Odlewnie są wspaniałe. Te ogromne piece emitują ciepło i mają moc przekształcania ogromnych bloków metalu w ogniste płyny, umożliwiając codzienne dokonywanie niezwykłych cudów naukowych.
W tym artykule omówiono proces topienia metali i zwrócono uwagę na różne rodzaje piece do topienia odlewów.
Spis treści
Proces topienia metalu
Rodzaje pieców odlewniczych do topienia
Jak wybrać piec do topienia?
Bottom line
Proces topienia metalu
Przez tysiące lat topienie metali, szkła i innych materiałów było ważnym sposobem tworzenia rzeczy przez cywilizacje. Proces przekształcania ciał stałych w ciecze umożliwia ich wlewanie do Formy przed utwardzeniem w użyteczne kształty. Cały proces topienia metalu opiera się na następujących krokach:
Finalizowanie proporcji mieszania metali
Każdy odlew aplikacja ma różne wymagania dotyczące właściwości mechanicznych metalu. Producenci ustalają swoją formułę mieszania metali zgodnie z klasą materiałów, których używają i ich konkretnymi wymaganiami.
Na przykład w większości odlewni stosunek mieszania aluminium wynosi 40% wlewki aluminiowe +% 50 złom aluminiowy + 10% innych. 10% innych obejmuje materiały dodatkowe, takie jak miedź, krzem i cynk itp.
Ładowanie metalu
Przed włożeniem sztabek i złomu metalowego do piec, muszą być czyszczone, podgrzewane i suszone. Jest to ważny krok, usuwający wilgoć i brud z metalu, aby piec nie został uszkodzony ani zabrudzony.
Część energii może zostać utracona, gdy materiały są ładowane do pieca. Jeśli piec jest ładowany, gdy nie jest wystarczająco gorący, proces będzie mniej wydajny, ponieważ stopienie wszystkiego zajmie więcej czasu. Jednak jeśli piec pracuje stale, zwiększa to wydajność, ponieważ nie musi być podgrzewany za każdym razem, gdy coś jest topione.
Jednak dużo ciepła może uciec, gdy gorący piec jest otwierany w celu umieszczenia większej ilości materiałów. Istnieje wiele sposobów rozwiązania tego problemu, w tym użycie pieca z bocznym otworem, w którym gorący metal jest ponownie wkładany do pieca w celu ponownego podgrzania podczas procesu załadunku.
Topienie metalu
Ponieważ działają w bardzo wysokiej temperaturze i mają bezpośredni kontakt z roztopionymi metalami, wyściółkami pieców, gazami i spalonym paliwem, piece muszą być szczególnie wytrzymałe. Ponadto muszą być w stanie wytrzymać ciepło wytwarzane przez źródła paliwa, takie jak koks, gaz ziemny lub elektryczność, które są wykorzystywane do topienia materiałów.
Ogólnie rzecz biorąc, piece muszą być w stanie wytworzyć ciepło o temperaturze od 350°C do 2000°C, aby stopić metal lub osiągnąć jego temperaturę topnienia – punkt, w którym zmienia się on ze stanu stałego w ciekły.
Rafinacja i obróbka metali
Rafinacja polega na czyszczeniu i poprawianiu jakości stopionego metalu poprzez usuwanie wszelkich niepożądanych nieprawidłowości, takich jak pozostałe kawałki stałe lub pęcherzyki gazu. Chodzi o to, aby zapewnić, że metal ma właściwą mieszankę materiałów.
Zanim metal zostanie uformowany w solidny kształt, dodanie innych materiałów lub dodatkowe czyszczenie może pomóc uczynić go mocniejszym, bardziej elastycznym lub solidniejszym. Ten krok jest ważny, ponieważ może wpłynąć na to, jak dobrze wyjdzie produkt końcowy.
Transport stopionego metalu
Po stopieniu metal jest przenoszony z pieca na linię formierską za pomocą systemu wlewowego.
Rodzaje pieców odlewniczych do topienia
Piece do topienia służą do podgrzewania materiałów stałych do takiego stopnia, że zamieniają się w ciecz. Ta przemiana fizyczna zależy zarówno od ciśnienia, jak i temperatury; piec do topienia musi być w stanie wytworzyć i utrzymać określoną temperaturę, aby materiał w środku topił się równomiernie.
