清末廣東造幣廠鑄造銀元設備及工藝

清末廣東造幣廠鑄造銀元設備及工藝

廣東造幣廠是我國最早建立的機械化造幣廠,該廠所訂立的規章制度和成品規格為以後新建的各造幣廠所沿用。本文所述為光緒三十二年(1906)至宣統二年(1910)期間的銀元生產設備和工藝,其間,該廠以產一錢四分四釐的銀毫為主,所以所述工藝多以該幣為例。

熔銀車間

設備:坩堝熔銀爐三組,每組六臺,共十八臺熔化爐。

坩堝容量80Kg,每個坩堝使用期四十爐。

澆鑄模二架,每架六十四模,共一百二十八模。

其中七錢二分銀元鑄模規格:高558mm寬45mm厚15.5mm

三錢六分銀元鑄模規格:高558mm寬40.3mm厚15.5mmwww.findart.com.cn

一錢四分四銀元鑄模規格:高558mm寬49.6mm厚15.5mm

七分二釐銀元鑄模規格:高558mm寬40.3mm厚15.5mm

三分六釐銀元鑄模規格:高558mm寬49.6mm厚15.5mm

冷卻水箱兩個。

鐵漏斗三個。

另有鉗、鉤、瓦棍等手工工具。

輔料:桐油,木炭,焦炭用量每爐13.6千克。

銀幣配料成色:七錢二分銀元  純銀百分之九十、銅百分之十。

三錢六分銀元  純銀百分之八十六、銅百分之十四。

一錢四分四銀元 純銀百分之八十二、銅百分之十八。

七分二釐銀元  純銀百分之八十二、銅百分之十八。

三分六釐銀元  純銀百分之八十二、銅百分之十八。

清末廣東造幣廠鑄造銀元設備及工藝

工藝: 先將銀與銅珠傾入坩堝中,再將坩堝放入熔化爐內,爐中焦炭須同坩堝口平。坩堝上另加一個高約150mm的圈(圈由報廢的

舊坩堝上鑿下),圈上蓋蓋。為便於觀察爐內熔化情況,蓋不蓋嚴。

在銀、銅開始熔化時,在液麵遮以木炭屑,以防氧化損失。

待銀液沸動,再用預先烘熱的瓦棍攪拌銀液十餘次,

澆鑄溫度影響損耗及成品質量,溫度太高則損耗增加,溫度

太低則碾片時要開裂。熔液溫度*目察控制,瓦棍攪拌銀液後,

如銀液依然沸動,則可馬上澆鑄,如不沸動,要待其沸動後再澆入鑄模。

鑄模每日第一次澆鑄,須用熱鐵條插入模中烘模,待鑄模烘熱後,鬆開模架螺絲,分開各模,用手風箱(皮老虎)吹盡模中灰屑,再塗上脫模劑——桐油,然後在鑄模和螺絲間襯入約二寸厚木板(防鑄模熱脹而損模架)旋緊待用。

每爐銀液澆鑄完畢後,即可鬆開模架螺絲,取出銀錠,放入水箱內速冷。

加工後剩餘的邊料,可再回熔鑄錠。以成色八二的銀錠為例:

每熔邊料六百兩,需再加新料紋銀四百十兩、銅珠九十一兩二錢

(其中一兩二錢銅珠以抵邊料再熔之損耗)。

再回熔的邊料、銀屑、廢銀元在爐料剛開始熔化時在坩堝上套鐵漏斗加入,以防銀液飛濺及落入爐內。銀屑需用磁鐵吸去鐵屑。

清末廣東造幣廠鑄造銀元設備及工藝

碾銀車間:

設備:雙火門蒸汽鍋爐兩臺,蒸汽壓力4.2Kg/平方mm。

雙筒蒸汽機一臺,功率120匹馬力,速率40次/分,蒸汽表壓2.8Kg/平方mm。

雙膛烘片爐一座。

兩輥碾片機六臺,軋輥直徑N300,轉速20轉/分。軋輥軸承處須澆水冷卻。

剪刀機一臺。

大、小天平各一臺。

螺旋手扳衝床三臺(二大一小)。

木水箱一個。

老虎鉗一臺。

另有鉗、鉤等手工工具。

輔料:鍋爐用煤每日1135Kg。

烘片爐用煤每膛每日200Kg左右。

機油9Hg(蒸汽機4.5Kg,碾片機4.5Kg)。

成品銀片標準厚度如下:一兩重銀元2.74mm。

七錢二分銀元2.18mm。

三錢六分銀元1.52mm。

一錢四分四銀元1.27mm

(實際加工厚度1.23mm)。

七分二銀元1.02mm。

三分六銀元0.71mm。

工藝:  以下以一錢四分四釐重銀元的加工道次為例。

銀錠進車間後先進行六道粗碾,碾片時銀片上不塗油。道次碾片厚度順序如下:

13.77mm, 12.01mm, 9.98mm, 7.52mm, 5.99mm, 4.24mm。

粗碾後的銀片進烘片爐退火。烘片爐的爐膛內置有扁鐵三

條,為使放在上面的盛銀片鐵盤便於移動。開爐門拉出盛銀片鐵盤,將銀片平鋪在已燒至紅熱的鐵盤上,進爐退火。退火溫度*

目察控制,以銀片加熱至暗紅色即可取出。出爐後的銀片放在冷水木櫃上,用水擦洗,以使冷卻,冷卻擦乾後的銀片送下道碾片機。 

以下道次碾片時銀片均塗油。第七至第九道碾片厚度順序是:3.38mm, 2.92mm, 2.44mm。

第九道碾片後銀片送剪刀機剪為兩截,以減短銀片長度,以後在第十一道碾片後還要剪切一次。 

第十至第十三道碾片厚度分別是:

1.93mm, 1.47mm, 1.30mm, 1.23mm。第十二及第十三道碾片時各反覆碾兩次,以增在第十三道碾壓開軋時,取其第一片在手扳衝床上衝一銀餅,在天平上稱其重量是否符合標準。如不合格,則需調整軋輥,重新校正碾片厚度。

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衝餅車間:

設備:蒸汽機一臺,功率30匹馬力。

光邊機三臺,其中七錢二分銀餅與三錢六分銀餅合用一臺。

一錢四分四釐銀餅用一臺。

七分二釐銀餅與三分六釐銀餅合用一臺。

衝床兩臺。

剪刀機一臺。

中、小天平各一臺。

銅篩兩臺。

小車床一臺。

另有銼刀、車刀、鐵錘等手工工具。

輔料:機油0.6Kg。

棉紗0.45Kg。

成品銀餅標準直徑:一兩重銀元 N41.40mm。

七錢二分重銀元 N39.32mm。

三錢六分重銀元 N33.27mm。

一錢四分四釐重銀元 N23.44mm。

七分二釐重銀元 N18.42mm。

三分六釐重銀元 N15.75mm。

工藝: 衝床所安裝的沖模,上模為凸模,不淬火。如遇銀片批量超厚可將凸模外圓銼小,如遇銀片批量超薄,則用敲擊凸模平面來擴大外圓(再銼正平面)來修正銀餅重量。下模為凹模,淬火。

衝床衝出的銀餅,在銅篩中篩去缺角餅,再用人工剔去表面有疵之餅, 就可送到光邊機光邊。光邊機的作用是將銀餅的邊厚。

光邊機的加工速度為:

七錢二分重銀餅每分鐘400枚

三錢六分重銀餅每分鐘400枚

一錢四分四釐重銀餅每分鐘600枚

七分二釐重銀餅每分鐘300枚

三分六釐重銀餅每分鐘300枚

光邊後的銀餅用數餅板造數,轉烘洗車間。衝餅後的銀片在剪刀機剪成每段150——180mm長的短料,轉熔銀車間回熔。

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烘洗車間:

設備:雙膛銀餅退火爐一座,每膛可放退火盤四盤。

滾光機兩臺,轉速50—60轉/分鐘。

硫酸箱一個,箱內底部裝有蒸汽管,水酸比7 : 3,酸液深度約80mm。

鐵製蒸汽烘盤兩個。

另有鐵鍬、鐵鉤等手工工具。

輔料:硫酸三分之一罐。

退火爐單膛半天用煤約110Kg。

木屑四羅,約重150 Kg。

機油0.25Kg。

工藝: 先用四輪搖錢板疊齊銀餅,再依次樹立裝滿退火盤,盤內退火需略有傾斜,切忌裝得過多、過緊。退火盤每盤可裝一錢四分四釐重銀餅三千枚,或七分二釐重銀餅四千三百三十枚。

在已加熱的每個爐膛內,裝入待退火銀餅四盤,退火中間需將爐內兩盤與爐口兩盤對調,以使各盤加熱均勻。退火溫度*

目察控制,見爐內銀餅邊緣略起白色,即可出爐。(退火不足,酸洗後銀餅帶黑色。退火太過,則銀餅內所含的銅會有損耗)出爐銀餅稍冷後倒入木盤中待洗。

取退火過的銀餅放入陶瓷籃中,堆積高度約70mm,將陶瓷籃浸入酸液中,並手執籃柄不斷搖晃,使銀餅全部浸到酸液,到銀餅全變白色,(酸洗不淨,銀色發紅。酸洗過份,則損耗增加)

