Giáo trình lò luyện kim

n¨ng chÞu ®−îc sù dao ®éng cña nhiÖt ®é. + BÒn vÒ mÆt hãa häc ®èi víi c¸c chÊt tiÕp xóc trong qu¸ tr×nh lµm viÖc. + Cã tÝnh æn ®Þnh vÒ thÓ tÝch vµ h×nh d¹ng khi ë nhiÖt ®é cao. + Cã thÓ s¶n xuÊt hµng lo¹t víi gi¸ thµnh ph¶i ch¨ng. + §¶m b¶o mét sè tÝnh chÊt nhiÖt vËt lý cÇn thiÕt theo yªu cÇu c«ng nghÖ. 6.1.2. Mét sè tÝnh chÊt c¬ b¶n cña vËt liÖu chÞu löa ChÊt l−îng cña vËt liÖu chÞu löa ®−îc ®¸nh gi¸ qua c¸c tÝnh chÊt nhiÖt vËt lý vµ c¸c tÝnh chÊt sö dông. a) TÝnh chÊt nhiÖt vËt lý - §é xèp: §é xèp cña vËt liÖu chÞu löa lµ tØ sè gi÷a tæng thÓ tÝch lç rçng chøa trong khèi vËt liÖu vµ thÓ tÝch cña khèi. 100. V v f ∑= [%] (6.1) Trong ®ã: Σv - tæng thÓ tÝch lç rçng trong khèi vËt liÖu [m3]. V- thÓ tÝch khèi vËt liÖu [m3]. - Khèi l−îng thÓ tÝch: lµ khèi l−îng cña mét ®¬n vÞ thÓ tÝch kÓ c¶ lç rçng [kg/m3]: - 107 - V G v =ρ [kg/m3] (6.2) Trong ®ã: G - khèi l−îng khèi vËt liÖu kÓ c¶ lç rçng [kg]. V- thÓ tÝch khèi vËt liÖu [m3]. - §é thÊm khÝ: ®Æc tr−ng cho kh¶ n¨ng cho khÝ ®i qua cña vËt liÖu, ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: p..F L.V K k ∆τ= [lÝt/m.h.mmH2O] (6.3) Trong ®ã: Vk - l−îng khÝ thÊm qua khèi vËt liÖu [lÝt]. F - diÖn tÝch bÒ mÆt khÝ thÊm qua [m2]. τ - thêi gian khÝ thÊm qua[h]. ∆p - ®é chªnh lÖch ¸p suÊt gi÷a hai bÒ mÆt khÝ ®i qua [mmH2O]. L - chiÒu dµy khèi vËt liÖu mµ khÝ ®i qua [m]. - §é hót n−íc: §Æc tr−ng cho kh¶ n¨ng chøa n−íc cña vËt liÖu, ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: 100. G GG W 1 12 −= [%] (6.4) Trong ®ã: G1, G2 lµ khèi l−îng cña khèi vËt liÖu khi kh« vµ khi b·o hßa n−íc [kg]. Khi b¶o hoµ n−íc, ®é bÒn c¬ häc cña vËt liÖu bÞ gi¶m ®¸ng kÓ, møc ®é gi¶m ®é bÒn c¬ häc ®−îc ®¸nh gi¸ qua hÖ sè biÕn mÒm: k bhE σ σ= (6.5) Trong ®ã: - ®é bÒn c¬ häc khi ë tr¹ng th¸i b¶o hßa n−íc [N/mbhσ 2]. - ®é bÒn c¬ häc khi ë tr¹ng th¸i kh« [N/mkσ 2]. - §é bèc Èm: ®Æc tr−ng cho kh¶ n¨ng cho l−îng Èm trong vËt liÖu tho¸t ra ngoµi. - 108 - - NhiÖt dung: lµ ®¹i l−îng cã gi¸ trÞ b»ng l−îng nhiÖt cÇn thiÕt ®Ó n©ng nhiÖt ®é mét ®¬n vÞ khèi l−îng vËt liÖu lªn mét ®¬n vÞ. NhiÖt dung cña vËt liÖu thay ®æi khi nhiÖt ®é thay ®æi, sù phô thuéc nµy cã d¹ng: t.bact += [kj/kg.®é] (6.6) Trong ®ã: a, b lµ c¸c hÖ sè phô thuéc vËt liÖu. - §é dÉn nhiÖt: ®Æc tr−ng cho kh¶ n¨ng truyÒn nhiÖt b»ng dÉn nhiÖt cña vËt liÖu, ®−îc ®¸nh gi¸ qua hÖ sè dÉn nhiÖt λ. HÖ sè dÉn nhiÖt cña vËt liÖu chÞu löa thay ®æi theo nhiÖt ®é: [W/m.®é] (6.7) t.0t α+λ=λ Trong ®ã: λ0, λt - lµ hÖ sè dÉn nhiÖt cña vËt liÖu ë oC vµ ë toC. α - hÖ sè phô thuéc vËt liÖu. - §é dÉn ®iÖn: ®Æc tr−ng cho kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn cña vËt liÖu, cã gi¸ trÞ b»ng nghÞch ®¶o cña ®iÖn trë suÊt: r 1 ρ=χ [m/Ω] ë nhiÖt ®é th−êng, phÇn lín vËt liÖu chÞu löa kh«ng dÉn ®iÖn, nh−ng khi nhiÖt ®é cao ®iÖn trë cña chóng gi¶n râ rÖt nªn víi c¸c lß cã nhiÖt ®é cao cÇn quan t©m ®Õn vÊn ®Ò nµy. Sù phô thuéc cña ®iÖn trë vËt liÖu vµo nhiÖt ®é cã d¹ng: B T A Rlg += (6.8) Trong ®ã A, B lµ c¸c hÖ sè phô thuéc vËt liÖu. b) C¸c tÝnh chÊt sö dông - §é chÞu nãng: ®Æc tr−ng cho kh¶ n¨ng chÞu ®−îc t¸c ®éng cña nhiÖt ®é cao mµ kh«ng bÞ biÕn mÒm hoÆc ch¶y láng. §é chÞu nãng ®−îc ®¸nh gi¸ qua mÉu thö h×nh th¸p b»ng c¸ch nung mÉu thö cïng víi c¸c mÉu chuÈn ®· biÕt tr−íc ®é chÞu nãng. NhiÖt ®é mµ t¹i ®ã mÉu thö h×nh th¸p gôc xuèng ch¹m ®¸y lß cïng víi mét mÉu chuÈn ®−îc gäi lµ ®é chÞu nãng cña vËt liÖu. - §é bÒn nhiÖt: ®Æc tr−ng cho kh¶ n¨ng chÞu ®−îc t¸c ®éng cña sù thay ®æi nhiÖt ®é trong qu¸ tr×nh lµm viÖc, ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng mÈu thö. Ng−êi ta nung nãng vµ lµm nguéi liªn tôc mÉu thö theo mét chu tr×nh chuÈn khi ®ã sè lÇn nung nãng vµ nguéi mÉu - 109 - cho ®Õn khi khèi l−îng mÉu gi¶m ®i 20% so víi ban ®Çu ®−îc gäi lµ ®é bÒn nhiÖt cña vËt liÖu. - §é cøng vµ ®é bÒn c¬ häc ë nhiÖt ®é cao: lµ ®é cøng vµ ®é bÒn cña vËt liÖu x¸c ®Þnh ë ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é cao, th«ng th−êng ng−êi ta x¸c ®Þnh ®é cøng vµ ®é bÒn nÐn lµ hai chØ tiªu quan träng khi sö dông. - TÝnh æn ®Þnh thÓ tÝch: ®Æc tr−ng cho kh¶ n¨ng gi÷ nguyªn thÓ tÝch khi chÞu t¸c ®éng cña t¶i träng c¬ häc hoÆc nhiÖt ®é thay ®æi, ®−îc ®¸nh gi¸ qua ®é co (hoÆc ®é gi¶n në) cña vËt liÖu. §é co hoÆc gi¶n në thÓ tÝch cña vËt liÖu chÞu löa ®−îc khèng chÕ d−íi 1%. - §é bÒn vÒ mÆt hãa häc: ®Æc tr−ng cho kh¶ n¨ng chèng l¹i sù ph¸ hñy vËt liÖu do c¸c ph¶n øng hãa häc víi c¸c chÊt trong m«i tr−êng tiÕp xóc. C¸c tÝnh chÊt trªn lµ nh÷ng tÝnh chÊt chung cña vËt liÖu chÞu löa, trong thùc tÕ kh«ng cã lo¹i vËt liÖu chÞu löa nµo tho¶ m·n ®ång thêi c¸c yªu cÇu trªn, do ®ã tïy ®iÒu kiÖn sö dông ng−êi ta lùa chän lo¹i vËt liÖu thÝch hîp vÒ ph−¬ng diÖn sö dông còng nh− ph−¬ng diÖn kinh tÕ. 6.1.3. VËt liÖu chÞu löa th«ng dông a) VËt phÈm ®inat: lµ vËt phÈm chÞu löa chøa kho¸ng chÊt th¹ch anh SiO2 >93%. TÝnh chÊt cña vËt phÈm ®i-nat: + §é chÞu nãng tõ 1600 - 1710oC. + BÒn víi m«i tr−êng axit. + Gi¶n në nhiÖt lín. + §é bÒn nhiÖt thÊp. b) VËt phÈm sam«t: lµ vËt phÈm chÞu löa chøa tõ 30 - 45 % Al2O3. TÝnh chÊt cña vËt phÈm sa-m«t: + §é chÞu nãng 1610 - 1730oC. + Cã tÝnh axit yÕu. + §é bÒn nhiÖt t−¬ng ®èi lín (10 - 50 lÇn). + Gi¶n në nhiÖt lín. c) VËt phÈm alumin cao: lµ vËt phÈm chÞu löa cã hµm l−îng Al2O3 tõ 46 - 100%. TÝnh chÊt: + §é chÞu nãng cao vµ phô thuéc hµm l−îng Al2O3. + BÒn víi c¶ m«i tr−êng kiÒm vµ m«i tr−êng axit. - 110 - + §é bÒn c¬ häc vµ ®é bÒn nhiÖt cao (trªn 100 lÇn). d) VËt phÈm b¸n axit: lµ vËt phÈm chÞu löa chøa 15 - 30 % Al2O3 vµ > 65 % SiO2. TÝnh chÊt: + §é chÞu nãng 1610 - 1700oC. + BÒn víi m«i tr−êng axit. + BÒn nhiÖt thÊp. e) VËt phÈm manhªdit: lµ vËt phÈm chÞu löa chøa 90 - 96 % MgO. TÝnh chÊt: + §é chÞu nãng cao, trªn 2000oC. + BÒn víi m«i tr−êng kiÒm. + BÒn nhiÖt thÊp. + Gi¶n në nhiÖt lín. + Gi¶m chÊt l−îng m¹nh khi bÞ Èm. g) VËt phÈm cr«mit: lµ vËt phÈm chÞu löa chøa 80 - 90 % cr«mit, 10 - 12 % manhªdit vµ 7 - 10 % dumit. TÝnh chÊt: + §é chÞu nãng 1900oC. + Cã tÝnh trung hoµ, bÒn víi c¶ m«i tr−êng axit vµ m«i tr−êng kiÒm. + BÒn nhiÖt thÊp (3 - 5 lÇn). h) VËt phÈm cr«mit - ma nhªdit: lµ vËt phÈm chÞu löa chøa 30 - 70 % cr«mit vµ 70 - 30 % manhªdit. TÝnh