坩埚炉

有熔化和保温功能的设备

坩埚炉是一种最简单的熔炼设备，主要用于熔化熔点不太高的有色金属，如铜、铝及其合金等。这种熔炉，合金是在坩埚内熔化，热量经坩埚传给炉料，炉料和燃烧产物不直接接触，因此合金化学成分几乎不受炉气的影响，合金液的温度也较均匀，这是其主要优点。它的缺点是热效率较低，燃料消耗大，坩埚容量较小，劳动条件也较差。

设备介绍

熔炼时将金属放置在一个名叫坩埚的容器中。坩埚置于炉内，用柴油、重油、煤气或焦炭作燃料加热。根据不同要求，坩埚可用石墨、耐火粘土、铸铁等不同材料制成。炉体有地坑式、固定式和转动式等几种。还有一种电阻坩埚炉，一般容量很小，多用于实验室。

坩埚炉构造简单，投资小，投产快，广泛用于中小型有色合金加工厂和机器制造厂的铸造车间中。但是，坩埚炉的热利用率低，产量小，劳动条件差，大规模生产已不适用。

坩埚炉一直以来就是熔炼铜合金的设备。现在，熔炼铜合金用坩埚炉的比例很大。熔炼的热源，在古代用木炭而现在则依次为重油、煤气、电、焦炭。最近，为节省能源及保护环境，向提高效率的方向发展，部分热源也由重油改为煤气，一部分改为感应炉。

熔炼轻合金如Al、Zn等用的坩埚炉也有同样的趋势。大型熔炼设备已转用反射炉、回转炉、感应炉等，小批量生产或作为铸造用的小型保温炉现在仍为坩埚炉。由于加热方法的改进，今后的发展趋势为利用干净轻油、煤气；小型保温炉则可能通过陶瓷纤维炉衬和采用多层炉壁结构的方式而达到节能的目的。

型式和能力

(1)型式坩埚炉的型式，按作业方式分类如下。

①固定式坩埚炉烧重油的固定式坩埚炉的结构中助燃系统包括一次空气和二次空气，二次空气经空气调节器进入烧嘴砖。

②倾动式坩埚炉倾动式坩埚炉按其倾动支点位置大致分为中心倾动与前方倾动两类。

除中心倾动支点用人力外，都使用电动机、液压、水压等。例如，称为前方支点液压倾动式，中心支点电力倾动式等。

前方支点液压倾动式坩埚炉的倾动状态表明坩埚炉在出炉作业方面，最好的是前方支点式，因为它可保证铜液出炉比值始终不变。中心支点式的出炉位置变化太大，操作条件明显恶化。

③熔炼轻合金用的固定式保温炉上述①及②中的炉子，炉盖上部是敞开式的，靠喷出的火焰预热物料。但是专用保温炉无须这样做，而是要通过改善操作条件竭力减少从上部排烟，采用烟囱排烟法。

(2)燃烧装置

目前广泛使用的铜合金坩埚炉用透平鼓风机和透平通风机各1台，前者的作用是提供一次空气，后者的作用是提供二次空气。该装置的突出特点是或者为提高熔化速度，或者为控制熔化气氛发挥作用。烧重油及煤气时基本采用同样的方式。另外还使用喷嘴和鼓风机制成一体的转杯式喷嘴，虽然控制炉内气氛比较困难，但是却有轻便、容易移动、除了特别规格的喷嘴之外价格便宜等优点。

(3)熔化时炉内的控制气氛

熔化铜合金的时候，炉内气氛对熔融金属有很大影响，特别是容易吸收氢气而使熔融液的质量降低。

炉内气氛有还原性气氛和氧化性气氛，前者指炉内的一氧化碳()及氢气()的浓度高，后者指氧气()的浓度高，因而熔融液氧化显著。要使炉内的控制气氛介于两者之间，必须保持低浓度的和。目前普遍采用c特性值作为大致的衡量基准。特性值的定义是：特性值=。

换言之，重油炉的空气过剩系数比煤气炉稍大，否则就不能完全燃烧。本节省略了炉子实际操作情况的讨论，但了解各种炉子的特性是很重要的，特别是完全掌握炉内气氛的特性，对生产质量好的产品极为重要。

分类

焦炭坩埚炉

焦炭坩埚炉分为自然通风坩埚炉和人工通风坩埚炉两种。如图1所示右面的坩埚是自然通风的固定式坩埚炉，以焦炭为燃料。炉膛用耐火砖砌成，在炉栅上放置60～100mm高耐火材料的填块，在填块上安置坩埚。坩埚上盖有用石墨或耐火材料制成的盖子。坩埚与炉壁之间有300~500mm的间噤。在炉膛口上设有可移动、衬有耐火材料的金属盖。排烟口设在炉膛的上部，一般距口上140～160mm。

熔炼时焦炭装在坩埚四周，靠焦炭燃烧加热坩埚。焦炭燃烧情况与送风方式有关。自然通风时，燃烧不易控制，炉温波动较大。

强制通风坩埚，如图1右边的坩埚所示，因送风量可以调节，所以炉温控制比自然通风较为容易。

熔化有色金属用坩埚有铸铁坩埚，钢制坩埚、石墨坩埚和耐火粘土坩埚等几种。铸铁坩埚常用RT Si-5.5、RQT Si-5.5牌号的耐热铸铁制造。钢制坩埚又分为铸钢坩埚和钢板焊制的坩埚。铸铁坩埚和钢制坩埚一般用来熔炼铝合金和易熔合金。

石墨坩埚是用20～60%石墨和耐火敉土、耐火熟料等材料制成的，多用于熔化铜合金和一些熔点较高的合金。

坩埚要存放在干燥的地方。使用前要在120～150℃温度下烘干。熔化合金时装入的炉料不要过紧，以免固体炉料受热时胀裂坩埚。

燃油坩埚炉和燃气坩埚炉

燃油坩埚炉常以重油和柴油作为燃料．燃气坩埚炉常以煤气作为燃料。作为燃料的煤气按压力高低分为高压煤气(压力为70kPa左右)和低压煤气(压力为10~20kPa)，燃气炉也相应分高压煤气和低压煤气坩埚炉。

燃烧用油是通过喷嘴喷入炉膛的，由予所用燃油和风压不同，喷嘴也有各种不同的形式：常用的低风压燃油喷嘴如右图2中的图(a)所示。这种喷嘴直接利用鼓风机送风进行油的雾化，油桶安放在高于喷嘴3m以上处，借助油的自身重量所形成的压力将油送入喷嘴内。油流经喷嘴时多次被流动的空气冲击，故雾化效果较好。图2中的图(b)为高风压燃油喷嘴，用660Pa左右的压缩空气做雾化剂，油压一般在260Pa以下。这种喷嘴结构简单，空气直接冲击油流而雾化，但雾化和混合条件较差，火焰长。改进型的喷嘴则在喷嘴内安设旋流装置，这样可改善雾化条件。

燃油坩埚炉和燃气坩埚炉一般都由工厂自制。

电阻坩埚炉

电阻坩埚炉是用电加热壳件所产生的热能来加热坩埚的。它适用于铝、镁，锌、铅、锡及轴承合金等熔点较低而质量要求较高的合金。 ’

电阻坩埚炉根据使用条件做成固定式和倾斜式两种。如图3所示为倾斜式熔化电阻炉。

电阻坩埚炉所用的电加热元件种类很多，其中以铁铬铝合金较为常用。

技术参数

工作温度：≤1100℃

最高温度：1200℃

控温方式：智能化可编程控制

升温最快速率：20℃/min

恒温精度：±1℃

炉门结构：上开式