Ketika besi meleleh, saya kira itu harus diangkut dan dikandung. Saya pikir wadah di mana ia harus mampu menahan suhu yang lebih tinggi daripada apa yang ingin Anda cairkan.

Menurut webiste ini , "Besi, Tempa" memiliki suhu leleh 1482 - 1593 ° C. Ada beberapa logam lain yang memiliki titik lebur yang lebih tinggi (misalnya Wolfram (tungsten) dengan suhu lebih dari 3400 ° C), tetapi yang bisa saya pikirkan jauh lebih mahal. Jadi terbuat dari bahan apa oven / "botol" / "baskom" (atau bagaimana pun Anda menyebutnya)?

(Pertanyaan sampingan: Besi telah meleleh cukup lama sekarang. Saya kira ini telah berubah selama bertahun-tahun. Dari bahan-bahan apa itu sebelumnya?)

Ringkasan

Cawan lebur dilapisi dengan bahan tahan api. Pemrosesan baja menggunakan grafit atau kombinasi kromit dan magnesit untuk kontak langsung dengan lelehan. Pemrosesan besi cor sering menggunakan tanah liat rekayasa, yang juga dikenal sebagai campuran alumina-magnesia-silika. Grafit lebih sulit dibentuk daripada refraktori jenis tanah liat. Agar cocok sebagai refraktori, material harus memenuhi sejumlah persyaratan properti agar ekonomis dan aman.

Bahan tahan api

Seperti yang Anda catat, besi memiliki titik lebur high-end sekitar 1.540 ° C di sisi paling kiri dari diagram fase bawah ini, dalam bentuk besi murni. Ada dua kategori material dengan titik leleh yang lebih tinggi, tetapi hanya beberapa dari material tersebut yang ekonomis dan aman. Secara umum, setiap bahan dengan titik lebur yang cukup tinggi untuk menahan titik lebur logam yang digunakan secara komersial seperti besi, tembaga, dan aluminium disebut bahan refraktori .$\textrm{Fe-C}$

Sumber: ispatguru.com

Logam Tahan Api (Tidak Berguna untuk Pengecoran)

Kategori pertama dari bahan titik lebur tinggi, yang Anda perhatikan satu bahannya, disebut logam refraktori . Perhatikan bahwa ini umumnya tidak disebut sebagai refraktori atau bahan tahan api di industri pengecoran. Mereka terdiri dari niobium, molibdenum, tungsten, tantalum, dan renium, (Nb, Mo, W, Ta, Re) dan memiliki titik leleh mulai dari sekitar 2.500 ° C hingga 3.500 ° C. Meskipun titik lebur cukup tinggi dan memiliki kekuatan yang cukup sebagai bahan struktural, dan beberapa ketangguhan impak untuk mem-boot, ada sejumlah faktor yang membatasi penggunaannya.

• Reaktivitas tinggi dengan oksigen
• Reaktivitas tinggi dengan logam lain
• Biaya tinggi per berat
• Kepadatan tinggi
• Kapasitas panas tinggi
• Konduksi panas tinggi
• Sulit dibentuk (membutuhkan peleburan yang dikendalikan dengan hati-hati dalam ruang hampa atau metalurgi serbuk )

Keramik Tahan Api (Berguna untuk Pengecoran)

Kategori kedua dari bahan refraktori didasarkan pada berbagai keramik, dan disebut keramik refraktori , atau lebih umum lagi hanya refraktori . Namun, bukan sembarang keramik yang cocok. Idealnya keramik memiliki kekuatan ikatan atom yang sangat tinggi, atau afinitas yang lebih tinggi terhadap oksigen daripada logam yang dilelehkan. Ini akan membuat bahan relatif lembam sehubungan dengan logam cair. Keramik seperti itu juga harus mudah dibentuk, memiliki kapasitas panas rendah dan konduksi panas, dan harus cukup murah.

$\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 (Memilih Refraktori Stabil)

Cara membaca Diagram Ellingham, untuk tujuan kita, adalah bahwa bergerak naik pada grafik berarti afinitas yang menurun untuk oksigen, sementara bergerak ke bawah berarti afinitas yang meningkat. Garis diagonal dengan persamaan kimia menunjukkan energi bebas standar dari reaksi itu (sumbu vertikal) pada suhu yang diberikan (sumbu horizontal). Jika, pada suhu tertentu, satu garis reaksi berada di atas yang lain, reaksi yang lebih tinggi akan melanjutkan menuju logam murni plus oksigen (reduksi kimia) sedangkan reaksi yang lebih rendah akan melanjutkan menuju oksida logam (oksidasi kimia). Oleh karena itu, bahan tahan api dengan afinitas yang lebih tinggi untuk oksigen daripada logam cair akan stabil secara kimia selama peleburan. Perhatikan bahwa diagram tambahan ada atau dapat dibuat untuk bahan non-oksida menggunakan prinsip-prinsip termodinamika dan beberapa eksperimen, dan lebih sulit didapat di internet.

