Đồ án đặc điểm công nghệ gia nhiệt bằng tần số

CHƯƠNG 1 đặc điểm công nghệ gia nhiệt bằng tần số. Đ1.1. KháI niệm chung. 1.1.1. Lịch sử phát triển. a) Đặt vấn đề. Trước kia các ngành công nghiệp chưa được phát triển nhất là ngành luyện kim và chế tạo máy, nên vấn đề chất lượng thép và thép hợp kim chưa được quan tâm đúng mức. Vào thế kỷ 20, nhất là sau chiến tranh thế giới lần thứ nhất, Nền công nghiệp ngày càng phát triển mạnh. Trên thế giới lúc bấy giờ các ngành công nghiệp, nhất là ngành luyện thép và hợp kim, ngành đúc chi tiết, ngành chế tạo máy, ngành điện lực ngành điện tử … đang đà phát triển về sản lượng và chất lượng sản phẩm. Do yêu cầu và điều kiện kĩ thuật mới, sắt thép thông thường như trước không thoả m•n với các dụng cụ, máy móc, thiết bị tối tân; vì ở đây đòi hỏi chung phải làm việc trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, chống được ăn mòn hoá học, điện hoá, chống bào mòn cơ học, chống nóng, chống gỉ… do đó đòi hỏi phải sản xuất ra các chủng loại thép và hợp kim có những tính năng đặc biệt như độ bền cơ học cao, độ bền chống ăn mòn trong môi trường axit, nước sông, nước biển, chống mài mòn do va đập … Đặc biệt cần phải sản xuất các loại thép có tính dàn hồi cao, có tính nhiễm từ tốt, có tính chống nhiễm từ cao…Do các tính chất đặc biệt nên thép được sản xuất ra từ lò thổi không khí, lò Besmer, lò Mactin(lò bằng) không thể đáp ứng được nữa, mà phải nấu luyện trong các loại lò điện. Vậy phương pháp luyện thép tròng lò điện là một công nghệ mới và hiện đại. Để luyện thép và hợp kim trong lò điện, người ta tận dụng điện năng biến thành nhiệt năng dưới dạng hồ quang, cảm ứng điện từ, điện trở và dạng plasma. Thường sử dụng lò điện hồ quang xoay chiều (AC–EAF), lò điện hồ quang một chiều (DC – EAF) để sản xuất thép cacbon chất lượng, thép hợp kim thấp, trung bình và cao với sản lượng lớn. Để luyện một số mác thép hợp kim chuyên dùng, hoặc thép hợp kim cao ít cacbon, người ta sử dụng các loại lò điện cảm ứng cao tần, trung tần và tần số công nghiệp. Để nấu lại thép và hợp kim, tinh luyện kim loại và thép đạt chất lượng cao hơn nữa người ta sử dụng lò điện xỉ, lò điện cảm ứng chân không, lò hồ quang chân không, lò điện tử chân không sâu, lò plasma… Để nung nguyên liệu, ferro, các loại vật liệu, các dụng cụ, chi tiết máy người ta sử dụng lò điện trở nung trực tiếp hoặc gián tiếp. b) Đặc điểm chủ yếu của phương pháp lò điện luyện thép. + Để nấu luyện thép và hợp kim trong lò điện người ta sử dụng năng lượng điện biến thành nhiệt năng, do đó tập trung được lượng nhiệt lớn để nung chảy kim loại nhanh đặc biệt là các kim loại khó chảy như volfram, molipden… + ở lò điện có nhiệt độ cao 1700oC nên tạo điều kiện hoà tan các nguyên tố hợp kim nhều trong thép, thoả m•n đầy đủ cho các phản ứng luyện kim (oxy hoá khử) tạo điều kiện tăng tốc