도가니

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Czochralski 공정을 통한 실리콘 잉곳 생산에 사용되는 최신 도가니

도가니는 금속이나 다른 물질을 녹이거나 매우 높은 온도에 노출시킬 수 있는 세라믹 또는 금속 용기입니다.도가니는 역사적으로 보통 [1]점토로 만들어졌지만, 녹이거나 내용물을 바꿀 수 있을 만큼 높은 온도를 견디는 어떤 물질로도 만들어질 수 있습니다.

역사

유형 및 연표

도가니의 형태는 시간이 지남에 따라 다양하며, 도르래가 사용되는 과정과 지역적 변화를 반영하는 설계도 있습니다.가장 초기의 도가니 형태는 동유럽과 [2]이란의 기원전 제6/5천년기에서 유래했다.

칼콜리스학

구리 제련에 사용된 도가니는 일반적으로 당시의 [3]다른 도자기에서 사용된 점토와 유사한 내화성이 결여된 점토로 만들어진 넓고 얕은 용기였다.칼콜리스기에 도가니는 [4]송풍관을 사용하여 위에서부터 가열되었다.이때의 세라믹 도가니는 손잡이, 손잡이, 주입구[5] 등 디자인이 약간 변경되어 취급과 주입이 용이해졌다.이 관행의 초기 예는 요르단 [4]페이난에서 볼 수 있다.이러한 도가니에는 핸들을 추가하여 더 나은 조작을 가능케 했지만 도가니 보존 상태가 좋지 않아 주입구가 있다는 증거는 없습니다.이 기간 동안 도가니의 주된 목적은 광석을 [6]성형을 하기 전에 불순물로부터 분리하기 위해 열이 집중된 지역에 보관하는 것이었다.

청동 주조를 위한 기원전 2300~1900년의 도가니 화로가 케르마의 [7]종교 구역에서 발견되었습니다.

철기 시대

철기 시대의 도가니 사용은 청동기 시대의 것과 매우 유사하며, 구리와 주석 제련이 청동을 생산하기 위해 사용되었다.철기 시대의 도가니 디자인은 청동기 [citation needed]시대와 동일합니다.

로마 시대에는 새로운 합금을 생산하는 데 사용되는 새로운 방법을 위한 도가니로 기술 혁신이 이루어졌습니다.가열 기술과 도가니 설계에 따라 제련 및 용해 공정도 변경되었습니다.도가니는 원형이나 뾰족한 바닥용기로 바뀌었는데, 이는 형태가 불규칙하고 위에서 가열된 선사시대 용기와 달리 아래에서 가열되었다.이러한 디자인으로 인해 숯 [8]내부의 안정성이 향상되었습니다.경우에 따라서는 이러한 도가니는 벽이 얇고 내화성이 [9]더 높습니다.

로마 시대에는 금속 가공의 새로운 공정인 시멘테이션이 시작되어 황동 생산에 사용되었다.이 공정은 [10]합금을 만들기 위해 금속과 가스의 조합을 포함합니다.놋쇠는 고체 구리 금속과 칼라민 또는 [11]스미소나이트 형태로 나오는 산화아연 또는 탄산염을 혼합하여 만들어집니다.이것은 약 900°C로 가열되고, 산화 아연은 기화되어 기체가 되며, 아연 가스는 녹은 [12]구리와 결합합니다.이 반응은 부분적으로 닫힌 용기 또는 닫힌 용기 안에서 일어나야 합니다. 그렇지 않으면 아연 증기가 구리와 반응하기 전에 빠져나갈 수 있습니다.따라서 접합 도가니에는 도가니에서 발생하는 가스 손실을 제한하는 뚜껑 또는 뚜껑이 있습니다.도가니 설계는 용융 도가니와 동일한 재료를 사용한 당시의 용융 도가니와 유사합니다.원뿔 모양과 작은 입 때문에 뚜껑을 추가할 수 있었다.이 작은 도가니들은 크기가 약 4cm인 독일 콜로니아 울피아 트라야나(현재의 크산텐)에서 볼 수 있지만 [13]작은 사례들이다.저온에서 반응하기 때문에 저소성 세라믹스를 [6]사용할 수 있기 때문에 조리 냄비나 암포래와 같은 대형 용기의 예가 있습니다.사용되는 세라믹 용기는 용기가 벽을 통해 가스를 손실할 수 있어야 하며 그렇지 않으면 압력으로 인해 용기가 파손될 수 있으므로 중요합니다.대부분의 경우 뚜껑이 용기에 단단하게 구워지거나 황동이 용기 벽에 달라붙을 수 있으므로 반응이 끝나면 도가니를 부수어 황동을 제거해야 하므로 석출용기가 대량 생산됩니다.

중세

구리 및 납 청동과 같은 합금의 제련과 용융은 벽이 얇고 용광로 안에 설치되는 평평한 바닥이 있는 로마 시대의 것과 유사한 도가니에서 제련되었습니다.이러한 유형의 제련 기술은 중세 말기에 세라믹 도가니를 위한 새로운 담금질 재료의 도입과 함께 변화하기 시작했습니다.이 구리 합금 도가니들 중 일부는 종을 만드는 데 사용되었다.벨 주조 공장 도가니는 약 60cm로 [14]더 커야 했습니다.이 후기 중세 도가니들은 더 대량생산된 제품이었다.

로마 말기부터 중세 초기까지 유실된 석출 과정은 황동으로도 같은 방식으로 계속되었다.황동 생산은 중세 시대에 그 이면에 있는 기술에 대한 더 나은 이해로 증가하였다.또한, 황동을 위한 시멘테이션을 수행하는 과정은 [15]19세기까지 크게 변하지 않았다.