chÊt t−¬ng tù manhªdit nh−ng chÊt l−îng cao h¬n. i) VËt phÈm cacbon: Gåm c¸c lo¹i: cacb«run, graphit, c¸c bon. - VËt phÈm cacb«run: vËt phÈm s¶n xuÊt tõ bét SiC cã chÊt dÝnh kÕt lµ ®Êt sÐt chÞu löa vµ silicat s¾t. TÝnh chÊt: + §é chÞu nãng cao, trªn 2000oC. + §é bÒn nhiÖt cao. + TÝnh chèng mµi mßn vµ ®é bÒn c¬ häc tèt. + DÉn ®iÖn, dÉn nhiÖt tèt. + Khi nhiÖt ®é trªn 1300oC dÔ bÞ oxy hãa vµ bÞ kiÒm ¨n mßn. - VËt phÈm graphit: ®−îc s¶n xuÊt tõ hçn hîp 20 - 60 % graphit, 30 - 40 % ®Êt sÐt chÞu löa vµ 10 - 40 % samèt. - 111 - TÝnh chÊt: + §é chÞu nãng > 2000oC. + §é bÒn nhiÖt tèt. + HÖ sè gi¶n në nhiÖt nhá. + DÉn nhiÖt tèt. + BÒn víi m«i tr−êng xØ vµ kim lo¹i láng. - VËt phÈm cacbon: thµnh phÇn chñ yÕu lµ cac bon, chøa 80 - 90 %C. + §é chÞu nãng cao > 2500oC. + §é bÒn nhiÖt tèt. + DÉn ®iÖn vµ dÉn nhiÖt tèt. + HÖ sè gi¶n në nhiÖt nhá. 6.1.4. VËt liÖu c¸ch nhiÖt VËt liÖu c¸ch nhiÖt dïng trong lß luyÖn kim gåm hai nhãm: + VËt liÖu c¸ch nhiÖt thiªn nhiªn: ®iat«mit, inphu®«rit, ami¨ng. + VËt liÖu c¸ch nhiÖt nh©n t¹o: vËt phÈm chÞu löa nhÑ, xØ b«ng ... a) VËt liÖu c¸ch nhiÖt thiªn nhiªn - §iat«mit, inphu®«rit cã thµnh phÇn chñ yÕu lµ SiO2 nh−ng cã ®é xèp rÊt lín do ®ã dÉn nhiÖt kÐm, hÖ sè dÉn nhiÖt 0,014 - 0,06 W/m.®é. - Ami¨ng: thµnh phÇn chÝnh lµ silicat manhª ngËm n−íc, hÖ sè dÉn nhiÖt kho¶ng 0,15 W/m.®é. b) VËt liÖu c¸ch nhiÖt nh©n t¹o - VËt phÈm chÞu löa nhÑ: cã thµnh phÇn t−¬ng tù c¸c vËt phÈm chÞu löa cïng lo¹i nh−ng cã ®é xèp lín ( 50 - 80 %), do ®ã khèi l−îng thÓ tÝch bÐ (0,27 - 1,3 kg/m3) vµ dÉn nhiÖt kÐm, hÖ sè dÉn nhiÖt 0,11 - 0,81 W/m.®é. §é chÞu nãng cña vËt phÈm c¸ch nhiÖt thÊp h¬n ®é chÞu nãng cña vËt phÈm chÞu löa cïng lo¹i. - XØ b«ng: ®−îc s¶n xuÊt tõ xØ luyÖn kim ë d¹ng sîi, cã ®é xèp lín, c¸ch nhiÖt vµ chÞu nãng tèt. 6.1.5. C¸c thÓ g¹ch x©y lß §Ó x©y lß, ng−êi ta sö dông c¸c thÓ g¹ch chÞu löa vµ c¸ch nhiÖt s¶n xuÊt theo h×nh d¹ng vµ kÝch th−íc ®−îc tiªu chuÈn hãa. Trªn h×nh 6.1 giíi thiÖu mét sè thÓ g¹ch x©y th«ng dông. - 112 - a c b d d c a c b a b c)b)a) d e a b c d c b a e b d f ca g)e)d) H×nh 6.1 H×nh d¹ng vµ kÝch th−íc mét sè lo¹i g¹ch quy chuÈn a) G¹ch th¼ng b) G¹ch v¸t n»m c) G¹ch v¸t ®øng d) G¹ch ch©n vßm e) G¹ch vßm cÇu g) G¹ch vßm treo - G¹ch th¼ng: dïng ®Ó x©y t−êng th¼ng, ®¸y lß hoÆc phèi hîp víi g¹ch v¸t x©y vßm vµ t−êng cong, kÝch th−íc phæ biÕn lµ 230x113x65. G¹ch v¸t n»m: dïng ®Ó x©y t−êng cong hoÆc vßm lß cã chiÒu dµy máng, kÝch th−íc phæ biÕn lµ 230x113x65/55 hoÆc 230x113x65/45 - G¹ch v¸t ®øng: dïng ®Ó x©y t−êng cong hoÆc vßm lß cã chiÒu dµy lín, kÝch th−íc phæ biÕn lµ 230x113x65/55 hoÆc 230x113x65/45. - G¹ch ch©n vßm: dïng ®Ó x©y ch©n vßm cong, kÝch th−íc phæ biÕn lµ 230x113x135/56/37. - G¹ch vßm treo: dïng ®Ó x©y vßm lß ph¼ng b»ng mãc treo, kÝch th−íc phæ biÕn lµ 300x276x260/100/75/30. Khi chän g¹ch x©y lß nªn dïng c¸c lo¹i g¹ch tiªu chuÈn ®−îc chÕ t¹o hµng lo¹t vµ dÔ kiÕm. Trong tr−êng hîp cÇn dïng c¸c lo¹i g¹ch phi tiªu chuÈn còng nªn ®−a vÒ gÇn víi d¹ng g¹ch tiªu chuÈn ®Ó viÖc chÕ t¹o còng dÔ dµng h¬n. - 113 - 6.2. ThÓ x©y lß 6.2.1. Kh¸i niÖm chung a) CÊp x©y Líp g¹ch chÞu löa trong c¸c lß luyÖn kim (cßn gäi lµ líp lãt) lµ bé phËn träng yÕu nhÊt cña lß. ChÊt l−îng x©y líp nµy ¶nh h−ëng trùc tiÕp ®Õn tuæi thä lµm viÖc vµ c¸c chØ tiªu kinh tÕ, kü thuËt cña lß. Bëi vËy, tïy vµo thÓ x©y vµ ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña thÓ x©y, ng−êi ta chän møc ®é cÈn thËn khi x©y kh¸c nhau. Theo møc ®é cÈn thËn khi x©y ng−êi ta ph©n ra n¨m cÊp x©y. B¶ng 6.1. C¸c cÊp x©y g¹ch chÞu löa CÊp x©y Yªu cÇu khi x©y ChiÒu dµy m¹ch x©y (mm) Lo¹i v÷a x©y I X©y ®Æc biÖt cÈn thËn ≤ 1 II X©y cÈn thËn ≤ 2 Bét mÞn kh« hay v÷a láng III X©y t−¬ng ®èi cÈn thËn ≤ 3 IV X©y th«ng th−êng ≤ 4 V÷a nh·o V X©y g¹ch ®á 5 - 10 V÷a ®Æc - CÊp x©y I vµ II: dïng ®Ó x©y c¸c lß nÊu ch¶y kim lo¹i hoÆc nÊu ch¶y c¸c vËt liÖu phi kim. C¸c thÓ x©y tiÕp xóc víi kim lo¹i láng, xØ hoÆc yªu cÇu kÝn khÝ th× dïng cÊp x©y I. §èi víi c¸c cÊp x©y I vµ II, ®Ó ®¶m b¶o m¹ch x©y nhá cÇn chän g¹ch cã cïng kÝch th−íc vµ bÒ mÆt b»ng ph¼ng (®«i khi ph¶i mµi g¹ch tr−íc). Khi x©y v÷a láng, nhóng g¹ch vµo v÷a láng råi ®Æt vµo líp x©y, tr−êng hîp g¹ch cÇn x©y kh« (nh− g¹ch manhªdit) th× dïng bét mÞn ®iÒn ®Çy vµo c¸c khe hë gi÷a c¸c viªn g¹ch x©y. - CÊp x©y III: dïng phæ biÕn khi x©y c¸c thÓ x©y cña lß nung, lß sÊy ... tiÕn hµnh víi v÷a nh·o. - CÊp x©y IV: dïng khi x©y nh÷ng bé phËn kh«ng quan träng cã nhiÖt ®é lµm viÖc thÊp cña lß, líp lãt c¸c ®−êng èng dÉn b»ng ph−¬ng ph¸p x©y ®Èy hoÆc x©y Ðp víi v÷a nh·o. - CÊp x©y V: dïng khi x©y c¸c thÓ x©y g¹ch ®á. b) M¹ch nhiÖt Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc, c¸c thÓ x©y chÞu t¸c ®éng cña sù thay ®æi nhiÖt ®é g©y ra sù gi¶n në nhiÖt. §Ó thÓ x©y kh«ng bÞ ph¸ hñy khi gi¶n në ng−êi ta bè trÝ trong thÓ - 114 - x©y c¸c khe gi¶n në nhiÖt gäi lµ m¹ch nhiÖt. Sè l−îng vµ kÝch th−íc m¹ch nhiÖt ®−îc chän dùa vµo hÖ sè gi¶n në nhiÖt cña g¹ch vµ kÝch th−íc cña thÓ x©y. ChiÒu dµy m¹ch nhiÖt tÝnh cho mét mÐt chiÒu dµi thÓ x©y øng víi c¸c lo¹i g¹ch kh¸c nhau cho ë b¶ng 6.2. B¶ng 6.2. Gi¸ trÞ trung b×nh cña m¹ch nhiÖt ThÓ x©y g¹ch ChiÒu dµy m¹ch nhiÖt cho 1 m chiÒu dµi thÓ x©y (mm) Sam«t 5 - 6 §inat 12 Manhªdit 12 - 14 §iat«mit 5 - 6 1 2 1 2 12 2 1 b)a) d)c) 1 2 2 1 2 1 1 f)e) H×nh 6.2. C¸ch ®Æt m¹ch nhiÖt trong c¸c thÓ x©y a) T−êng th¼ng b) T−êng nhiÒu líp g¹ch kh¸c lo¹i c) Gãc t−êng th¼ng d) Vßm lß e) T−êng cong f) §¸y lß 1) M¹ch nhiÖt 2) G¹ch - 115 - Ph−¬ng ph¸p bè trÝ m¹ch nhiÖt trong thÓ x©y phô thuéc cÊu tróc thÓ x©y vµ cã hai c¸ch: bè trÝ m¹ch nhiÖt tËp trung vµ bè trÝ m¹ch nhiÖt ph©n t¸n. Trªn h×nh 6.2 tr×nh bµy c¸ch bè trÝ m¹ch nhiÖt trong mét sè thÓ x©y th−êng gÆp. §èi víi c¸c t−êng th¼ng, th−êng bè trÝ m¹ch nhiÖt ph©n t¸n nh− h×nh 6.2a. Khi t−êng nhiÒu líp x©y b»ng c¸c lo¹i g¹ch kh¸c nhau ®Ó m¹ch nhiÖt nh− h×nh 6.2b. §èi víi nãc lß khi chiÒu dµi ≤ 5 mÐt m¹ch nhiÖt ®Ó tËp trung ë hai ®Çu, cßn khi > 5 mÐt, ngoµi m¹ch nhiÖt ë hai ®Çu cßn ®Æt thªm mét m¹ch nhiÖt ë gi÷a (h×nh 6.2d). §èi víi c¸c t−êng cong, m¹ch nhiÖt ®Æt tËp trung phÝa ngoµi s¸t vá lß (h×nh 6.2e) ë thÓ x©y ®¸y, ®èi víi c¸c lo¹i g¹ch Ýt gi¶n në nh− manhªdit hay cr«mit ®Ó m¹ch nhiÖt ph©n t¸n trong thÓ x©y. §¸y lß cã chiÒu dµi d−íi 3 mÐt, g¹ch Ýt gi¶n në th× m¹ch nhiÖt ®Æt tËp trung ë hai ®Çu, khi chiÒu dµi > 3 mÐt th× m¹ch nhiÖt ®Æt trong thÓ x©y nh− t−êng lß (h×nh 6.2 f). 