độ phản ứng hoá học, thúc đẩy các quá trình oxy hoá và hoàn nguyên kim loại xảy ra nhanh chóng và triệt để. + Trong quá trình nấu luyện thép ở lò điện, dễ dàng nâng nhiệt độ bề mặt kim loại và đồng thời tiến hành điều chỉnh chính xác thành phần hoá học của thép lỏng và xỉ. + Nấu luyện được tất cả các loại thép cacbon cao, thấp có chất lượng tốt, luyện được tất cả các loại thép hợp kim cao hoặc đặc biệt mà đảm bảo cháy hao các hợp kim rất thấp. Đặc biệt luyện được các mác thép có hàm lượng phôtpho và lưu huỳnh rất thấp (P,S <0,02%). + Giá thành thép lò điện còn cao vì tiêu tốn điện năng và điện cực lớn (điện cực grafit phải nhập ngoại vì một số nước và nước ta chưa sản xuất được). Vì vậy cần phải áp dụng những biện pháp cải tiến thiết bị và cường hoá quá trình luyện thép trong lò điện để nâng cao chất lượng và hạ giá thành sản phẩm: - Chọn và tính toán hợp lí phế thép, đảm bảo ít phôtpho và lưu huỳnh; kích thước vật liệu phải phù hợp vói dung lượng lò và phương pháp chất liệu vàp lò để đảm bảo vận hành lò tốt. - Sử dụng và khống chế chế độ điện một cách tối ưu trong quá trình nấu luyện thép, đảm bảo thời gian nấu một mẻ thấp nhất, năng suất lò (tấn/giờ) cao nhất. - áp dụng triệt để các biện pháp cường hoá trong giai đoạn nấu chảy, oxy hoá và hoàn nguyên. - áp dụng các công nghệ mới như tạo xỉ đơn, tạo xỉ bọt, thổi oxy nguyên chất, thổi các chất khử với khí trơ vào lò để đảm bảo tốc độ phản ứng luyện kim xảy ra nhanh, do đó khử bỏ được các tạp chất và các khí có hại trong thép một cách triệt để. 1.1.2. Cơ sở lý thuyết chung về lò cảm ứng không lõi sắt. Nguyên lý làm việc của lò cảm ứng dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ, khi đưa một khối kim loại vào trong một từ trường biến thiên, trong khối kim loại xuất hiện dòng điện xoáy, nhiệt năng do dòng điện xoáy đốt nóng khối kim loại. Theo định luật Joule-Lentz. Q=0,24.I2.R.t [cal] (1.1) Trong đó : I - cường độ dòng điện qua kim loại, A ; R - điện trở của kim loại, ; t - thời gian tác dụng, s ; Tuy nhiên khi nấu luyện thì nhiệt độ, thời gian thay đổi nên điện trở của kim loại cũng thay đổi theo nhiệt độ và thời gian. Vì vậy công suất cấp vào lò là không cố định và phụ thuộc vào giai đoạn nấu luyện, công nghệ nấu và mác thép khác nhau mà chúng ta thay đổi công suất điện vào nó sao cho tốt nhất. Lò cảm ứng được cấu tạo dựa trên nguyên lí của một máy biến áp không khí, cuộn cảm ứng được chế tạo bằng ống đồng theo dạng xoắn ốc bọc xung quanh tường lò. Cuộn cảm ứng được coi như cuộn sơ cấp. Còn vật liệu kim loại chứa trong nồi được coi như cuộn thứ cấp máy biến áp. Khi ta cho dòng điện xoay chiều đi qua cuộn cảm ứng thì sẽ sinh ra từ thông biến thiên. Từ thông qua kim loại sinh ra một sức điện động cảm ứng là E2. Kim loại ở đây coi như là một dây dẫn, khép kín và thẳng góc với từ thông biến thiên. Xuất