保温炉作用及原理

保温炉的炉型很多，如焦炭炉，煤气炉，电阻炉，感应炉等。但广泛使用的是电阻加热炉，其次是电热反射炉。这类炉子的优点是结构简单，温度控制方便，劳动条件好。保温炉的功率只要能弥补总的散热损失即可。为提高生产效率，或保证连续生产，一般大型炉组都配有保温炉。一般由熔炼炉熔化原料，调整化学成分合格后，转炉进入保温炉。保温炉功率设计低于熔炼炉。顾名思义，保温炉主要作用是对熔体进行保温，保证熔体温度一直保持在铸造温度范围内，保证连续或半连续铸造生产过程的稳定进行。

保温炉也被称作“静置炉”，这是因为它客观上具有静置除气和均匀化的作用。

根据主要生产产品牌号与规格不同，保温炉容量与熔炼炉之间有一定的匹配关系。有的全连铸生产，采用两台熔炼炉对应一台保温炉方式。

保温炉的实际是点火器的延续。有的保温炉不设烧嘴，只是一个罩子，起防止料面的热量辐射到大气中去的作用，使高温的料面维持一些时间，减少急冷效应。有的保温炉则设有烧嘴，对料面进行加热，以强化表层烧结矿的矿化效应，提高表层烧结矿的成品率，降低返矿量。

保温炉安装有烧嘴时，炉内最高温度为800—900℃，不设烧嘴时，炉内温度为250—350℃，前者表层烧结矿的FeO平均增加1%～2%，转鼓指数增加2%～3%，但点火热耗增加12%～18%。很多烧结厂的生产实践也证明，若料层在700ram以上的厚料烧结，又设有完整的整粒系统，用保温炉进行综合加热以提高表层烧结矿的强度。降低返矿率．意义并不太大。

保温炉筑炉要求

炉身熔池部份，钢板与耐火材料之间衬以5毫米的隔热石棉板，熔池由普通粘土耐火砖砌成长方形，前墙的下部(安装结晶器的部位)砌一块65X230X230毫米外方内圆的粘土砖以备嵌入石墨底座，前墙的上部也只宜砌130毫米厚的粘土砖与石棉板贴紧，因为此处需要安装石墨塞杆，前墙过厚将使石墨底座增长，影响拉铸时的液体金属温度过早下降，实践证明前墙过厚是不利于拉铸的，两边侧墙及后墙可以砌130毫米厚的耐火砖，砌砖与炉壳之间的空隙用石英砂填充，熔池底部则可以砌200毫米左右的耐火砖并垫以石英砂，应根据安装结晶器位置的高低来调节，熔池底部可以适当砌厚些。

炉底石部份：用大小不同粒度的石英砂筑成，石英砂含二氧化硅(SiO_2）不低于98.5%，应是干燥，洁净的，另外加入粘结剂——硼酸3～3.5%。

保温炉注意事项

已经受潮的石英砂，尤其是#6砂和#8砂(因为粘度细)，储放过久而吸收空气中的水份，应该先用干净的铁锅炒下后再使用，将四种不同粒度的石英砂和硼酸反复拌和三次，使混合均匀，再用20目的铁丝过筛二次，这样不仅能提高它的混合均匀度，还能将一些外来夹杂物筛去，因为夹杂物中的有机物质，如纱头，草节之类的东西混在石英砂中，当炉子筑好送电升温后，这些有机物质将产生气体，可能导致炉底面出现气孔和裂缝，影响炉子使用寿命，严重时可能发生漏铜。

卧式炉的炉底面比立式炉的炉底面容易捣固，因为金属熔沟基本上是平放着，仅仅略带倾斜，这有利于用铁扦将石英砂捣结实。

卧式炉熔沟安放要呈倾斜状，不应完金平放，倾斜度约18^。，因为完全平放不利于液体金属的热循环，感应电炉中金属的运动，不只是由于电磁现象所引起的，同时也为热现象所引起，因为热金属与冷金属的比重不一样，过热的金属是位于熔沟后面狭带部份，较冷的金属则在熔沟的前而和与熔沟相连的熔池内，这样就能引起金属的热循环，从而使熔池内的金属逐渐得到升热。如果将熔沟完全平放，实践证明将使金属加热时间延长，从现象上也能看到，在加热过程中，电流表上的指针产生不停地摇摆，这种现象的产生说明了熔沟内的金属导体在不停地发生瞬息断路，于是使金属加热放慢了速度，将熔沟呈倾斜状安放，则能改善热循环条件，从而加快金属的加热。

