熔炉与热处理 – 基础知识介绍（1）

        在工业革命的早期，这的确是常见的景象，工业发展基础的金属材料冶炼，尤其是钢铁工业的煤钢复合体，用燃烧焦炭提供热量同时采用碳和中间生成物一氧化碳作为还原剂，在氧气顶吹降低磷硫含量及转炉工艺中，很容易看到这样的情景。早期的铸造环节，需要把金属或者合金加热到熔融状态然后直接倾到进模具进行浇铸，这种场景也会常见，尤其是铸造大型物件如中国独有的大钟、或者现代机床的床身、大型零件多模具浇铸等，怎么看都是热烈和危险的混合风格。

        不过，现代工业中，这种场景已经越来越难得看到。首先是现代工业需要制备的基础材料种类变得越来越多样化，精细化，而熔炼、熔铸只能得到相对比较粗糙的制品。其次，从能量转化和消耗的角度看，集中加热集中成型的模式会带来能量的极大浪费——当然这也是上面图景的根本来源：把高热端直接和自然冷端相混合。随着保温材料的广泛使用，和温度控制技术的成熟和生产设备的坚固型提升，连续生产的优势越来越明显，生产效率和质量也大大提高。

        此外，还有另外两个因素的影响。一个是传统助熔剂的使用和发展，本来是为了降低熔融温度减少工艺难度和能量消耗，由于发生了化合反应为了保持连续生产，需要不断加入原料和去除熔渣，因而需要增加进料和出料装置，为了环保还需要有气体通道、密封和鼓风装置，从而挡住大部分的真实物理和化学反应。另外一个是加热方式不再依赖于焦炭，通过电网、变电设备和电加热更容易控制生产流程和工艺水平。也减少了焦炭燃烧的过程。

        类似的，加热过程和温度控制能力的进步也推动了热处理设备的进步，从加热源从煤炭、天然气逐步切换到点加热，辐射加热等；加热、保持一定温度场均匀性及加温、降温曲线的控制引入多室热处理和真空热处理，传统的油浴、盐浴因为污染等逐渐使用范围缩小，以及传感器技术、观察技术的进步，也导致热处理室越来越封闭。

        比如，热电偶、铠装热电偶，和带有强制循环制冷的摄像头、红外图像软件辅助测量系统的引入，基本上可以保证多点在线测温、测量温度场均匀性和热处理过程中对被处理零件的即时观测，而且观测者可以通过工业电脑显示器来直观地看到测量数据及动态图像。