hiện trong kim loại một dòng điện cảm ứng và năng lượng của dòng điện cảm ứng sinh ra một lượng nhiệt lớn để nung chảy kim loại. Như vậy khi lò làm việc thì xuất hiện hai sức điện động cảm ứng trong cuộn cảm ứng (E1) và trong kim loại (E2ơơ). Giá trị của E1 và Eơơơơơơơơơơơơ2 được tính theo công thức sau: E1 = 4,44. .f.n1.10-8 [V]. E2 = 4,44. .f.n2.10-8 [V]. Trong đó : - tần số làm việc , Hz. n1 - số vòng của cuộn cảm ứng ( sơ cấp ). n2 - số vòng cuộn thứ cấp ( kim loại coi là một khối đồng nhất nên có n2 = 1). Do giữa cuộn cảm ứng và kim loại chứa trong lò bị ngăn cách bởi độ dày của nồi lò (bằng vật liệu chịu lửa) và các vòng cuộn cảm có những khoảng cách nhất định nên từ thông biến thiên bị mất mát lớn (từ thông tản ra ngoài không khí) do vậy sức điện động cảm ứng E1 > E2. Vì vậy cần phải cấp vào một lượng điện lớn để tạo ra E1 cao phù hợp với dung lượng lò và đồng thời tạo ra E2 đủ lớn để làm nóng chảy kim loại trong lò. Khi kim loại bị cảm ứng thì trong kim loại sẽ lập tức sinh ra từ thông chống lại từ thông sinh ra do cuộn cảm ứng sinh ra, do đó chiều dòng điện ngược chiều với dòng Foucault ( ). Ta có: , do đó I2 = I1. n1 Vậy dòng điện I2 phụ thuộc vào nguồn cung cấp điện và phụ thuộc vào số vòng của cuộn cảm ứng. Khi đưa một dòng điện xoay chiều vào cuộn cảm ứng thì lập tức trong kim loại sinh ra một dòng điện I2 (phucô). Dòng điện I2 này lớn gấp n1 lần so với I1, nghĩa là khi I1 = const và tăng số vòng cuộn cảm ứng thi dòng I2 tăng cao. Nhờ có dòng điện phu cô (I2) tạo ra một lượng nhiệt lớn để nấu chảy kim loại. Năng lượng điện cung cấp để nấu chảy kim loại được tính theo công thức: w = I22.2 .d.h. , W (1.2) w = (I1.n1) 2.2 .d.h. , W . trong đó : I1.n1 - gọi là ampe vòng, A.mm ; d - đường kính nồi lò chứa kim loại, mm ; h - chiều cao nồi lò , mm ; - điện trở suất của kim loại, mm2/m ; - hệ số từ thẩm của kim loại ; f - tần số làm việc, Hz. Qua công thức trên, chúng ta thấy lượng nhiệt cung cấp cho lò nấu luyện thép tỉ lệ thuận với bình phương ampe vòng. Như vậy lượng nhiệt này phụ thuộc vào số vòng của cuộn sơ cấp (n1) và cường độ dòng điện cảm ứng (I1). Mỗi một loại lò cảm ứng đều có mạch điện riêng để đảm bảo cung cấp dòng điện I1 và tần số làm việc ở mức tối thiểu. fmin 2,5.109 , Hz (1.3) trong đó : - điện trở suất của liệu, mm2/m ; d - đường kính lò chứa liệu, mm. Kết luận: Nhiệt năng truyền vào khối kim loại phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Điện trở suất và hệ số từ thẩm của kim loại. - Cường độ từ trường H : Wnhiệt H2 I2. Trị số dòng điện của nguồn cấp. Nếu tăng trị số dòng điện lên hai lần thì nhiệt năng tăng lên bốn lần. - Tần số dòng điện của nguồn cấp. Nếu tăng tần số dòng điện lên bốn lần thì nhiệt năng tăng lên hai lần. Từ đó ta thấy : tăng dòng điện của nguồn cấp hiệu quả hơn tăng tần số của nguồn cấp, nhưng thực