沖天爐
cupola
豎式圓筒形熔煉鑄鐵的鑄造設備，因爐頂開口向上而得名。主要用于鑄鐵件生產，也用以配合轉爐煉鋼，有時還用來化銅。古代生產鑄鐵，鐵水直接來自煉鐵爐。10世紀前后，中國宋代已有因移動方便而稱為行爐的化鐵爐。17～18世紀，歐洲出現一種用于補鍋的小型化鐵爐。1794年，英國的J.威爾金森制出近似現代的沖天爐。20世紀后，沖天爐的結構和熔煉工藝均有了很大的發展。沖天爐爐身下部坐在底座上，上部側面開有加料口，底部安有帶鉸鏈的門供熔化結束后清爐用。離爐底350～700毫米處有1～2排空氣進口，稱為風口，沿爐身圓周均勻分布。風口下部是爐缸，開有出鐵口和出渣口。從加料口以下至風口為金屬爐料的預熱帶和熔化帶。圓筒形爐身外殼用鋼板制成，其內壁用耐火材料砌成爐襯。有時在熔化帶周圍不用爐襯，而在爐殼外面設環形水管向爐殼噴淋冷卻水。還有的沖天爐在爐身外部設置積蓄鐵水的固定式前爐，前爐與沖天爐底部的爐缸相連，從前爐中出鐵水和排渣。沖天爐在工作時，爐內同時進行著底焦的燃燒、熱量的傳遞和冶金反應3個重要過程。根據物理、化學反應的不同，沖天爐以燃燒區為核心，自上而下分為預熱帶、熔化帶、還原帶、氧化帶和爐缸5個區域。由于爐氣、焦炭和爐渣的作用，熔化后的金屬成分也發生一定的變化。在鑄鐵的五大元素中，碳和硫一般會增加，硅和錳一般會燒損，磷變化不大。
電爐
利用電熱效應供熱的冶金爐。電爐設備通常是成套的,包括電爐爐體,電力設備（電爐變壓器、整流器、變頻器等），開閉器，附屬輔助電器（阻流器、補償電容等），真空設備，檢測控制儀表（電工儀表、熱工儀表等），自動調節系統，爐用機械設備（進出料機械、爐體傾轉裝置等）。大型電爐的電力設備和檢測控制儀表等一般集中在電爐供電室。同燃料爐比較，電爐的優點有：爐內氣氛容易控制，甚至可抽成真空；物料加熱快，加熱溫度高，溫度容易控制；生產過程較易實現機械化和自動化；勞動衛生條件好；熱效率高；產品質量好等。冶金工業上電爐主要用于鋼鐵、鐵合金、有色金屬等的熔煉、加熱和熱處理。19世紀末出現了工業規模的電爐，20世紀50年代以來，由于對高級冶金產品需求的增長和電費隨電力工業的發展而下降，電爐在冶金爐設備中的比額逐年上升。電爐可分為電阻爐、 感應爐、 電弧爐、等離子爐、電子束爐等。
電阻爐 以電流通過導體所產生的焦耳熱為熱源的電爐。按電熱產生方式，電阻爐分為直接加熱和間接加熱兩種。在直接加熱電阻爐中，電流直接通過物料，因電熱功率集中在物料本身，所以物料加熱很快，適用于要求快速加熱的工藝，例如鍛造坯料的加熱。這種電阻爐可以把物料加熱到很高的溫度，例如碳素材料石墨化電爐，能把物料加熱到超過2500
□。直接加熱電阻爐可作成真空電阻加熱爐或通保護氣體電阻加熱爐，在粉末冶金中，常用于燒結鎢、鉭、鈮等制品。采用這種爐子加熱時應注意：①為使物料加熱均勻，要求物料各部位的導電截面和電導率一致；②由于物料自身電阻相當小，為達到所需的電熱功率，工作電流相當大，因此送電電極和物料接觸要好，以免起電弧燒損物料，而且送電母線的電阻要小，以減少電路損失；③在供交流電時，要合理配置短網，以免感抗過大而使功率因數過低。
大部分電阻爐是間接加熱電阻爐，其中裝有專門用來實現電-熱轉變的電阻體,稱為電熱體，由它把熱能傳給爐中物料（圖1 間接加熱電阻爐）。這種電爐爐殼用鋼板制成，爐膛砌襯耐火材料，內放物料。最常用的電熱體是鐵鉻鋁電熱體、鎳鉻電熱體、碳化硅棒和二硅化鉬棒。根據需要，爐內氣氛可以是普通氣氛、保護氣氛或真空。一般電源電壓220伏或380伏，必要時配置可調節電壓的中間變壓器。小型爐（＜10千瓦）單相供電，大型爐三相供電。對于品種單一、批料量大的物料，宜采用連續式爐加熱。爐溫低于700□的電阻爐,多數裝置鼓風機，以強化爐內傳熱，保證均勻加熱。用于熔化易熔金屬（鉛、鉛鉍合金、鋁和鎂及其合金等）的電阻爐，可做成坩堝爐；或做成有熔池的反射爐，在爐頂上裝設電熱體。電渣爐是由溶渣實現電熱轉變的電阻爐（見電渣重熔）。
感應爐 利用物料的感應電熱效應而使物料加熱或熔化的電爐。感應爐的基本部件是用紫銅管繞制的感應圈。感應圈兩端加交流電壓，產生交變的電磁場，導電的物料放在感應圈中,因電磁感應在物料中產生渦流,受電阻作用而使電能轉變成熱能來加熱物料；所以，也可認為感應電熱是一種直接加熱式電阻電熱。
