Ein Kupolofen ist ein zylindrisches Gerät, das zum Erhitzen und Schmelzen von Metallen wie Eisen und Bronze verwendet wird. Diese Hochöfen haben typischerweise einen Durchmesser zwischen 1.5 und 13 Fuß (etwa 0.5 bis XNUMX Meter) und haben das äußere Erscheinungsbild eines Schornsteins. Um einen Kupolofen zu betreiben, wird der Zylinder üblicherweise mit abwechselnden Schichten Metall und Koks gefüllt, und es können auch Flussmittel wie Kalk oder Kohlenstoffzusätze hinzugefügt werden. Wenn das Metall schmilzt, fließt es nach unten und kann an einem Hahn an der Vorderseite des Ofens freigegeben werden. Nach Abschluss des Durchlaufs können diese Öfen geleert und für die zukünftige Verwendung vorbereitet werden, indem ein Ablasstor am Boden geöffnet wird, um verbleibenden Koks und andere Materialien zu entfernen.
Archäologische Beweise deuten darauf hin, dass Kuppeldesigns in China im dritten Jahrhundert v. Chr. verwendet wurden. Frühe Beispiele von Kupolöfen wurden in China während der Chunqiu-Zeit verwendet, um Bronze zu gießen. Kupolöfen wurden auch in Europa ab dem 17. Jahrhundert für Gusseisen verwendet. Bis Mitte des 20. Jahrhunderts blieb der Kupolofen das wichtigste Verfahren zum Gießen von Eisen. Die meisten Gießereien stellten schließlich auf Induktionsöfen um, obwohl in einigen Fällen noch Kupolöfen verwendet werden.
Wenn ein Kupolofen in Betrieb ist, wird er typischerweise als Kampagne bezeichnet. Zu Beginn einer Kampagne wird Koks in den Ofen gegeben und anschließend entzündet. Düsen, sogenannte Düsen, werden verwendet, um dem brennenden Koks Luft zuzuführen, wodurch eine Art Hochofen entsteht. Durch das Einbringen von Luft in den Koks wird dieser sehr heiß, wodurch Metall in den Ofen eingelagert werden kann. Zusätzliche Koksschichten werden hinzugefügt, damit der Erhitzungsprozess fortgesetzt wird, und Kalk oder andere Flussmittel können hinzugefügt werden, um die Oxidation zu reduzieren.
Wärme aus den unteren Schichten des brennenden Kokses steigt typischerweise durch den Zylinder auf, erhitzt die oberen Metallschichten und schmilzt sie. Kohlenstoff aus dem Koks kann sich mit dem flüssigen Metall verbinden, wenn er durch die unteren Schichten fließt und sich am Boden sammelt. In einigen Fällen können Zusatzstoffe wie Siliziumkarbid hinzugefügt werden, um den Kohlenstoffgehalt zu erhöhen. Nachdem sich im unteren Teil eines Kupolofens genügend geschmolzenes Metall angesammelt hat, kann der Bediener einen Zapfhahn öffnen, um es in einen Auffangbehälter zu entleeren. Normalerweise befindet sich an einer höheren Stelle auf der Rückseite des Geräts ein weiterer Stutzen, der Schlackenmaterialien abfließen kann.