6.2.2. CÊu tróc cña c¸c thÓ x©y C¸c thÓ x©y trong lß luyÖn kim cã thÓ x©y b»ng nhiÒu lo¹i g¹ch kh¸c nhau vµ chiÒu dµy thÓ x©y cã thÓ lín hoÆc bÐ, khi x©y ng−êi ta cã thÓ ®Æt viªn g¹ch ®øng, n»m hoÆc nghiªng. Theo quy −íc, víi viªn g¹ch tiªu chuÈn 230x113x65, th× khi x©y n»m chiÒu dµy líp g¹ch lµ 65 mm, khi x©y nghiªng chiÒu dµy líp g¹ch lµ 113 mm vµ khi x©y ®øng chiÒu dµy líp g¹ch lµ 230 mm. a) ThÓ x©y t−êng ThÓ x©y t−êng th¼ng: §Ó x©y t−êng th¼ng sö dông g¹ch tiªu chuÈn th«ng th−êng. T−êng lß th−êng gåm hai líp, líp lãt x©y b»ng g¹ch chÞu löa, líp c¸ch nhiÖt x©y b»ng g¹ch (hoÆc vËt liÖu bét, vôn, tÊm) c¸ch nhiÖt. NÕu coi chiÒu dµy t−êng b»ng chiÒu dµi viªn g¹ch tiªu chuÈn (230 mm) lµ mét th× chiÒu dµy líp g¹ch chÞu nhiÖt cã thÓ chän: 1; 1,5 ; 2; 2,5 vµ 3. ChiÒu dµy líp c¸ch nhiÖt x©y b»ng g¹ch tõ 113 - 350 mm, víi líp c¸ch nhiÖt vËt liÖu bét, vôn hoÆc tÊm c¸ch nhiÖt th× dµy tõ 30 - 100 mm. Khi x©y t−êng th¼ng (h×nh 6.3), c¸c viªn g¹ch ®−îc x©y n»m theo hµng, trong mét hµng m¹ch v÷a kh«ng d−îc trïng nhau. M¹ch v÷a gi÷a c¸c hµng kÕ tiÕp còng kh«ng ®−îc trïng nhau. Nguyªn t¾c kh«ng trïng m¹ch v÷a còng ¸p dông c¶ ë c¸c gãc t−êng vµ nh÷ng chæ t−êng giao nhau. §Ó x©y lÖch m¹ch ng−êi ta th−êng dïng c¸c g¹ch h×nh cã chiÒu dµi b»ng 1/2 hoÆc 3/4 viªn g¹ch tiªu chuÈn. Khi t−êng gåm hai líp g¹ch kh¸c nhau, ®Ó t¨ng liªn kÕt - 116 - gi÷a hai líp, khi x©y líp trong cø 5 ®Õn 8 hµng g¹ch (theo chiÒu cao t−êng) líp trong x©y ch×a ra líp ngoµi 1/2 viªn g¹ch. §èi víi t−êng cong, tïy theo ®é cong cña t−êng, sö dông toµn bé g¹ch v¸t tiªu chuÈn hoÆc kÕt hîp g¹ch v¸t víi g¹ch th¼ng. Khi x©y, m¹ch v÷a trong mét hµng còng nh− gi÷a hai líp kÕ tiÕp ph¶i lÖch nhau. §èi víi c¸c t−êng cã líp c¸ch nhiÖt b»ng bét hoÆc vËt liÖu vôn, phÝa ngoµi ph¶i cã vá b»ng kim lo¹i. b)a) b)a) H×nh 6.3 ThÓ x©y t−êng th¼ng a) Hµng d−íi b) Hµng trªn b) ThÓ x©y ®¸y ThÓ x©y ®¸y cã hai d¹ng: ®¸y ph¼ng vµ ®¸y cong. §èi víi ®¸y ph¼ng ®−îc x©y b»ng g¹ch tiªu chuÈn trùc tiÕp trªn mãng lß hoÆc trªn c¸c tÊm thÐp cã dÇm ®ì phÝa d−íi. ChiÒu dµy thÓ x©y ®¸y phô thuéc ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña lß, nÕu lµ lß nung, lß sÊy chiÒu dµy tõ 1 - 4 viªn g¹ch, nÕu lµ lß nÊu ch¶y chiÒu dµy cã thÓ tíi 4 - 8 viªn g¹ch. ThÓ x©y ®¸y th−êng gåm ba líp: líp d−íi cïng lµ líp c¸ch nhiÖt x©y b»ng g¹ch sam«t nhÑ, g¹ch ®iat«mit hoÆc g¹ch ®á. TiÕp theo lµ líp ®Öm x©y b»ng g¹ch sam«t m¸c thÊp vµ trªn cïng lµ líp lµm viÖc x©y b»ng g¹ch chÞu löa m¸c cao. Líp c¸ch nhiÖt th−êng x©y n»m, líp ®Öm x©y n»m hoÆc nghiªng, cßn líp lµm viÖc x©y nghiªng hoÆc ®øng. - 117 - Khi x©y thÓ x©y ®¸y, cÇn thùc hiÖn nguyªn t¾c b¾t chÐo m¹ch. §èi víi c¸c hµng trong mét líp, b¾t chÐo m¹ch b»ng c¸c ®Æt lÖch nhau, cßn ®èi víi hai líp kÕ tiÕp b¾t chÐo m¹ch b»ng c¸ch ®Æt lÖch g¹ch hoÆc xoay g¹ch ®i mét gãc 90o (h×nh 6.4b) hay 45o (h×nh 6.4c). Khi xoay g¹ch 45o ng−êi ta gäi lµ x©y theo kiÓu nh¸nh th«ng. §èi víi c¸c ®¸y cong cã thÓ x©y b»ng g¹ch (h×nh 6.5a) hoÆc dïng líp ®Çm b»ng hçn hîp vËt liÖu chÞu löa kÕt hîp víi chÊt dÝnh kÕt (h×nh 6.5b). H×nh 6.4. ThÓ x©y ®¸y ph¼ng 1) Líp c¸ch nhiÖt 2) Líp ®Öm, 3) Líp lµm viÖc c) a) b) { { { 1 2 3 H×nh 6.5 ThÓ x©y ®¸y cong a) X©y b»ng g¹ch b) Líp ®Çm b»ng vËt liÖu chÞu löa c) ThÓ x©y nãc ThÓ x©y nãc chia lµm hai d¹ng: nãc th¼ng vµ nãc cong. ë nãc lß cong, vßm lß cã ®é cong nhÊt ®Þnh, do ®ã khi g¹ch d·n në nhiÖt, nãc lß vÉn gi÷ ®−îc ®é æn ®Þnh cao kh«ng g©y sôp nãc lß. Nãc lß th¼ng, mÆt trong lµ mÆt ph¼ng nªn tÝnh æn ®Þnh cña kÕt cÊu thÊp h¬n. Tuú theo ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña lß, nãc ®−îc kiÕn t¹o b»ng g¹ch hoÆc b»ng c¸c tÊm bª t«ng chÞu nhiÖt ®óc s½n. §èi víi thÓ x©y nãc th¼ng, khi nhiÖt ®é lµm viÖc cao, sö dông g¹ch treo, dïng mãc kim lo¹i mãc lªn c¸c dÇm ë phÝa trªn nãc lß. §èi víi c¸c lß nhiÖt ®é thÊp, nãc lß ®−îc t¹o h×nh b»ng c¸c tÊm bª t«ng chÞu nhiÖt ®óc s½n ghÐp l¹i. - 118 - §èi víi nãc cong, nãc lß ®−îc kiÕn t¹o b»ng c¸ch x©y g¹ch hoÆc treo g¹ch b»ng mãc treo t¹o thµnh vßm cuèn cã gãc t©m nhÊt ®Þnh. Tuú theo kÝch th−íc cña nãc, gãc t©m ®−îc lÊy theo quy ®Þnh: 38, 45, 56, 60, 74, 106 vµ 180o. ThÓ x©y nãc th−êng gåm hai líp: líp trong lµ g¹ch chÞu löa, líp ngoµi lµ líp c¸ch nhiÖt. §èi víi c¸c lß luyÖn thÐp cã nhiÖt ®é cao, líp g¹ch chÞu löa cã thÓ dµy tíi 400 - 500 mm vµ kh«ng cã líp c¸ch nhiÖt. §Ó x©y nãc cong ph¶i dïng m¸i khu«n b»ng gç hoÆc kim lo¹i ®−îc t¹o h×nh theo ®é cuèn cña nãc cã d¹ng nh− h×nh 6.6. Khi x©y nãc cong cã thÓ tiÕn hµnh theo hai c¸ch: x©y theo vßng hoÆc x©y b¾t chÐo m¹ch. Khi x©y theo vßng, g¹ch ®−îc x©y thµnh tõng vßng theo cung vßm (h×nh 6.7a). G¹ch ®−îc x©y b¾t ®Çu tõ g¹ch ch©n vßm lªn ®Ønh vßm. §Ó t¹o ®é Ðp cÇn thiÕt gi÷a c¸c viªn g¹ch ng−êi ta ®Æt c¸c viªn g¹ch khãa. Víi vßm nãc cã d©y cung < 3m t¹i ®Ønh vßm ®Æt mét viªn g¹ch khãa, víi d©y cung > 3m ®Æt 2 - 3 viªn g¹ch khãa, khi ®Æt 2 - 3 viªn g¹ch khãa bè trÝ sao cho kho¶ng c¸ch gi÷a c¸ch viªn g¹ch khãa b»ng nhau. Khi x©y b¾t chÐo m¹ch (h×nh 6.7b), g¹ch ®−îc x©y theo tõng hµng däc theo g¹ch ch©n vßm, c¸c viªn g¹ch gi÷a c¸c hµng lÖch m¹ch 1/2 hoÆc 3/4 viªn. C¸ch x©y b¾t chÐo m¹ch, liªn kÕt gi÷a c¸c viªn g¹ch tèt h¬n nh−ng khi thay thÕ söa ch÷a khã kh¨n h¬n khi x©y cuèn vßng. Trong qu¸ tr×nh x©y, t−¬ng tù nh− khi x©y cuèn vßng, còng ®Æt c¸c viªn g¹ch kho¸ ®Ó t¹o ®é nÐn gi÷a c¸c viªn g¹ch. 2 3 4 H×nh 6.6 S¬ ®å ®Æt khu«n x©y nãc 1) Cét ®ì khu«n 2) T−êng lß 3) G¹ch ch©n vßm 4) Khu«n - 119 - ë c¸c nãc vßm cã nhiÖt ®é lµm viÖc cao, kÝch th−íc vßm réng hoÆc cÊu tróc phøc t¹p sö dông vßm g¹ch treo. Khi x©y nãc treo, g¹ch ®−îc treo thµnh tõng nhãm nhê c¸c mãc treo kim lo¹i liªn kÕt víi xµ ®ì phÝa trªn nãc lß. G¹ch treo cã thÓ xÕp kh« hoÆc x©y víi v÷a. §èi víi nh÷ng vßm ®¬n gi¶n, g¹ch treo b¾t ®Çu tõ ®Ønh ®i xuèng hai phÝa ch©n vßm. ë nh÷ng chç vßm cã cÊu tróc phøc t¹p dïng g¹ch h×nh ®Æc biÖt, khi x©y vßm b¾t ®Çu treo g¹ch tõ nh÷ng vÞ trÝ nµy vµ khai triÓn dÇn ra xung quanh. Trong c¸c lß luyÖn thÐp nãc lß cã