感應電熱的特點是在被加熱物料中轉變的電熱功率（電流分布）很不均勻，表面最大，中心最小，稱為趨膚效應。為了提高感應加熱的電熱效率，供電頻率要合宜，小型熔煉爐或對物料的表面加熱采用高頻電，大型熔煉爐或對物料深透加熱采用中頻或工頻電。感應圈是電感量相當大的負載，其功率因數一般很低。為了提高功率因數，感應圈一般并聯電容器，稱為補償電容。感應圈和物料之間的間隙要小，感應圈宜用方形紫銅管制作，管內通水冷卻，感應圈的匝間間隙要盡量小，絕緣要好。感應加熱裝置，主要用于鋼、銅、鋁和鋅等的熔鑄，加熱快，燒損少，機械化和自動化程度高，適合配置在自動作業線上。
工業上應用的感應熔化爐有坩堝爐(無芯感應爐)和熔溝爐(有芯感應爐),見圖2感應爐爐體結構示意。坩堝用耐火材料或鋼制成，容量從幾公斤到幾十噸。其熔煉特點是坩堝中熔體受電動力作用，迫使熔池液面凸起，熔體自液面中心流向四周而引起循環流動。這種現象稱為電動效應，可使熔體成分均勻，缺點是爐渣偏向周邊，覆蓋性差。與熔溝爐比較，坩
堝爐操作靈活，熔煉溫度高，但功率因數低，電耗較高。熔溝爐的感應器由鐵芯、感應圈和熔溝爐襯組成，熔溝為一條或兩條帶狀環形溝，其中充滿與熔池相聯通的熔體。在原理上，可以把熔溝爐看作是次級只有一匝線圈而且短路的鐵芯變壓器。感應電流在熔溝熔體中流動，而實現電熱轉變。
生產中，每爐金屬熔煉完畢后,不能把熔池放空,一定要保留一部分熔體作為下一爐的起熔體。熔溝溫度比熔池高，又承受熔體流動的沖刷，所以熔溝爐襯容易損壞，為便于維修，現代爐子的感應器制成便于更換的裝配件。熔溝爐的容量從幾百公斤到百余噸。熔溝爐供工頻電，由于有用硅鋼片制作的鐵芯作磁通路，電效率和功率因數都很高。熔溝爐主要用于鑄鐵、銅、鋅、黃銅等的熔化，還可作為混熔滬，用來貯存和加熱熔體。
電弧爐 利用電弧熱效應熔煉金屬和其他物料的電爐（圖3電弧爐類型）。按加熱方式分為三種類型:①間接加熱電弧爐。電弧在兩電極之間產生，不接觸物料，靠熱輻射加熱物料。這種爐子噪聲大,效率低,漸被淘汰。②直接加熱電弧爐。電弧在電極與物料之間產生，直接加熱物料；煉鋼三相電弧爐是最常用的直接加熱電弧爐（見電弧爐煉鋼）。③埋弧電爐，亦稱還原電爐或礦熱電爐。電極一端埋入料層，在料層內形成電弧并利用料層自身的電阻發熱加熱物料；常用于冶煉鐵合金（見鐵合金電爐），熔煉冰鎳、冰銅（見鎳、銅），
以及生產電石（碳化鈣）等。
真空電弧爐是在抽真空的爐體中用電弧直接加熱熔煉金屬的電爐。爐內氣體稀薄，主要靠被熔金屬的蒸氣發生電弧，為使電弧穩定，一般供直流電。按照熔煉特點，分為金屬重熔爐和澆鑄爐。按照熔煉過程中電極是否消耗（熔化），分為自耗爐和非自耗爐，工業上應用的大多數是自耗爐。真空電弧爐用于熔煉特殊鋼、活潑的和難熔的金屬如鈦、鉬、鈮（見真空冶金）。
電弧電熱可以認為是弧阻電熱。電弧（弧阻）穩定是爐子正常生產的必要條件。交流電弧爐通常采用工頻電,為使電弧穩定,爐子供電電路中要有適當的感抗，但是存在感抗會降低功率因數和電效率。降低電流頻率是發展交流電弧爐的途徑。弧阻阻值相當小，為獲得必要的熱量，爐子需要相當大的工作電流，因此爐子短網的電阻要盡量小,以免電路損耗過大。對于三相電弧爐,要使三相的阻抗接近一致，以免三相負荷不平衡。
等離子爐 利用工作氣體被電離時產生的等離子體來進行加熱或熔煉的電爐。產生等離子體的裝置，通常叫作等離子槍，有電弧等離子槍和高頻感應等離子槍兩類。把工作氣體通入等離子槍中，槍中有產生電弧或高頻(5～20兆赫)電場的裝置,工作氣體受作用后電離，生成由電子、正離子以及氣體原子和分子混合組成的等離子體。等離子體從等離子槍噴口噴
出后，形成高速高溫的等離子弧焰，溫度比一般電弧高得多。最常用的工作氣體是氬，它是單原子氣體，容易電離，而且是惰性氣體，可以保護物料。工作溫度可高達20000□;用于熔煉特殊鋼、鈦和鈦合金、超導材料等。爐型有配置水冷銅結晶器爐、 中空陰極式爐、 配置感應加熱的等離子爐、有耐火材料爐襯的等離子爐等（見等離子冶金）。
電子束爐 用高速電子轟擊物料使之加熱熔化的電爐（圖4電子束爐示意）。在真空爐殼內,用通低壓電的燈絲加熱陰極，使之發射電子，電子束受加速陽極的高壓電場的作用而加速運動，轟擊位于陽極的金屬物料，使電能轉變成熱能。因為電子束可經電磁聚焦裝置高度密集，所以可在物料受轟擊的部位產生很高的溫度。電子束爐用于熔煉特殊鋼、難熔和活潑金屬。
