回到中世纪:如何建造金属熔炉

在您的车库里制作一个丙烷动力锻炉,并准备好您的锤子和铁砧。
锻炉,已组装。Vin Marshall

锻造钢材之所以重要,有几个原因。它是现存最古老的金属成型工艺之一。纵观历史,铁匠们(并且至今仍在)锻造钢材,以制造各种各样的物品,从实用的到美观的,以及介于两者之间的所有物品。工业生产过程经常涉及锻造,这不仅是因为它成型金属的效率,还因为它能通过使钢材的晶粒沿其形状线对齐来强化部件。您知道您也可以在家中使用这种久经考验的技术吗?以下是我建造自己的丙烷锻炉的方法。

在我以前的工坊里,我有一位才华横溢的铁匠邻居(看看他的作品:www.andyuprightmetalworks.com),他对我的启发让我足以尝试自己锻造。我进行了一些网络研究,偶然发现了一些人们记录了自己锻炉建造过程的网站。几乎所有这些网站都使用一种名为“Reil Burner”的燃烧器设计,它具有几乎完全由管道零件构成的鲜明的 DIY 优势。如果您可以使用钻床或钻头和非常稳的手,您就可以建造这个燃烧器。

得知这很容易做到后,我就沉迷于在家锻造的想法。我需要三样东西开始。一把锤子、一个铁砧和一个锻炉。关于铁匠,我最着迷的事情之一是他们传统上从这三件简单的物品开始建造他们所有的其他工具,并通过这样做来学习他们的技艺。锤子和铁砧很容易获得。让我们看看如何建造一个简单的丙烷锻炉。

我们的锻炉需要两样东西:一个盛放热量的盒子和一个产生热量的燃烧器。

我们先来看看燃烧器。在 Ron Reil 的页面上有大量的锻炉相关以及其他信息,包括他的丙烷燃烧器为何如此有效以及如何工作的详细信息。如果您想直奔主题,就像我在这里要做的那样,那么从这套 Reil Burner 的图纸开始。我也建议阅读该网站上至少一些支持文档,例如关于 EZ-Burner 的页面。

我制作的燃烧器与 Reil 燃烧器略有不同。我使用了一个几年前从别人锻炉页面偷来的想法(我不记得具体是哪里了,否则我会注明出处),我使用了一个 MIG 焊丝喷嘴作为丙烷喷嘴,而不是 #60 的钻孔。理论上,这可以让我通过更换焊丝喷嘴来调节燃油/空气混合比,尽管我从未这样做过。我相当确定这两种方法效果都一样好。我还把我的 1/8 英寸燃气管安装在管道减速器上,而不是安装在它的正面。同样,我认为这不会影响我的燃烧器的功能。这只是看起来像一种更整洁的组装燃烧器的方式。

要建造这个燃烧器,您需要购买以下物品:

  • 8 英寸长,3/4 英寸黑管螺纹接头
  • 1 1/2 英寸到 3/4 英寸管道减速器
  • 3 英寸长,1/8 英寸管道螺纹接头(我在这里使用了黄铜,因为我最终在 Home Depot 找到了零件,而他们只有黄铜的。黄铜或钢都可以。)
  • 1/8 英寸管帽(与 1/8 英寸螺纹接头相同材质)
  • 1/8 英寸到 1/4 英寸 NPT 衬套(与上述相同材质)
  • 1/4 英寸球阀
  • 一个 0.040 英寸或 0.045 英寸的 MIG 焊丝喷嘴(如果您决定将其用作燃气喷嘴)
  • 3 英寸长的 1 英寸内径管道
  • 5 3/4 英寸长的 #4 紧定螺钉。
  • 如果您将 1/8 英寸螺纹接头安装在管道减速器的正面,您将只需要上述 3 个紧定螺钉。您还需要两个适合固定 1/8 英寸管道螺纹接头的小 U 型支架和 4 个与这些支架尺寸相匹配的机器螺钉。

管道减速器必须稍微修改才能安装用于输送燃气的 1/8 英寸管道螺纹接头。如果您选择遵循我的燃烧器结构,请在减速器侧面钻两个 7/16 英寸的孔,以便管道螺纹接头可以穿过大端的中心。这是图示的布置。您还需要在减速器的背面钻并攻两个孔用于紧定螺钉。这些紧定螺钉用于固定管道螺纹接头。

或者,可以使用管道固定夹将 1/8 英寸管道螺纹接头固定。这将需要钻并攻四个孔,以便可以将夹子用螺栓固定在减速器的背面。

1/8 英寸管道螺纹接头本身也必须进行修改。此管道提供燃气流量到燃烧器并包含燃气计量喷嘴。在此设计的最简单实现中,管道螺纹接头中有一个 #60 线规尺寸的孔就足够了(非常小的钻头会给出称为线规的数字尺寸。如果您还没有,您可能需要订购这个钻头,除非您有一个很棒的本地五金店)。我决定让我的生活变得更复杂一点——可能不必要——并钻孔并攻丝这个管道螺纹接头以安装 MIG 焊枪喷嘴。

