Когда железо расплавлено, я думаю, его нужно транспортировать и хранить. Я думаю, что контейнер, в котором он находится, должен выдерживать более высокие температуры, чем тот, который вы хотите расплавить.

Согласно этому веб-сайту , «Iron, Wrought» имеет температуру плавления 1482 - 1593 ° C. Есть пара других металлов, которые имеют более высокие температуры плавления (например, Вольфрам (вольфрам) с температурой выше 3400 ° C), но все, что я могу придумать, намного дороже. Так из какого материала изготовлена ​​печь / «бутылка» / «таз» (или как вы его называете)?

(Дополнительный вопрос: железо плавилось уже довольно давно. Думаю, это изменилось за эти годы. Из каких материалов это было раньше?)

Резюме

Тигли футерованы огнеупорными материалами. Для обработки стали используют графит или комбинацию хромита и магнезита для прямого контакта с расплавом. При обработке чугуна часто используются инженерные глины, также известные как смеси оксида алюминия, оксида магния и оксида кремния. Графит сложнее, чем глиняные огнеупоры. Чтобы быть пригодным в качестве огнеупора, материал должен отвечать ряду требований к свойствам, чтобы быть экономичным и безопасным.

Огнеупорные материалы

Как вы заметили, железо имеет верхнюю точку плавления около 1540 ° C на крайней левой стороне фазовой диаграммы ниже, в виде чистого железа. Существуют две категории материалов с более высокой температурой плавления, но только некоторые из этих материалов являются экономичными и безопасными. Как правило, любой материал с температурой плавления, достаточно высокой, чтобы выдерживать температуры плавления коммерчески используемых металлов, таких как железо, медь и алюминий, называют тугоплавкими материалами .$\textrm{Fe-C}$

Источник: ispatguru.com

Тугоплавкие металлы (бесполезные для литейных заводов)

Первая категория материалов с высокой температурой плавления, из которых вы отметили один материал, называется тугоплавкими металлами . Обратите внимание, что в литейной промышленности их обычно не называют огнеупорами или огнеупорными материалами. Они состоят из ниобия, молибдена, вольфрама, тантала и рения (Nb, Mo, W, Ta, Re) и имеют температуры плавления в диапазоне от 2500 до 3500 ° C. Хотя точки плавления достаточно высоки, и они имеют достаточную прочность в качестве конструкционных материалов, и некоторую ударную вязкость при загрузке, существует ряд факторов, ограничивающих их использование.

• Высокая реакционная способность с кислородом
• Высокая реакционная способность с другими металлами
• Высокая стоимость за вес
• Высокая плотность
• Высокая теплоемкость
• Высокая теплопроводность
• Сложно придать форму (требуется либо тщательно контролируемое плавление в вакууме, либо порошковая металлургия )

Огнеупорная керамика (полезна для литейного производства)

Вторая категория огнеупорных материалов на основе различной керамики и называется огнеупорными керамическими , или чаще всего огнеупоры . Однако подходит не просто керамика. В идеале керамика должна обладать чрезвычайно высокой прочностью атомных связей или более высоким сродством к кислороду, чем расплавляемый металл. Это сделало бы материал относительно инертным по отношению к расплавленному металлу. Такая керамика также должна быть легко формуемой, иметь низкую теплоемкость и теплопроводность и должна быть относительно недорогой.

Графит является разумным выбором для прямого контакта со сталью и алюминием, поскольку прочность углерод-углеродной связи очень высока, и он имеет достаточно высокую температуру плавления, превышающую температуру его разложения в атмосфере. Графит несколько дороже, чем альтернативы, хотя тигли, как правило, дольше. Графитовые тигли обладают высокой прочностью, хотя, как и любая керамика, обладают низкой ударной вязкостью. Он имеет низкую плотность и меньшую теплоемкость и теплопроводность, чем тугоплавкие металлы. магнезит$\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)$

Диаграмма Эллингема (Выбор стабильных огнеупоров)

Для наших целей читать диаграмму Эллингема можно так: движение вверх по графику означает уменьшение сродства к кислороду, а движение вниз - увеличение сродства. Диагональные линии с химическими уравнениями указывают стандартную свободную энергию этой реакции (вертикальная ось) при данной температуре (горизонтальная ось). Если при данной температуре одна реакционная линия находится выше другой, более высокая реакция будет идти в направлении чистого металла плюс кислород (химическое восстановление), тогда как более низкая реакция будет идти в направлении оксида металла (химическое окисление). Следовательно, тугоплавкие материалы с более высоким сродством к кислороду, чем у расплавленного металла, будут химически стабильными во время плавления. Обратите внимание, что дополнительные диаграммы существуют или могут быть сделаны для неоксидных материалов с использованием термодинамических принципов и некоторых экспериментов, и их труднее найти в Интернете.

