Quando o ferro derrete, acho que deve ser transportado e contido. Eu acho que o recipiente em que está deve ser capaz de suportar temperaturas mais altas do que o que você deseja derreter.

De acordo com este site , "Ferro forjado" tem uma temperatura de fusão de 1482 - 1593 ° C. Existem alguns outros metais que têm pontos de fusão mais altos (por exemplo, Wolfram (tungstênio) com mais de 3400 ° C), mas tudo em que consigo pensar é muito mais caro. Então, de que material o forno / "garrafa" / "bacia" (ou como você chama) é feito?

(Pergunta secundária: o ferro está derretido há um bom tempo. Acho que isso mudou ao longo dos anos. De quais materiais ele era antes?)

Sumário

Os cadinhos são revestidos com materiais refratários. O processamento de aço utiliza grafite ou uma combinação de cromita e magnesita para contato direto com o fundido. O processamento de ferro fundido geralmente utiliza argilas de engenharia, também conhecidas como misturas de alumina-magnésia-sílica. A grafite é mais difícil de formar do que os refratários do tipo argila. Para ser adequado como refratário, um material deve atender a vários requisitos de propriedade para ser econômico e seguro.

Materiais refratários

Como você observou, o ferro tem um ponto de fusão de aproximadamente 1.540 ° C no lado esquerdo do diagrama de fases Fe-C abaixo, na forma de ferro puro. Existem duas categorias de materiais com pontos de fusão mais altos, mas apenas alguns desses materiais são econômicos e seguros. Geralmente, qualquer material com um ponto de fusão alto o suficiente para suportar os pontos de fusão de metais usados ​​comercialmente, como ferro, cobre e alumínio, é chamado dematerial refratário.$\textrm{Fe-C}$

Fonte: ispatguru.com

Metais refratários (não são úteis para fundições)

A primeira categoria de materiais com alto ponto de fusão, dos quais você anotou um material, é chamada de metais refratários . Observe que geralmente não são referidos como refratários ou materiais refratários na indústria de fundição. Eles consistem em nióbio, molibdênio, tungstênio, tântalo e rênio (Nb, Mo, W, Ta, Re) e têm pontos de fusão que variam de cerca de 2.500 ° C a 3.500 ° C. Embora os pontos de fusão sejam altos o suficiente e tenham resistência suficiente como materiais estruturais e alguma resistência ao impacto para inicializar, existem vários fatores que limitam seu uso.

• Alta reatividade com oxigênio
• Alta reatividade com outros metais
• Alto custo por peso
• Alta densidade
• Alta capacidade de calor
• Condução de calor elevado
• Difícil de moldar (requer fusão cuidadosamente controlada em metalurgia a vácuo ou em pó )

Cerâmica Refratária (Útil para Fundições)

A segunda categoria de materiais refratários é baseada em uma variedade de cerâmicas e é chamada de cerâmica refratária , ou mais comumente apenas refratários . No entanto, nem qualquer cerâmica é adequada. Idealmente, a cerâmica teria uma força de ligação atômica extremamente alta ou maior afinidade pelo oxigênio do que o metal sendo derretido. Isso tornaria o material relativamente inerte em relação ao metal fundido. Essa cerâmica também deve ser facilmente moldável, ter baixa capacidade de calor e condução de calor e deve ser razoavelmente barata.

$\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)$

Diagrama de Ellingham (seleção de refratários estáveis)

A maneira de ler um diagrama de Ellingham, para nossos propósitos, é que subir no gráfico significa uma afinidade decrescente pelo oxigênio, enquanto mover para baixo significa uma afinidade crescente. As linhas diagonais com equações químicas indicam a energia livre padrão dessa reação (eixo vertical) à temperatura especificada (eixo horizontal). Se, a uma determinada temperatura, uma linha de reação estiver acima da outra, a reação mais alta prosseguirá em direção ao metal puro mais oxigênio (redução química), enquanto a reação mais baixa prosseguirá em direção ao óxido de metal (oxidação química). Portanto, materiais refratários com maior afinidade por oxigênio do que o metal fundido serão quimicamente estáveis ​​durante a fusão. Observe que existem diagramas adicionais ou podem ser feitos para materiais não-óxidos usando princípios termodinâmicos e algumas experiências, e são mais difíceis de encontrar na internet.

