điện Công Nghệ: Bài giảng 4 - TS. Nguyễn Quang Nam Bài giảng Điện Công Nghệ TS. Nguyễn Quang Nam 2013 – 2014, HK 2 http://www4.hcmut.edu.vn/~nqnam/lecture.php Bài giảng 4 1Hồ quang điện – Ôn lại Hồ quang điện: phóng điện ở mật độ dòng điện cao, và nhiệt độ cao. Các khu vực: vệt cathode (khoảng 20 V), vệt anode (10 – 20 V), vàthân hồ quang. Kích thước của vệt cathode và anode rất nhỏ, do đó thânhồ quang coi như dài bằng khoảng cách điện cực. Điện cực bao gồm: điện cực khó nóng chảy và điện cực nóng chảy.Điện cực nóng chảy sử dụng chủ yếu trong hàn hồ quang, nấu chảy kimloại và hợp kim trong lò hồ quang. Bài giảng 4 2Lò luyện kim hồ quang Phân loại Lò hồ quang tác động gián tiếp: hồ quang cháy bên trên các lớp liệu cần được đốt nóng, trao đổi nhiệt chủ yếu nhờ bức xạ. Lò hồ quang tác động trực tiếp: hồ quang cháy giữa điện cực và lớp liệu cần đốt nóng. Nhiệt sinh ra do nhiều quá trình: vệt cathode/anode, dòng điện qua kim loại nóng chảy, bức xạ nhiệt, đối lưu, và dẫn nhiệt. Lò hồ quang chân không: hồ quang cháy trong khí trơ hoặc hơi kim loại ở áp suất thấp. Thời gian nấu chảy chiếm khoảng 50% toàn bộ quá trình luyện kim,chi phí năng lượng từ 60 đến 80%. Bài giảng 4 3Lò luyện kim hồ quang (một vài hình ảnh thực tế) Bài giảng 4 4Trang bị điện cho lò luyện kim hồ quang Yêu cầu Điều chỉnh công suất linh hoạt. Ổn định áp suất trong lò. Hệ thống truyền động điện thích nghi và đáp ứng nhanh. Hạn chế và bảo vệ sự cố Phần cao áp: gồm dây nối, khí cụ đóng/ngắt mạch động lực, khángđiện, cuộn sơ cấp của MBA lò. Phần hạ áp: thanh cái, dây dẫn mềm nốivới hệ thống điện cực, chịu dòng điện rất lớn (100 kA và lớn hơn), chếtạo từ băng đồng mỏng hoặc ống được làm mát bằng nước. Các kháng điện dùng để hạn chế dòng điện ngắn mạch, cùng với cácmạch bảo vệ khác. Bài giảng 4 5Trang bị điện cho lò luyện kim hồ quang (tt) Thông số điện của các hệ thống cao áp và hạ áp được đo thông quacác máy biến dòng điện và máy biến điện áp. Có một hệ thống điều chỉnh tự động công suất. Các hệ thống nhậnlệnh điều khiển bao gồm: hệ truyền động điện cực, bộ đổi nấc của máybiến áp, hay các bộ biến đổi công suất. Tồn tại một dải dòng điện làm việc với chế độ làm việc tối ưu (hình5.8). Bài giảng 4 6Lò hồ quang chân không Lò hồ quang chân không được dùng để nâng cao chất lượng kim loại,nhờ việc giảm hàm lượng tạp chất và khí hòa tan chứa trong kim loại. Lò chân không chủ yếu dùng cho các kim loại quý hiếm: titan,wolfram, tantal, molybden, và các loại thép chất lượng cao. Điện cực là các kim loại cần được luyện, truyền động nhờ động cơđiện hoặc thủy lực. Có một cuộn dây tạo từ trường dọc, để làm hồ quang chuyển độngnhưng không chạm vào thành lò, và hỗ trợ quá trình cháy của hồ quang.Điều này sẽ giúp cải thiện cấu trúc kim loại nhờ sự chuyển động của kimloại nóng chảy trong chậu. Bài giảng 4 7Cơ sở vật lý – kỹ thuật của hàn hồ quang Hàn hồ quang: là quá trình tạo liên kết giữa các chi tiết bằng việc nấuchảy chúng nhờ hồ quang. Đây là một trong những quá trình công nghệphổ biến, được ứng dụng nhiều trong chế tạo máy và xây dựng. Điện cực (que hàn) sẽ bị nóng chảy và đọng lại trên chi tiết cần nối,hình thành chậu kim loại nóng chảy, và tạo ra mối hàn vững chắc. Thânhồ quang dài vài mm, với điện áp duy trì từ 18 đến 45 V. Lớp xỉ xung quanh que hàn giúp duy trì hồ quang cháy bền vững, vớinhiều thành phần có những chức năng và đặc tính đặc biệt: TiO2 hoặcFeTiO3, K, Al, M2SiO3, bột gỗ, carbonat kim loại, canxi florua, Fe, vàMnO, ... Bài giảng 4 8Cơ sở vật lý – kỹ thuật của hàn hồ quang (tt) Que hàn có đường kính được chuẩn hóa, và được chế tạo cho nhữngứng dụng khác nhau. Ví dụ, que hàn chứa hàm lượng carbon thấp, chomối hàn có tải trọng trung bình có thể có các đường kính sau 2.5 mm: 50 - 90 A (hàn bằng), 50 - 80 A (hàn đứng & hàn trần) 3.2 mm: 90 - 140 A (hàn bằng), 80 - 130 A (hàn đứng & hàn trần) 4.0 mm: 140 - 190 A (hàn bằng), 120 - 170 A (hàn đứng & hàn trần) 5.0 mm: 180 - 240 A (hàn bằng), 160 - 210 A (hàn đứng & hàn trần) Que hàn thép không rỉ 2.5 mm: 50 - 80 A (hàn bằng), 40 - 70 A (hàn đứng & hàn trần) 3.2 mm: 80 - 110 A (hàn bằng), 70 - 100 A (hàn đứng & hàn trần) 4.0 mm: 110 - 1 ...