큐폴라로

Cupola furnace
미시간주 디트로이트에 있는 웨인 주립대학에서 가동 중인 작은 큐폴라 화로입니다.

큐폴라 또는 큐폴라 용해로는 주조 공장에서 주철, Ni 저항 철 및 일부 청동을 용해하는 데 사용할 수 있는 용해 장치입니다.큐폴라는 거의 모든 실용적인 크기로 만들 수 있습니다.큐폴라의 크기는 직경으로 표시되며 1.5~13피트(0.5~4.0m)[1]의 범위가 될 수 있습니다.전체적인 모양은 원통형이고 장비는 수직으로 배열되어 있으며, 보통 4개의 다리로 지탱됩니다.전체적인 외관은 대형 스모키스택과 비슷합니다.

실린더 하단에는 도어가 장착되어 있으며, 도어는 아래로 흔들리고 밖으로 나와 '바닥 아래로' 내려갑니다.가스가 배출되는 상단을 열거나 큐폴라로 비가 유입되지 않도록 캡을 장착할 수 있습니다.배출을 제어하기 위해 큐폴라에는 가스를 냉각하고 입자 물질을 제거하기 위해 장치로 가스를 끌어당기도록 설계된 캡이 장착될 수 있습니다.

큐폴라의 껍질은 보통 강철로 만들어지며, 내화 벽돌과 플라스틱[note 1] 내화 패치 재료가 라이닝되어 있습니다.바닥은 비슷한 방식으로 라이닝되어 있지만, 종종 점토와 모래 혼합물("보드")을 사용할 수 있습니다. 이 라이닝은 일시적인 것이기 때문입니다.미세하게 분할된 석탄('해탄')을 점토 라이닝과 혼합하여 가열하면 석탄이 분해되어 차체가 약간 부서지기 쉬워져 탭홀이 [3]쉽게 열린다.하부 라이닝은 하부 도어에 압축되거나 '램'되어 있습니다.일부 큐폴라에는 측면을 시원하게 유지하기 위한 냉각 재킷과 코크스 불을 더 뜨겁게 태울 수 있는 산소 주입이 장착되어 있습니다.

역사

드롭보텀 큐폴라로

도날드 바그너는 용광로에서 녹은 철광석 일부가 금형에 직접 주조되었을 수 있다고 기록하지만 큐폴라로는 이미 전국시대(기원전 403–221년)[4]에 중국에 건설되었습니다.한나라(기원전 202년~기원후 220년)에는 용광로에서 용융된 철이 큐폴라로(전부는 아니더라도 대부분 큐폴라로)에서 재용융되었다. 즉, 바닥에서 주입된 냉풍(냉풍)이 장입된 위쪽(즉, 숯, 고철 또는 선철)을 통해 분출되도록 설계되었으며, 공기가 열풍이 도달하기 전에 열풍이 되었다.철을 녹인 후 [5][6]주조를 위한 적절한 틀로 배수된 용해로 바닥.현대의 큐폴라 화로는 1720년경 [7]프랑스 과학자이자 곤충학자 르네 앙투아네 페르초 드 레아우무르에 의해 만들어졌습니다.

작동

'큐폴라 캠페인'이라고 불리는 생산 공정을 시작하기 위해 용해로는 코크스 층으로 채워지고 횃불로 점화됩니다.일부 작은 큐폴라는 코크스 연소를 시작하기 위해 나무로 점화될 수 있습니다.코크스가 점화되면, 공기가 관이라고 불리는 측면의 포트를 통해 코크 바닥으로 유입됩니다.목재, 숯 또는 바이오매스는 큐폴라 화재의 연료로도 사용될 수 있습니다.가연성 가스는 공기에 첨가되어 용해로의 관을 통해 불어 넣어 화재에 연료를 추가할 수도 있습니다.

코크스가 매우 뜨거울 때, 고체 금속 조각이 상단의 구멍을 통해 용해로 안으로 투입됩니다.그 금속은 신선한 코크스의 추가 층과 번갈아 가며 사용된다.석회암은 플럭스 역할을 하기 위해 첨가된다.스택 내에서 열이 상승하면 금속이 용해됩니다.그것은 콜라 침대를 통해 흘러내리고 아래 문 바로 위에 있는 웅덩이에 모인다.용해 과정 중에 열역학적 반응이 연료와 블라스트 에어 사이에서 발생합니다.코크스의 탄소는 공기 중의 산소와 결합하여 일산화탄소를 형성합니다.일산화탄소는 더 연소하여 이산화탄소를 형성한다.탄소의 일부는 철의 탄소 함량을 증가시키는 용해된 금속 방울에 의해 픽업됩니다.충전재에는 탄화규소 및 철망간 연탄을 첨가해도 된다.탄화규소가 분해되고 탄소와 실리콘이 용융 금속으로 들어갑니다.마찬가지로, 페로망간은 녹아서 큐폴라 바닥에 있는 '우물'에 있는 액체 철분 풀로 결합됩니다.페로망간, 페로실리콘, 탄화규소 및 기타 합금제와 같은 용융철에 첨가물을 사용하여 용융철을 주물의 요구에 맞게 변경한다.