tế trị số dòng không thể tăng lên được m•i vì lí do cách điện, trị số dòng điện lớn sẽ làm nóng chảy vòng cảm ứng (mặc dù đ• được làm mát bằng dòng nước liên tục) cho nên thực tế người ta tăng tần số của nguồn cấp. 1.1.3. Các bộ nguồn tần số cao. Các bộ nguồn tần số cao có thể tạo ra bằng các phương pháp sau: - Dùng máy phát điện đặc biệt tần số cao do hạn chế về kích thước và số vòng quay nên giải tần số của máy phát không vượt quá f=10 kHz. Hiệu suất của các máy này có thể đạt cỡ = 70 80%. Do máy phát này được chế tạo với tần số, công suất, điện áp nhất định nên khi cần gia nhiệt với điện áp khác thấp hơn, thường cần có biến áp để phối hợp các tham số giữa nguồn và phụ tải. - Dùng bộ biến tần dùng tiristo do công nghệ chế tạo linh kiện bán dẫn chưa chế tạo được các loại tiristo tần số cao, nên tần số có giới hạn tới f=2000Hz. Sử dụng tốt ở các lò trung tần công suất vừa và nhỏ. - Bộ tần số dùng đèn phát điện tử, khi cần tần số cao đến 400kHz dùng đèn phát là đèn điện tử ba cực (triôt). Hiệu suất của bộ biến nguồn dùng đèn phát không cao, tuổi thọ của đèn thấp. 1.1.4. Ưu điểm của thiết bị gia nhiệt tần số. Có thể truyền năng lượng nhiệt cho vật cần gia công một cách nhanh chóng và trực tiếp, không phải qua khâu trung gian nên có thể tự động hoá ở mức độ cao và có thể tiến hành gia nhiệt ở môi trường trung tính, chân không. - Có thể tôi bề mặt chi tiết (vỏ ngoài cứng, trong ruột mềm) một cách đơn gian nhờ hiệu ứng mặt ngoài của dòng cao tần. Vật cần tôi có thể có hình dạng bất kì. - Tăng được năng suất lao động, giảm được lao động mệt nhọc. 1.1.5. Phạm vi ứng dụng của thiết bị gia nhiệt tần số. - Nấu chảy kim loại trong môi trường không khí, khí trơ, chân không. - Nung phôi để rèn, dập, ép. - Tôi, ram, ủ các chi tiết cơ khí. - Thực hiện các nguyên công nhiệt luyện như tôi, ram thường hoá. Đặc biệt ứng dụng, để tôi bề mặt các chi tiết như bánh răng , cổ trục khuỷu của động cơ điêzen khi yêu cầu độ cứng bề mặt ngoài cao. Hình dáng chi tiết cần tôi có thể có hình dáng bất kì (hình vẽ). - Do hiệu ứng bề mặt ngoài của dòng cao tần, bề mặt ngoài cua chi tiết được nung nóng trong thời gian một vài giây, trong khi đó trong lòng của chi tiết chưa kịp nung nóng. - Hàn đường ống trong công nghiệp chế tạo ống nước tráng kẽm. 1.1.6. Phân loại các thiết bị gia nhiệt tần số. a) Theo tần số làm việc có: - Thiết bị tần số công nghiệp lấy điện từ lưới hoặc qua máy biến áp: f = 50 Hz. - Thiết bị trung tần với tần số làm việc từ 500 10.000 Hz. Thiết bị này thường dùng máy phát điện quay tần số cao hay dùng tiristor khi công suất nhỏ và vừa. - Thiết bị gia nhiệt tần số cao tần, có tần số làm việc f >10 kHz, thường dùng đèn phát hoặc tiristor. b) Theo phạm vi sử dụng có: +Thiết bị tần số nấu chảy kim loại và hợp kim : loại này phân ra làm hai loại - Lò cảm ứng có lõi thép: