Đồ án thiết kế môn học điện tử công suất ' Tìm hiểu về công nghệ và yêu cầu kỹ thuật của lò tôi thép '

Phần I TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA LÒ TÔI THÉP. I.Giới thiệu về lò cảm ứng. 1.1 Khái quát chung: Hiện nay trong công nghiệp luyện kim, luyện thép trong lò điện là một khâu quan trọng. Các loại lò điện thường dùng là - Lò điện trở - Lò hồ quang - Lò cảm ứng Trong đó lò cảm ứng được ứng dụng rất rộng rãi, đăc biệt là các lò tôi tần số .Trong những lò này, nguyên liệu được nung nóng nhờ dòng điện xoay chiều...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đồ án thiết kế môn học điện tử công suất ' Tìm hiểu về công nghệ và yêu cầu kỹ thuật của lò tôi thép ' Đồ án môn học điện tử công suất Phần I TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA LÒ TÔI THÉP. I.Giới thiệu về lò cảm ứng. 1.1 Khái quát chung: Hiện nay trong công nghiệp luyện kim, luyện thép trong lò điện là một khâu quan trọng. Các loại lò điện thường dùng là - Lò điện trở - Lò hồ quang - Lò cảm ứng Trong đó lò cảm ứng được ứng dụng rất rộng rãi, đăc biệt là các lò tôi tần số .Trong những lò này, nguyên liệu được nung nóng nhờ dòng điện xoay chiều với tần số cao nhờ vào hiệu ứng dòng Fucô. 1.2 Lò tôi cao tần: -Tôi thép là sự nung nóng thép đến nhiệt độ cao hơn các biến đổi pha, hãm ở nhiệt độ đó và làm nguội nhanh với tốc độ lớn hơn tốc độ tới hạn. -Mục đích của quá trình tôi thép: + Nâng cao độ cứng (HRC) bề mặt, độ bền và tính mài mòn của thép. + Đạt được sự phối hợp tốt các tính chất cơ khí khác. Tôi tần số cao (tôi cảm ứng) là phương pháp tôi công nghệ tiên tiến, chủ yếu dùng để tôi bề mặt, nó cho phép bề mặt đạt độ cứng và tính mài mòn cao hơn các phương pháp tôi thông thường, còn phần lõi vẫn đạt độ dẻo 1.2.1Nguyên lý làm việc: 1 Đồ án môn học điện tử công suất Khi cho dòng điện có tần số cao chạy qua vòng dây dẫn( vòng cảm ứng ) sẽ tạo ra một từ trường thay đổi mãnh liệt bên trong vòng dây.Vật cần tôi được đặt trong từ trường xoay chiều đó. Sự bố trí cuộn dây cảm ứng và chi tiết cần tôi có thể coi như một máy biến áp. Vòng cảm ứng là cuộn sơ cấp nơi dòng điện đi vào còn chi tiết cần tôi là cuộn thứ cấp ngắn mạch.Chính điều này gây ra dòng điện rất lớn chảy qua chi tiết tôi gọi là dòng điện xoáy ( dòng Fucô). Nhờ vào hiệu ứng bề mặt mà dòng điện xoáy sẽ chỉ chảy ở lớp bề mặt mỏng của chi tiết tôi, cũng chính nhờ hiệu ứng bề mặt mà tác dụng nung nóng của dòng xoay chiều chảy trong chi tiết tăng lên rất nhiều. Nhờ vậy, bề mặt chi tiết được nung nóng đến nhiệt độ quy định trong thời gian ngắn. Sau đó bằng các phương pháp làm nguội nhanh để có được độ cứng bề mặt cần thiết. Sự phân bố dòng điện trong chi tiết tôi tuân theo quy luật: Một cách gần đúng có thể coi δ là chiều sâu của lớp có dòng điện chạy qua, cũng chính là chiều sâu lớp tôi và được tính theo công thức: 2 Đồ án môn học điện tử công suất ρ δ = 5030. (cm) μ. f trong đó: ρ : điện trở suất (Ω.cm) μ : độ từ thẩm f : tần số dòng điện (Hz) Năng lượng chuyển thành nhiệt trong khối liệu W W = I2.n2.2.