Τι είναι ένα χωνευτήριο τήξης;

Ένα χωνευτήριο τήξης είναι συνήθως ένα δοχείο σε σχήμα δοχείου που τοποθετείται στο κέντρο ενός κλιβάνου που χρησιμοποιείται για να συγκρατεί ένα μέταλλο που πρόκειται να λιώσει. Συνήθως κατασκευάζεται από καρβίδιο του πυριτίου και γραφίτη, αλλά μπορεί επίσης να αποτελείται από μέταλλα κατάλληλα για εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας, όπως ταντάλιο ή βολφράμιο. Τα χωνευτήρια μπορούν επίσης να διαμορφωθούν σε κωνική ή επίπεδη μορφή σαν πλάκα, ανάλογα με την εφαρμογή.

Το βιομηχανικό χωνευτήριο είναι ένα από τα παλαιότερα και απλούστερα σχέδια στη βιομηχανία μεταλλουργίας. Τα χυτήρια συνήθως τα χρησιμοποιούν για τη τήξη μικρότερων ποσοτήτων μετάλλων ή ειδικών κραμάτων από τα μεγαλύτερα, εμπορικά χυτήρια. Οι μέθοδοι για τη θέρμανση του κλιβάνου που περιέχει έναν από τους διάφορους τύπους χωνευτηρίων μπορεί να είναι οτιδήποτε, από φυσικό αέριο ή καύση προπανίου έως τη χρήση πετρελαίου, οπτάνθρακα ή ηλεκτρικής ενέργειας επαγωγής.

Τα σχήματα του χωνευτηρίου τήξης αναφέρονται ως σεντίνα για το κυλινδρικό σχήμα και σχήμα Α για κωνικά σχήματα, με τα χωνευτήρια Α να είναι λιγότερο ακριβά καθώς είναι πιο εύκολο να κατασκευαστούν. Το υλικό από το οποίο κατασκευάζεται το χωνευτήριο τήξης καθορίζει επίσης το επίπεδο θερμοκρασίας που μπορεί να αντέξει. Ένα χωνευτήριο καρβιδίου του πυριτίου μπορεί να αντέξει σε θερμοκρασίες έως 2,750° Fahrenheit (1,510°C). Αυτό τα καθιστά κατάλληλα για το χειρισμό όλων των μαλακών μετάλλων όπως ο χρυσός, το ασήμι και το αλουμίνιο, καθώς και κράματα όπως ο ορείχαλκος, ο οποίος αποτελείται κυρίως από ψευδάργυρο και χαλκό.

Ο σίδηρος και τα κράματα σιδήρου συνήθως δεν επεξεργάζονται χρησιμοποιώντας φούρνο χωνευτηρίου τήξης, καθώς το σημείο τήξης του σιδήρου είναι πολύ υψηλό. Μια τυπική δομή χωνευτηρίου καρβιδίου του πυριτίου θα διασπούσε και θα μόλυνε το μεταλλικό δείγμα, καθώς ο σίδηρος λιώνει στους 2,800° Fahrenheit (1,538° Κελσίου). Ένα χωνευτήριο με μείγμα γραφίτη, όπως τα μοντέλα καρβιδίου του πυριτίου, δεν χρησιμοποιείται επίσης για την τήξη του σιδήρου καθώς ο γραφίτης διαλύεται και αντιδρά με τον σίδηρο, αλλάζοντας το περιεχόμενό του και φθείρεται αργά στη δομή του χωνευτηρίου. Τα εξειδικευμένα χωνευτήρια από μέταλλο μολυβδαίνιο μπορούν να αντέξουν σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες, ωστόσο, 4,712° Fahrenheit (2,600°C) και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την τήξη του σιδήρου.

Τα σχέδια κλιβάνων που χρησιμοποιούν χωνευτήριο τήξης επισημαίνονται με τον τρόπο με τον οποίο αφαιρείται το λιωμένο μέταλλο από το χωνευτήριο. Ένας κλίβανος με δεματοποίηση έχει ένα χωνευτήριο όπου το λιωμένο μέταλλο βγαίνει έξω από αυτό, ενώ ένας κλίβανος κλίβανος έχει ένα χωνευτήριο που γέρνει για να χύνει το μέταλλο. Οι κλίβανοι ανύψωσης έχουν σχεδιαστεί έτσι ώστε να μπορεί να αφαιρεθεί ολόκληρη η δομή του χωνευτηρίου και να μπορεί να τοποθετηθεί ή να χυθεί το λιωμένο μέταλλο.

Οι συνθέσεις αλουμινίου είναι κοινές και στα χωνευτήρια, καθώς μπορούν να είναι αδρανείς κάτω από ένα ευρύ φάσμα μεταλλικών χημικών ουσιών. Λειτουργούν καλύτερα, ωστόσο, με ουδέτερο επίπεδο οξέος για τα υλικά τήξης. Τα χωνευτήρια μαγνησίτη ταιριάζουν καλύτερα σε βασικές ενώσεις τήγματος και τα χωνευτήρια ζιρκονίου-πυριτίου για ενώσεις υψηλής οξύτητας.
Τα χωνευτήρια υφίστανται επίσης καταπόνηση όταν θερμαίνονται και ψύχονται επανειλημμένα. Αυτό είναι γνωστό ως θερμικό σοκ και ορισμένες μεταλλικές ενώσεις για τα τοιχώματα του χωνευτηρίου το χειρίζονται καλύτερα από άλλες. Οι θερμοκρασίες που εφαρμόζονται, οι χημικές συνθέσεις του υλικού που τήκεται και η ποσότητα παρατεταμένης χρήσης που θα βιώσει ένα χωνευτήριο τήξης είναι όλοι σημαντικοί παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη για την επιλογή ενός μοντέλου που ταιριάζει καλύτερα στις ανάγκες του χυτηρίου.