Купольная печь - Cupola furnace
Купола или Вагранка представляет собой устройство плавления используется в литейном производстве , которые могут быть использованы для расплава чугуна , нирезист железа и некоторые из бронзы . Купол можно сделать практически любого практичного размера. Размер купола выражается в диаметрах и может составлять от 1,5 до 13 футов (от 0,5 до 4,0 м). Общая форма цилиндрическая, оборудование расположено вертикально, обычно на четырех опорах. Общий вид похож на большую дымовую трубу .
Дно цилиндра снабжено дверцами, которые откидываются вниз и в сторону «откидного дна». Верхняя часть, откуда выходят газы, может быть открыта или снабжена крышкой для предотвращения попадания дождя в купол. Для контроля выбросов купол может быть оснащен колпачком, который предназначен для втягивания газов в устройство для охлаждения газов и удаления твердых частиц .
Оболочка купола, как правило, стальная, облицована огнеупорным кирпичом и пластиковым огнеупорным ямочным материалом. Дно облицовано аналогичным образом, но часто может использоваться смесь глины и песка («бод»), так как эта облицовка временная. Мелкодисперсный уголь («морской уголь») можно смешивать с глиняной футеровкой, так что при нагревании уголь разлагается, и тело становится слегка рыхлым, что облегчает открытие леток. Нижняя облицовка прижимается или «утрамбовывается» в нижние двери. Некоторые вагранки снабжены рубашками охлаждения для охлаждения боковых сторон и системой впрыска кислорода для увеличения температуры горения кокса .
История
Купольные печи были построены в Китае еще в период Сражающихся царств (403–221 гг. До н.э.), хотя Дональд Вагнер пишет, что некоторая часть железной руды, расплавленной в доменной печи, могла быть отлита непосредственно в формы . Во времена династии Хань (202 г. до н.э. - 220 г. н.э.) большая часть, если не все, железо, выплавляемое в доменной печи, переплавлялось в вагранке; он был спроектирован таким образом, что холодный поток, вводимый снизу, проходил через фурменные трубы через верхнюю часть, где выгружалась шихта (т.е. древесный уголь и лом или чугун ), воздух становился горячим дутьем, прежде чем достигал нижней части печи, где железо было расплавлено, а затем слито в соответствующие формы для литья. Современная купольная печь была построена французским ученым и энтомологом Рене-Антуаном Фершо де Реомюр около 1720 года.
Операция
Чтобы начать производственный цикл, называемый «вагранкой», печь заполняется слоями кокса и зажигается горелками. Некоторые купола меньшего размера можно поджечь дровами, чтобы начать горение кокса. Когда кокс воспламеняется, воздух поступает в слой кокса через отверстия в боковых сторонах, называемые фурмами . Древесина, древесный уголь или биомасса также могут использоваться в качестве топлива для костра купола. Горючие газы также могут добавляться в воздух и продуваться через фурменную секцию печи, чтобы подлить топливо в огонь.
Когда кокс очень горячий, твердые куски металла загружаются в печь через отверстие в верхней части. Металл чередуется с дополнительными слоями свежего кокса. Известняк действует как флюс . По мере того, как в штабеле поднимается тепло, металл плавится. Он стекает через слой кокса и собирается в бассейн на дне, прямо над нижними дверцами. В процессе плавления между топливом и дутьевым воздухом происходит термодинамическая реакция. Углерода в коксе в сочетании с кислородом в воздухе с образованием окиси углерода . Окись углерода далее горит с образованием двуокиси углерода . Часть углерода улавливается падающими каплями расплавленного металла, что увеличивает содержание углерода в железе. Брикеты из карбида кремния и ферромарганца также могут быть добавлены в шихту. Карбид кремния диссоциирует, и углерод и кремний попадают в расплавленный металл. Точно так же ферромарганец плавится и объединяется в залежь жидкого железа в «колодце» на дне вагранки. Добавки к расплавленному чугуну, такие как ферромарганец , ферросилиций , карбид кремния и другие легирующие агенты, используются для изменения расплавленного чугуна в соответствии с потребностями имеющихся отливок.
Необработанная руда таких металлов, как железо, медь, свинец и даже те, которые содержат драгоценные металлы, размером с горошину, может плавиться в вагранке или доменной печи. Ваннокчо Бирингуччо описывает, как разделять металлы и шлак, выливая содержимое расплавленной руды из печи в небольшую ванну, а затем снимая слои шлака или металла сверху, когда они остывают до твердого состояния.
Оператор вагранки известен как «вагранка» или «мастер печи». Во время работы купола с резьбой (в этом отношении купола могут быть разными) тендер наблюдает за количеством железа, поднимающимся в колодце купола. Когда уровень металла достаточно высок, вагранка открывает «летку», позволяя металлу перетекать в ковш или другую емкость для хранения расплавленного металла. Когда достаточное количество металла сливают в «летку» подключен с огнеупорной пробкой из глины.
Купольный тендер наблюдает за топкой через смотровое окошко или через глазок в фурмах. Шлак поднимется к вершине образующейся чугунной ванны. Отверстие для шлака, расположенное выше на цилиндре печи, обычно сзади или сбоку от отверстия для летки, открывается для выхода шлака. Вязкость является низкой (с надлежащей флюса) и красный горячий расплавленный шлак будет легко течь. Иногда шлак, который выходит из шлакового отверстия, собирается в небольшой чашеобразный инструмент, которому дают остыть и затвердеть. Он сломан и осмотрен визуально. В куполах с футеровкой из кислотоупорных футеровок зеленоватый шлак означает, что флюсование правильное и адекватное. В основных огнеупорных футеровке куполов шлак коричневый цвета.
После того, как из вагранки произведено достаточно металла для обеспечения нужд литейного цеха, днище открывается или «опускается», и оставшиеся материалы падают на пол между опорами. Этому материалу дают остыть, а затем удаляют. Купол можно использовать снова и снова. «Кампания» может длиться несколько часов, день, недели или даже месяцы.
Когда операция закончена, продувка прекращается, и стойка под нижней дверцей сбивается, так что нижние плиты распахиваются. Это позволяет опустить остатки купола на пол или в ведро. Затем они закаливаются и удаляются из-под купола.
Контроль качества
В процессе производства образцы могут быть взяты из металла и разлиты в небольшие формы. Для контроля качества чугуна часто заливают клин. Эти маленькие, примерно 18 мм ( + 3 / 4 ") ширина × 38 мм ( 1 + 1 / 2 ") Высоким кускам треугольной формы дают остыть, пока металл не затвердеет. Затем их извлекают из песчаной формы и закаливают в воде, сначала широким концом. После охлаждения таким образом клинья ломаются, и оценивается окраска металла. A Типичная трещина будет иметь беловатый цвет по направлению к тонкой части клина и сероватый цвет по направлению к широкому концу.Ширина клина в точке разграничения между белой и серой областями измеряется и сравнивается с нормальными результатами для определенных значений прочности на разрыв железа Этот визуальный метод служит контрольным измерением.
Ноты
Рекомендации