л.(d/h). ( ρ.μ. f .10 -9 ) I : Cường độ dòng trong cuộn cảm n : Số vòng cảm ứng d : Đường kính nồi lò (cm) h : Chiều cao kim loại trong lò (cm) μ : Độ từ thẩm ; ρ : Điện trở suất mẻ liệu (Ωcm) Như vậy, để tăng nhiệt lượng nung nóng chi tiết, ta có thể tăng cường độ dòng điện hoặc tăng tần số dòng điện. Thực tế, tăng dòng điện quá lớn có thể gây hỏng vòng dây cảm ứng gây ra ngắn mạch nên ta thường chọn phương án tăng tần số để tăng công suất tôi. 1.2.2 Ưu điểm của lò tôi tần số: • Có thể truyền năng lượng cho vật cần gia công nhanh chóng và trực tiếp, không cần phải qua một khâu trung gian nào nên có thể tiến hành tự động hoá ở mức độ cao. Có thể gia nhiệt ở môi trường trung tính, chân không một cách dễ dàng. • Trong công nghệ tôi thép, người ta cần nung đỏ bề mặt chi tiết lên nhanh chóng, sau đó làm nguội lạnh đi cũng rất nhanh để bề mặt chi tiết có độ cứng cần thiết mà bên trong chi tiết vẫn giữ được độ mềm dẻo của thép. Khi gia nhiệt bằng dòng điện cao tần, nhờ hiệu ứng bề mặt bề mặt của chi tiết dược nung đỏ lên một cách nhanh chóng do đó chất lượng tôi cao. 3 Đồ án môn học điện tử công suất • Vật tôi ít biến dạng do lớp tôi rất mỏng • Có thể tôi các chi tiết có hình dáng và bề mặt bất kỳ. • Là phương pháp tôi không tiếp xúc nên chi tiết tôi được giữ sạch. • Dùng phương pháp gia nhiệt cao tần cho ta đạt được năng suất lao động cao, giảm được những lao động cực nhọc trong các phân xưởng rèn dập ở các nhà máy chế tạo cơ khí. 1.2.3 Đặc điểm của công nghệ tôi tần số: Trong quá trình tôi thép bằng lò tôi cao tần, độ từ thẩm và điện trở suất của thép sẽ thay đổi do nhiệt độ thay đổi. Tuy nhiên nhiệt độ tôi chỉ đạt đến nhiệt độ Quire ( thép chưa chảy ) nên điện trở suất và độ từ thẩm thay đổi không đáng kể. Mặt khác tần số dòng điện rất lớn nên khi tôi, chiều sâu lớp ρ tôi thay đổi không đáng kể vì δ = 5030. (cm). Hơn nữa chiều sâu lớp μ. f tôi rất nhỏ so với đường kính vật tôi. Do đó trong quá trình tôi, vật tôi( tải) thay đổi không đáng kể và có tính chất cảm. 4 Đồ án môn học điện tử công suất Phần II : ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN Do đặc thù của lò tôi cảm ứng, nên ta chọn nghịch lưu một pha cho phần nghịch lưu của bộ nguồn lò tôi thép. Ta sét lần lượt các sơ đồ sau: 1. Sơ đồ nghịch lưu áp một pha: Đặc điểm: nguồn đầu vào là nguồn áp, nên có tụ C (C-> ∞ ) mắc song song với điện trở nguồn. Do vậy nguồn trở thành nguồn hai chiều: phát năng lượng cho tải đồng thời tiếp nhận năng lượng của tải trả ngược về, được tích luỹ trong tụ C, thông qua các diode mắc song song ngược với các van động lực chính. 5 Đồ án môn học điện tử công suất Xét đồ thị hoạt động của mạch: - Điện áp nghịch lưu có dạng xung vuông chữ nhật, có tần số fN tạo ra nhờ đóng mở các cặp van T1,T2 và T3,T4 một cách có chu kỳ: fN=fđk Do đó khi thay đổi tần số điều khiển fđk có thể thay đổi tần số nghịch lưu fN tuỳ ý. - Ưu nhược điểm: 6 Đồ án môn học điện tử công suất + Ưu điểm: • Điều ...