d¹ng chám cÇu th× ph¶i dïng g¹ch x©y vßm cÇu, x©y thµnh tõng vßng khÐp kÝn ®ång t©m vµ b¾t ®Çu x©y tõ ch©n vßm lªn ®Ønh. b)a) H×nh 6.7 Ph−¬ng ph¸p x©y nãc a) X©y cuèn vßm b) X©y b¾t chÐo m¹ch d) ThÓ x©y cöa ë c¸c lß luyÖn kim th−êng cã hai lo¹i cöa: cöa thao t¸c vµ cöa quan s¸t. Cöa thao t¸c th−êng cã kÝch th−íc lín, cßn cöa quan s¸t cã kÝch th−íc nhá. H×nh d¹ng vµ kÝch th−íc cña ®−îc tiªu chuÈn hãa (b¶ng 6.4). Cöa th−êng gåm hai bé phËn: bé phËn khung kim lo¹i ®Æt s¸t vµo t−êng lß lµm t¨ng ®é cøng v÷ng cña cöa lß vµ bé phËn n¾p cöa cã thÓ ®ãng më theo yªu cÇu trong qu¸ tr×nh ch¹y lß. §èi víi thÓ x©y cöa, víi c¸c cöa kÝch th−íc lín (h×nh 6.8a), phÇn d−íi cã d¹ng h×nh ch÷ nhËt, phÇn trªn x©y cuèn vßm b»ng g¹ch v¸t, ë ®Ønh cã viªn g¹ch kho¸. Víi - 120 - c¸c cöa kÝch th−íc nhá (chiÒu réng B < 450 mm) phÇn trªn dïng g¹ch x©y bËc t¹o thµnh vßm cöa (h×nh 6.8b). B¶ng 6.4 KÝch th−íc tiªu chuÈn cña cöa lß ChiÒu réng B (mm) §é cao f (mm) §é cao n (mm) ChiÒu cao cöa H (mm) 240 30 5 170 240 - - 350 45 5 190 250 320 390 470 60 5 290 340 400 470 580 80 5 220 290 369 425 700 95 5 240 370 519 800 810 110 5 270 390 519 800 930 125 5 270 400 670 950 1050 140 5 280 550 830 1100 1160 155 5 300 570 840 1250 1400 190 5 330 600 1010 1420 1510 205 5 350 750 1160 1670 1840 235 5 580 780 1190 1740 1970 265 5 410 950 1360 1770 2200 295 5 440 980 1390 1800 ϕ n f a) B H b) H×nh 6.8 CÊu tróc cöa lß a) X©y cuèn vßm b) X©y bËc - 121 - e) ThÓ x©y cèng khãi Cèng khãi lµ bé phËn quan träng trong hÖ thèng tho¸t khãi, trong c¸c lß luyÖn kim phÇn lín cèng khãi ®−îc ®Æt ngÇm, kho¶ng c¸ch gi÷a ®Ønh cèng khãi vµ mÆt ®Êt Ýt nhÊt >300 mm. CÊu tróc thÓ x©y cèng khãi nh− h×nh 6.9, tiÕt diÖn cã d¹ng h×nh ch÷ nhËt ®øng, ®Ønh x©y cuèn vßm, nÕu chiÒu réng cung vßm nhá th× gãc t©m lÊy b»ng 180o, chiÒu réng cung vßm lín th× lÊy b»ng 60o. KÝch th−íc cèng khãi ®−îc tiªu chuÈn hãa, chän theo b¶ng 6.5. Cèng khãi th−êng cã hai líp: líp trong g¹ch chÞu löa, líp ngoµi g¹ch c¸ch nhiÖt hoÆc g¹ch ®á. ë nh÷ng n¬i cã n−íc ngÇm, bªn ngoµi cèng khãi cã t−êng bª t«ng b¶o vÖ chèng thÊm n−íc. B¶ng 6.5 KÝch th−íc tiªu chuÈn cña tiÕt diÖn cèng khãi Gãc t©m ϕ = 60o Gãc t©m ϕ = 180oChiÒu ngang B (mm) ChiÒu cao H (mm) TiÕt diÖn F (m2) Chu vi C (m) ChiÒu cao H (mm) TiÕt diÖn F (m2) Chu vi C (m) 470 540 0,25 1,13 640 0,23 2,08 580 560 0,3 2,15 700 0,38 2,31 580 700 0,38 2,54 830 0,44 2,57 700 710 0,48 2,66 890 0,57 2,88 810 900 0,61 3,02 950 0,70 3,74 810 930 0.72 3,41 1150 0,80 3,87 930 1010 0,90 3,76 1210 0,94 3,88 1050 1100 1,11 4,12 1410 1,36 4,45 1280 1260 1,64 4,80 1520 1,77 5,05 1400 1420 1,90 5,33 1720 2,20 6,05 1510 1500 2,17 5,69 1840 2,53 8,65 1630 1550 2,56 6,19 2040 3,04 7,64 - 122 - ϕ B H 1 3 1 2 2 3 a) b) H×nh 6.9 CÊu tróc cèng khãi a) N¬i kh«ng cã n−íc ngÇm b) N¬i cã n−íc ngÇm 1) G¹ch chÞu löa 2) G¹ch c¸ch nhiÖt hoÆc g¹ch ®á 3) Bª t«ng 6.2.3. TÝnh to¸n g¹ch x©y nãc lß §Ó x©y nãc vßm th−êng sö dông phèi hîp g¹ch v¸t vµ g¹ch th¼ng tiªu chuÈn. §Ó tÝnh to¸n l−îng g¹ch x©y, c¨n cø vµo d©y cung vßm lß (S), chän gãc t©m (ϕ) vµ tra b¶ng x¸c ®Þnh chiÒu cao cung (f). B¶ng 6.6 Quan hÖ gi÷a gãc t©m (ϕ) vµ d©y cung (B), chiÒu cao cung (f) Gãc ë t©m ϕ 38 45 56 60 74 106 180 TØ sè f/S 1:12 1:10 1:8 1:7,5 1:6 1:4 1:2 TØ sè S/R 0,651 0,756 0,939 1 1,204 1,597 2 S¬ ®å tÝnh l−îng g¹ch x©y cung vßm tr×nh bµy trªn h×nh 6.10. ϕ S R f c d s a c b d H×nh 6.10 S¬ ®å tÝnh g¹ch x©y vßm - 123 - a) TÝnh cho mét vßng cung nãc lß: - L−îng g¹ch x©y cÇn thiÕt ®Ó x©y mét vßng cung nãc lß: ( ) ( )δ+ ϕ+π= c180 sR n [viªn] (6.9) Trong ®ã: R - B¸n kÝnh trong cña vßm lß [mm]. s - chiÒu dµy g¹ch nãc lß [mm]. c - c¹nh lín cña viªn g¹ch v¸t [mm]. δ - chiÒu dµy m¹ch v÷a [mm]. ϕ - gãc ë t©m cña vßm [mm]. - §é lÖch chiÒu dµi gi÷a cung ngoµi vµ cung trong cña vßm: 180 .s. lc ϕπ=∆ [mm] - Sè l−îng g¹ch v¸t cÇn dïng: g c v l l n ∆ ∆= [viªn] (6.10) Trong ®ã: lµ chªnh lÖch ®é dµy hai ®Çu viªn g¹ch v¸t [mm]. dclg −=∆ - Sè l−îng g¹ch th¼ng cÇn dïng: vt nnn −= [viªn] (6.11) b) TÝnh cho toµn bé nãc lß: - Tæng l−îng g¹ch th¼ng cÇn dïng: δ+= a L .nN tt (6.12) Trong ®ã: L - chiÒu dµi nãc [mm]. a- bÒ réng viªn g¹ch [mm]. - Tæng l−îng g¹ch v¸t cÇn dïng: δ+= a L .nN vv (6.13) - 124 - 6.3. Khung lß §Ó gi÷ cho kÝch th−íc, h×nh d¸ng cña lß æn ®Þnh trong qu¸ tr×nh lß lµm viÖc còng nh− d−íi t¸c ®éng cña t¶i träng b¶n th©n c¸c thÓ x©y, ng−êi ta sö dông bé phËn gäi lµ khung lß. §èi víi c¸c lß cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n khung lß cã kÕt cÊu d¹ng khung gåm cã: cét trô, dÇm ®ì vµ c¸c thanh gi»ng chÕ t¹o b»ng thÐp h×nh liªn kÕt víi nhau. §èi víi c¸c lß kÕt cÊu phøc t¹p, h×nh d¹ng khung lß rÊt kh¸c nhau phô thuéc kÕt cÊu lß, ngoµi khung lß cßn cã vá lß b»ng kim lo¹i. 6.3.1. KÕt cÊu cña khung lß §èi víi khung lß ®¬n gi¶n, theo ph−¬ng ph¸p liªn kÕt ®−îc chia thµnh ba lo¹i: - Khung lß liªn kÕt ®éng (h×nh 6.11). - Khung lß liªn kÕt tÜnh (h×nh 6.12). - Khung lß liªn kÕt hçn hîp (h×nh 6.13). a) Khung lß liªn kÕt ®éng Trong khung lß liªn kÕt ®éng (h×nh 6.11), c¸c thanh gi»ng trªn (1) vµ d−íi (2) liªn kÕt víi trô (3) b»ng liªn kÕt bu l«ng, c¸c ®ai èc cã thÓ xiÕt vµo hoÆc níi ra khi thÓ x©y co gi¶n d−íi t¸c ®éng nhiÖt. Khi sö dông khung lß liªn kÕt ®éng, kh«ng cÇn ®Æt m¹ch nhiÖt trong c¸c thÓ x©y, do ®ã ®¬n gi¶n cho kh©u x©y lß. Tuy nhiªn, trong qu¸ tr×nh lß lµm viÖc ph¶i th−êng xuyªn ®iÒu chØnh ®ai èc, g©y khã kh¨n cho viÖc vËn hµnh lß, nhÊt lµ khi kÝch th−íc lß lín. 6 5 4 3 2 1 H×nh 6.11 Khung lß liªn kÕt ®éng 1) Cét trô 2) DÇm ch©n vßm 3) DÇm d−íi 4) Thanh gi»ng trªn 5) Thanh gi»ng d−íi 6) §ai èc - 125 - b) Khung lß liªn kÕt tÜnh ë khung lß liªn kÕt tÜnh, c¸c thanh gi»ng ®−îc hµn hoÆc t¸n chÆt víi cét trô (h×nh 6.12), kÝch th−íc khung lß hÇu nh− æn ®Þnh khi lß lµm viÖc. §èi víi phÇn d−íi cét trô cã thÓ cè ®Þnh b»ng c¸ch ch«n cè ®Þnh lªn nÒn bª t«ng cña lß. Do khung lß æn ®Þnh, kh«ng thÓ ®iÒu chØnh theo sù co gi¶n cña lß, nªn khi x©y lß ph¶i ®Æt m¹ch nhiÖt trong c¸c thÓ x©y. Sö dông khung lß liªn kÕt tÜnh, trong qu¸ tr×nh vËn hµnh lß kh«ng ph¶i ®iÒu chØnh khung lß, nªn hiÖn nay ®−îc sö dông rÊt phæ biÕn trong c¸c lß cã kÝch th−íc lín vµ c¶ trong c¸c lß cã kÝch th−íc nhá. 1 