Thường là lò có tần số công nghiệp được cấp nguồn từ biến áp động lực có công suất từ 75 đến 1000kVA. - Lò cảm ứng không lõi thép kiểu hở và kiểu kín dùng nấu chảy thép chất lượng cao, gang, kim loại màu và hợp kim. Hình 1.1: Lò nấu chảy cảm ứng. + Thiết bị nung phôi cho rèn, dập, cán. Phôi càng lớn thì tần số làm việc càng nhỏ. + Thiết bị tôi bề mặt thường làm việc ở tần số cao. Lớp tôi càng mỏng thì tần số làm việc càng cao. + Thiết bị nung, sấy chất điện môi và bán dẫn. Đ1.2. Đặc điểm nguyên lí cảm ứng điện trong lò cảm ứng không lõi sắt. 1.2.1. Mức độ cảm ứng. Mức độ cảm ứng của khối liệu kim loại chứa trong lò khác nhau, phụ thuộc vào từng vùng, tính chất của liệu và tần số làm việc. Mật độ dòng điện cảm ứng phân bố trong lò không đều. Kim loại sát tường lò, gần cuộn cảm ứng thì có mật độ điện lớn nhất và giảm dần theo chiều hướng vào tâm lò, tức là liệu được chảy nhanh nhất ở sát tường lò, còn ở giữa lò là chảy chậm. Để xác định đại lượng mật độ dòng ở kim loại tại một điểm bất kì trong nồi lò ta có công thức sau : (1.4). Trong đó : - tương ứng là mật độ dòng tại hoành độ z và O ; - độ từ thẩm trong môi trường chân không ; - độ từ thẩm của kim loại trong lò ; - điện trở suất của kim loại, mm2/m ; f - tần số làm việc, Hz . Trong quá trình nấu luyện thép khi tăng nhiệt độ thì độ sâu thấm từ tăng (dưới điểm quyri t 780oC). Trên thực tế sản xuất thường cho lò đạt nhiệt độ cao rồi mới chất vật liệu cục to vào lò, đặc biệt nên chất vật liệu kim loại sát thành lò hết sức khít chặt, còn ở giữa lò chất vừa đảm bảo vật liệu được nung đỏ và nấu chảy đều, nhanh. Sau mỗi mẻ thép cần để lại ít thép lỏng trong lò để kích thích độ dẫn từ cho phép). Khi vật liệu kim loại còn ở trạng thái rắn thì giá trị công suất nhiệt tỏa ra trong vật liệu phụ thuộc vào kích thước cục vật liệu ban đầu. Theo G.T.Badata thì giá trị công toả nhiệt ra trong liệu đạt được cực đại khi kích thước liệu là : d1 = 3,5.b , mm trong đó : d1 - đường kính cục vật liệu, mm; b - độ sâu thấm từ, mm. b = , mm (1.5) Hình 1.2: Phân bố tương đối của mật độ dòng điện và công suất . 1.2.2. Công suất điện. Tận dụng công suất điện có lợi rất thấp cho quá trình nấu, do đó cần phải nối mạch vào tải hệ thống tụ điện bù cos . Do cấu tạo lò và cuộn cảm ứng nồi lò có độ dày bằng vật liệu chịu lửa ngăn cách lò với cuộn cảm ứng, còn cuộn cảm ứng có nhiều vòng, vòng nọ cách vòng kia 2 3 mm nên tạo ra nhiều khe hở, dẫn tới từ thông biến thiên bị rò ra không khí, mất bớt năng lượng điện cảm ứng ở trong lò do đó hệ số tận dụng công suất điện rất thấp: - Tần số 50Hz thì cos = 0,10 0,12. - Tần số 500Hz 3000Hz, cos = 0,20 0,22. - Tần số 4000Hz 10.000Hz, cos = 0,25 0,28. 