철, 구리, 납 등의 완두콩 크기의 금속 원광은 물론 귀금속을 포함한 금속 원광도 큐폴라나 용광로에서 녹일 수 있다.Vannoccio Biringuccio는 용해로의 용해된 광석 성분을 작은 웅덩이에 붓고 고체로 냉각될 때 위에서 슬래그 또는 금속의 층을 벗겨내는 방법으로 금속과 슬래그를 분리하는 방법을 설명합니다.

큐폴라의 연산자는 "큐폴라 텐더" 또는 "난로 마스터"로 알려져 있습니다.탭된 큐폴라(큐폴라)를 작동하는 동안(큐폴라(큐폴라)는 큐폴라 웰에서 발생하는 철의 양을 관찰합니다.금속 레벨이 충분히 높으면 큐폴라 텐더는 "탭 홀"을 열어 금속이 레이들 또는 용융된 금속을 담을 수 있는 다른 용기로 흐르게 합니다.금속이 충분히 제거되면 "탭 구멍"은 [8]점토로 만든 내화 플러그로 막힙니다.

큐폴라 텐더는 투과 유리를 통해 용광로를 관찰하거나 투과관 안을 들여다봅니다.슬래그는 형성되는 철 웅덩이 위로 올라갑니다.슬래그 구멍은 용해로 실린더 위, 보통 탭 구멍의 후면 또는 측면에 위치하며 슬래그가 흘러나올 수 있도록 개방되어 있습니다.점도가 낮고(적절한 플럭싱으로), 붉고 뜨거운 용융 슬래그가 쉽게 흐릅니다.때때로 슬래그 구멍 밖으로 배출되는 슬래그는 작은 컵 모양의 공구에 모아져 냉각되고 굳어집니다.골절되어 육안으로 검사됩니다.내산 내화 라이닝 큐폴라에서 녹색을 띤 슬래그는 플럭싱이 적절하고 적절함을 의미합니다.기본 내화 라이닝 큐폴라에서 슬래그는 갈색입니다.

큐폴라가 주조 공장에 요구를 충족시킬 만큼 충분한 양의 금속을 생산한 후 바닥이 열리거나 '떨어져' 나머지 자재는 다리 사이의 바닥으로 떨어집니다.이 물질은 냉각시킨 후 제거한다.큐폴라는 반복해서 사용할 수 있습니다.'캠페인'은 몇 시간, 하루, 몇 주, 심지어 몇 달 동안 지속될 수 있다.

운전이 끝나면 송풍은 차단되고 하단 문 아래 받침대가 쓰러져 하단 판이 요동친다.이를 통해 큐폴라 잔류가 바닥 또는 버킷에 떨어질 수 있습니다.그런 다음 큐폴라 아래에서 담금질하여 제거합니다.

품질 관리

생산 과정에서 금속에서 샘플을 추출하여 작은 금형에 부을 수 있습니다.철의 품질을 감시하기 위해 종종 차가운 쐐기를 붓는다.이 작은 약 18 mm (+3/4인치) 폭 × 38mm(1+1/2인치) 높이의 삼각형 모양의 조각은 금속이 굳을 때까지 식혀야 합니다.그런 다음 모래 곰팡이에서 추출하여 먼저 넓은 끝의 물에 담금질합니다.이러한 방식으로 냉각한 후 웨지를 분해하여 금속 착색을 평가합니다.일반적인 골절의 경우 쐐기의 얇은 부분에 대해서는 희끗희끗한 색을 띠며, 넓은 끝 부분에 대해서는 회색빛을 띠게 됩니다.흰색과 회색 영역 사이의 경계 지점의 쐐기 폭을 측정하여 특정 철 인장 강도에 대한 정상 결과와 비교합니다.이 시각적 방법은 제어 측정의 역할을 합니다.

메모들

  1. ^ '플라스틱'은 폴리머로 만들어지지 않고 성형 가능한 [2]페이스트로 도포된다는 의미입니다.

레퍼런스

  1. ^ Larsen, E. D.; Clark, D. E.; Moore, K. L.; King, P. E. (June 1997). Intelligent Control of Cupola Melting (PDF). Australia-Pacific forum on intelligent processing and manufacturing of materials. Syndney, Australia.
  2. ^ Naval Marine Engineering Practice. Vol. 1. Royal Navy, via HMSO. 1971 [1959]. ISBN 978-0-11-770223-3.
  3. ^ Kirk, Edward (1899). "Cupola management". Cupola Furnace - A Practical Treatise on the Construction and Management of Foundry Cupolas. Philadelphia, PA: Baird. p. 95. OCLC 2884198.
  4. ^ Pigott, Vincent C. (1999). The Archaeometallurgy of the Asian Old World. Philadelphia: University of Pennsylvania Museum of Archaeology and Anthropology. p. 191. ISBN 0-924171-34-0.
  5. ^ Wagner, Donald B. (2001). The State and the Iron Industry in Han China. Copenhagen: Nordic Institute of Asian Studies Publishing. pp. 75–76. ISBN 87-87062-83-6.
  6. ^ Wagner, Donald B. (27 September 2009). "Cast Iron in China and Europe". Retrieved 25 December 2014.
  7. ^ 브리태니커 백과사전
  8. ^ H. Downs & Sons Ltd. "Cupola (Blast Furnace)". Huddersfield, West Yorks, UK. Retrieved 21 April 2020.