2 4 3 H×nh 6.12 Khung lß liªn tÜnh 1) Cét trô 2) DÇm ch©n vßm 3) DÇm d−íi 4) Thanh gi»ng trªn c) Khung lß liªn kÕt hçn hîp Khung lß liªn kÕt hçn hîp (h×nh 6.13), phÝa trªn liªn kÕt ®éng cßn phÝa d−íi liªn kÕt tÜnh. 5 4 3 2 1 H×nh 6.13 Khung lß liªn hçn hîp 1) Cét trô 2) DÇm ch©n vßm 3) DÇm d−íi 4) Thanh gi»ng trªn 5) §ai èc - 126 - Dïng lo¹i khung lß nµy kh«ng cÇn ®Ó m¹ch nhiÖt phÝa trªn cña lß, cßn phÇn d−íi ph¶i ®Æt m¹ch nhiÖt. Lo¹i khung lß nµy kÕt hîp ®−îc −u ®iÓm cña hai lo¹i trªn nªn còng ®−îc sö dông réng r·i trong c¸c lß luyÖn kim 6.3.2. TÝnh to¸n khung lß ViÖc tÝnh khung lß nh»m x¸c ®Þnh lùc t¸c dông lªn khung lß, x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cÇn thiÕt ®Ó chän c¸c chi tiÕt chÝnh cña khung lß. a) TÝnh lùc t¸c dông lªn dÇm ch©n vßm vµ khung lß S¬ ®å tÝnh to¸n tr×nh bµy trªn h×nh 6.14. ` ViÖc tÝnh lùc t¸c dông lªn khung lß ®−îc thùc hiÖn cho mét b−íc cét, gåm ®o¹n dÇm ch©n vßm vµ hai cét n»m ë hai ®Çu ®o¹n dÇm ®ã. R Rtb N ϕ H f S s P H×nh 6.14 S¬ ®å tÝnh lùc t¸c dông lªn dÇm ch©n vßm - ChiÒu dµi trung b×nh cña cung vßm nãc: 180 R L tbctb πϕ= [m] (6.14) Trong ®ã: 2 s RRtb += , b¸n kÝnh trung b×nh cña cung vßm nãc [m]. - Träng l−îng g¹ch nãc øng víi mét b−íc cét: a..s.LQ ctb γ= [kG] (6.15) Trong ®ã: a - b−íc cét (kho¶ng c¸ch gi÷a hai cét liªn tiÕp) [m]. s - chiÒu dµy nãc [m]. γ - träng l−îng riªng cña g¹ch [kG/m3]. - Lùc th¼ng ®øng t¸c dông lªn g¹ch ch©n vßm: - 127 - 2 Q H = [kG] (6.16) - Lùc ngang t¸c dông lªn g¹ch ch©n vßm: f S . 4 H P = [kG] (6.17) Trong ®ã: S - chiÒu réng vßm nãc [m]. f - chiÒu cao vßm nãc [m]. Tõ h×nh 6.14 ta cã: ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ϕ= 4 tg 2 1 S f Thay vµo c«ng thøc 6.17, nhËn ®−îc: ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ϕ= 4 tg2 H P [kG] (6.18) - Lùc ngang thùc tÕ t¸c dông lªn dÇm ch©n vßm khi lß lµm viÖc: [kG] (6.19) P.kPtt = Trong ®ã k lµ hÖ sè xÐt ®Õn ¶nh h−ëng cña sù gi¶n në cña thÓ x©y khi lß lµm viÖc, phô thuéc nhiÖt ®é nãc lß lÊy theo b¶ng 6.7. B¶ng 6.7 Gi¸ trÞ cña hÖ sè k phô thuéc nhiÖt ®é nãc lß NhiÖt ®é nãc lß oC k < 900 2,0 900 - 1200 2,5 > 1200 3,0 b) TÝnh dÇm ch©n vßm Coi dÇm ch©n vßm chÞu lùc t¸c dông ph©n bè ®Òu vµ dÇm cã hai ®iÓm tùa t¹i cét lß, khi ®ã m« men uèn cùc ®¹i t¸c dông lªn dÇm ch©n vßm: 8 a.P M tdmax = [kG.cm] (6.20) Trong ®ã: Pt - lùc ngang thùc tÕ [kG]. - 128 - a - b−íc cét [cm]. M« men chèng uèn cÇn thiÕt cña dÇm: [ ]k d maxd u M W σ= [cm 3] (6.21) Trong ®ã lµ ®é bÒn kÐo cho phÐp cña thÐp lµm dÇm ch©n vßm, lÊy theo b¶ng 6.8. [ kσ ] B¶ng 6.8 Gi¸ trÞ cña hÖ sè k phô thuéc nhiÖt ®é nãc lß M¸c thÐp [ ]kσ , kg/cm2 CT31, CT38 1200 C20 1330 C25 1500 C45 2200 BiÕt ®−îc m« men chèng uèn cÇn thiÕt cña dÇm, tra b¶ng chän thÐp h×nh cã . duu WW > c) TÝnh cét khung lß - M« men uèn cùc ®¹i t¸c dông lªn cét trô: Lùc t¸c dông lªn cét trô chÝnh lµ lùc do dÇm ch©n vßm truyÒn ra, do ®ã m« men uèn cùc ®¹i t¸c dông lªn cét trô: 21 21tc max hh h.h.P M += (kG.cm) (6.22) Trong ®ã: Pt - lùc ngang thùc tÕ [kG]. h1, h2 - kho¶ng c¸ch tõ dÇm ch©n vßm ®Õn thanh gi»ng trªn vµ d−íi [cm]. - M« men ch«ng uèn cÇn thiÕt cña cét trô: [ ]k c maxc u M W σ= [cm 3] (6.23) Sau khi x¸c ®Þnh ®−îc tra b¶ng chän thÐp h×nh (ch÷ U hoÆc ch÷ I) cã . cuW c uu WW > d) TÝnh thanh gi»ng C¸c thanh gi»ng th−êng lµ thÐp trßn, ®−îc tÝnh theo ®é bÒn kÐo vµ coi nhiÖt ®é nung nãng thanh gi»ng kh«ng qu¸ 200oC. - 129 - - Lùc kÐo t¸c dông lªn thanh gi»ng trªn: 21 2t 1 hh h.P P += [kG] (6.24) - TiÕt diÖn cÇn thiÕt cña thanh gi»ng trªn: [ ]k 1 1 P F σ= [cm 2] (6.25) - Lùc kÐo t¸c dông lªn thanh gi»ng d−íi: 21 1t 2 hh h.P P += [kG] (6.26) - TiÕt diÖn cÇn thiÕt cña thanh gi»ng d−íi: [ ]k 2 2 P F σ= [cm 2] (6.27) Sau khi tÝnh ®−îc tiÕt diÖn c¸c thanh gi»ng tra b¶ng chän thÐp h×nh (thÐp trßn) cã tiÕt diÖn lín h¬n tiÕt diÖn cÇn thiÕt. - 130 - Ch−¬ng 7 HÖ thèng tho¸t khãi, cÊp giã vµ thiÕt bÞ tËn dông nhiÖt khãi lß 7.1. HÖ thèng tho¸t khãi 7.1.1. CÊu tróc cña hÖ thèng tho¸t khãi Th«ng th−êng hÖ thèng tho¸t khãi cho lß bao gåm c¸c kªnh khãi, cèng khãi vµ èng khãi lµm nhiÖm vô dÉn s¶n phÈm ch¸y tõ lß ra ngoµi trêi. CÊu tróc cña hÖ thèng tho¸t khãi rÊt ®a d¹ng phô thuéc cÊu tróc lß vµ vÞ trÝ ®Æt hÖ thèng tho¸t khãi. Th«ng th−êng c¸c lß cã c«ng suÊt nhá hoÆc kh«ng dïng thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt, hoÆc dïng thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt h×nh kim, thiÕt bÞ èng nh½n kiÓu èng th¼ng, ng−êi ta bè trÝ hÖ thèng khãi ë ngay phÝa trªn nãc lß. Nh÷ng lß cã c«ng suÊt trung b×nh vµ lín, cã thiÕt bÞ hoµn nhiÖt, thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt b»ng gèm ... th−êng bè trÝ hÖ thèng tho¸t khãi ®i ch×m d−íi nÒn ph©n x−ëng. C¸ch bè trÝ hÖ thèng tho¸t khãi ®i ch×m cã −u ®iÓm gi¶i phãng ®−îc mÆt b»ng quanh lß, thuËn tiÖn cho vËn hµnh lß nh−ng g©y khã kh¨n vµ tèn kÐm trong x©y dùng. §a sè c¸c lß luyÖn kim, do môc ®Ých sö dông nhiÖt trong lß, th−êng bè trÝ c¸c kªnh khãi dÉn khãi tõ buång lß qua ®¸y hoÆc t−êng ®i xuèng phÝa d−íi vµ tËp trung vµo cèng khãi ®Ó tíi èng khãi. Trªn h×nh 7.1 tr×nh bµy cÊu tróc ®iÓn h×nh cña mét hÖ thèng tho¸t khãi cña lß nung liªn tôc. Kªnh khãi th−êng cã tiÕt diÖn ch÷ nhËt, lµm nhiÖm vô dÉn khãi tõ kh«ng gian lß tíi cèng khãi. MiÖng kªnh khãi cã thÓ bè trÝ trªn ®¸y lß hoÆc trªn t−êng tïy theo yªu cÇu c«ng nghÖ. Khi bè trÝ miÖng kªnh khãi trªn ®¸y, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸ch kªnh 2 3 4 6A A 5 1 A -A H×nh 7.1 S¬ ®å hÖ thèng tho¸t khãi lß nung liªn tôc 1) Kh«ng gian lß 2) Kªnh khãi 3) Cèng khãi 4)ThiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt 5) Van 6) èng khãi - 131 - kh«ng ®−îc nhá h¬n mét viªn g¹ch ®Ó ®¶m b¶o ®é bÒn cña thÓ x©y, ®ång thêi kÝch th−íc tiÕt diÖn cÇn chän sao cho kh«ng ®Ó vËt nung r¬i xuèng kªnh. Khi bè trÝ kªnh trªn t−êng lß th× chiÒu dµy t−êng lß (kh«ng kÓ chiÒu réng kªnh) ph¶i lín h¬n 460 mm. Cèng khãi th−êng cã tiÕt diÖn ch÷ nhËt ®øng, ®Ønh cuèn vßm, ®Æt ngÇm d−íi ®Êt, kho¶ng c¸ch tèi thiÓu tõ ®Ønh cèng khãi tíi mÆt nÒn ≥ 300mm. Nh÷ng n¬i cã n−íc ngÇm cèng khãi ®−îc ®Æt trong líp bª t«ng chèng thÊm, khi ®ã cÇn c¸ch nhiÖt tèt ®Ó kh«ng lµm cho bª t«ng bÞ ph¸ hñy. Trªn ®−êng dÉn