キューポラ炉の理解:設計、操作、およびアプリケーション
キューポラ炉は、鉄や青銅などの金属を加熱して溶かすために使用される円筒形の装置です。これらの高炉は通常、直径が 1.5 ～ 13 フィート (約 0.5 ～ 4 メートル) で、煙突のような外観をしています。キューポラ炉を運転するには、通常、シリンダーに金属とコークスの交互層を充填し、石灰や炭素添加剤などのフラックス材料を追加することもできます。金属が溶けると下に流れ落ち、炉の前面にある蛇口から放出されます。稼働が完了したら、これらの炉を空にし、底部のダンプ ゲートを開いて残っているコークスやその他の材料を除去することで、将来の使用に備えます。
考古学的証拠は、キューポラのデザインが紀元前 3 世紀に中国で使用されていた可能性があることを示唆しています。キューポラ炉の初期の例は、中国の春秋時代に青銅の鋳造に使用されました。キューポラ炉は、17 世紀以降ヨーロッパでも鋳鉄に使用されました。 20 世紀半ばまでは、キューポラ炉が鉄を鋳造する主要な方法であり続けました。ほとんどの鋳造工場は最終的に誘導炉に切り替えましたが、場合によってはキューポラが今でも使用されています。
キューポラ炉が使用されている場合、それは通常、キャンペーンと呼ばれます。キャンペーンの開始時に、コークスが炉に入れられ、点火されます。羽口と呼ばれるポートは、燃焼中のコークスに空気を導入するために使用され、これにより一種の高炉が形成されます。コークスに空気を導入するとコークスが非常に高温になり、その時点で金属が炉内に固まります。加熱プロセスが継続できるようにコークスの追加層が追加され、酸化を軽減するために石灰または他の融剤を追加できます。
燃焼しているコークスの下層からの熱は通常、シリンダーを通って上昇し、金属の上層を加熱して溶解します。コークスからの炭素は、液体金属が下層を通って流れて底に溜まる際に、液体金属と結合することができます。場合によっては、炭素含有量を増やすために炭化ケイ素などの添加剤を添加することもあります。キューポラ炉の底部に十分な溶融金属が溜まったら、オペレーターは注ぎ口を開けて回収容器に溶融金属を排出します。通常、デバイスの背面の高い位置に別の注ぎ口があり、スラグ材料を排出できます。
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