Küsimus:
Millist materjali kasutatakse sulanud raua hoidmiseks ahjus?
Martin Thoma
2016-02-03 19:24:49 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kui raua on sulanud, tuleb seda vist transportida ja hoida. Ma arvan, et anum, milles see asub, peab vastu pidama kõrgematele temperatuuridele kui see, mida soovite sulatada.

Selle veebisaidi andmetel on "Raud, sepistatud" sulamine temperatuur 1482-1593 ° C. On veel paar metalli, millel on kõrgemad sulamistemperatuurid (nt Wolfram (volfram), mille temperatuur ületab 3400 ° C), kuid kõik, mis mulle pähe tuleb, on palju kallimad. Mis materjalist siis ahi / "pudel" / "kraanikauss" (või kuidas te seda nimetate) on valmistatud?

(Kõrvalküsimus: Raud on juba mõnda aega sulanud. See on vist muutunud aastate jooksul. Millistest materjalidest see enne oli?)

"Basseini" nimetatakse sageli tiigliks. Millest tehakse tiigleid? Alustuseks võiksite vaadata keraamikat.
@BrianDrummond Suur aitäh! See oli see, millest mul puudus. Vastus on nüüd põhimõtteliselt aadressil https://en.wikipedia.org/wiki/Crucible (lihtne leida, kui teate, kuidas seda nimetatakse, väga raske, kui te seda ei tee). Kas soovite postitada vastuse, kus te kokku võtate https://et.wikipedia.org/wiki/Crucible up või peaksin vastama kogukonna vikile?
Jätkake ja vastake ühenduse vikile. Ja hoidke selle vastuvõtmist paar tundi, kui kellelgi on targem vastus. Ma lihtsalt kommenteerisin, et anda teile lähtepunkt ootamise säästmiseks.
[Grafiiti] (https://et.wikipedia.org/wiki/Graphite#Refractories) kasutati sageli ka tiiglite jaoks, kuna see tegelikult ei sula.
Pange tähele, et tiigli väliskülg ei helenda punaselt, mis oleks energia raiskamine ja nõrgendaks metallkonstruktsiooni. Seega peab vooder hoidma mitte ainult kõrgeid temperatuure, vaid ka kõrge temperatuuri gradienti, loodetavasti mitte liiga palju soojusülekannet.
Neli vastused:
#1
+20
wwarriner
2016-02-03 21:29:01 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kokkuvõte

Tiiglid on vooderdatud tulekindlate materjalidega. Terase töötlemisel kasutatakse sulaga otseseks kokkupuuteks grafiiti või kromiidi ja magneesiidi kombinatsiooni. Malmi töötlemisel kasutatakse sageli insenertehnilisi savisid, mida nimetatakse ka alumiiniumoksiidi, magneesiumoksiidi ja ränidioksiidi segudeks. Grafiiti on raskem moodustada kui savi tüüpi tulekindlaid materjale. Tulekindlaks materjaliks kasutamiseks peab materjal olema nii ökonoomne kui ka ohutu, et see vastaks mitmetele omadustele.

Tulekindlad materjalid

Nagu märkisite, on rauas sulav kallis umbes 1540 ° C punkt allpool asuva faasiskeemi $ \ textrm {Fe-C} $ vasakul küljel puhta raua kujul. Kõrgema sulamistemperatuuriga materjale on kahte kategooriat, kuid ainult mõned neist materjalidest on nii ökonoomsed kui ka ohutud. Üldiselt nimetatakse mistahes materjali, mille sulamistemperatuur on piisavalt kõrge, et taluda kaubanduslikult kasutatavate metallide, näiteks raua, vase ja alumiiniumi sulamistemperatuure. Tulekindlateks materjalideks.