khãi lß cã thÓ ®Æt thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt (th−êng lµ ë phÇn cèng khãi) vµ ®Æt van ®iÒu chØnh l−îng khãi lß ®i ra èng khãi. èng khãi lµ bé phËn t¹o søc hót ®Ó ®−a s¶n phÈm ch¸y tõ buång lß th¶i ra m«i tr−êng. Tïy theo c«ng suÊt lß vµ nhiÖt ®é khÝ th¶i cã thÓ sö dông èng khãi x©y g¹ch, èng khãi kim lo¹i hoÆc èng khãi b»ng bª t«ng chÞu nhiÖt. Khi thiÕt kÕ hÖ thèng tho¸t khãi cÇn l−u ý c¸c nguyªn t¾c sau: - Bè trÝ c¸c kªnh khãi sao cho khãi lß tõ buång lß vµo c¸c kªnh ®Òu nhau ®Ó kh«ng cã gãc chÕt. - §−êng dÉn khãi cµng ng¾n, cµng th¼ng cµng tèt, h¹n chÕ c¸c gãc ngoÆt, gÊp khóc, c¸c vÝ trÝ ®ét më, ®ét thu ®ét ngét lµm t¨ng trë lùc trªn ®−êng dÉn, ®ång thêi ®¶m b¶o thuËn tiÖn cho viÖc x©y thÓ x©y. - Nh÷ng n¬i cã nhiÒu lß ®Æt gÇn nhau nªn bè trÝ hÖ thèng tho¸t khãi cã chung mét èng khãi ®Ó gi¶m chi phÝ x©y dùng. 7.1.2. TÝnh hÖ thèng tho¸t khãi a) TÝnh l−îng khÝ lß ®i vµo kªnh L−îng khÝ lß khi b¾t ®Çu vµo kªnh khãi: ∑ ψ−= .VBVV 0nA [m3/h] (7.1) Trong dã: B - l−îng tiªu hao nhiªn liÖu [m3/h] hoÆc [kg/h]. Vn - l−îng s¶n phÈm ch¸y khi ®èt ch¸y mét ®¬n vÞ nhiªn liÖu [m3/kg] hoÆc [m3/m3]. - tæng l−îng khÝ lß mÊt qua cöa thao t¸c vµ cöa quan s¸t [m∑ ψ.V0 3/h]. §èi víi cöa ®øng ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ÷> 43 B H : - 132 - t1 V V t0 α+= (7.2) ( )kkkt gH2BH3 2 V ρ−ρµ= §èi víi cöa n»m ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ÷> 43 H B : t1 V V ' t 0 α+= (7.3) ( )kkk't gH2BHV ρ−ρµ= ψ lµ hÖ sè thêi gian më cöa: fG3600 mP=ψ (7.4) Víi m lµ thêi gian ra mét ph«i [s], P n¨ng suÊt lß [kg/h], Gf khèi l−îng mét ph«i[kg]. b) TÝnh tiÕt diÖn kªnh khãi DiÖn tÝch tiÕt diÖn kªnh khãi x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: N.W.3600 V F k A k = [m2] (7.5) Trong ®ã: Wk - tèc ®é khÝ lß ®i trong kªnh , chän trong kho¶ng 1 - 2 m/s. N - sè kªnh. Kªnh khãi cã tiÕt diÖn ch÷ nhËt nªn ta cã: b.aFk = BiÕt Fk ta x¸c ®Þnh ®−îc c¸c kÝch th−íc a vµ b. c) TÝnh diÖn tÝch tiÕt diÖn cèng khãi C A C W.3600 V F = [m2] (7.6) Trong ®ã: Wc - tèc ®é khÝ lß ®i trong cèng, chän trong kho¶ng 1,5 - 3 m/s. Dùa vµo tiÕt diÖn Fc tra b¶ng chän cèng khãi cã tiÕt diÖn F ≥ Fc. 7.1.3. TÝnh trë lùc trªn ®−êng dÉn khãi Tæng tæn thÊt ¸p suÊt ë hÖ thèng tho¸t khãi x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: - 133 - ∑∑∑∑ ±+= hhcbmstt hhhh (7.7) Trong ®ã: Σhms - tæng tæn thÊt do ma s¸t trªn ®−êng dÉn. Σhcb - tæng tæn thÊt côc bé trªn d−êng dÉn. Σhhh - tæng tæn thÊt h×nh häc trªn ®−êng dÉn. a) TÝnh tæn thÊt ma s¸t Tæn thÊt ma s¸t trªn ®−êng dÉn x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: 0 i,k i i n 1i 2 k0k0 ims T T D L . 2 W .h ∑∑ = ρµ= ⇒ ( i,kk0 i i n 1i 2 k0 ims t1.D L . 2 W .h α+ρµ= ∑∑ = ) (7.8) Trong ®ã: µi - hÖ sè ma s¸t trªn ®o¹n thø i. ρ0k, W0k - khèi l−îng riªng vµ tèc ®é khÝ lß ë ®iÒu kiÖn tiªu chuÈn [kg/m3] vµ [m/s]. Li, Di - chiÒu dµi vµ ®−êng kÝnh thñy lùc cña ®o¹n kh¶o s¸t. i i i C F4 D = Víi Fi [m 2] vµ Ci [m] lµ diÖn tÝch tiÕt diÖn vµ chu vi cña dßng ch¶y t¹i ®o¹n kh¶o s¸t. T0 - nhiÖt ®é ë ®iÒu kiÖn tiªu chuÈn oK. kiT - nhiÖt ®é trung b×nh trªn ®o¹n thø i: 2 TT T ki)1i(kki += − Víi ii)1i(kki l.TTT ∆−= − - ®é gi¶m nhiÖt ®é trªn mét ®¬n vÞ chiÒu dµi ®−êng dÉn[iT∆ oK/m]. b) TÝnh tæn thÊt côc bé Tæn thÊt ¸p suÊt do trë lùc côc bé x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: ∑∑ = ρξ= n 1i 0 i,k 2 k0k0 icb T T . 2 W .h - 134 - ⇒ (∑∑ = α+ρξ= n 1i i,kk0 2 k0 icb t1.2 W .h ) (7.9) Trong ®ã: ξi - hÖ sè trë lùc côc bé t¹i mÆt c¾t i. Tk,i - nhiÖt ®é t¹i mÆt c¾t i. c) TÝnh tæn thÊt h×nh häc Tæn thÊt h×nh häc xuÊt hiÖn khi khÝ lß nhÑ h¬n kh«ng khÝ bao quanh chuyÓn ®éng tõ trªn xuèng d−íi hoÆc khi khÝ lß nÆng h¬n chuyÓn ®éng tõ d−íi lªn trªn. C«ng thøc x¸c ®Þnh tæn thÊt do trë lùc h×nh häc khi khÝ lß nhÑ h¬n kh«ng khÝ bao quanh chuyÓn ®éng tõ trªn xuèng d−íi: ∑∑ = ⎟⎟⎠ ⎞⎜⎜⎝ ⎛ ρ−ρ= n 1i i,k 0 ok i,kk 0 okkihh T T T T gHh ⇒ (7.10) (∑∑ = ρ−ρ= n 1i i,ki,kkihh gHh ) Trong ®ã: Hi - ®é cao cña ®o¹n kªnh kh¶o s¸t [m]. - khèi l−îng riªng kh«ng khÝ vµ khÝ lß ë ®iÒu kiÖn tiªu chuÈn [kg/m,kk0ρ k0ρ 3]. i,kkT , i,kT - nhiÖt ®é trung b×nh cña kh«ng khÝ vµ khÝ lß trªn ®o¹n kh¶o s¸t [oK]. Trong tr−êng hîp ng−îc l¹i, khÝ lß nhÑ ®i lªn hoÆc khÝ lß nÆng ®i xuèng, cét ¸p h×nh häc gi¶m tæn thÊt ¸p trªn ®−êng dÉn (hhh mang dÊu ©m). 7.1.4. TÝnh èng khãi ThiÕt kÕ èng khãi nh»m môc ®Ých x¸c ®Þnh chiÒu cao èng khãi vµ c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña èng khãi sao cho ®¶m b¶o lùc hót cña èng khãi lín h¬n trë lùc trªn ®−êng dÉn cña hÖ thèng tho¸t khãi. Sö dông ph−¬ng tr×nh Becnuly ta nhËn ®−îc quan hÖ gi÷a ¸p suÊt ©m ë ch©n èng khãi víi chiÒu cao cña nã, nhiÖt ®é s¶n phÈm ch¸y vµ c¸c tæn thÊt n¨ng l−îng khi s¶n phÈm ch¸y chuyÓn ®éng trong èng khãi: ( ) ]m/N[ T T . 2 W d H . T T . 2 W T T . 2 WW . T T T T Hgp 2 0 2,k 2 k0 tb0 k 2 k0 0 k 2 1,k0 2 2,k0 k0 k 0 k0 kk 0 kk0 2,k0k0 ρ−µρ− −ρ−⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ρ−ρ=∆ (7.11) Trong ®ã: - 135 - p∆ - ¸p suÊt ©m cÇn t¹o ra ë ch©n èng khãi [N/m2]: (7.12) =∆ h.kp i kªnh dÉn bÞ b¸m bôi vµ kh¶ ãi [N/m2]. thøc x¸c ®Þnh chiÒu cao èng k tb 0 2,k 2 d 1 . T T .2,k0 [m] (7.13) T iÒu kiÖn tiªu chuÈn [kg/m3]. ∑ tt Víi k = 1,2 - 1,3 lµ hÖ sè kÓ ®Õn sù t¨ng trë lùc kh n¨ng c−êng hãa qu¸ tr×nh. ∑ tth - tæng tæn thÊt trªn ®−êng dÉn ®Õn ch©n èng kh Tõ ph−¬ng tr×nh (7.11) vµ (7.12), nhËn ®−îc c«ng hãi: ( ) 0 k 2 k0 k 0 k0 kk 0 kk0 k0 0 k 2 1,k0 2 2,k0 k0tt T T . 2 W T T T T g 2 W T T . 2 WW .h.k H k0µρ+⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ρ−ρ ρ+−ρ+ = ∑ rong ®ã: , : khèi l−îng riªng khãi lß vµ kh«ng khÝ ë ®k0ρ kk0ρ , , lµ tèc ®é khãi lß t¹i ch©n, ®Ønh èng khãi ë ®iÒu kiÖn tiªu chuÈn [m/s]. 1,k0W 2,k0W k0W lµ tèc ®é trung b×nh cña khãi lß trong èng khãi ë ®iÒu kiÖn tiªu chuÈn: 2 WW W 2,k01,k0k0 += 420 ∆P (m) - nhiÖt ®é kh«ng khÝ xung quanh [kkT oK]. 2 TT T 2,k1,kk += - nhiÖt ®é trung b×nh cña khãi lß trong èng khãi [oK]. , T - nhiÖt ®é khãi lß ë ch©n vµ ®Ønh èn1,kT 2,k g khãi [oK]. µ - hÖ sè ma s¸t trong èng khãi. - ®−êng kÝnh trong trung b×nh cña èng khãi: tbd 2 dd d 21tb += Víi d1, d2 ®−êng kÝnh trong ë ch©n vµ ®Ønh èng khãi [m]. 