1.2.3. Hệ thống tụ điện bù. Với đại lượng cos thấp như vậy không thể đủ năng lượng nhiệt cung cấp cho việc nấu chảy kim loại, vì vậy người ta mắc hệ thống tụ điện bù hoặc nối tiếp hoặc song song, hoặc hỗn hợp với cuộn cảm ứng lò. a) Mắc nối tiếp với cuộn cảm ứng lò thì cho ta chế độ cộng hưởng điện áp. Hình 1.3: Sơ đồ nối tiếp tụ với cuộn cảm ứng lò. Khi cộng hưởng Im = Ilò = Ic = Itổng và điện áp của máy phát khi công hưởng nhỏ hơn điện áp của máy khi chưa cộng hưởng (Um > Um’). Nếu cộng hưởng hoàn toàn thì có điện áp ở cuộn cảm ứng bằng điện áp ở tụ điện bù (UL = UC). Khi Um=Um’ thì góc lệch pha giữa UL và Um giảm xuống bằng không. Nếu điện áp ở máy phát ổn định theo mức bù dẫn tới IL tăng làm tăng giá trị sụt áp trên cuộn cảm và trên tụ bù. Điện áp trên cuộn cảm ứng lò : UL = U1.X = U1. .L. Điện áp trên tụ điện bù : UC = I1. và trên điện trở thuần có điện áp Ur=I1.r, dẫn tới làm tăng điện áp trên lò, thúc đẩy nung chảy vật liệu. Dòng điện cảm ứng cộng hưởng (I ) đôi khi cao quá dễ xuyên thủng lớp cách điện giữa các vòng cảm ứng dẫn đến sự cố. Do đó cần phải khống chế dòng điện khi có chế độ cộng hưởng điện áp. Thực tế người ta ít dùng cách ghép nối tụ điện nối tiếp, hiện nay dùng phổ biến phương pháp ghép nối tụ bù song song với cuộn cảm ứng lò. Với cách nối này cho ta chế độ cộng hưởng dòng điện và hoàn toàn tránh được sự cố do quá dòng điện cộng hưởng. b) Sơ đồ ghép tụ song song với cuộn cảm ứng từ. Hình 1.4: Sơ đồ nối song song tụ với cuộn cảm ứng lò. Ta có Um = Uc = UL = Ulò, nghĩa là điện áp máy phát ổn định trong quá trình chạy lò, còn dòng điện lò khi cộng hưởng vượt trội dòng điện máy phát: = + Nhưng nếu chưa bù cos thì ta có: = Nếu cộng hưởng hoàn toàn khi r = 0 thì ta có : = . Khi lò làm việc theo chế đọ cộng hưởng ta có: (điện trở trong cuộn cảm bằng điện trở trong tụ điện bù). Do đó ta xác định được điện dung của tụ điện bù: C = ; L = (1.6) Trong đó : - tần số góc, rad/s; f– tần số dòng điện, Hz; L - đại lượng tự cảm, H; C - Điện dung tự cảm, F; Q – Công suất phản kháng, kVAr. Qua công thức trên , chúng ta thấy lò cảm ứng có tần số làm việc càng cao thì điện dung bù càng nhỏ (giá thành hạ, tổn hao điện năng tụ thấp). c) Cộng hưởng hỗn hợp là vừa có cộng hưởng điện áp, vừa có cộng hưởng dòng trong qúa trình chạy lò. Để thực hiện cộng hưởng hỗn hợp người ta vừa nối ghép tụ bù nối tiếp, vừa nối song song với cuộn cảm ứng lò. Đây là mạch nộ phức tạp, cồng kềnh nên ít sử dụng trong sản xuất. Hình 1.5: Sơ đồ nối hỗn hơp tụ với cuộn cảm ứng lò d) Ngoài ra do từ thông tán xạ và từ thông trong khối trụ kim loại gây ra hiện tượng điện động mạnh trong bể lỏng kim loại. Do vậy xuất hiện lực căng làm cho phần khối kim loại lỏng ở giữa lò được tăng cao với độ cao . , [cm] Trong đó: I1 - cường độ dòng điện vào cuộn cảm ứng lò, A; n0 - số vòng cảm ứng trên một đơn vị dài, vg/cm; - tỉ khối của kim loại lỏng, g/cm2; P - công suất điện cung cấp cho kim loại, W; h2, d2 - tương ứng là chiều cao và đường kính của bể