เมื่อเหล็กละลายฉันคิดว่ามันจะต้องมีการขนส่งและบรรจุ ฉันคิดว่าภาชนะบรรจุที่ต้องทนต่ออุณหภูมิที่สูงกว่าที่คุณต้องการละลาย

จากข้อมูลของ webiste นี้ "Iron, Wrought" มีอุณหภูมิหลอมเหลวอยู่ที่ 1482 - 1593 ° C มีโลหะอื่น ๆ อีกสองสามชนิดที่มีจุดหลอมเหลวสูงกว่า (เช่น Wolfram (ทังสเตน) ที่มีอุณหภูมิมากกว่า 3400 ° C) แต่ทั้งหมดที่ฉันคิดได้มีราคาแพงกว่ามาก ดังนั้นวัสดุคือเตาอบ / "ขวด" / "อ่าง" (หรือคุณเรียกว่า) ทำจากอะไร?

(คำถามด้านข้าง: เหล็กถูกหลอมละลายมาระยะหนึ่งแล้วตอนนี้ฉันคิดว่ามันเปลี่ยนไปแล้วหลายปี

สรุป

Crucibles เรียงรายไปด้วยวัสดุทนไฟ การแปรรูปเหล็กใช้ประโยชน์จากกราไฟท์หรือการรวมกันของโครเมียมและแมกเนไซต์สำหรับการสัมผัสโดยตรงกับการหลอม การแปรรูปเหล็กหล่อมักจะใช้ดินเหนียวที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมหรือที่เรียกว่าส่วนผสมของอลูมินา - แมกนีเซีย - ซิลิกา กราไฟต์นั้นยากต่อการก่อตัวมากกว่าวัสดุทนไฟชนิดดิน เพื่อให้เหมาะสมกับวัสดุทนไฟวัสดุต้องมีคุณสมบัติตามข้อกำหนดจำนวนมากมายเพื่อให้มีความประหยัดและปลอดภัย

วัสดุทนไฟ

ดังที่คุณกล่าวไว้เหล็กมีจุดหลอมเหลวสูงประมาณ 1,540 ° C ที่ด้านซ้ายสุดของไดอะแกรมเฟสด้านล่างในรูปแบบของเหล็กบริสุทธิ์ มีสองประเภทของวัสดุที่มีจุดหลอมเหลวสูงกว่า แต่มีเพียงไม่กี่วัสดุที่ประหยัดและปลอดภัย โดยทั่วไปวัสดุใด ๆ กับพอจุดหลอมเหลวสูงที่จะทนต่อจุดหลอมเหลวของโลหะที่ใช้ในเชิงพาณิชย์เช่นเหล็กทองแดงและอลูมิเนียมจะเรียกว่าวัสดุทนไฟ$\textrm{Fe-C}$

ที่มา: ispatguru.com

โลหะทนไฟ (ไม่เป็นประโยชน์สำหรับโรงหล่อ)

ประเภทแรกของวัสดุจุดหลอมเหลวสูงซึ่งคุณจดบันทึกไว้หนึ่งวัสดุที่เรียกว่าโลหะทนไฟ โปรดทราบว่าโดยทั่วไปจะไม่เรียกว่าวัสดุทนไฟหรือวัสดุทนไฟในอุตสาหกรรมโรงหล่อ พวกเขาประกอบด้วยไนโอเบียมโมลิบดีนัมทังสเตนแทนทาลัมและรีเนียม (Nb, Mo, W, Ta, Re) และมีจุดหลอมเหลวตั้งแต่ 2,500 ° C ถึง 3,500 ° C ในขณะที่จุดหลอมเหลวสูงพอและมีความแข็งแรงพอที่จะใช้เป็นวัสดุโครงสร้างและความทนทานต่อแรงกระแทกในการบู๊ตมีปัจจัยหลายประการที่ จำกัด การใช้งาน

• ปฏิกิริยาสูงกับออกซิเจน
• ปฏิกิริยาสูงกับโลหะอื่น ๆ
• ค่าใช้จ่ายสูงต่อน้ำหนัก
• ความหนาแน่นสูง
• ความจุความร้อนสูง
• การนำความร้อนสูง
• รูปร่างยาก (ต้องมีการควบคุมอย่างรอบคอบละลายในสูญญากาศหรือผงโลหะ )

เซรามิกทนไฟ (มีประโยชน์สำหรับโรงหล่อ)

