Un cuptor cu ax este un cuptor cu ax proiectat pentru topirea fontei.
Carcasa cilindrică metalică a cuptorului este montată pe coloane și căptușită cu cărămizi refractare pe interior (fig. 8.1). Partea de susținere (fig. 8.2) preia sarcina statică de la întregul cuptor și sarcina dinamică de la încărcătura încărcată și constă din placa de fundație 1, patru coloane 2, cadrul de susținere 3, placa de fund 4, fundul 5, mecanismul 6 pentru deschiderea și închiderea fundului. Fundul cuptorului este format din două capace (jumătăți de fund), care sunt suspendate cu ajutorul unor trunchiuri pe o axă care trece prin rulmenții 7 fixați pe placa focarului. Placa de bază este utilizată pentru fixarea coloanelor inferioare și distribuirea uniformă a sarcinii pe fundație.
Pentru a proteja de reziduurile de topire fierbinți care se scurg din cuptor prin fundul cu balamale, placa este adâncită cu 150-200 mm față de nivelul podelei, care este acoperită cu amestec de turnare uscat.
Arborele cuptorului constă într-o carcasă cilindrică 1 (fig. 8.3) din tablă de oțel cu grosimea de 6-12 mm. În interiorul carcasei se află o căptușeală refractară 2. Între carcasă și căptușeală există un spațiu de 25-30 mm, umplut cu material refractar neinflamabil, de exemplu, nisip slab, pentru a asigura o expansiune neîngrădită a căptușelii în timpul încălzirii.
Arborele este montat pe placa de bază 8 deasupra orificiului și este închis cu un fund articulat 7. Pe fund se află o păstaie capitonată, sau schelă, 6 din nisip slab de turnare cu un strat de grosime de 200-300 mm. Umplutura de dedesubt are o ușoară înclinație spre deschiderea 4, numită zburătoare de fontă. Aceasta este alăturată de un jgheab 5 căptușit cu fier. Dacă cupola nu are o crăticioară, atunci zborul de fontă în timpul topirii este acoperit cu masă de argilă și este îndepărtat numai pentru perioada de eliberare a fontei. Într-o cupolă cu zburătoare de fontă albă servește drept canal prin care fonta albă din cuptor se scurge continuu în groapa de fontă albă. Vizavi de zborul de fontă 4, la nivelul podelei, se află o fereastră de lucru 10, utilizată pentru umplerea smoalei, așezarea lemnelor de foc și a brazilor, care, pe durata topirii, este acoperită cu cărămizi refractare, umplută cu amestec de turnare și închisă cu o ușă 9.
Pentru evacuarea zgurii există un colector de zgură 3. care este situat sub tuyere cu 75-150 mm. Puțul (fig. 8.3) este împărțit în funcție de înălțime în partea inferioară (de jos până la primul rând de tuyere), numită corn, și de la primul rând de tuyere până la pragul 11 al ferestrei de umplere 12 — puțul propriu-zis.
Arborele cuptorului are un profil cilindric, canelat sau complex (de furnal înalt). Corpul arborelui poate fi răcit cu apă pe întreaga sa înălțime sau numai în partea inferioară. Zona răcită cu apă, cu excepția creuzetului, nu are de obicei o căptușeală refractară. Zona care nu este răcită cu apă a arborelui cilindric al cuptorului are o căptușeală refractară de 180-350 mm grosime. Datorită costului scăzut al căptușelii, durata de funcționare a zonei nerăcite cu apă a cuptorului înainte de scoaterea din funcțiune pentru reparații curente nu depășește două schimburi.
Cuptorul cu profil conic mic al arborelui corpului 9 răcit cu apă (fig. 8.1), cu tuyere de cupru 8 prelungite, răcite cu apă, cu căptușeală îngroșată a focarului 7, este proiectat pentru o funcționare de lungă durată, fără scoaterea din funcțiune pentru reparații speciale ale căptușelii. Partea superioară a puțului, situată sub fereastra de aprindere, este căptușită cu cărămizi goale din fontă pentru a proteja distrugerea zidăriei de impactul încărcăturii încărcate.
Dispozitivul tuyere al cuptorului (fig. 8.4) constă într-o cutie 4 cu supape de strangulare 5 pentru reglarea cantității de aer furnizate tuyerei. Cutia este realizată din foi de oțel cu grosimea de 6-12 mm și este sudată la carcasa cuptorului. Supapele de strangulare sunt montate în carcase cilindrice turnate, care sunt fixate cu șuruburi pe partea inferioară a cutiei tuyere.
Duzele 2 ale tuyerei (fig. 8.5) sunt din fontă, cu secțiune dreptunghiulară, care se dilată în interiorul cuptorului. Duzele sunt fixate cu șuruburi pe carcasa cuptorului. În cutia tuyerei și în coturile tuyerei contra tuyerei există ferestre de observare (peepholes), prin care este posibil să se observe starea tuyerei.
Alimentarea cu aer încălzit a cuptorului crește semnificativ temperatura fontei topite: cu cât temperatura aerului este mai ridicată, cu atât temperatura metalului este mai ridicată. Aerul cald care trece prin grătarul gol crește temperatura bulgărilor de cocs, accelerează încălzirea (suflare 500-550°C) și topirea încărcăturii, reduce consumul de cocs. Utilizarea suflării la cald cu până la 40% crește productivitatea cuptoarelor și are un efect pozitiv asupra proceselor metalurgice care au loc în cuptoare: scade monoxidul de carbon, scade consumul de cocs, scade consumul de fontă de furnal. Pentru încălzirea furnalului, se utilizează fie gaze de furnal, fie combustibil suplimentar. Gazele de furnal sunt preluate din furnal prin orificiile 2 (fig. 8.4) situate sub fereastra de încărcare 1. Răcirea cu apă a centurii de topire și a lăncilor este utilizată pe scară largă în cupolele moderne. Un tub inelar 3 (fig. 8.4) cu găuri pentru scurgerea apei este atașat la carcasa cuptorului deasupra zonei de topire. Apa spală carcasa și se scurge în jgheabul inelar colector.
Evacuarea metalului și a zgurii din furnal se realizează printr-un separator de zgură cu sifon (fig. 8.5). În separatorul de zgură se menține o suprapresiune (egală cu presiunea din cuptor), sub acțiunea căreia fierul și zgura 11 vin din furnal prin canalul 1 spre jgheabul 5. Apoi, metalul din jgheab prin canalul sifonat 9 merge spre jgheabul 7, iar zgura 11 se află pe suprafața fierului și suprapresiunea este stoarsă prin orificiul 10 spre jgheabul 5. În această parte a colectorului de zgură există un orificiu cu un dop 8 pentru evacuarea resturilor de zgură și fier.
La supraîncălzire, pe seama căldurii gazelor din cuptor, temperatura aerului atinge 600-650°C, ceea ce asigură temperatura produselor de ardere care intră în cuptor, egală cu 1750-1800°C în atmosferă reducătoare.
În prezent, atât în țara noastră, cât și în străinătate, au fost dezvoltate pe scară largă complexe de furnale de tip închis, cu purificare completă a gazelor reziduale, sablare încălzită, bandă de topire răcită cu apă, care asigură o companie de topire de mai multe săptămâni. Complexele moderne de furnale (Fig. 8.6) includ echipamente de încărcare, cântărire și încărcare a încărcăturii, sistem de control automatizat pentru procesul de topire, dispozitive de granulare a zgurii, sistem de alimentare cu apă de reciclare, sistem hidraulic de îndepărtare a zgurii, sistem de răcire și purificare a gazelor, recuperator etc., asigurând funcționarea fiabilă și economică a furnalului.
