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). [1] Общая форма цилиндрическая, оборудование расположено вертикально и обычно поддерживается четырьмя опорами. 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, будучи , как правило , изготовлена из стали, имеет огнеупорный кирпич и пластик [примечание 1] огнеупорное латание материал футеровки он. 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. [3] Нижняя облицовка прижата или «забита» нижними дверцами. Некоторые вагранки снабжены рубашками охлаждения для охлаждения боковых сторон и системой впрыска кислорода для увеличения температуры горения кокса .
История [ править ]
Купольные печи были построены в Китае еще в период Сражающихся царств (403–221 гг. До н.э.), [4] хотя Дональд Вагнер пишет, что некоторая часть железной руды, плавившаяся в доменной печи, могла быть отлита непосредственно в формы . Во время 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 холодная струя, вводимая снизу, проходила через фурменные трубы через верхнюю часть, где сбрасывалась загрузка (например, древесный уголь и лом или чугун ), при этом воздух становился горячим потокомдо достижения дна печи, где чугун плавился, а затем сливался в соответствующие формы для литья. [5] [6] Современная вагранка была построена французским ученым и энтомологом Рене-Антуаном Фершо де Реомюр около 1720 года. [7]
Операция [ править ]
Чтобы начать производственный цикл, называемый «вагранкой», печь заполняют слоями кокса и зажигают горелками. Некоторые купола меньшего размера можно поджечь дровами, чтобы начать горение кокса. Когда кокс воспламеняется, воздух поступает в слой кокса через отверстия на сторонах, называемые фурмами . Древесина, древесный уголь или биомасса также могут быть использованы в качестве топлива для купола. Горючие газы также можно добавлять в воздух и продувать через фурменную секцию печи, чтобы подлить масла 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, поднимающегося в колодце купола. Когда уровень металла достаточно высок, вагранка открывает «летку», позволяя металлу перетекать в ковш или другую емкость для удерживания расплавленного металла. Когда достаточное количество металла сливают в «летку» подключен с огнеупорной пробкой из глины. [8]
Купольный тендер наблюдает за топкой через смотровое окошко или через глазок в фурмах. Шлак поднимется на вершину образовавшейся 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 хорошее и адекватное. В основных огнеупорных футеровке куполов шлак коричневый цвета.
После того, как купол произвел достаточно металла, чтобы обеспечить литейное производство его потребностями, днище открывается или «опускается», и оставшиеся материалы падают на пол между стойками. 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 [ править ]
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.
Примечания [ править ]
- ^ «Пластик» в том смысле, что он применяется как пластичная паста [2], а не изготавливается из полимера .
Ссылки [ править ]
- ^ Ларсен, ED; Кларк, Делавэр; Мур, KL; Кинг, ЧП (июнь 1997 г.). Интеллектуальное управление купольной плавкой (PDF) . Австралийско-тихоокеанский форум по интеллектуальной обработке и производству материалов. Syndney, Австралия.
- ^ Военно-морская инженерная практика . Том 1. Королевский флот , через HMSO . 1971 [1959]. ISBN 978-0-11-770223-3.
- ^ Кирк, Эдвард (1899). «Купольное управление» . Купольная печь - Практический трактат по конструкции и управлению литейными куполами . Филадельфия, Пенсильвания: Бэрд. п. 95 . OCLC 2884198 .
- ^ Пиготт, Винсент С. (1999). Археометаллургия Азиатского Старого Света . Филадельфия: Музей археологии и антропологии Пенсильванского университета. п. 191. ISBN. 0-924171-34-0.
- ^ Вагнер, Дональд Б. (2001). Государство и металлургическая промышленность в ханьском Китае . Копенгаген: Издательство Северного института азиатских исследований. С. 75–76. ISBN 87-87062-83-6.
- ↑ Вагнер, Дональд Б. (27 сентября 2009 г.). «Чугун в Китае и Европе» . Проверено 25 декабря 2014 .
- ^ Британская энциклопедия
- ^ H. Downs & Sons Ltd. "Купол (доменная печь)" . Хаддерсфилд, Западный Йорк, Великобритания . Проверено 21 апреля 2020 года .