100 150 200 250 tk= 450oC 350 380 340 300 260 220 180 140 100 60 20 20 60 60 80 H (m) H×nh 7.2 BiÓu ®å chän chiÒu cao s¬ bé cña èng khãi - 136 - C¸c th«ng sè trong c«ng thøc (7.13) ®−îc x¸c nh− sau: NhiÖt ®é khÝ lß t¹i miÖng èng khãi: sb1,k2,k H.tTT ∆−= kT - nhiÖt ®é trung b×nh cña khãi lß trong èng khãi [oK]. Víi t∆ lµ ®é gi¶m nhiÖt ®é trung b×nh cña khãi lß øng víi 1 m chiÒu cao èng khãi [oC/m], lµ chiÒu cao èng khãi s¬ bé, chän theo gi¶n ®å h×nh 7.2. sbH §−êng kÝnh ra cña miÖng èng khãi: 2,k0 k 2 w. V4 d π= [m] (7.14) §èi víi èngkhãi x©y b»ng g¹ch th× d2≥ 800mm. §−êng kÝnh ch©n èng khãi b»ng g¹ch vµ bª t«ng chän: 21 d5,1d = Tèc ®é khÝ lß t¹i miÖng èng khãi chän ≥ 3 - 4 m/s. 2,k0W ChiÒu cao èng khãi H tÝnh ®−îc tõ c«ng thøc 7.13 n»m trong kho¶ng % th× kh«ng ph¶i tÝnh l¹i. Tr−êng hîp H < 16 m, lÊy H = 16 m ®Ó ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn vÖ sinh m«i tr−êng. 10Hsb ± 7.2. HÖ thèng cÊp giã vµ khÝ ®èt 7.2.1. CÊu tróc hÖ thèng cÊp giã HÖ thèng cÊp giã gåm thiÕt bÞ cÊp giã (qu¹t giã) vµ c¸c èng dÉn giã lµm nhiÖm vô dÉn kh«ng khi tõ thiÕt bÞ cÊp giã ®Õn thiÕt bÞ ®èt nhiªn liÖu. Trong tr−êng hîp dïng giã nãng, cã thªm ®−êng dÉn kh«ng khÝ ®i qua thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt tr−íc khi ®Õn thiÕt bÞ ®èt. Trªn h×nh 7.3 tr×nh bµy cÊu tróc cña hÖ thèng cÊp giã cña mét lß nung liªn tôc sö dông giã nãng. C¸c èng dÉn giã ®−îc lµm b»ng thÐp èng hµn, chiÒu dµy thµnh èng tõ 3 - 6 mm. NÕu èng dÉn giã nãng mµ nhiÖt ®é tkk < 500 oC bªn ngoµi cã bäc c¸ch nhiÖt, cßn khi tkk > 500oC th× ngoµi líp bäc c¸ch nhiÖt, bªn trong èng cßn ph¶i lãt g¹ch chÞu löa m¸c thÊp. §èi víi c¸c lß dïng nhiªn liÖu khÝ, ngoµi c¸c èng dÉn giã cßn cã hÖ thèng èng dÉn khÝ ®èt. C¸c èng dÉn khÝ ®èt còng chÕ t¹o b»ng c¸c èng thÐp hµn, chiÒu dµy thµnh - 137 - èng tõ 5 - 8 mm, bªn ngoµi bäc c¸ch nhiÖt nÕu tk <500 oC vµ lãt g¹ch bªn trong vµ bäc c¸ch nhiÖt bªn ngoµi nÕu tk > 500 oC. Khi thiÕt kÕ hÖ thèng cÊp giã cÇn l−u ý: 1 2 3 4 5 5 H×nh 7.3 S¬ ®å cÊp giã cho lß nung liªn tôc 1) Qu¹t giã 2) èng dÉn giã l¹nh 3) èng dÉn giã nãng 4) èng dÉn giã pha lo·ng khãi lß 5)ThiÕt bÞ ®èt - Bè trÝ ®−êng dÉn khÝ sao cho chiÒu dµi ®−êng dÉn cµng ng¾n cµng tèt, h¹n chÕ gÊp khóc vµ c¸c trë lùc côc bè kh¸c lµm t¨ng tæn thÊt ¸p suÊt trªn ®−êng dÉn, ®ång thêi kh«ng g©y trë ng¹i cho viÖc ®i l¹i vµ thao t¸c xung quanh lß. - Khi trong ph©n x−ëng cã nhiÒu lß gÇn nhau th× cã thÓ thiÕt kÕ mét hÖ thèng cÊp giã chung cho c¸c lß. - TÝnh to¸n trë lùc trªn ®−êng dÉn ®Ó chän qu¹t giã cÇn tÝnh cho nh¸nh cã tæn thÊt lín nhÊt. 7.2.2. TÝnh kÝch th−íc ®−êng èng dÉn giã vµ khÝ ®èt - DiÖn tÝch tiÕt diÖn èng dÉn giã: i,kk i,kk i,kk W.3600 V F = (m2) (7.15) Trong ®ã: i,kkV - l−u l−îng giã qua tiÕt diÖn ®o¹n èng kh¶o s¸t [m3/h]. i,kkW - tèc ®é giã qua tiÕt diÖn ®o¹n èng kh¶o s¸t [m/s], chän theo b¶ng 7.1. - §−êng kÝnh èng dÉn: π= i,kk i,kk F.4 d (m) (7.16) - 138 - B¶ng 7.1 Tèc ®é giã vµ khÝ ®èt trong èng dÉn DÞch thÓ W [m/s] Kh«ng khÝ l¹nh 8 - 12 Kh«ng khÝ nãng 4 - 6 KhÝ ®èt l¹nh, ¸p suÊt thÊp: - èng th¼ng - èng cã h×nh phøc t¹p 12 6 KhÝ ®èt nãng, ¸p suÊt thÊp: 4 - 6 7.2.3. TÝnh tæn thÊt ¸p suÊt trªn ®−êng dÉn giã Tæng tæn thÊt trªn ®−êng dÉn giã x¸c ®Þnh theo c«ng thøc t−¬ng tù trong phÇn thiÕt kÕ hÖ thèng tho¸t khãi nh−ng l−u ý c¸c th«ng sè thiÕt kÕ (nh− ®é gi¶m nhiÖt ®é, hÖ sè trë lùc …) ®−îc chän theo kh«ng khÝ hoÆc khÝ ®èt. Tæng tæn thÊt: ∑∑∑∑ ±+= hhcbmstt hhhh (7.17) Tæn thÊt ma s¸t: ( i,kkkk0 i i n 1i 2 kk0 ims t1.D L . 2 W .h α+ρµ= ∑∑ = ) (7.18) Tæn thÊt côc bé: (∑∑ = α+ρξ= n 1i i,kkkk0 2 kk0 icb t1.2 W .h ) (7.19) §èi víi lß dïng nhiªn liÖu r¾n, trë lùc trªn ®−êng dÉn giã ph¶i kÓ ®Õn trë lùc qua ghi lß hg. 7.3. ThiÕt bÞ tËn dông nhiÖt khãi lß 7.3.1. Ph©n lo¹i §Ó tËn dông nhiÖt khãi th¶i, trong c¸c lß luyÖn kim th−êng sö sông c¸c thiÕt bÞ thu håi nhiÖt ®Ó nung nãng kh«ng khÝ hoÆc khÝ ®èt. Theo nguyªn t¾c lµm viÖc ng−êi ta chia c¸c thiÕt bÞ thu håi nhiÖt thµnh hai lo¹i: - ThiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt: ho¹t ®éng liªn tôc, chÕ ®é nhiÖt ®é æn ®Þnh, kh«ng khÝ vµ khãi cïng ®i qua thiÕt bÞ. - 139 - - ThiÕt bÞ hoµn nhiÖt: ho¹t ®éng theo chu kú, chÕ ®é nhiÖt ®é kh«ng æn ®Þnh, kh«ng khÝ vµ khãi lß ®i qua thiÕt bÞ trong nh÷ng kho¶ng thêi gian kh¸c nhau. D−íi ®©y chñ yÕu kh¶o s¸t thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt. 7.3.2. ThiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt ThiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt cã hai lo¹i: thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt kiÓu gèm chÕ t¹o b»ng vËt liÖu phi kim (sam«t hoÆc cac b« run) vµ thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt kim lo¹i ®−îc chÕ t¹o b»ng kim lo¹i (gang x¸m, thÐp c¸c bon thÊp, thÐp hîp kim chÞu nhiÖt …). Phæ biÕn lµ thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt kim lo¹i. Theo cÊu t¹o thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt kim lo¹i ®−îc chia ra lµm hai lo¹i: lo¹i èng kim lo¹i nh½n vµ lo¹i èng cã gai. Lo¹i èng nh½n ®−îc chÕ t¹o tõ c¸c èng thÐp nh½n cã ®−êng kÝnh trong d = 15 - 100 mm, chiÒu dµy thµnh èng tõ 3 - 5 mm. C¸c èng ®−îc bè trÝ thµnh chïm èng theo kiÓu bµn cê hoÆc so le, kh«ng khÝ ®i trong èng cßn khãi lß ®i ngoµi èng. NhiÖt ®é khãi lß th−êng kh«ng ®−îc v−ît qu¸ 500oC. Lo¹i nµy cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n, dÔ chÕ t¹o vµ l¾p ®Æt, hÖ sè truyÒn nhiÖt vµo kho¶ng 15 - 25 Kcal/m2.h.®é. Lo¹i èng mÆt cã gai ®−îc chÕ t¹o tõ gang chÞu nhiÖt chøa 1,5 - 30 %Cr, cã gai hai mÆt hoÆc cã gai mÆt trong, mÆt ngoµi nh½n. Do bÒ mÆt cã gai, nªn lo¹i nµy cã hÖ sè KK l¹nh KK l¹nh KK nãng KK nãng b)a) H×nh 7.2 S¬ ®å cÊu t¹o thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt kim lo¹i a) èng tr¬n b) èng cã gai - 140 - truyÒn nhiÖt lín, kho¶ng 80 - 100 Kcal/m2.h.