ประเภทที่สองของวัสดุทนไฟจะขึ้นอยู่กับความหลากหลายของเซรามิกและจะเรียกว่าเซรามิกทนไฟหรือมากกว่าปกติเพียงวัสดุทนไฟ อย่างไรก็ตามเซรามิกใด ๆ ที่เหมาะสม โดยหลักการแล้วเซรามิกจะมีความแข็งแรงพันธะอะตอมสูงมากหรือมีความสัมพันธ์กับออกซิเจนสูงกว่าโลหะที่ถูกละลาย สิ่งเหล่านี้จะทำให้วัสดุค่อนข้างเฉื่อยเมื่อเทียบกับโลหะที่หลอมเหลว เซรามิกดังกล่าวจะต้องขึ้นรูปได้ง่ายมีความจุความร้อนต่ำและการนำความร้อนและควรมีราคาไม่แพงพอสมควร

$\left(\textrm{MgCO}_3\right)$$\left(\textrm{FeCr}_2\textrm{O}_4\right)$

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

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

• $\left(\textrm{SiO}_2\right)$

• $\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)$

Ellingham Diagram (การเลือกวัสดุทนไฟที่เสถียร)

วิธีการอ่าน Ellingham Diagram สำหรับวัตถุประสงค์ของเราคือการเลื่อนขึ้นบนกราฟหมายถึงความสัมพันธ์ที่ลดลงสำหรับออกซิเจนในขณะที่การเลื่อนลงหมายถึงความสัมพันธ์ที่เพิ่มขึ้น เส้นทแยงมุมที่มีสมการทางเคมีแสดงถึงพลังงานอิสระมาตรฐานของปฏิกิริยานั้น (แกนตั้ง) ที่อุณหภูมิที่กำหนด (แกนนอน) หากที่อุณหภูมิหนึ่งเส้นปฏิกิริยาหนึ่งจะอยู่เหนืออีกเส้นปฏิกิริยาที่สูงกว่าจะไปยังโลหะบริสุทธิ์บวกกับออกซิเจน (การลดลงของสารเคมี) ในขณะที่ปฏิกิริยาที่ลดลงจะไปยังโลหะออกไซด์ (การเกิดปฏิกิริยาเคมี) ดังนั้นวัสดุทนไฟที่มีความสัมพันธ์กับออกซิเจนสูงกว่าโลหะที่หลอมเหลวจะมีความเสถียรทางเคมีในระหว่างการหลอม โปรดทราบว่ามีไดอะแกรมเพิ่มเติมหรือสามารถสร้างขึ้นสำหรับวัสดุที่ไม่ใช่ออกไซด์โดยใช้หลักการทางอุณหพลศาสตร์และการทดลองบางอย่างและเป็นเรื่องยากที่จะเกิดขึ้นบนอินเทอร์เน็ต

ที่มา: Cambridge Ellingham Tutorial Diagram

โลหะเหล็กหลอมเหลวมักจะถูกจัดการในทัพพีเหล็กที่มีการบุวัสดุทนไฟ

มันเป็นเพียงประมาณปี 1860 ว่าโลหะเหล็กอื่นใดนอกเหนือจากเหล็กหล่อ (ซึ่งมีจุดหลอมเหลวต่ำกว่าเหล็กอย่างมีนัยสำคัญ) ได้รับการจัดการในสถานะหลอมเหลวในปริมาณใด ๆ ก่อนหน้านั้นการผลิตเหล็กโดยทั่วไปจะเกี่ยวข้องกับการ carburisation ของเหล็กหรือ decarburisation ของเหล็กหล่อในเตาและเหล็กดัดไม่ได้เป็นวัสดุที่หล่อได้

ในอดีตมีการผลิตเหล็กดัดในเตาหลอมบาน นี่คือกองแร่เหล็กสลับและถ่านที่ปิดผนึกด้วยชั้นของดินเหนียวที่อยู่ด้านนอกซึ่งได้รับอนุญาตให้เผาเป็นเวลานานโดยมีอากาศเข้ามาผ่านรูใกล้ด้านล่าง กระบวนการนี้ก่อให้เกิดมวลโลหะเหล็กเป็นรูพรุนผสมกับตะกรันซิลิเกต มวลจะถูกใช้ค้อนทุบซ้ำ ๆ ในขณะที่ร้อน (แต่ไม่ใช่การหลอมเหลว) เพื่อขจัดความพรุนและสร้างแท่งโลหะที่เป็นเนื้อเดียวกันโดยประมาณแม้ว่าจะมีการเคลือบชั้นดีของตะกรันซิลิกา - นี่คือ 'เหล็กดัด' โครงสร้าง laminar มีส่วนสำคัญต่อคุณสมบัติเชิงกลของเหล็กดัด

