Khi sắt bị nóng chảy, tôi đoán nó phải được vận chuyển và chứa. Tôi nghĩ rằng thùng chứa trong đó nó phải có khả năng chịu được nhiệt độ cao hơn so với những gì bạn muốn tan chảy.

Theo webiste này , "Sắt, Rèn" có nhiệt độ nóng chảy 1482 - 1593 ° C. Có một vài kim loại khác có điểm nóng chảy cao hơn (ví dụ Wolfram (vonfram) với hơn 3400 ° C), nhưng tất cả những gì tôi có thể nghĩ là đắt hơn nhiều. Vì vậy, vật liệu nào là lò / "chai" / "chậu" (hoặc tuy nhiên bạn gọi nó) được làm bằng gì?

(Câu hỏi bên lề: Sắt đã bị nung chảy khá lâu. Tôi đoán điều này đã thay đổi qua nhiều năm. Trong đó vật liệu nào trước đây?)

Tóm lược

Crucibles được lót bằng vật liệu chịu lửa. Gia công thép sử dụng than chì hoặc sự kết hợp của crôm và magnesit để tiếp xúc trực tiếp với sự tan chảy. Chế biến gang thường sử dụng đất sét kỹ thuật, còn được gọi là hỗn hợp alumina-magnesia-silica. Than chì khó hình thành hơn vật liệu chịu lửa loại đất sét. Để phù hợp làm vật liệu chịu lửa, vật liệu phải đáp ứng một số yêu cầu về tài sản để vừa kinh tế vừa an toàn.

Vật liệu chịu lửa

Như bạn đã lưu ý, sắt có điểm nóng chảy cao cấp khoảng 1.540 ° C ở phía bên trái của sơ đồ pha bên dưới, dưới dạng sắt nguyên chất. Có hai loại vật liệu có điểm nóng chảy cao hơn, nhưng chỉ có một vài trong số những vật liệu này vừa kinh tế vừa an toàn. Nói chung, bất kỳ vật liệu nào có điểm nóng chảy đủ cao để chịu được điểm nóng chảy của các kim loại được sử dụng thương mại như sắt, đồng và nhôm được gọi là vật liệu chịu lửa .$\textrm{Fe-C}$

Nguồn: ispatguru.com

Kim loại chịu lửa (Không hữu ích cho các xưởng đúc)

Danh mục đầu tiên của vật liệu nóng chảy cao, trong đó bạn lưu ý một vật liệu, được gọi là kim loại chịu lửa . Lưu ý rằng những thứ này thường không được gọi là vật liệu chịu lửa hoặc vật liệu chịu lửa trong ngành đúc. Chúng bao gồm niobi, molybdenum, vonfram, tantalum và rhenium, (Nb, Mo, W, Ta, Re) và có các điểm nóng chảy từ khoảng 2.500 ° C đến 3.500 ° C. Trong khi các điểm nóng chảy đủ cao và chúng có đủ sức mạnh làm vật liệu kết cấu, và một số độ bền va đập để khởi động, có một số yếu tố hạn chế sử dụng chúng.

• Phản ứng cao với oxy
• Phản ứng cao với các kim loại khác
• Chi phí cho mỗi trọng lượng cao
• Mật độ cao
• Nhiệt dung cao
• Dẫn nhiệt cao
• Khó định hình (đòi hỏi phải được kiểm soát cẩn thận nóng chảy trong chân không hoặc luyện kim bột )

Gốm chịu lửa (Hữu ích cho đúc)

Loại vật liệu chịu lửa thứ hai dựa trên nhiều loại gốm sứ, và được gọi là gốm chịu lửa , hay phổ biến hơn chỉ là vật liệu chịu lửa . Tuy nhiên, không phải bất kỳ đồ gốm nào cũng phù hợp. Lý tưởng nhất là gốm sẽ có cường độ liên kết nguyên tử cực cao, hoặc ái lực với oxy cao hơn so với kim loại bị nóng chảy. Những thứ này sẽ làm cho vật liệu tương đối trơ đối với kim loại nóng chảy. Một loại gốm như vậy cũng phải dễ dàng tạo hình, có khả năng tỏa nhiệt và dẫn nhiệt thấp, và nên không tốn kém.

$\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)$

Sơ đồ Ellingham (Chọn vật liệu chịu lửa ổn định)

Cách đọc Biểu đồ Ellingham, theo mục đích của chúng tôi, là di chuyển lên trên biểu đồ có nghĩa là giảm ái lực với oxy, trong khi di chuyển xuống có nghĩa là tăng ái lực. Các đường chéo với phương trình hóa học chỉ ra năng lượng tự do tiêu chuẩn của phản ứng đó (trục tung) ở nhiệt độ đã cho (trục hoành). Nếu ở một nhiệt độ nhất định, một dòng phản ứng ở trên một phản ứng khác, phản ứng cao hơn sẽ tiến tới kim loại nguyên chất cộng với oxy (khử hóa học) trong khi phản ứng thấp hơn sẽ tiến tới oxit kim loại (oxy hóa hóa học). Do đó, vật liệu chịu lửa có ái lực với oxy cao hơn kim loại nóng chảy sẽ ổn định về mặt hóa học trong quá trình nóng chảy. Lưu ý rằng các sơ đồ bổ sung tồn tại hoặc có thể được tạo ra cho các vật liệu không chứa oxit bằng cách sử dụng các nguyên tắc nhiệt động lực học và một số thử nghiệm, và khó hơn trên internet.

