Piec do topienia to urządzenie zdolne do podgrzewania materiałów do tak wysokiej temperatury, że ulegają one stopieniu, co z chemicznego punktu widzenia zasadniczo oznacza, że osiągają krytyczną temperaturę graniczną, w której przechodzą ze stanu stałego w ciecz. Nie wszystkie materiały topią się, a te, które często mają różne temperatury topnienia. W związku z tym większość pieców jest przeznaczona do obsługi niektórych rodzajów prac. Większość z nich jest regulowana, co pozwala na pewną elastyczność i kontrolę wewnętrzną. Może być bardzo zróżnicowana pod względem wielkości i możliwości pieca, z których niektóre są przeznaczone do mniej lub bardziej osobistego użytku, jak w prywatnym sklepie lub garażu, podczas gdy inne są znacznie większe i są wykorzystywane przemysłowo. Jednak wszystkie zwykle mieszczą się w jednym z czterech głównych typów lub formatów: żeliwiaki, elektryczne piece łukowe, piece indukcyjne i piece tyglowe. Każdy ma nieco inny styl i profil użytkowania, ale nadrzędny cel jest zazwyczaj taki sam bez względu na specyfikę.
Zrozumienie podstaw
Metale są zdecydowanie najczęstszym materiałem, który ludzie topią w piecach. Stopiony lub upłynniony metal jest znacznie bardziej plastyczny i może być stosunkowo łatwo formowany, formowany i rekonfigurowany. Dotyczy to zarówno stali nierdzewnej i aluminium, jak i metali szlachetnych, takich jak złoto i srebro. Topienie umożliwia kształtowanie i ponowne wykorzystanie tych surowych elementów w coś użytecznego, a piec jest zwykle najbardziej kontrolowanym i wydajnym sposobem postępowania.
Piec jest narzędziem używanym przez ludzi od bardzo dawna. Uważa się, że najwcześniejszy piec pochodzi z cywilizacji doliny Indusu na subkontynencie indyjskim i jest datowany na okres od 2500 do 1800 p.n.e. Piec do topienia jest przemysłową wersją tej koncepcji i jest zwykle używany do produkcji określonych materiałów lub jako źródło ciepła.
Modele kopuł
Niektórzy uczeni przemysłowi uważają żeliwiak za najbardziej popularną historycznie formę pieca do topienia materiałów żelaznych lub na bazie żelaza. Urządzenie ma w swoim rdzeniu pionowy szyb przypominający komin. Wnętrze jest zwykle wyłożone cegłami ogniotrwałymi. Najbardziej prymitywne modele to niewiele więcej niż podstawowe zamknięte wieże, zwykle z systemem półek i tac do chwytania produktu. Bardziej nowoczesne przykłady mają kontrolę temperatury i bardziej sformalizowany system typu „top-and-catch”. W wielu przypadkach wewnątrz szybu znajdują się również dysze nadmuchowe, służące do zwiększania ciepła. Piec żeliwiakowy może być wykorzystywany do różnych zadań, takich jak wydobywanie ciekłej rudy oraz wytapianie żeliwa lub brązów.
Łuki elektryczne
Elektryczne piece łukowe są również bardzo popularne do przetapiania złomu stalowego. Mniejsze jednostki są czasami używane do produkcji wyrobów żeliwnych. Jak sama nazwa wskazuje, model ten wykorzystuje łuk elektryczny do generowania ciepła. Łuk powoduje elektryczne przebicie gazu, które powoduje tak zwane „wyładowanie plazmowe”, co prowadzi do szybszego topnienia. Wewnątrz zespołu pieca materiał jest w bezpośrednim kontakcie z łukiem, który w niektórych jednostkach może osiągnąć temperaturę do 3275° Fahrenheita (1800° Celsjusza). Dużo zależy od wielkości pieca i tego, co dokładnie się topi.
Metoda indukcyjna
Piec indukcyjny jest zwykle używany do topienia stopów żelaznych i nieżelaznych. Zwykle wykorzystuje chłodzoną wodą miedzianą spiralną wężownicę, w której instalowany jest tygiel. Gdy prąd przemienny przepływa przez cewkę, tygiel jest podgrzewany. Model ten jest powszechnie chwalony za efektywność energetyczną i brak zanieczyszczeń, które powoduje. Piece indukcyjne są zwykle o wiele bardziej zamknięte, co w rezultacie powoduje również mniejszy bałagan. Większość odlewni żelaza używa obecnie pieca indukcyjnego zamiast żeliwiaka ze względu na te zalety; jest również popularny w wielu środowiskach przemysłowych, w których liczy się wydajność i czystość.
Piece tyglowe
Piec tyglowy uważany jest za najstarszy i zarazem najbardziej prymitywny typ pieca do topienia. Jest nadal używany w wielu bardziej tradycyjnych ustawieniach i jest powszechny w wielu małych projektach, ale jest mniej popularny w przemyśle. Jego podstawowa konstrukcja składa się z ogniotrwałego tygla, w którym umieszczany jest materiał do nagrzania. Materiał jest następnie podgrzewany z zewnątrz ściany tygla. Wersje opalane gazem często wykorzystują palnik do generowania ciepła, podczas gdy modele elektryczne wykorzystują elementy grzejne.