Fe-C phase diagram

Allikas: ispatguru.com

Tulekindlad metallid (pole valukodades kasulikud)

Esimese kategooria kõrge sulamistemperatuuriga materjale, millest märkisite ühe materjali, nimetatakse tulekindlateks metallideks. Pange tähele, et valutööstuses ei nimetata neid tavaliselt tulekindlateks või tulekindlateks materjalideks. Need koosnevad nioobiumist, molübdeenist, volframist, tantaalist ja reeniumist (Nb, Mo, W, Ta, Re) ja sulamistemperatuurid jäävad vahemikku umbes 2500 ° C kuni 3500 ° C. Ehkki sulamistemperatuurid on piisavalt kõrged ja neil on konstruktsioonimaterjalidena piisavalt tugevust ning mõningane löögikindlus, piiravad nende kasutamist mitmed tegurid.

  • Kõrge reaktsioonivõime hapnikuga
  • Kõrge reaktsioonivõime teiste metallidega
  • Kõrge kaaluühikuhind
  • Suur tihedus
  • Suur soojusmahtuvus
  • Kõrge soojusjuhtivus
  • Raske kuju (nõuab kas hoolikalt kontrollitud vaakumis sulamist või pulbermetallurgiat)

Tulekindel keraamika (kasulik valukodade jaoks)

Teine tulekindlate materjalide kategooria põhineb mitmesugustel keraamikatel ja neid nimetatakse tulekindlateks keraamikateks või sagedamini lihtsalt tulekindlad materjalid . Kuid mitte ükski keraamika ei sobi. Ideaaljuhul oleks keraamikal ülimalt kõrge aatomisideme tugevus või suurem afiinsus hapniku suhtes kui sulataval metallil. Need muudaksid materjali sulametalli suhtes suhteliselt inertseks. Selline keraamika peab olema ka kergesti vormitav, madala soojusmahtuvuse ja soojusjuhtivusega ning mõistlikult odav.

Grafiit on mõistlik valik otseseks kokkupuuteks terase ja alumiiniumiga, kuna süsinik-süsinik sideme tugevus on väga kõrge ja sellel on piisavalt kõrge sulamistemperatuur, kõrgem kui lagunemistemperatuur atmosfääris. Grafiidi moodustamine on mõnevõrra kallim kui alternatiivid, kuigi tiiglid kipuvad kauem vastu pidama. Grafiittiiglid on suure tugevusega, ehkki nagu keraamika puhul, on löögikindlus väike. Sellel on madal tihedus ning madalam soojusmahtuvus ja soojusjuhtivus kui tulekindlad metallid. Magnesiit $ \ left (\ textrm {MgCO} _3 \ right) $ ja kromiit $ \ left (\ textrm {FeCr} _2 \ textrm {O} _4 \ right) $ on samuti tavalised terasest tulekindlad.

Muud valikud on süsteemid, mis asuvad allpool Ellinghami diagrammil joone $ \ textrm {Fe} + \ textrm {O} _2 \ rightleftharpoons \ textrm {FeO} _2 $ all.

  • Chromia $ \ left (\ textrm {Cr} _2 \ textrm {O} _3 \ right) $ saab kasutada mõnede materjalide jaoks, kuid sellel on kõrge tihedus ja kõrge soojusmahtuvus ning mõnevõrra suurem hind.

  • Ränidioksiid $ \ left (\ textrm {SiO} _2 \ right) $ sobib madalama sulamistemperatuuriga metallide ja sulamite jaoks, kuid sellel on madal soojusšoki vastupidavus. Puhtal ränidioksiidil (sulatatud ränidioksiidil) on palju suurem soojusšoki vastupidavus, kuid see on väga kallis ja seda on raske vormida. Seda kasutatakse teleskoobi peeglites.