Fonte: Tutorial do diagrama de Cambridge Ellingham

Os metais ferrosos fundidos são frequentemente manuseados em conchas de aço com revestimento refratário.

Somente a partir da década de 1860, qualquer metal ferroso que não seja o ferro fundido (que tem um ponto de fusão significativamente menor que o aço) foi tratado em um estado fundido em qualquer tipo de quantidade. Antes disso, a produção de aço geralmente envolvia a carburação de ferro ou descarbonetação de ferro fundido em um forno e o ferro forjado não é um material fundido.

Historicamente, o ferro forjado era produzido em fornos de flores. São essencialmente pilhas de minério de ferro e carvão alternados seladas com uma camada de argila do lado de fora, que são permitidas queimar por um longo período com uma corrente de ar entrando por um buraco próximo ao fundo. Este processo produz uma massa esponjosa de ferro metálico misturado com escória de silicato. A massa seria repetidamente martelada enquanto quente (mas não derretida) para remover a porosidade e criar um lingote aproximadamente homogêneo, embora com finas laminações de escória de sílica - esse é 'ferro forjado'. A estrutura laminar contribui significativamente para as propriedades mecânicas do ferro forjado.

Processos industriais posteriores, como o "pudim" de ferro fundido descarburado, mexendo-o com longas hastes de ferro em uma cama de areia com calor indireto em um forno reverberatório. Os fornos de florescência são capazes de reduzir os óxidos de ferro no minério para produzir metal, mas não são quentes o suficiente para derreter a granel.

O ferro fundido é produzido em um "forno de cúpula", construído historicamente a partir de tijolos, embora os modernos tendam a ser de aço com revestimento refratário. Cargas de minério de ferro e carvão (ou coque) são alimentadas no topo da pilha e o metal fundido se acumula em um poço no fundo, onde pode ser 'batido' perfurando um tampão de argila. Na fundição de ferro (a partir de minério), esses fornos seriam normalmente batidos diretamente nos moldes de lingotes de areia que produzem 'ferro-gusa', que seriam transformados em componentes de ferro fundido ou processados ​​posteriormente para produzir ferro forjado ou aço.

Os fornos de cúpula introduzem muito carbono no ferro (cerca de 5%), o que reduz seu ponto de fusão a uma temperatura em que é prático fundir e, como tal, o ferro fundido pode ser produzido com ar forçado (em oposição ao oxigênio puro) e a temperaturas dentro do escopo de materiais refratários simples, como fireclay, que, por não serem muito mecanicamente fortes, geralmente são usados ​​como revestimento para a estrutura real do forno / conchas.

Você poderia facilmente usar conchas de aço sem forro para ferro fundido, mas o revestimento prolonga sua vida útil e reduz a taxa de perda de calor do metal entre o forno e os moldes.

Os fornos utilizados para a fundição de minério de ferro em ferro-gusa e refusão de ferro ast são essencialmente semelhantes.

Como Brian Drummond observou, a "bacia" é chamada de crisol :

Um cadinho é um recipiente que pode suportar temperaturas muito altas e é usado para produção de metal, vidro e pigmento, além de diversos processos laboratoriais modernos. Embora os cadinhos historicamente sejam geralmente feitos de argila, eles podem ser feitos de qualquer material que resista a temperaturas altas o suficiente para derreter ou alterar seu conteúdo.

Uma resposta detalhada para a pergunta pode ser encontrada no artigo vinculado da Wikipedia. As respostas curtas são:

• Idade do ferro: argila
• Período medieval: introdução de novo material de têmpera para os cadinhos de cerâmica ( Mullit )
• Pós Medieval: grafite

Outros materiais reciclados, como a balança de moinho, também podem ser usados ​​em refratários.

Refratários

O material refratário é produzido esmagando a dolomita e misturando-a com um líquido ou tinta de suspensão de fluxo. A balança de moagem pode ser usada como material de fluxo que é combinado com o aglutinante líquido e, finalmente, usado para produzir o material refratário. https://en.wikipedia.org/wiki/Mill_scale