筑炉安放熔沟时，在实际操作中必须使用量具来求取倾斜角度，只要在搁放熔沟前部时，砌两层斧形砖，将熔沟安放在斧形砖的斜面上，即能达到倾斜度的要求，非常简便。

能使保温炉内的液体金属直接进入结晶器内，是依靠装置在炉身前墙内的石墨底座，实际上石墨底座既是金属的流出口，又足使炉子与结晶器的连接器，一端伸入熔池内，在金属流出口上安装一个石墨制塞杆，旋开石墨塞杆，液体金属便从石墨底座的管道流入与之相连的结晶器内，将石墨塞杆旋紧，液体金属被堵住不能外流，另一端被埋在前墙炉壁内，用一块外方内圆有锥度的耐火砖使其位置固定。

应当指出，石墨底座在砌炉时不能完全埋在石英砂中，应使其体积的一半露出石英砂底使它泡在熔融金属中和金属一同加热，实践证明，石墨底座完全或绝大部份被埋在石英砂内，当金属流入结晶器之前，就有被降低温度而影响拉铸。

它不同于一般混合炉，一般应满足以下三个要求：

1．能控制拉铸时液体金属的温度，使熔融金属始终维持作一定温度范围内，以便保证连续铸造的正常生产和铸锭的质蕞。

2．要求炉子在一定范围内进行往复震动，水平连续铸造对某些合金必须采取震动才能获得良好的铸锭表面质量和结晶组织，振幅范围为0～15毫米，震动频率每分钟0～200次。

3．炉体的前方要便于安装结晶器，才能使炉内的液体金属以较短的距离直接进入结晶器内。

因此保温炉被制成略呈方形炉身的卧式有铁芯的工频感应电炉，这种炉子有可以倾斜转动的和不能倾斜转动的工种，可以倾斜转动的炉子在结构上虽然比较复杂些，但是可以防止因泄漏时液体金属冲击来的危险。

低压铸造过程中炉体要承受较大的负荷，炉壳必须有足够的刚度和密封性。

在采用电阻加热保温炉时，为了补充铝液方便，可采用坩埚结构。坩埚除了耐高温外，还要承受压力，因此要求坩埚材料有一定的高温强度、热稳定性及抗铝液的侵蚀能力，一般采用合金铸铁或中硅球铁。坩埚容量主要根据铸件大小，产量和每班次的批量进行计算．

电热反射炉的熔池较大，为了提高效率，必须有较大的加热面积，故熔池不能太深。为了使铸型开合机架与保温炉连接方便，并使修炉方便，在顶铸式低压铸造机上，可使用移动式的机架，也可将保温炉设计成移动式。但移动式保温炉的加热元件易受震动损坏，必需注意维护。

它和一般有铁芯低频感应电炉的结构基本上相同，只是将熔沟部分由立式改为卧式，炉身部份用10毫米厚的钢板焊成一个1.2米的方形箱体，箱体的后部与炉底壳连接，炉底石内要放溶沟，水冷耐火套，铁芯和一次线圈，炉底石用石英砂捣固筑成，熔池部份用一般粘土耐火砖砌成，在炉子的底部装有4个滚动轮，使整个炉子安放在地平面上的铁轨上，炉底壳与震动机构的偏心轴杆连接，可以使炉身通过震动机构在铁轨上往复移动，炉身的上口用20毫米厚的铸铁板作炉盖，开有φ500毫米的金属液流入孔，炉盖前方尚有能够安装石墨塞杆的缺口，炉身前面用以安装结晶器。

它由炉体、熔池、密封盖和升液管等所组成，是低压铸造机的基本部分。

保温炉炉体与熔池

炉型很多，如焦炭炉、煤气炉、电阻炉、感应炉等。但广泛使用的是电阻加热炉见图1中的1号件；其次是电热反射炉见图1中的1号件。这类炉子的优点是结构简单，温度控制方便，劳动条件好。保温炉的功率只要能弥补总的散热损失即可。

