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。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。
坩埚炉的分类有哪些?
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。