Nguồn: Hướng dẫn sơ đồ Cambridge Ellingham

Kim loại nóng chảy thường được xử lý trong các thùng thép có lớp lót chịu lửa.

Chỉ từ khoảng những năm 1860, bất kỳ kim loại màu nào khác ngoài gang (có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn đáng kể so với thép) đã được xử lý ở trạng thái nóng chảy với bất kỳ số lượng nào. Trước đó, sản xuất thép nói chung liên quan đến quá trình cacbon hóa hoặc khử sắt của gang trong lò nung và sắt rèn không phải là vật liệu đúc.

Trong lịch sử, sắt rèn được sản xuất trong lò nung. Về cơ bản, đây là những đống quặng sắt và than xen kẽ được bịt kín bằng một lớp đất sét ở bên ngoài, được phép đốt cháy trong một thời gian dài với một luồng khí đi qua một lỗ gần đáy. Quá trình này tạo ra một khối sắt kim loại xốp trộn với xỉ silicat. Khối lượng sẽ được đập liên tục trong khi nóng (nhưng không nóng chảy) để loại bỏ độ xốp và tạo ra một thỏi đồng nhất xấp xỉ, mặc dù với các lớp silic xỉ mịn, đây là 'sắt rèn'. Cấu trúc gỗ đóng góp đáng kể vào các tính chất cơ học của sắt rèn.

Các quá trình công nghiệp sau này như gang đúc đã được giải mã bằng cách khuấy nó bằng các thanh sắt dài trên một lớp cát với nhiệt gián tiếp trong lò nung dội lại. Lò nung có thể khử các oxit sắt trong quặng để sản xuất kim loại nhưng không đủ nóng để làm tan chảy nó với số lượng lớn.

Gang được sản xuất trong một lò 'cupola', được xây dựng trong lịch sử từ gạch mặc dù những cái hiện đại có xu hướng là thép với lớp lót chịu lửa. Các điện tích của quặng sắt và than củi (hoặc than cốc) được đưa vào đỉnh của đống và kim loại nóng chảy tích tụ trong một cái giếng ở đáy, nơi nó có thể được "khai thác" bằng cách đục lỗ qua đất sét. Trong luyện gang (từ quặng), các lò này thường sẽ được gõ thẳng vào các khuôn thỏi cát tạo ra 'gang lợn', được làm lại thành các thành phần gang hoặc được gia công thêm để sản xuất sắt hoặc thép.

Lò Cupola đưa rất nhiều carbon vào sắt (khoảng 5%) làm giảm nhiệt độ nóng chảy của nó xuống nhiệt độ nơi thực tế để đúc và vì vậy gang có thể được sản xuất bằng không khí cưỡng bức (trái ngược với oxy tinh khiết) và ở nhiệt độ trong phạm vi vật liệu chịu lửa đơn giản như Fireclay, không mạnh về mặt cơ học thường được sử dụng làm lớp lót cho cấu trúc thực tế của lò / muôi.

Bạn có thể tránh xa bằng cách sử dụng thang thép không gỉ cho gang nhưng lớp lót giúp kéo dài tuổi thọ của chúng và giảm tốc độ mất nhiệt từ kim loại giữa lò và khuôn.

Các lò được sử dụng cho cả quặng sắt luyện thành gang và luyện gang ast về cơ bản là tương tự nhau.

Như Brian Drumond đã lưu ý, "lưu vực" được gọi là nồi nấu kim loại :

Nồi nấu kim loại là một vật chứa có thể chịu được nhiệt độ rất cao và được sử dụng để sản xuất kim loại, thủy tinh và bột màu cũng như một số quy trình thí nghiệm hiện đại. Mặc dù nồi nấu kim loại trong lịch sử thường được làm từ đất sét, chúng có thể được làm từ bất kỳ vật liệu nào chịu được nhiệt độ đủ cao để làm tan chảy hoặc thay đổi nội dung của nó.

Một câu trả lời chi tiết cho câu hỏi có thể được tìm thấy trong bài viết Wikipedia được liên kết. Câu trả lời ngắn gọn là:

• Thời đại đồ sắt: đất sét
• Thời trung cổ: giới thiệu vật liệu ủ mới cho chén nung gốm ( Mullit )
• Thời trung cổ: than chì

Các vật liệu tái chế khác như quy mô nhà máy cũng có thể được sử dụng trong vật liệu chịu lửa.

Vật liệu chịu lửa

Vật liệu chịu lửa được chế tạo bằng cách nghiền nát dolomite và trộn nó với chất lỏng lơ lửng thông lượng hoặc sơn. Quy mô Mill có thể được sử dụng làm vật liệu từ thông được kết hợp với chất kết dính lỏng và được sử dụng cuối cùng để sản xuất vật liệu chịu lửa. https://en.wikipedia.org/wiki/Mill_scale