金属熔炼的质量对能否获得优质铸件有着重要的影响。如果金属液的化学成分不合格，会降低铸件的力学性能和物理性能。

1)铸铁的熔炼

在铸造生产中，用得最多的合金是铸铁。铸铁常用冲天炉或电炉来熔炼。

(1)冲天炉的构造

冲天炉主要由下面几部分组成(图3－3－1)：

图3-3-1　冲天炉简图

①烟囱　它用于排烟，其上装有能扑灭火花的除尘器。

②炉身　它是冲天炉的主体，外部用钢板制成炉壳，其内砌上耐火炉衬。

③炉缸　它用于贮存熔融的金属。

④前炉　它用于贮存从炉缸中流出的铁水。

冲天炉还有称料、运料、上料、送风等辅助设备。

冲天炉的大小是以每小时熔化的铁水量来表示的。常用的冲天炉每小时可熔化1．5～10 t铁水。考核冲天炉性能的主要技术经济指标是铁焦比，即冲天炉熔炼时，所熔化的铁料质量与消耗的焦炭质量之比。铁焦比一般为8∶1至12∶1。

(2)冲天炉的炉料

冲天炉的炉料是装入炉内材料的总称。它包括金属料、燃料和熔剂。

①金属料　金属料包括新生铁、回炉铁(浇冒口、废铸件和废铁等)、废钢和铁合金(硅铁、锰铁和铬铁等)。新生铁又叫高炉生铁，是炉料的主要成分。利用回炉铁可以降低铸件成本。加入废钢可以降低铁水中的含碳量。各种铁合金的作用是调整铁水的化学成分或配制合金铸铁。

②燃料　其主要是焦炭。要求焦炭含挥发物、灰分及硫量少，发热量高，强度高，块度适中。

③熔剂　在冶炼过程中，用以降低渣熔点，使渣流动性增加或便于扒渣的物质称为熔剂。常用的熔剂有石灰石(CaCO3)或萤石(CaF2)，块度比焦炭略小，加入量为焦炭的25%～30%。(www.daowen.com)

(3)冲天炉的熔化原理

在冲天炉熔化过程中，炉料从加料口装入，自上而下运动，被上升的高温炉气预热，并在熔化区(在底焦顶部，温度约1 200℃)开始熔化。铁水在下落过程中又被高温炉气和炽热的焦炭进一步加热(称过热)，温度可达1600℃左右，经过过桥进入前炉。此时温度稍有下降，最后出炉温度约为1 360～1 420℃。从风口进入的风和底焦燃烧后形成的高温炉气，是自下而上流动的，最后变成废气从烟囱排出。所以，冲天炉是利用对流的原理来进行熔化的。

在冲天炉熔化过程中，炉内的铁水、焦炭和炉气之间要产生一系列物理、化学变化。一般情况下，铁水由于和炽热的焦炭接触，使含碳量有所增加。焦炭中的硫溶于铁水使含硫量增加约50%。硅、锰等合金元素的含量因烧损而下降。磷的含量基本不变。

影响冲天炉熔化的主要因素是底焦高度和送风强度等，必须合理控制。

冲天炉构造简单，操作较方便，热效率和生产率较高，能连续化铁，成本低，在生产中得到广泛的应用。但铁水质量不稳定，工作环境差。随着电力工业的发展，用工频(或中频)感应电炉化铁将得到越来越广的应用。

2)铸钢的熔炼

机械零件的强度、韧性要求较高时，可采用铸钢件。

铸钢的熔炼设备有平炉、转炉、电弧炉以及感应电炉等。铸钢车间多采用三相电弧炉。

图3－3－2为典型的三相电弧炉。从上面垂直地装入三根石墨电极，通入三相电流后，电极与炉料间产生电弧，用其热量进行熔化、精炼。电弧炉的容量是以其一次熔化金属量表示的。一般电弧炉的容量为2～10 t，国外最大的电弧炉达400 t。

图3-3-2　三相电弧炉

电弧炉熔炼时，温度容易控制，熔炼质量好，熔炼速度快，开炉、停炉方便。它既可以熔炼碳素钢，也可以熔炼合金钢。小型铸钢件也可用工频或中频感应电炉熔炼。

3)有色合金的熔炼

有色合金有铜、铝等合金。有色金属的熔炼特点是金属料不与燃料直接接触，以减少金属的损耗，保持金属的纯洁。

以铝合金为例，在一般的铸造车间里，铝合金多采用坩埚炉来熔炼，如图3－3－3。

图3-3-3　坩埚炉

铝合金在高温下容易氧化，且吸气(氢气等)能力很强。铝的氧化物Al2 O3呈固态夹杂物悬浮在铝液中，在铝液表面形成致密的Al2O3薄膜，液态合金所吸收的气体被其阻碍而不易排出，便在铸件中产生非金属夹杂物和分散的小气孔，降低其力学性能。为避免铝合金氧化和吸气，熔炼时加入熔剂(KCl、NaCl、NaF等)，使铝合金液体在熔剂层覆盖下进行熔炼。当铝合金液被加热到700～730℃时，加入精炼剂(C2Cl6、ZnCl2等)进行去气精炼，将铝液中溶解的气体和夹杂物带到液面而去除，以净化金属液，提高合金的力学性能。