概要
るつぼには耐火材料が並んでいます。鉄鋼加工では、溶湯との直接接触にグラファイトまたはクロム鉄鉱とマグネサイトの組み合わせを使用します。鋳鉄加工では、しばしば、アルミナ-マグネシア-シリカ混合物としても知られる加工粘土を使用します。グラファイトは、粘土タイプの耐火物よりも形成が困難です。耐火物として適切であるためには、材料は経済的で安全であるために多くの特性要件を満たさなければなりません。
耐火物
お気付きのように、鉄の純融点は、下の相図の左端に約1,540℃の最高融点があります。融点が高い材料には2つのカテゴリがありますが、経済的で安全な材料はごくわずかです。一般に、鉄、銅、アルミニウムなどの商業的に使用される金属の融点に耐えるのに十分高い融点を持つ材料は、耐火材料と呼ばれます。Fe-C
ソース:ispatguru.com
耐火金属(鋳造工場には役に立たない)
最初に指摘した高融点材料の最初のカテゴリは、高融点金属と呼ばれます。これらは、鋳物業界では一般に耐火物または耐火物とは呼ばれていないことに注意してください。ニオブ、モリブデン、タングステン、タンタル、レニウム(Nb、Mo、W、Ta、Re)で構成され、融点は約2,500℃から3,500℃の範囲です。融点は十分に高く、構造材料として十分な強度があり、ブートするのにある程度の衝撃靭性がありますが、それらの使用を制限する多くの要因があります。
- 酸素との高い反応性
- 他の金属との高い反応性
- 重量あたりのコストが高い
- 高密度
- 高熱容量
- 高熱伝導
- 成形が難しい(真空中で注意深く制御して溶解するか、粉末冶金が必要です)
耐火物セラミック(鋳造工場に有用)
耐火材料の2番目のカテゴリは、さまざまなセラミックに基づいており、耐火セラミック、またはより一般的には単に耐火物と呼ばれます。ただし、セラミックだけが適しているわけではありません。理想的には、セラミックは非常に高い原子結合強度、または溶けている金属よりも酸素に対する親和性が高いでしょう。これらは、溶融金属に対して材料を比較的不活性にします。そのようなセラミックは、容易に成形可能でなければならず、熱容量および熱伝導が低く、合理的に安価でなければならない。
( MgCO3)(FeCr2O4)
Fe + O2⇌ のFeO2
エリンガム図(安定した耐火物の選択)
私たちの目的のために、エリンガム図を読む方法は、グラフ上で上に移動すると酸素に対する親和性が減少し、下に移動すると親和性が増加することを意味します。化学方程式の対角線は、指定された温度(横軸)でのその反応の標準自由エネルギー(縦軸)を示します。特定の温度で、ある反応ラインが別の反応ラインよりも上にある場合、より高い反応は純金属と酸素に向かって進行し(化学還元)、より低い反応は金属酸化物に向かって進行します(化学酸化)。したがって、溶融金属よりも酸素に対する親和性が高い耐火物は、溶融中に化学的に安定します。追加の図が存在するか、熱力学の原理といくつかの実験を使用して非酸化物材料について作成できることに注意してください。これらはインターネット上では入手が困難です。
出典:Cambridge Ellingham Diagram Tutorial