管道减速器和 1/8 英寸管道螺纹接头准备好后,其余的燃烧器基本上就可以组装起来了。

8 英寸长的 3/4 英寸管道螺纹接头拧入管道减速器的 3/4 英寸端。1/8 英寸管道螺纹接头穿过管道减速器另一端的孔或夹子下方。如果您采用焊丝喷嘴作为燃气喷嘴的方法,请在此处安装焊丝喷嘴。使用特氟龙胶带或管子密封剂,将管帽组装到一个突出的 1/8 英寸管道螺纹接头端,并在另一端连接来自调节器的丙烷管线的管道。在我的情况下,该管道包括一个黄铜 1/8 英寸 NPT 到 1/4 英寸 NPT 衬套和一个 1/4 英寸 NPT 球阀。从那里,一根 1/4 英寸的丙烷软管连接到一个安装在丙烷罐上的调节器。

燃烧器制造的最后一部分是锥体。这需要一些锻造。您可以使用氧乙炔焊枪和玫瑰头喷嘴进行即兴创作,使用别人的锻炉,或者等到您的锻炉安装好后再制作最后这件。当您制作它时,按照 Reil 燃烧器的图纸,将一端扩大约 1/8 英寸。锥体冷却后,您需要一种方法将其固定到燃烧器的有效端。对我来说,在 120 度角钻孔并攻丝三个紧定螺钉效果很好。Ron Reil 的 EZ-Burner 页面提供了关于如何将此锥体定位在燃烧器上以获得正确调节火焰的说明。

此时,您已经拥有了一个基本的可用燃烧器。可以进行许多改进(有些人使用的怠速回路会是一个很大的改进),但您至少有一个燃烧器可以开始锻造了。那么现在让我们来建造盒子。

在购买丙烷调节器和配件时,请确保获得与调节器图片中所示相同的罐体连接。新式连接(图片中放在调节器旁边)有一个安全功能,如果您认为有大量燃气泄漏,它会关闭丙烷流量。这对于烧烤炉来说很好,但对我们来说不幸的是,这个燃烧器表现得像一个巨大的燃气泄漏。旧式连接不会受到这种“安全”功能的干扰。

锻炉本身基本上是由耐火材料组成的盒子以及固定和支撑它的钢材。在我的锻炉中,我使用了耐火砖,这是从一位经营陶瓷供应和窑炉维修业务的朋友那里购买的。如果您附近没有这样的企业,您可以订购各种耐火材料。

从图片中可以看到,我建造了一个非常简单的小型锻炉。我不确定我实际计划做多少锻造,也不想过度投入。这个尺寸对我所做的一切都足够了,尽管更大的锻炉有时会很方便。如果我再做一次,我会建造一个更长的锻炉,带有两个燃烧器以保持其均匀加热,并且也更宽。这个锻炉的宽度由我的砖块长度决定。更宽的设计将需要不同的耐火材料,或者砖块呈拱形排列以跨越距离。此外,虽然我把我的锻炉后面留开了以容纳更长的工件,但我会关闭一个更大的锻炉后面除了一个窗口。我可能还会为前面建造一个门。这个锻炉的正面和背面会损失很多热量。我通过在工作时在锻炉前后堆放额外的耐火砖来部分解决这个问题。

耐火砖易于加工,因为它非常容易切割和钻孔。它难以加工是因为它很脆。购买比您的锻炉设计实际需要的材料多一点,假设您会损坏一些。

要建造锻炉,请设计一个适合您预期需求的方案。规划您选择的耐火材料的布局。然后设计一个钢材外框,一旦组装好,就能将耐火材料固定在原位。在内部,您的耐火材料布局必须能自支撑。如您在我设计中所见,我选择了一种非常简单的砖块排列方式,由最小的角形框架固定。您的设计将取决于您为锻炉选择的尺寸和形状。

最后,您需要将一个或多个燃烧器与您建造的锻炉结合起来。为燃烧器选择一个中心位置,并确定它们将如何连接到锻炉的框架。在我的设计中,一块弯曲成 U 形的扁钢夹住燃烧器的 3/4 英寸黑管,并固定到锻炉框架上。(有适用于这种 3/4 英寸黑管的 U 形夹,但我在建造锻炉时手头没有。)

在燃烧器末端穿过耐火材料的地方需要切一个孔。耐火砖非常柔软,我能够轻松地用手使用开孔器制作这个孔。

一切组装好后,您就可以点火并开始锻造了。如果您发现它吸引了您的注意力,您可以在很多地方了解更多关于这门艺术的知识。一个很好的起点是 Anvil Fire,另一个是 ABANA

我们很想看到您的锻炉以及您锻造出的物品。将照片添加到 Flickr 上的 PopSci Pool

安全注意事项

请注意安全。锻炉很烫。从锻炉中取出的金属会很烫。请记住,虽然我们在这里展示了如何建造锻炉,但没有提供任何关于如何锻造的信息。您必须自己进行研究并学习这些技术,然后再开始。请记住,这个锻炉燃烧丙烷并产生包括一氧化碳在内的废气。只能在室外或通风良好的室内空间使用锻炉。运用您的常识,并始终佩戴护目镜。

 

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