即將陶瓷籃拎出,用水衝盡酸液,把銀餅倒入滾光機。

滾光機是一個長一米多,直徑約600mm的六角形桶,每臺每次的加工量為一錢四分四釐重銀餅三千枚,或七分二釐重銀餅四千三百三十枚。加工前先在桶內裝木屑15立方分米,在裝入銀餅後再加木屑至桶容量的三分之一,然後開機滾半個小時。(滾光時間不足,銀餅表面無光澤。滾光太過,則加大損耗)滾光後的銀餅倒在大孔目的鐵篩上篩去木屑,用數錢板計數後,轉印花車間。

用過的木屑,在蒸汽烘盤上烘乾後,可再回用一次。

酸洗、滾光工序的損耗率,約九百分之一。

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印花車間:

設備:大壓印機四臺,印花速度每分鐘60枚。

小壓印機三臺,印花速度每分鐘60枚。

所需動力由衝餅車間提供。

輔料:機油0.9Kg。

棉紗0.9Kg。

工藝: 銀餅成疊裝入貯餅筒後,由機內抱鉗自動送入模具印花並推出。唯安裝模具須校正中心。而壓力調整,不可一次增加太多,以免損壞機器。壓印時,須經常用拋光粉揩擦印模平面,並以牙刷刷淨花紋,印出的銀元才會光亮,並且圖紋清晰。

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制模車間:

設備:螺旋壓機一臺。

車床二臺。(廠內修理車間備有多臺車床,可借用)

模具加熱爐一座。

另有多種工具。

輔料:模胚箱每加熱一次約用焦碳160Kg左右。

其餘略。

工藝: 模具鋼胚先按所需長度截成段備用,在進行機械加工前鋼胚需經退火處理。為防鋼料在加熱時脫炭,加熱時鋼胚裝在專用的生鐵箱內。生鐵箱壁厚20mm,箱內尺寸長310mm、寬190mm、高190mm,箱壁兩旁各有一小元孔。此箱每次約裝一錢四分四釐重銀元模胚一百個。

先在箱底內鋪細焦碳末一層,然後將模胚層層疊入,在各模胚間須用焦碳粉隔開,待疊滿後在上面再加焦碳粉一層,加蓋入爐。

退火程序是先將加熱爐中焦碳燒紅。待模胚箱進爐擱在爐柵上的兩塊耐火磚上後,再在爐內加生焦碳至高於箱蓋150mm,關爐門,開風門,使爐內焦碳全部熾烈燃燒,再開爐門。(在退火全程序中不再加焦碳)在模胚箱進爐三小時後,關風門,模胚箱進爐八小時後關閉爐門,並塞緊風門,悶爐兩天半後出爐。

模胚退火後,先在要壓制花紋一端車出凸面,再將另一端車平以作模底。凸面的弧度半徑大致如下:

一錢四分四釐重銀元模 r 47mm。

七分二釐重銀元模 r 38mm。

三分六釐重銀元模 r 31mm。

模胚壓制花紋,先將陽文祖模用螺絲旋緊在壓機上,祖模外罩鋼套,再將模胚凸面對祖模放在鋼套內壓制。由於鋼套管束,模胚不致傾斜,所以,壓印所得花紋面可保平正。

模胚經第一次壓制後再進爐如前法退火。

經兩次退火後的模胚,在花紋面旁車邊,邊寬約4.5mm深2mm。

車邊後的模胚再上壓機壓印,這次壓印,祖模不須固定,只要將祖模與模胚的花紋密合即可。經過兩次壓印,一錢四分四釐重銀元模即告完成,但較大規格的模具需如前法再次退火、壓制。

壓制完畢後,模胚即可上車床車削模頸、模底及斜度5度的錐形外圓。車削完成後的模邊深、寬各約1.5mm。

鋼模車成之後,還需經淬火處理。淬火加熱方法同前,但在關閉風門後再燒五小時即取出,將花紋面淬入一薄層鹽酸內,並澆以冷水,再在鹽酸液中浸冷。

用炭粉擦淨花紋面,再將模底放在燒紅的鐵板上回火,待花紋面出現糙米色,即可將鋼模浸入油中。(淬火及回火動作要快,否則鋼模硬度不夠即成廢品。)

鋼模從油中取出,用砂布在木板上磨光花紋的平面。

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