Коли залізо плавиться, я думаю, його треба транспортувати і містити. Я думаю, що контейнер, в якому він знаходиться, повинен витримувати більш високі температури, ніж те, що ви хочете плавити.

За даними цієї веб-системи , "Залізне, коване" має температуру плавлення 1482 - 1593 ° C. Є кілька інших металів, які мають більш високі температури плавлення (наприклад, Вольфрам (вольфрам) з понад 3400 ° C), але все, що я можу придумати, набагато дорожче. То з якого матеріалу виготовлена ​​піч / «пляшка» / «таз» (або як би ви це називали)?

(Побічне запитання: Залізо плавиться вже досить давно. Я думаю, це змінилося за ці роки. З яких матеріалів це було раніше?)

Підсумок

Тиглі обшиті вогнетривкими матеріалами. Для обробки сталі використовують графіт або комбінацію хроміту та магнезиту для прямого контакту з розплавом. Для обробки чавуну часто використовують інженерні глини, також відомі як суміші глинозему-магнезії-кремнезему. Графіт важче утворити, ніж вогнетриви типу глини. Щоб бути придатним як вогнетривкий матеріал, матеріал повинен відповідати ряду вимог до властивостей, щоб бути одночасно економічним та безпечним.

Вогнетривкі матеріали

Як ви зазначали, залізо має високу температуру плавлення близько 1540 ° C на лівій стороні фазової діаграми внизу, у вигляді чистого заліза. Існує дві категорії матеріалів з більш високою температурою плавлення, але лише деякі з цих матеріалів є одночасно економічними та безпечними. Як правило, будь-який матеріал з температурою плавлення, достатньо високою, щоб протистояти температурі плавлення комерційних металів, таких як залізо, мідь та алюміній, називають вогнетривкими матеріалами .$\textrm{Fe-C}$

Джерело: ispatguru.com

Вогнетривкі метали (не корисні для ливарних матеріалів)

Першу категорію матеріалів з високою температурою плавлення, з яких ви відзначили одним матеріалом, називають вогнетривкими металами . Зауважте, що в ливарній промисловості вони, як правило, не називаються вогнетривками або вогнетривками матеріалами. Вони складаються з ніобію, молібдену, вольфраму, танталу та ренію (Nb, Mo, W, Ta, Re) і мають температуру плавлення від 2 500 ° C до 3500 ° C. Хоча точки плавлення досить високі і вони мають достатню міцність, як конструкційні матеріали, і деякі ударостійкість при завантаженні, існує ряд факторів, що обмежують їх використання.

• Висока реакційна здатність з киснем
• Висока реакційна здатність з іншими металами
• Висока вартість однієї ваги
• Висока щільність
• Висока теплоємність
• Висока теплопровідність
• Важка форма (вимагає ретельно контрольованого плавлення у вакуумі або порошкової металургії )

Вогнетривка кераміка (корисно для ливарних матеріалів)

Друга категорія вогнетривких матеріалів заснована на різноманітній кераміці і називається вогнетривкою керамікою , або частіше просто вогнетривкою . Однак підходить не будь-яка кераміка. В ідеалі кераміка мала б надзвичайно високу міцність атомного зв'язку або більшу спорідненість до кисню, ніж метал, який плавиться. Це зробило б матеріал відносно інертним щодо розплавленого металу. Така кераміка також повинна легко формуватися, мати низьку теплоємність і теплопровідність, і повинна бути досить дешевою.

$\left(\textrm{MgCO}_3\right)$$\left(\textrm{FeCr}_2\textrm{O}_4\right)$ також є поширеними сталевими вогнетривками.

$\textrm{Fe} + \textrm{O}_2 \rightleftharpoons \textrm{FeO}_2$

• $\left(\textrm{Cr}_2\textrm{O}_3\right)$

• $\left(\textrm{SiO}_2\right)$

• $\left(\textrm{Al}_2\textrm{O}3\right)$$\left(\textrm{MgO}\right)$$\textrm{Fe-C}$

• $\left(\textrm{CaO}\right)$

• $\left(\textrm{TiO}2\right)$$\left(\textrm{MnO})\right)$

Діаграма Еллінгема (вибір стійких вогнетривів)

Спосіб читання діаграми Еллінгема для наших цілей полягає в тому, що переміщення по графіку означає зниження спорідненості до кисню, а рух вниз означає збільшення спорідненості. Діагональні лінії з хімічними рівняннями вказують на стандартну вільну енергію цієї реакції (вертикальна вісь) при заданій температурі (горизонтальна вісь). Якщо при даній температурі одна реакційна лінія знаходиться вище іншої, більш висока реакція буде протікати до чистого металу плюс кисню (хімічне відновлення), тоді як нижча реакція буде протікати до оксиду металу (хімічне окислення). Тому вогнетривкі матеріали з більшою спорідненістю до кисню, ніж розплавлений метал, будуть хімічно стійкими під час плавлення. Зауважте, що додаткові діаграми існують або можуть бути складені для неоксидних матеріалів, використовуючи термодинамічні принципи та деякі експерименти, і їх важче знайти в Інтернеті.