  • Alumiiniumoksiid $ \ left (\ textrm {Al} _2 \ textrm {O} 3 \ right) $ ja magneesiumoksiid $ \ left (\ textrm {MgO} \ right) $ kasutatakse tavaliselt malmist rakendustes , kus madala legeeritud terase puhul on eelistatud grafiit. Inseneritud savisid, mis on tõhusalt alumiiniumoksiidi, magneesiumoksiidi ja ränidioksiidi segud, kasutatakse sageli ka suuremahulistes malmist rakendustes, kuna need on väga odavad ja neid on väga lihtne kohapeal moodustada 100 tonni ja suuremates rakendustes. Lisaks on malmil madalam sulamistemperatuur kui terasel (vt faasiskeemil $ \ textrm {Fe-C} $ vertikaalset joont umbes 4,3% süsinikdioksiidil ja järgige seda vedelas piirkonnas) ja seega mõnevõrra vähem ranged nõuded tulekindel vastupidavus ja reaktsioonivõime.

  • Üldiselt ei kasutata lubi $ \ left (\ textrm {CaO} \ right) $ struktuurimaterjalide jaoks, kuna see on liiga habras ja kipub pöörlema kiiresti pulbristada. Mõnikord kasutatakse seda siiski sideainena, kuid tööstus eemaldub sellest, kuna kaltsium ründab teisi tulekindlaid materjale, vähendades vastupidavust. Vaadake allpool olevat Ellinghami diagrammi: lubi on diagrammil kõige madalam.

  • Titania $ \ left (\ textrm {TiO} 2 \ right) $ ja mangaanoksiid $ \ left (\ textrm {MnO}) \ right) $ tavaliselt ei kasutata, kuigi ma ei tea, miks; tõenäoliselt mingi soojusmahu ja mehaaniliste omaduste kombinatsioon.

Ellinghami diagramm (stabiilsete tulekindlate materjalide valimine)

Meie jaoks on Ellinghami skeemi lugemise viis see, et graafikul ülespoole liikumine tähendab vähenevat afiinsust hapniku suhtes, allapoole liikumine aga üha suuremat afiinsust. Diagonaaljooned koos keemiliste võrranditega näitavad selle reaktsiooni standardset vaba energiat (vertikaaltelg) antud temperatuuril (horisontaaltelg). Kui antud temperatuuril on üks reaktsiooniliin teisest kõrgemal, kulgeb kõrgem reaktsioon puhta metalli pluss hapniku suunas (keemiline redutseerimine), madalam aga metallioksiidi (keemiline oksüdatsioon) suunas. Seetõttu on sulamast kõrgema afiinsusega hapniku suhtes tulekindlad materjalid sulamise ajal keemiliselt stabiilsed. Pange tähele, et mitteoksiidmaterjalide jaoks on olemas või saab koostada täiendavaid skeeme, kasutades termodünaamilisi põhimõtteid ja mõningaid katseid ning neid on Internetist raskem leida.

Ellingham Diagram

Allikas: Cambridge Ellinghami skeemi õpetus

Originaale ei õnnestunud mõistliku aja jooksul leida. Olen kindel, et nad on kuskil meie ülikoolilinnaku raamatukogus, kuid nende leidmiseks oleks vaja natuke otsida. Pange selle asemel üles teiseseid allikaid.
#2
+9
Chris Johns
2016-02-03 23:29:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Sulametalle töödeldakse sageli tulekindla voodriga teraskausides.

Alles umbes 1860-ndatest aastatest peale muude malmide (mille sulamistemperatuur on terasest oluliselt madalam) käideldi sulatatud olekus mis tahes koguses. Enne seda hõlmas terasetootmine tavaliselt raua karbureerimist või malmi dekarbureerimist ahjus ja sepis ei ole valatav materjal.

Ajalooliselt toodeti sepist rauast ahjudes. Need on sisuliselt virnad vahelduvast rauamaagist ja puusöest, mis on suletud väljastpoolt savikihiga ja millel lastakse pika aja jooksul põleda, õhutõmbega, mis tuleb läbi põhja lähedal oleva augu. Selle protsessi tulemusel tekib silikaat-räbuga segatud metallist raua mass. Massi haamritakse korduvalt kuumana (kuid mitte sulatatuna) poorsuse eemaldamiseks ja ligikaudu homogeense valuploki loomiseks, ehkki peene ränidioksiidi räbu lamineerimisega - see on sepis. Laminaarstruktuur aitab oluliselt kaasa sepise mehaanilistele omadustele.