kim loại, cm; - điện trở suất của kim loại, m; f - tần số làm việc của lò, Hz. Cùng một công suất truyền cho kim loại nếu tần số càng nhỏ thì càng cao. Do lực nâng lên của phần kim loại lỏng giữa lò nên kim loại + xỉ lỏng được xáo trộn m•nh liệt làm cho thành phần hoá học và nhiệt độ của thép lỏng hết sức đồng đều, sản phẩm luyện ra rất sạch nhưng lại có nhược điểm làm cho lò bị bào mòn nhanh, bóc trần bề mặt kim loại lỏng, (không có xỉ bao che) tạo điều kiện cho khí có hại dễ xâm nhập vào thép lỏng. Qua sản xuất thực tế người ta đ• áp dụng hai biện pháp sau đây để khắc phục nhược điểm đó: - Nâng hạ cuộn cảm đến mức cho phép (đối với lò có dung tích nhỏ 5 10kg/mẻ). - Người ta lắp đặt hai cuộn cảm ứng: cuộn cảm ứng có tần số cao để tăng tốc độ nấu chảy liệu, còn cuộn cảm ứng thứ hai có tần số công nghiệp để khuấy trộn bể kim loại lỏng. Hai cuộn cảm ứng này được nối ghép thành một hệ thống chung và được quấn các vòng cảm ứng ngược chiều nhau. Cuộn cảm ứng thứ nhất có nhiều vòng được sử dụng trong thời gian nấu chảy vật liệu, còn cuộn cảm ứng thứ hai được sử dụng khi cần xáo trộn kim loại lỏng m•nh liệt mà không có độ vồng cao của phần khối kim loại ở giữa lò. Với thiết bị hiện đại người ta vận hành lò có hai cuộn cảm ứng hết sức nhanh và chính xác. Hiện nay người ta áp dụng phương pháp này phổ biến để nấu luyện thép hợp kim có chất lượng cao và đồng thời nâng cao tuổi thọ áo lò (100 150 mẻ). Hình 1.6: Sơ đồ tương tác từ thông trong nồi lò cảm ứng. Đ1.3. sự truyền năng lượng trong thiết bị gia nhiệt bằng tần số. 1.3.1. Nguyên lý nung nóng bằng dòng điện tần số cao. Nung nóng bằng dòng điện tần số cao dựa vào nguyên lý sau: Khi cho dòng điện xoay chiều qua cuộn dây, xung quanh nó sẽ sinh ra một từ trường có tần số bằng tần số dòng điện. Nếu đặt một dây dẫn (mẫu cần nung) trong từ trường này thì dây dẫn sẽ sẽ tạo thành dòng điện cảm ứng (dòng điện xoáy hay dòng phu cô) và nung nóng nó. Dòng điện cảm ứng cũng là dòng xoay chiều nên nó phân bố không đều trong tiết diện dây dẫn, tần số dòng điện càng cao thì dòng điện tập trung ở lớp bề mặt càng mỏng. Sự phân bố dòng điện trong tiết diện dây dẫn có dạng như hình vẽ và tuân theo quy luật : (A/m2) (1.7) Trong đó: Ix : Mật độ dòng điện ở cách bề mặt khoảng x Im : Mật độ dòng điện ở bề mặt : Khoảng cách từ bề mặt vào đến chỗ có mật độ dòng điện giảm đi e lần so với Im. 1. Vòng cảm ứng 2. Đường sức 3. Chi tiết cần nung Một cách gần đúng, có thể coi là chiều sâu lớp có dòng điện chạy qua và nó chính là chiều sâu lớp được tôi. Chiều sâu lớp được tôi phụ thuộc vào tần số của dòng điện, điện trở suất và độ từ thẩm của vật nung theo công thức: Đối với một loại vật liệu đ• cho có thể coi và là không đổi nên chiều dày lớp có dòng điện chạy qua ?tỷ lệ nghịch với tần số dòng điện f. Tuy thế, chúng ta đ• biết và đều phụ thuộc vào