Джерело: Підручник з діаграми Кембриджа Еллінгема

Розплавленими чорними металами часто обробляють сталеві ковші з вогнетривкою накладкою.

Лише з 1860-х років будь-які чорні метали, крім чавуну (який має значно нижчу температуру плавлення, ніж сталь), обробляли в розплавленому стані в будь-якій кількості. До цього виробництво сталі, як правило, включало в себе випалення заліза або декарбанізацію чавуну в печі, а коване залізо не є литим матеріалом.

Історично коване залізо вироблялося в розкрійних печах. Це, по суті, купи замінної залізної руди та деревного вугілля, запечатані з шару глини з зовнішньої сторони, які дозволяють горіти протягом тривалого періоду, а повітряна тяга потрапляє через отвір біля дна. Цей процес утворює губчасту масу металевого заліза, змішану з силікатним шлаком. Маса буде багаторазово забиватися під час гарячого (але не розплавленого), щоб видалити пористість і створити приблизно однорідний злиток, хоча і з тонкими шарами шару кремнезему - це «коване залізо». Ламінарна структура значно сприяє механічним властивостям кованого заліза.

Пізніші промислові процеси, такі як «лущення», випалювали чавун шляхом перемішування його довгими залізними прутами на піщаному шарі з непрямим нагріванням у ревербераційній печі. Печі Bloomery здатні знижувати оксиди заліза в руді для отримання металу, але вони недостатньо гарячі, щоб розплавити його насипом.

Чавун виробляється в «купольній печі», яка історично була побудована з цегли, хоча сучасні частіше мають сталь із вогнетривкою накладкою. Зливи із залізної руди та вугілля (або коксу) подаються у верхню частину штабеля, а розплавлений метал накопичується у свердловині на дні, де його можна «простукувати», пробиваючи глиняну пробку. При виплавці заліза (з руди) ці печі, як правило, потрапляють прямо у формочки з піску, виготовляючи «чавун», який буде або переплавлений у чавунні компоненти, або додатково перероблений для отримання кованого чавуну чи сталі.

Купольні печі вводять багато чавуну в залізо (близько 5%), що знижує його температуру плавлення до температури, при якій це практично можна лити, і як такий чавун може вироблятися з примусовим повітрям (на відміну від чистого кисню) і при температурі в межах простих вогнетривких матеріалів, таких як шамот, які, не будучи дуже механічно міцними, зазвичай використовуються як вкладиш для фактичної структури печі / ковшів.

Ви можете просто піти з використання нержавіючих сталевих ковшів для чавуну, але вагонка значно продовжує їх термін експлуатації та зменшує швидкість втрат тепла від металу між топкою та формою.

Печі, що використовуються як для виплавки залізної руди в чавун, так і для переплавлення астрального заліза по суті схожі.

Як зазначив Брайан Драммонд , "тазик" називають тигелем :

Тигель - це ємність, яка витримує дуже високі температури, і використовується для виробництва металів, скла та пігментів, а також для ряду сучасних лабораторних процесів. Хоча тиглі в минулому зазвичай виготовлялися з глини, вони можуть бути виготовлені з будь-якого матеріалу, який витримує досить високі температури, щоб плавитись або іншим чином змінювати його вміст.

Детальну відповідь на запитання можна знайти у пов’язаній статті Вікіпедії. Короткі відповіді:

• Залізний вік: глиняний
• Середньовічний період: впровадження нового матеріалу для загартування керамічних тиглів ( Mullit )
• Пост Середньовічний: графіт

Інші перероблені матеріали, такі як шліфувальна фабрика, також можуть використовуватися в вогнетривких приміщеннях.

Вогнетривки

Вогнетривкий матеріал виготовляють подрібненням доломіту і змішуванням його з рідиною флюсової суспензії або фарбою. Млинна шкала може бути використана як флюсовий матеріал, який поєднується з рідким сполучною речовиною, і в остаточному підсумку використовується для отримання вогнетривкого матеріалу. https://en.wikipedia.org/wiki/Mill_scale