Cấu tạo lò nung kim loại

Lò nung kim loại (tiếng Anh: metallurgical furnace hoặc metal melting furnace) là thiết bị công nghiệp được sử dụng để gia nhiệt, nấu chảy hoặc xử lý kim loại ở nhiệt độ cao. Đây là một trong những thiết bị trung tâm và thiết yếu trong ngành luyện kim, với lịch sử phát triển gắn liền với sự tiến bộ của nhân loại trong việc chế tạo và gia công kim loại.

Nguyên lý hoạt động

Lò nung kim loại hoạt động dựa trên nguyên lý truyền nhiệt thông qua ba phương thức chính: dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ. Nhiệt năng được tạo ra từ nguồn năng lượng (điện, gas, hoặc nhiên liệu rắn) và truyền đến kim loại để nâng nhiệt độ của chúng lên mức cần thiết.

Quá trình nhiệt luyện bao gồm ba giai đoạn chính:

Nung nóng: Làm cho các nguyên tử trong mạng tinh thể kim loại dao động mạnh, phá vỡ cấu trúc cũ và tạo điều kiện cho việc hình thành cấu trúc mới
Giữ nhiệt: Cho phép các quá trình biến đổi cấu trúc diễn ra hoàn toàn
Làm nguội: Ảnh hưởng đến tốc độ hình thành các pha mới và kích thước hạt tinh thể

Cấu tạo của lò nung kim loại

Lò nung kim loại bao gồm các thành phần chính sau:

Vỏ lò, buồng nung, lớp lót chịu nhiệt, bộ phận gia nhiệt, bộ phận cách nhiệt, bộ điều khiển nhiệt, hệ thống an toàn và hệ thống ghi dữ liệu.

Vỏ lò (Shell): Được làm bằng thép tấm và thép hình, có vai trò bảo vệ các bộ phận bên trong và giữ nhiệt cho lò. Vỏ lò thường được thiết kế dạng hộp hoặc hình trụ tùy theo loại lò.

Buồng nung (Heating Chamber): Nơi chứa vật liệu cần nung và diễn ra quá trình gia nhiệt. Buồng nung được thiết kế để đảm bảo sự phân bố nhiệt đồng đều.

Lớp lót chịu lửa (Refractory Lining): Được làm bằng gạch chịu lửa, sợi nhôm silicat hoặc các vật liệu chịu nhiệt cao. Lớp lót này có nhiệm vụ cách nhiệt, bảo vệ vỏ lò và giảm thiểu sự mất mát nhiệt ra môi trường.

Bộ phận gia nhiệt (Heating Elements)như: Điện trở hợp kim cao (dây niken-crom) cho lò điện, Đầu đốt gas cho lò khí, Vòng cảm ứng cho lò cảm ứng và Buồng đốt cho lò dầu.

Bộ phận cách nhiệt: Sử dụng các vật liệu như bông thủy tinh, tấm gốm, gạch chịu lửa siêu nhẹ để giảm thiểu sự thất thoát nhiệt

Bộ điều khiển nhiệt độ: Sử dụng cảm biến nhiệt độ và bộ điều khiển PID để duy trì nhiệt độ chính xác. Hệ thống này có thể tự động điều chỉnh công suất gia nhiệt theo chương trình đặt trước.

Hệ thống an toàn: Bao gồm các thiết bị bảo vệ quá nhiệt, cảm biến khí gas, hệ thống báo động. Các khóa liên động đảm bảo an toàn khi vận hành.

Hệ thống ghi dữ liệu: Ghi lại đường cong nhiệt độ và các thông số vận hành.

Phân loại lò nung kim loại

Theo Nguồn Năng Lượng

Lò nung điện: Sử dụng điện trở hoặc cảm ứng điện từ để tạo nhiệt. Loại lò này thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm và các ứng dụng đòi hỏi nhiệt độ chính xác.
Lò nung khí: Sử dụng nhiên liệu khí như gas tự nhiên, propane để đốt nóng. Thích hợp cho sản xuất công nghiệp quy mô lớn.
Lò nung dầu: Sử dụng dầu nặng, dầu thô làm nhiên liệu. Có ưu điểm về giá trị nhiệt lượng cao và tốc độ gia nhiệt nhanh.
Lò nung cảm ứng: Sử dụng dòng điện cảm ứng tần số cao để tạo nhiệt. Đặc biệt hiệu quả cho việc nung chảy kim loại.