Источник: Кембриджское учебное пособие по диаграмме Эллингема

Расплавленные черные металлы часто обрабатываются в стальных ковшах с огнеупорной футеровкой.

Только с 1860-х годов любые черные металлы, кроме чугуна (температура плавления которого значительно ниже, чем у стали), обрабатывались в расплавленном состоянии в любом количестве. До этого производство стали обычно включало науглероживание чугуна или обезуглероживание чугуна в печи, а кованое железо не является литейным материалом.

Исторически кованое железо производилось в цветочных печах. По сути, это запасы чередующейся железной руды и угля, которые снаружи покрыты слоем глины, которые могут гореть в течение длительного периода, при этом сквозняк у основания поступает сквозняк. Этот процесс производит губчатую массу металлического железа, смешанного с силикатным шлаком. Массу многократно забивают в горячем состоянии (но не в расплавленном состоянии), чтобы удалить пористость и создать приблизительно однородный слиток, хотя и с тонкими слоями силикатного шлака - это «кованое железо». Ламинарная структура вносит значительный вклад в механические свойства кованого железа.

Более поздние промышленные процессы, такие как «растекание» обезуглероженного чугуна путем перемешивания его с помощью длинных железных прутков на слое песка с косвенным нагревом в реверберационной печи. Печи Bloomery способны восстанавливать оксиды железа в руде для производства металла, но недостаточно горячие, чтобы расплавить его в массе.

Литейный чугун получают в «вагранке,» исторически построенный из кирпича, хотя современные из них, как правило, стали с огнеупорной футеровкой. Загрузки железной руды и древесного угля (или кокса) подаются в верхнюю часть пакета, а расплавленный металл накапливается в скважине и на дне, где его можно «пробить», пробивая глиняную пробку. При выплавке чугуна (из руды) эти печи обычно направляются прямо в формы для слитков песка, производя «чугун», который либо переплавляется в чугунные компоненты, либо подвергается дальнейшей обработке для получения кованого железа или стали.

Купольные печи вводят большое количество углерода в железо (около 5%), что снижает его температуру плавления до температуры, когда это целесообразно лить, и, как таковой, чугун может быть получен с помощью нагнетаемого воздуха (в отличие от чистого кислорода) и при температурах. в рамках простых огнеупорных материалов, таких как огнеупорная глина, которые, будучи не очень механически прочными, обычно используются в качестве футеровки для фактической конструкции печи / ковшей.

Вы могли бы почти обойтись без использования стальных ковшей для чугуна без подкладки, но футеровка значительно продлевает срок их службы и снижает потери тепла от металла между печью и пресс-формами.

Печи, используемые как для выплавки железной руды в чугун, так и для выплавки в чугун, по существу похожи.

Как отметил Брайан Драммонд , «бассейн» называется тиглем :

Тигель - это контейнер, который может выдерживать очень высокие температуры и используется для производства металла, стекла и пигментов, а также для ряда современных лабораторных процессов. Хотя исторически тигли обычно изготавливали из глины, они могут быть изготовлены из любого материала, который выдерживает температуры, достаточно высокие для плавления или иного изменения его содержимого.

Подробный ответ на вопрос можно найти в связанной статье в Википедии. Краткие ответы:

• Железный век: глина
• Средневековый период: внедрение нового материала для закалки керамических тиглей ( муллит )
• Пост средневековье: графит

Другие переработанные материалы, такие как мельница могут быть использованы в огнеупорах.

Огнеупоры

Огнеупорный материал изготавливается путем дробления доломита и смешивания его с жидкой суспензией флюса или краской. Окалина может быть использована в качестве потока материала , который в сочетании с жидким связующим и конечными используемым для получения огнеупорного материала. https://en.wikipedia.org/wiki/Mill_scale