Sumber: Tutorial Diagram Cambridge Ellingham

Logam besi cair sering ditangani dalam ladel baja dengan lapisan tahan api.

Hanya sejak sekitar tahun 1860-an bahwa logam besi selain besi tuang (yang memiliki titik leleh yang jauh lebih rendah daripada baja) ditangani dalam keadaan cair dalam jumlah berapa pun. Sebelum itu, produksi baja umumnya melibatkan karburisasi besi atau dekarburisasi besi tuang dalam tungku dan besi tempa bukan bahan yang dapat dicor.

Secara historis, besi tempa diproduksi di tungku bloomery. Ini pada dasarnya adalah tumpukan bijih besi bolak-balik dan arang yang disegel dengan lapisan tanah liat di bagian luar yang dibiarkan terbakar dalam jangka waktu lama dengan aliran udara masuk melalui lubang di dekat bagian bawah. Proses ini menghasilkan massa logam besi seperti spons yang dicampur dengan terak silikat. Massa akan berulang kali dipalu saat panas (tetapi tidak meleleh) untuk menghilangkan porositas dan membuat ingot yang hampir homogen, meskipun dengan laminasi halus terak silika — ini adalah 'besi tempa'. Struktur laminar berkontribusi signifikan terhadap sifat mekanik besi tempa.

Kemudian proses industri seperti 'puding' decarburised cast iron dengan mengaduknya dengan batang besi panjang di atas hamparan pasir dengan panas tidak langsung dalam tungku reverberatory. Tungku mekar mampu mengurangi oksida besi dalam bijih untuk menghasilkan logam tetapi tidak cukup panas untuk meleburnya dalam jumlah besar.

Besi cor diproduksi di 'tungku kubah,' yang secara historis dibangun dari batu bata meskipun yang modern cenderung baja dengan lapisan tahan api. Biaya bijih besi dan arang (atau kokas) dimasukkan ke bagian atas tumpukan dan logam cair terakumulasi di dalam sumur di bagian bawahnya di mana ia dapat 'disadap' dengan menusuk sumbat tanah liat. Dalam peleburan besi (dari bijih) tungku-tungku ini biasanya akan disadap langsung ke dalam cetakan batangan logam yang menghasilkan 'pig iron' yang akan dilebur menjadi komponen-komponen besi tuang atau diproses lebih lanjut untuk menghasilkan besi tempa atau baja.

Tungku kubah memperkenalkan banyak karbon ke dalam besi (sekitar 5%) yang mengurangi titik lelehnya ke suhu di mana praktis untuk membuang dan dengan demikian besi tuang dapat diproduksi dengan udara paksa (sebagai lawan dari oksigen murni) dan pada suhu dalam lingkup bahan refraktori sederhana seperti fireclay yang, tidak terlalu kuat secara mekanis biasanya digunakan sebagai liner untuk struktur aktual dari tungku / sendok.

Anda bisa saja lolos dengan menggunakan sendok baja tak bergaris untuk besi tuang tetapi lapisannya sangat memperpanjang usia mereka dan mengurangi laju kehilangan panas dari logam antara tungku dan cetakan.

Tungku yang digunakan untuk peleburan bijih besi menjadi besi kasar dan peleburan kembali zat besi pada dasarnya serupa.

Seperti yang dicatat Brian Drummond , "baskom" disebut wadah :

Sebuah wadah adalah wadah yang tahan terhadap suhu yang sangat tinggi dan digunakan untuk produksi logam, kaca, dan pigmen serta sejumlah proses laboratorium modern. Sementara cawan lebur secara historis biasanya dibuat dari tanah, mereka dapat dibuat dari bahan apa saja yang tahan suhu cukup tinggi untuk melelehkan atau mengubah isinya.

Jawaban terperinci untuk pertanyaan ini dapat ditemukan di artikel Wikipedia yang ditautkan. Jawaban singkatnya adalah:

• Zaman besi: tanah liat
• Periode abad pertengahan: pengenalan bahan tempering baru untuk cawan lebur keramik ( Mullit )
• Posting Abad Pertengahan: grafit

Bahan daur ulang lainnya seperti skala pabrik dapat digunakan dalam refraktori juga.

Refraktori

Bahan tahan api dibuat dengan menghancurkan dolomit dan mencampurnya dengan cairan atau cat suspensi fluks. Skala pabrik dapat digunakan sebagai bahan fluks yang dikombinasikan dengan cairan pengikat dan ulir yang digunakan untuk menghasilkan bahan tahan api. https://en.wikipedia.org/wiki/Mill_scale