耐火材料學習筆記: 10月 2016

1.熔煉爐 :

電弧爐 Electric Arc Furnace:

金屬熔煉量大的時候, 鑄造廠會以電弧爐來熔煉金屬, 容量30~50噸. 電弧爐以石墨電極棒作用的電弧為發熱源.

週波感應爐 Induction Furnace:

熔煉份量小的時候, 鑄造廠會選用週波爐作為熔煉爐, 每一爐的容量通常1噸以內. 週波爐的特點是耗能小速度快, 築爐的耗材與維護費用低. 以爐壁內的感應線圈作用為發熱源. 對材料講究的廠家會在感應爐內使用坩堝來融煉金屬, 可以避免材料交叉污染, 減少每次築爐時間, 有利於小量多樣的訂單.

將原料的金屬分批投入爐內進行加熱, 直到整爐都融成液體, 花費的時間依照金屬種類與數量, 需幾十分鐘到數小時不等. 以黑鐵為例, 熔化溫度大約在1200度, 不鏽鋼則大概是1500度.

2. 金屬液體搬運 :

金屬在爐內熔化成液態之後, 一直到灌進模具內成形, 中間需要移動, 就要利用盛鋼桶來盛裝金屬液. 盛鋼桶外觀是鐵製的桶子, 由天車吊掛移動.

金屬溶液的溫度相當高, 直接盛裝的話會連盛鋼桶本身都一起軟化, 因此盛鋼桶的內側嵌了耐火材料, 利用耐火材料來隔絕高溫, 保護設備與人員工作安全.

為了避免在移動過程中金屬液的溫度降低影響了澆鑄程序, 有些盛鋼桶設計了保溫蓋防止熱散失, 有些工廠則是在金屬溶液表層鋪灑助燃材料, 在移動中盡量維持金屬溶液的溫度.

3. 澆注方式:

一. 茶壺式盛鋼桶

側面的操作輪用來傾斜盛鋼桶讓金屬溶液流出下圖. 茶壺式的盛鋼桶容量通常比較小(2噸以內), 傾斜的時候像茶壺倒水那樣金屬溶液從邊緣的澆注嘴洩出.

二. 底澆式盛鋼桶- 澆注口設置在盛鋼桶的底部, 有兩種主要的控制設計.

塞棒控制(Stopper)

塞棒式的開關是操作員控透過長柄連結桶內塞棒上下活動來控制開關與流量.

塞棒由耐火材料製作, 舊式的以分截的耐火磚套接而成, 新式的塞棒是一體成形. 各有成本與耗時的優缺點. 下方圖片是由凱比拓公司Capital Refractories所製作的塞棒示意圖

滑門控制(Sliding Gate)

滑門控制的盛鋼桶的流口是透過滑門來控制流量. 通常上門片是固定的, 而下門片可滑動, 兩片滑門中間的開孔就是金屬液的流道. 當兩片滑門的圓孔對齊的時候熔液可以通過, 而滑門孔錯開的時候熔液就被滑門板擋住.

圖片來源: 西班牙耐火物製作服務協會( Asociación Nacional de Fabricantes de Productos Refractarios, Materiales y Servicios Afines).

4. 砂模:

鑄造相關行業常聽到的翻砂, 就是利用矽砂與水玻璃的混合材料在木製模具內塑造出粗略外型的砂殼模. 矽砂可耐溫一千多度, 足以用來承受金屬溶液的溫度, 因此廣泛被用來當作翻模用的材料.

操作時將裝有金屬熔液的盛鋼桶移到砂模上方, 對準砂模的注料口, 將金屬溶液灌進砂殼中靜置冷卻. 等金屬降溫之後, 將砂模敲除, 就獲得金屬灌鑄品. 這個階段的金屬製品相當粗糙, 表面瑕疵不平, 因此翻砂製品都需要再進行表面修整與去毛邊等加工步驟.

鋼胚大致上就是以回收廢鐵為原料, 先在電弧爐中加熱融化, 之後再調整成分精煉等程序, 最後將液態金屬澆注到模具內成形的初級成品,

依尺寸分成三種大小:

1. 寬寬扁扁的模樣叫做扁鋼胚 (Slab) -------常用發音 (石累卜)

大部分煉鋼廠內製造扁鋼胚的設備統稱為連續鑄造 Continuous Casting或CC. 其中包含電爐+盛鋼桶+分鋼槽Tundish. 通常載運車輛(35噸拖板車)一次只能載一片(以單重20噸為例), 載兩片就超重了.

2. 比較小支一點, 切口長方形的叫做大鋼胚(Bloom) (不路母)

3. 更小支, 切口為正方形的小鋼胚稱為 (Billet) (比類斗)