®é, nh−ng kÕt cÊu phøc t¹p, khã l¾p ®Æt vµ l−îng kh«ng khÝ rß lín. 7.3.3. TÝnh to¸n thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt Môc ®Ých tÝnh to¸n thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt lµ x¸c ®Þnh bÒ mÆt trao ®æi nhiÖt cÇn thiÕt cña thiÕt bÞ. Khi chÕ ®é nhiÖt æn ®Þnh, l−îng nhiÖt truyÒn tõ khãi lß qua thµnh cña thiÕt bÞ ®Õn kh«ng khÝ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: [Kcal/h] hoÆc [W] F.t.KQ tb∆= ⇒ tbt.K Q F ∆= [m 2] (7.20) L−îng nhiÖt Q cÇn truyÒn tõ khãi lß ®Õn kh«ng khÝ: ( ) ( )η−=−= .t.Ct.CVt.Ct.CVQ dkdkckckkdkkdkkckkckkkk (7.21) Trong ®ã: Vkk - l−îng kh«ng khÝ cÇn nung nãng [m3/h]. Vk - l−îng khãi lß ®i qua thiÕt bÞ [m3/h]. - hÖ sè sö dông nhiÖt cña thiÕt bÞ 0,85 - 0,90. η , vµ , lµ nhiÖt dung riªng cña kh«ng khÝ vµ khi lß tr−íc khi vµo vµ sau khi ra khái thiÕt bÞ. d kkC c kkC d kC c kC d kkt , vµ , lµ nhiÖt ®é cña kh«ng khÝ vµ khÝ lß tr−íc khi vµo vµ sau khi ra khái thiÕt bÞ. c kkt d kt c kt K - hÖ sè truyÒn nhiÖt tõ khãi ®Õn kh«ng khÝ: Khi t−êng ph¼ng: kkk 1S1 1 K α+λ+α = (7.22) Khi t−êng h×nh trô: 2kk1 2 1k r. 1 r r . 1 r. 1 1 K α+λ+α = (7.22) - 141 - HiÖu sè nhiÖt ®é trung b×nh tbt∆ x¸c ®Þnh phô thuéc nhiÖt ®é ®Çu vµ cuèi, h−íng chuyÓn ®éng cña khãi vµ kh«ng khÝ. Trªn h×nh 7.3 tr×nh bµy mét sè tr−êng hîp th«ng dông vµ biÓu ®å nhiÖt ®é sö dông ®Ó tÝnh tbt∆ . HiÖu sè nhiÖt ®é trung b×nh trong thiÕt bÞ x¸c ®Þnh theo nhiÖt ®é trung b×nh logarit: c d cd tb t t lg.3,2 tt t ∆ ∆ ∆−∆=∆ (6.23) Trong ®ã: - hiÖu sè nhiÖt ®é t¹i ®Çu khãi vµo: dt∆ ThuËn dßng: dkk d kd ttt −=∆ NghÞch dßng: ckk d kd ttt −=∆ - hiÖu sè nhiÖt ®é t¹i ®Çu khãi ra: ct∆ ThuËn dßng: ckk c kc ttt −=∆ KK K KK K KK Giao nhau Ng−îc dßng ThuËn dßng K KK KK K K ChÝnh giao thuËn dßng ChÝnh giao ng−îc dßng tk tkk toC L (m) tk tkk d kt d kkt kkt d kt kkt c kkt d c kt c kt c toC L (m) ThuËn dßng Ng−îc dßng H×nh 7.3 Ph©n lo¹i chuyÓn ®éng khãi lß vµ kh«ng khÝ - 142 - NghÞch dßng: dkk c kc ttt −=∆ Sau khi tÝnh ®−îc Fk, tra b¶ng chän lo¹i èng trao ®æi nhiÖt, sè l−îng èng vµ bè trÝ sè l−îng èng trong mét hµng vµ sè hµng cÇn thiÕt ®Ó ®¶m b¶o bÒ mÆt trao ®æi nhiÖt cña thiÕt bÞ lín h¬n hoÆc b»ng gi¸ trÞ tÝnh ®−îc. - 143 - Tµi liÖu tham kh¶o 1. Ph¹m V¨n TrÝ, D−¬ng §øc Hång, NguyÔn C«ng CÈn: “Lß c«ng nghiÖp” . §¹i häc B¸ch khoa Hµ néi - 1996. 2. Bé m«n LuyÖn kim: “Nguyªn lý lß luyÖn kim”. §¹i häc B¸ch khoa Hµ néi - 1968. 3. E.I. Kazanxev: “Pr«m−slenn−i petchi”. NXB “Metalurghi” , Moskva - 1975. 4. H.E. Xentruk, H. Dzmakin: “Tepl«v−i ratri«t− plachenn−x petchªi dlia nagrepva i tepl««brab«tki metala”. NXB Minxk -1974. - 144 - - 145 - Môc lôc Ch−¬ng 1. Kh¸i niÖm vµ c¸c ®Æc tr−ng c¬ b¶n 5 1.1. Kh¸i niÖm 5 1.2. Ph©n lo¹i 1.2.1. Ph©n lo¹i theo nguån nhiÖt sö dông 6 1.2.2. Ph©n lo¹i theo ®Æc ®iÓm c«ng nghÖ 6 1.2.3. Ph©n lo¹i theo chÕ ®é c«ng t¸c nhiÖt 7 1.2.4. Ph©n lo¹i theo kÕt cÊu 8 1.3. C¸c ®Æc tr−ng c¬ b¶n cña lß 1.3.1. ChÕ ®é nhiÖt ®é cña lß 8 1.3.2. ChÕ ®é nhiÖt cña lß 9 1.3.3. C«ng suÊt nhiÖt cña lß 9 1.3.4. N¨ng suÊt cña lß 9 1.3.5. C¸c hiÖu suÊt cña lß 9 1.3.6. SuÊt tiªu hao nhiªn liÖu tiªu chuÈn 11 Ch−¬ng 2. C«ng t¸c nhiÖt cña lß 12 2.1. ChÕ ®é lµm viÖc bøc x¹ 12 2.1.1. Mét sè kh¸i niÖm vµ ®Þnh luËt c¬ b¶n vÒ truyÒn nhiÖt bøc x¹ 12 2.1.2. ChÕ ®é lµm viÖc bøc x¹ ph©n bè ®Òu 18 2.1.3. ChÕ ®é lµm viÖc bøc x¹ trùc tiÕp 19 2.1.4. ChÕ ®é lµm viÖc bøc x¹ gi¸n tiÕp 21 2.1.5. TÝnh to¸n trao ®æi nhiÖt bøc x¹ 22 2.2. ChÕ ®é lµm viÖc ®èi l−u 25 2.2.1. Mét sè kh¸i niÖm vµ ®Þnh luËt c¬ b¶n vÒ truyÒn nhiÖt ®èi l−u 26 2.2.2. ChÕ ®é ®èi l−u tù nhiªn 28 2.2.3. ChÕ ®é ®èi l−u c−ìng bøc 29 2.2.4. Trao ®æi nhiÖt ®èi l−u trong chÊt láng 31 2.2.5. Chän nhiªn liÖu vµ ph−¬ng ph¸p ®èt 32 2.2.6. LÜnh vùc øng dông 32 2.3. ChÕ ®é lµm viÖc theo líp 32 2.3.1. Kh¸i niÖm vµ ph©n lo¹i 32 2.3.2. ChÕ ®é líp chÆt 34 - 145 - 2.3.3. ChÕ ®é líp s«i 36 2.3.4. ChÕ ®é líp l¬ l÷ng 40 2.3.5. Chän nhiªn liÖu vµ ph−¬ng ph¸p ®èt 41 Ch−¬ng 3. Nung kim lo¹i 43 3.1. Kh¸i niÖm chung 43 3.1.1. Môc ®Ých cña qu¸ tr×nh nung 43 3.1.2. C¸c hiÖn t−îng xÈy ra khi nung kim lo¹i 43 3.1.3. ChÕ ®é nung khi nung kim lo¹i 44 3.2. TÝnh to¸n thêi gian nung 45 3.2.1. C¸c ®iÒu kiÖn giíi h¹n khi nung 45 3.2.2. Ph−¬ng ph¸p tÝnh 46 3.3. VÝ dô tÝnh thêi gian nung 53 Ch−¬ng 4. Nhiªn liÖu vµ sù ch¸y cña nhiªn liÖu 57 4.1. Nhiªn liÖu 57 4.1.1. Kh¸i niÖm chung 57 4.1.2. C¸c lo¹i nhiªn liÖu 57 4.1.3. Thµnh phÇn cña nhiªn liÖu 62 4.1.4. NhiÖt trÞ cña nhiªn liÖu 64 4.2. Sù ch¸y cña nhiªn liÖu 65 4.2.1. Sù ch¸y cña nhiªn liÖu r¾n 65 4.2.2. Sù ch¸y cña nhiªn liÖu láng 66 4.2.3. Sù ch¸y cña nhiªn liÖu khÝ 68 4.2.4. Kh¸i niÖm vÒ ch¸y hoµn toµn, kh«ng hoµn toµn vµ hÖ sè d− kh«ng khÝ 69 4.3. TÝnh to¸n sù ch¸y cña nhiªn liÖu 70 4.3.1. TÝnh to¸n sù ch¸y cña nhiªn liÖu r¾n vµ láng 71 4.3.2. TÝnh to¸n sù ch¸y cña nhiªn liÖu khÝ 78 Ch−¬ng 5. ThiÕt bÞ ®èt nhiªn liÖu 79 5.1. ThiÕt bÞ ®èt nhiªn liÖu r¾n 79 5.1.1. Buång ®èt thñ c«ng 79 5.1.2 Buång ®èt c¬ khÝ 81 5.1.3 TÝnh to¸n buång ®èt 82 5.2. ThiÕt bÞ ®èt nhiªn liÖu bôi 85 - 146 - 5.2.1. Kh¸i niÖm vÒ ®èt nhiªn liÖu bôi 85 5.2.2 C¸c thiÕt bÞ ®èt nhiªn liÖu bôi 86 5.3. ThiÕt bÞ ®èt nhiªn liÖu láng 87 5.3.1. Má phun ¸p suÊt thÊp 87 5.3.2. Má phun ¸p suÊt cao 88 5.3.3. TÝnh to¸n má phun 89 5.4. ThiÕt bÞ ®èt nhiªn liÖu khÝ 96 5.4.1. Má ®èt tù hót 96 5.4.2. Má ®èt lång èng 98 5.4.3. TÝnh to¸n má ®èt 99 Ch−¬ng 6. VËt liÖu x©y, thÓ x©y vµ khung lß 107 6.1. VËt liÖu x©y lß 107 6.1.1. Yªu cÇu chung ®èi víi vËt liÖu chÞu löa 107 6.1.2. Mét sè tÝnh chÊt c¬ b¶n cña vËt liÖu chÞu löa 107 6.1.3. VËt liÖu chÞu löa th«ng dông 110 6.1.4. VËt liÖu c¸ch nhiÖt 112 6.1.5. C¸c thÓ g¹ch x©y 112 6.2. ThÓ x©y lß 114 6.2.1. Kh¸i niÖm chung 114 6.2.2. CÊu tróc cña c¸c thÓ x©y 116 6.2.3. TÝnh to¸n g¹ch x©y nãc lß 123 6.3. Khung lß 125 6.3.1. KÕt cÊu khung lß 125 6.3.2. TÝnh to¸n khung lß 127 Ch−¬ng 7. HÖ thèng tho¸t khãi, cÊp giã vµ thiÕt bÞ tËn dông nhiÖt khãi lß 131 7.1. HÖ thèng tho¸t khãi 131 7.1.1. CÊu tróc cña hÖ thèng tho¸t khãi 131 7.1.2. TÝnh to¸n kÝch th−íc hÖ thèng tho¸t khãi 132 7.1.3. TÝnh tæn thÊt ¸p suÊt trªn ®−êng dÉn khãi 133 7.1.4. TÝnh èng hkãi 135 7.2. HÖ thèng cÊp giã vµ khÝ ®èt 137 7.2.1. CÊu tróc cña hÖ thèng cÊp giã 137 - 147 - 7.2.2. TÝnh kÝch th−íc ®−êng èng dÉn giã vµ khÝ ®èt 138 7.2.3 TÝnh tæn thÊt ¸p suÊt trªn ®−êng dÉn giã 139 7.3. ThiÕt bÞ tËn dông nhiÖt khãi lß 139 7.3.1 Ph©n lo¹i 139 7.3.2. ThiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt 140 7.3.3. TÝnh to¸n thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt 141 Tµi liÖu tham kh¶o 144 Môc lôc 145 - 148 -