此外，低压铸造过程中炉体要承受较大的负荷，炉壳必须有足够的刚度和密封性，如图1所示的电阻加热保温炉是使用广泛的保温炉。

在采用如图1所示的电阻加热保温炉时，为了补充铝液方便，可采用如图2所示的坩埚结构。坩埚除了耐高温外，还要承受压力，因此要求坩埚材料有一定的高温强度、热稳定性及抗铝液侵蚀的能力，一般采用合金铸铁或中硅球铁。坩埚容量主要根据铸件大小、产量和每班次的批量进行计算。

电热反射炉的熔池较大，为了提高效率，必须有较大的加热面积，故熔池不能太深。为了使铸型开合机架与保温炉连接方便，并使修炉方便，在顶铸式低压铸造机上，可使用移动式的机架，也可将保温炉设计成移动式。但移动式保温炉的加热元件易受震动损坏，必需注意维护。

保温炉密封盖

电热反射炉的密封盖(炉盖)，只承受气体的压力，结构比较简单。但电阻加热炉的密封盖见图2中的7号件，工作条件差，要求严格，它需与坩埚密封配合；同时还要与升液管密封配合；在保压和浇注时，它又要和铸型紧密接合，并承受铸型重量及开合型机构的冲击。因此密封盖必须符合下述要求：第一，在外力和热作用下不易变形，密封性能良好；第二，与升液管接合部分的温度容易控制；第三，便于装配，紧固。密封盖材料一般用球墨铸铁或灰铁铸造，不宜用钢材制作。

保温炉升液管

见图2中的6号件，它的上部与铸型连接，下部浸泡在液体金属中，是液体金属流入型腔的通路。它除了保证金属液充满铸型外，还应使铸件得到充分的补缩。因此在设计时须注意下面几点：

1）升液管的出口无电热保温时，其出口面积应大于铸件热节面积，以保证铸件在凝固过程中得到充分补缩。

2）升液管浸泡在液体金属中，以距坩埚底50～100mm为宜，防止坩埚底沉积的非金属杂质卷入型腔。

3)升液管不能漏气，只要有轻微漏气，坩埚内的空气就会渗入升液管，随金属液进入型腔，使铸件形成气孔(见图2)或铸型不能充满。因此升液管在使用前，须经400kN/m²(4个大气压)的水压试验。

4)升液管顶部可做成锥形，一方面有利于金属液回流，另一方面在金属液上升时有一定的撇渣作用。

保温炉是一台容量可达600公斤的卧式有铁芯工频感应电炉，为了便于控制炉内熔融金属的温度，可以采用调压变压器进行保温，但这种旧式设备操作麻烦，二来消耗电力多，设备占用面积也大，采用可控硅交流调压器，操作简单便利，而且能节约用电，一台保温炉比用调压变压器每昼夜可以节省300度电，又能为生产自动化创造了条件。

另外，由于升液管的工作条件恶劣，铸造科技工作者正在寻求更好的材料和最合理的措施以提高其寿命。现有资料表明：采用含磷2．7%的铸铁、含铜6．5%的铸铁、高锰铸铁或用具有D型石墨的珠光体基体的孕育铸铁铸造升液管，其寿命可能延长，最低可用120h以上；有的采用普通铸铁管进行表面渗硫处理，在铝液中的寿命约可提高3倍；有的在铸铁管表面喷镀一层三氧化二铝、氧化锆或氧化铬等材料，升液管在铝液中的寿命可达700h；有的试用氮化硅、碳化硅或氧化硼等耐热陶瓷作升液管，虽然成本高，但在铝液中可用半年以上；还有用石棉耐热硅酸盐作升液管，在三班连续作业的情况下，可使用4～5个月，效果良好。

中文名称

蜡料熔化保温炉

英文名称

wax melting and holding furnace

定　　义

装有加热元件和温度计等控温元件，用来使蜡料熔化、保温的水浴炉。

应用学科

机械工程（一级学科），铸造（二级学科），铸造设备（三级学科）