กระบวนการทางอุตสาหกรรมในภายหลังเช่น 'หล่อ' decarburised เหล็กหล่อด้วยการกวนด้วยแท่งเหล็กยาวบนเตียงทรายที่มีความร้อนทางอ้อมในเตาเผาแบบ reverberatory เตาหลอมดอกไม้สามารถลดออกไซด์ของเหล็กในแร่เพื่อผลิตโลหะ แต่ไม่ร้อนพอที่จะหลอมเป็นก้อน

เหล็กหล่อถูกผลิตขึ้นใน 'เตาเตาโดม' ซึ่งสร้างขึ้นในอดีตจากอิฐ ประจุของแร่เหล็กและถ่าน (หรือถ่านโค้ก) จะถูกป้อนเข้าไปในส่วนบนของสแต็กและโลหะที่หลอมเหลวจะสะสมในบ่อน้ำที่ด้านล่างซึ่งสามารถ 'เคาะ' โดยการเจาะรูเสียบดิน ในการถลุงเหล็ก (จากแร่) เตาเผาเหล่านี้มักจะถูกแตะตรงไปที่แม่พิมพ์โลหะที่ผลิต 'เหล็กหมู' ซึ่งอาจถูกนำไปหลอมเป็นชิ้นส่วนเหล็กหล่อหรือแปรรูปต่อไปเพื่อผลิตเหล็กดัดหรือเหล็ก

เตาหลอมของ Cupola แนะนำคาร์บอนจำนวนมากลงในเหล็ก (ประมาณ 5%) ซึ่งช่วยลดจุดหลอมเหลวของมันให้เป็นอุณหภูมิที่สามารถนำไปใช้งานได้จริงและเหล็กหล่อดังกล่าวสามารถผลิตได้ด้วยอากาศบังคับ (เมื่อเทียบกับออกซิเจนบริสุทธิ์) และที่อุณหภูมิ ภายในขอบเขตของวัสดุทนไฟอย่างง่ายเช่นไฟร์เคลย์ซึ่งไม่ได้มีความแข็งแกร่งทางกลไกมากนักมักจะใช้เป็นซับสำหรับโครงสร้างที่แท้จริงของเตา / ทัพพี

คุณสามารถหนีไปได้ด้วยการใช้ทัพพีเหล็กที่ไม่มีรอยต่อสำหรับเหล็กหล่อ แต่การซับจะยืดอายุการใช้งานของพวกเขาอย่างมากและลดอัตราการสูญเสียความร้อนจากโลหะระหว่างเตาเผาและแม่พิมพ์

เตาเผาที่ใช้สำหรับการถลุงแร่เหล็กเป็นเหล็กหมูและหลอมเหล็กแอสมีความคล้ายคลึงกัน

ดังที่Brian Drummondตั้งข้อสังเกต "อ่าง" เรียกว่าเบ้าหลอม :

เบ้าหลอมเป็นภาชนะที่สามารถทนต่ออุณหภูมิที่สูงมากและใช้สำหรับการผลิตโลหะแก้วและรงควัตถุรวมทั้งกระบวนการทางห้องปฏิบัติการที่ทันสมัยจำนวนมาก ในขณะที่เบ้าหลอมในอดีตมักจะทำจากดินเหนียว แต่ก็สามารถทำจากวัสดุที่ทนทานต่ออุณหภูมิสูงพอที่จะหลอมละลายหรือเปลี่ยนแปลงเนื้อหา

คำตอบโดยละเอียดของคำถามสามารถพบได้ในบทความ Wikipedia ที่เชื่อมโยง คำตอบสั้น ๆ คือ:

• ยุคเหล็ก: ดินเหนียว
• ยุคสมัยกลาง: การแนะนำวัสดุแบ่งเบาบรรเทาใหม่สำหรับถ้วยทดลองเซรามิค ( Mullit )
• โพสต์ยุคกลาง: กราไฟท์

วัสดุรีไซเคิลอื่น ๆ เช่นเครื่องบดขนาดสามารถใช้ในวัสดุทนไฟเช่นกัน

ทนไฟ

วัสดุทนไฟทำโดยการบดโดโลไมต์และผสมกับของเหลวหรือสีแขวนลอย เครื่องชั่งสามารถใช้เป็นวัสดุฟลักซ์ที่รวมกับสารยึดเกาะและใช้ในการผลิตวัสดุทนไฟ https://en.wikipedia.org/wiki/Mill_scale