Do wykonywania odmian tego procesu używa się kilku typów pieców. Najbardziej godne uwagi z nich to:
Piece tyglowe
Piece tyglowe są prostym rodzajem pieca używanego do topienia metalu. Tygiel to pojemnik, który może wytrzymać ekstremalnie wysokie temperatury i jest zwykle wykonany z ceramiki lub innego materiału odpornego na wysokie temperatury.
Obecnie jubilerzy, hobbyści i niektóre małe fabryki używają pieców tyglowych do topienia metalu w małych partiach. Tygle występują w różnych rozmiarach, od małych do topienia metalu palnikiem do większych odmian, które mogą pomieścić do 50 funtów metalu.
Piece żeliwiakowe
Piece kopułowe były używane przez długi czas do wytopu żelaza w celu produkcji żeliwa, które jest lepszej jakości niż surówka. Górna część pieca kopułowego jest często wyposażona w pokrywę, aby zapobiec wydostawaniu się szkodliwych gazów i chronić przed deszczówką.
Topienie żelaza w piecu żeliwnym i dodawanie koksu, węgla i innych materiałów tworzy różne rodzaje żelaza i stali. Obecnie piece żeliwne nie są powszechnie używane, ponieważ łuk elektryczny i metody indukcji są bardziej wydajne w wytwarzaniu niezbędnego ciepła.
Elektryczne piece łukowe
Piece łukowe elektryczne służą do produkcji żelaza z rudy żelaza. Piec wytwarza ciepło z łuku elektrycznego wyładowanego jako część reakcji między dwiema elektrodami. Do pieca wdmuchiwany jest tlen, a także wapno i pierwiastki, aby wyeliminować niepożądane pierwiastki i wytworzyć żużel. Następnie stopione żelazo jest wylewane z rynny spustowej.
Piece łukowe topią materiał poprzez bezpośredni kontakt z łukiem elektrycznym, który przechodzi przez materiał. Dzięki temu proces topienia jest bardziej wydajny niż inne metody, które polegają na zewnętrznym cieple.
Piece indukcyjne
Piece indukcyjne mieć metalowy pojemnik lub komorę, która jest otoczona cewką, przez którą przepływa prąd elektryczny. To powoduje prądy wirowe w metalu, co powoduje wysokie temperatury potrzebne do jego stopienia i wytworzenia stopów o precyzyjnym składzie.
Ciepło jest generowane przez pobudzające cząsteczki w samym żelazie bez dodatku tlenu lub innych gazów. Chociaż ułatwia to topienie materiałów, ponieważ jest mniej zmiennych, o które trzeba się martwić, oznacza to również, że piec nie może być używany do produkcji wysokiej jakości staliwa, ponieważ wszystko, co zostanie włożone do pieca, wychodzi tak samo.
Jak wybrać piec do topienia?
Który piec do topienia zostanie użyty, będzie miał wpływ na skuteczność odlewni i ostateczne odlewy. Dlatego też istotne jest rozważenie, jakie wyniki są wymagane, ponieważ będzie to miało wpływ na to, jakie technologie pieców są potrzebne.
Poniższe czynniki pomogą w podjęciu decyzji, który piec do topienia będzie odpowiedni dla konkretnych operacji odlewniczych:
- Wolne miejsce
- Stopy docelowe i ich temperatura topnienia
- Inwestycja finansowa
- Efektywności energetycznej
- Wymagania dotyczące utrzymania
- Ilość potrzebnego metalu
- Kwestie ochrony środowiska
Należy pamiętać, że nie ma jednego rozwiązania dla wszystkich operacji odlewniczych. Każda odlewnia może mieć różne kryteria dotyczące skali produkcji i wymagań rynku. Zaznaczenie wszystkich pól przed podjęciem ostatecznej decyzji, jaka technologia pieca i ogólny proces topienia są wymagane, ma kluczowe znaczenie.
Bottom line
W ciągu ostatnich kilku dekad nastąpił szereg postępów w technologiach topienia metali. Nadal istnieje wiele podstawowych kroków i procesów, które mogą pomóc odlewnikom metali poprawić wydajność topienia metali i zmniejszyć straty metalu podczas produkcji. W związku z tym odlewnie muszą mieć oko na zmieniające się technologie i dostosowywać się do trendów rynkowych.
