În ciuda creării unui număr de noi unități de topire, principala cantitate de fontă pentru piese turnate este topită în cupole, care sunt clasificate în funcție de următoarele caracteristici
- după profil — cuptoare cilindrice, conice, furnale înalte;
- după principiul de epurare a gazelor din furnal — deschise, semi-închise, închise (tipuri);
- după tipul de blast aplicat — fără încălzirea blastului, cu încălzire, cu îmbogățirea blastului cu oxigen (variante)
- după tipul de energie utilizată — cocs, cocs și gaz, plasmă, inducție (clase);
- în funcție de caracteristicile de proiectare — cu și fără pușculiță;
- în funcție de procesul tehnologic aplicat de topire — retopire și metalurgic (modele);
- în funcție de durata ciclului inter-reparații — cu ciclu inter-reparații zilnic și ciclu de mai multe săptămâni (modificări).
În cuptoarele deschise, numai gazele grosiere sunt curățate de particulele mari de praf în descărcătoare de scântei uscate sau umede, în cuptoarele semi-închise numai o parte din gaze este curățată, în cuptoarele închise toate gazele sunt curățate eficient. Înainte de emisia în atmosferă, gazele trebuie să fie curățate de CO, al cărui conținut nu trebuie să depășească 0,1 %.
Funcționarea cuptoarelor de cocs și de gaz de cocs de tip deschis este permisă de normele sanitare numai în cazuri excepționale, atunci când pe acestea sunt instalate dispozitive de postcombustie și descărcătoare de scântei umede. Pentru postarderea gazelor la nivelul ferestrei de încărcare sau deasupra acesteia, se instalează arzătoare cu gaz natural și se iau măsuri speciale pentru a reduce aspirația aerului prin fereastra de încărcare, ceea ce reduce temperatura gazelor reziduale și le diluează cu componente incombustibile. În acest scop, deschiderile de încărcare din cuptoare sunt reduse la minimum, iar încărcarea încărcăturii se realizează prin tăvi vibratoare sau răsturnătoare. Colectorii de praf umed instalați pe țeava cuptoarelor deschise trebuie să aibă o rezistență mică la mișcarea gazelor, care poate fi depășită de curentul natural din țeavă. Acesta este motivul pentru eficiența lor relativ scăzută. Eficiența medie a descărcătoarelor de scântei umede este de 70-85 %.
Căldura eliberată în timpul postcombustiei gazelor poate fi utilizată în cuptoarele de furnal pentru încălzirea blasturilor. În funcție de aceasta, ele pot fi împărțite în trei grupe: cuptoare fără utilizarea căldurii gazelor din furnal, cu utilizarea căldurii fizice și chimice a acestora, cu utilizarea numai a căldurii legate chimic.
În instalațiile din prima grupă, postarderea gazelor se realizează înainte de curățarea lor de praf direct în puțul cuptorului, deasupra ferestrei de culată sau într-o cameră specială de postardere, în care gazele sunt aspirate, sub fereastra de culată sau la nivelul acesteia. Avantajul acestui tip de cuptoare este simplitatea și siguranța funcționării, chiar și în cazul unei întrețineri puțin calificate. Dezavantajele sunt costurile ridicate de capital și de exploatare datorate volumului mare de gaze combustibile purificate, dimensiunile generale mari ale unității, eficiența termică scăzută a cuptorului.
În instalațiile din a doua grupă, postarderea gazelor se realizează fie înainte de curățarea lor de praf, fie după curățarea grosieră preliminară, efectuată fără reducerea temperaturii gazelor. Gazele din aceste cuptoare sunt preluate sub fereastra frontală și sunt mai întâi curățate în prealabil, apoi introduse în camera de postcombustie, în recuperator și, în cele din urmă, în curățarea finală fină a prafului sau emise în atmosferă. Avantajul acestor cuptoare este utilizarea cât mai completă a căldurii fizice și chimice a gazelor, dar acest lucru este posibil numai în cazul unei încălziri foarte ridicate (peste 700 °C) și al unui consum redus de cocs (mai puțin de 8 %). Dezavantaje — curățarea periodică (automată sau manuală) a recuperatorului de praf; pericol de aprindere a gazelor însoțit de explozii în conductele și dispozitivele situate până la camera de postcombustie; volume mari de gaze supuse curățării fine.
În instalațiile din a treia grupă, dispozitivele de postardere a gazelor și de recuperare a căldurii acestora sunt amplasate după sistemul de curățare a prafului. Avantajele acestor cuptoare: costuri minime de capital și de exploatare pentru purificarea gazelor datorită volumului minim de gaze și a temperaturii scăzute a acestora înainte de postcombustie (250-350 °С); stabilitatea funcționării recuperatorului atunci când se utilizează gaze pure ca agent termic; ușurința etanșării conductelor în sistemul de curățare a gazelor la temperatura scăzută a gazelor. Dezavantajul acestor cuptoare este nevoia de combustibil suplimentar pentru a asigura arderea stabilă a gazelor și încălzirea recuperatorului înainte de începerea topirii. Dezavantajul comun al acestor trei tipuri de cuptoare constă în fiabilitatea insuficientă a suflantelor mecanice de tiraj, în posibilitatea de intrare a aerului și de formare a unui amestec exploziv în sistemul de curățare a gazelor din cauza prezenței unui vid ridicat în acesta. Pentru a evita accidentele în timpul funcționării acestor cuptoare, este necesar să se instaleze pompe de fum de rezervă, să se asigure un control sporit al etanșeității căii de gaz și al stării supapelor de siguranță.
Pentru a exclude aceste dezavantaje, în ultimii ani, au fost dezvoltate instalații de cuptoare fără fum de tip închis (Fig. 2.1), în care transportul și curățarea umedă a gazelor se realizează cu ajutorul unui ejector de apă sau al unei presiuni crescute sub grătar. În acest caz, metoda de transport și curățare a gazelor este utilizată datorită energiei cinetice a jetului de lichid introdus cu viteză mare în conducta având o anumită configurație.
Cuptoarele de tip închis, de regulă, funcționează pe blast încălzit și sunt unități complexe, care asigură parametrii specificați ai procesului de topire a fierului și mecanizarea operațiunilor privind întreținerea și controlul acestuia. Complexul cuptorului este format din cuptorul propriu-zis (elementul principal al acestui complex), sistemul de curățare a gazelor de praf și componente toxice, dispozitivele de alimentare și încălzire a blastului, dispozitivele de dozare și încărcare a materialelor de încărcare, sistemul de control și monitorizare automată a procesului de topire și mecanismele auxiliare de granulare a zgurii, de eliminare a deșeurilor după batere și alte dispozitive auxiliare care asigură funcționarea fiabilă și economică a cuptorului.