Hilisemad tööstusprotsessid, näiteks dekarbureerimata malmi pudistamine, segades seda pikkade rauast vardadega kaudse kuumusega liivapõhjas kajakahjus. . Bloomery ahjud on võimelised vähendama maagis olevaid raudoksiide metalli tootmiseks, kuid pole piisavalt kuumad, et seda lahtiselt sulatada.

Malmi toodetakse ajalooliselt tellistest ehitatud kuppelahjus, kuigi tänapäevased kalduvad olema tulekindla voodriga terasest. Rauamaagi ja söe (või koksi) laengud suunatakse virna ülaossa ja sula metall koguneb kaevu ja põhja, kus seda saab savikorkist läbi lüües „koputada”. Raua sulatamisel (maagist) koputataks need ahjud tavaliselt otse malmvormidesse, mis toodavad „malmi”, mis kas sulatatakse malmist komponentideks või töödeldakse edasi sepise või terase tootmiseks.

Kupongahjud viivad raua sisse palju süsinikku (umbes 5%), mis vähendab selle sulamistemperatuuri temperatuurini, kus seda on otstarbekas valada ja sellisena saab malmi toota sundõhuga (vastupidiselt puhtale hapnikule). ja temperatuuril, mis jääb selliste lihtsate tulekindlate materjalide hulka nagu šamott, mis ei ole eriti mehaaniliselt tugev, kasutatakse tavaliselt ahju / kulpide tegeliku struktuuri vooderdisena.

Võite peaaegu vabaneda malmist vooderdamata terasest kulpide kasutamisest, kuid vooder pikendab nende eluiga oluliselt ja vähendab metalli soojuskao määra ahju ja vormide vahel.

Ahjud, mida kasutatakse nii rauamaagi malmiks sulatamiseks kui ka raua uuesti sulatamiseks, on põhimõtteliselt sarnased.

Steel ladle

Steel ladle cross section

#3
+4
Martin Thoma
2016-02-03 20:08:31 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Nagu Brian Drummond märkis, nimetatakse basseini tiigliks:

Tiigel on mahuti, mis peab vastu väga kõrgel temperatuuril ning seda kasutatakse metalli, klaasi ja pigmendi tootmiseks ning mitmete kaasaegsete laboratoorsete protsesside jaoks. Kui ajalooliselt valmistati tiigleid tavaliselt savist, saab neid valmistada igast materjalist, mis talub piisavalt kõrgeid temperatuure, et selle sisu sulatada või muul viisil muuta.

Üksikasjaliku vastuse küsimusele leiate lingitud Vikipeedia artikkel. Lühikesed vastused on järgmised:

  • rauaaeg: savi
  • keskaeg: uue karastusmaterjali kasutuselevõtt keraamiliste tiiglite jaoks ( Mullit)
  • Post Keskaeg: grafiit
#4
  0
R Johnson
2019-02-04 23:03:44 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tulekindlates materjalides võib kasutada ka muid ringlussevõetud materjale, näiteks veskiskaalat.

Tulekindlad materjalid

Tulekindlat materjali valmistatakse dolomiidi purustamisel ja segamisel. vedeliku suspensiooni vedeliku või värviga. Veskimõõtu võib kasutada voolava materjalina, mis on kombineeritud vedela sideainega ja mida kasutatakse lõplikult tulekindla materjali tootmiseks. https://et.wikipedia.org/wiki/Mill_scale

See ei vasta küsimusele, millised materjalid võivad sulametalli mahutada / sisaldada.


See küsimus ja vastus tõlgiti automaatselt inglise keelest.Algne sisu on saadaval stackexchange-is, mida täname cc by-sa 3.0-litsentsi eest, mille all seda levitatakse.
Loading...