그러나 이 기간 동안 석출 공정인 도가니 강철을 사용하여 광범위하고 매우 중요한 기술 혁신이 일어났습니다.철과 탄소를 사용한 강철 생산은 황동과 유사하게 작동하며, 철과 탄소를 혼합하여 강철을 생산합니다.접합강의 첫 번째 예는 인도의 [16]Wootz강으로, 도가니에는 양질의 저탄소 단철과 탄소가 잎, 목재 등의 유기물로 채워져 있었습니다.그러나 도가니 안에는 숯이 사용되지 않았다.이 초기 도가니들은 소량의 강철만 생산하는데, 이는 공정이 끝나면 깨져야 하기 때문입니다.

중세 후기에 이르러 철강 생산은 인도에서 철제 도가니 생산에 새로운 재료가 사용되는 오늘날의 우즈베키스탄으로 옮겨갔다. 예를 들어 물라이트 도가니가 [17]도입되었다.이것들은 [17]직물 튜브 주위에 형성된 모래 점토 도가니였다.이 도가니들은 다른 석출 용기와 같은 방식으로 사용되었지만 용기 상부에 압력이 빠져나갈 수 있도록 구멍이 뚫려 있었다.

중세 이후

중세 말기와 중세 이후를 거치면서 새로운 형태의 도가니 디자인과 과정이 시작되었다.제련 및 용해 도가니 유형은 소수의 전문가에 의해 생산되는 설계에 있어 더욱 제한적이 되기 시작했습니다.중세 후기에 사용된 주요 유형은 독일 헤센 지역에서 만들어진 헤센 도가니이다.고알루미나 점토를 사용하여 바퀴 위나 틀 안에서 순수한 석영 [18]모래로 강화한 삼각 용기입니다.게다가 같은 시기에 만들어진 또 다른 특수 도가니는 독일 남부산 흑연 도가니였다.이것들은 헤세의 삼각형 도가니와 매우 유사한 디자인을 가지고 있지만 원뿔 형태로도 발생합니다.이 도가니들은 유럽과 신대륙에서 거래되었다.

중세 및 중세 이후의 방법의 정련은 귀금속으로부터 값싼 금속을 분리하는 데 사용되는 세라믹이나 골재로 만들어진 작은 달걀 컵과 비슷한 큐펠의 발명으로 이어졌다.이 프로세스를 큐페레이션이라고 합니다.큐페레이션은 중세 이후 훨씬 전에 시작되었지만, 이 과정을 수행하기 위해 만들어진 최초의 그릇은 16세기에 [19]시작되었다.같은 공정에 사용되는 또 다른 용기는 큐펠과 비슷하지만 약간 더 크고 납을 제거하고 귀금속을 남기는 스컬라이프입니다.각 환원 후 혈관이 납을 모두 흡수하여 완전히 포화 상태로 만들었기 때문에 큐펠과 소각제가 대량 생산되었습니다.이 용기들은 또한 귀금속을 동전이나 금속 무게에서 제거하여 물체 내 귀금속의 양을 결정하는 야금 분석 과정에서도 사용되었다.

현대의 용도

Czochralski 방법에 사용되는 도가니
흑연 도가니에 금을 녹이다
토마스 에디슨이 사용한 세 개의 도가니

도가니는 실험실에서 극도로 높은 온도로 가열할 때 화학성분을 함유하는 데 사용됩니다.도가니에는 여러 가지 크기가 있으며 일반적으로 해당 크기의 뚜껑이 함께 제공됩니다.화염에 달궈진 도가니는 종종 삼각대 위에 고정된 파이프 점토 삼각형 안에 고정됩니다.

도가니 및 그 커버는 보통 자기, 알루미나 또는 불활성 금속과 같은 고온에 강한 재료로 제작됩니다.플래티넘의 가장 초기 용도 중 하나는 도가니를 만드는 것이었다.알루미나, 지르코니아, 특히 마그네시아와 같은 세라믹은 최고 온도를 견딜 수 있습니다.최근에는 니켈과 지르코늄과 같은 금속이 사용되었습니다.뚜껑은 일반적으로 내부 시료를 가열하는 동안 가스가 빠져나갈 수 있도록 느슨하게 고정됩니다.도가니 및 그 뚜껑은 다양한 크기와 높은 형태와 낮은 형태로 나타날 수 있지만, 무게 화학 분석에는 작은 10~15ml 크기의 자기 도가니가 일반적으로 사용됩니다.이 작은 크기의 도가니나 도자기 커버는 실험실에 대량 판매하면 상당히 저렴하고, 정밀한 정량 화학 분석을 위해 사용한 후 폐기되는 경우도 있습니다.취미용 가게에서 낱개로 팔면 보통 큰 액수가 붙는다.

다음 항목도 참조하십시오.회분 함량 측정

화학분석 분야에서는 정량화학적 분석(분석물 또는 그 유도체의 질량을 측정하여 분석)에 도가니를 사용한다.일반적인 도가니 사용은 다음과 같습니다.화학분석방법의 잔류물 또는 침전물은 특별한 "애쉬리스" 여과지 위에 시료 또는 용액으로부터 채취하거나 여과할 수 있다.사용할 도가니 및 뚜껑은 분석 저울에서 매우 정확하게 사전 측정됩니다.이 여과액을 가능한 한 세척 및/또는 사전 건조시킨 후, 도가니 내의 모든 휘발성 및 수분이 시료 잔류물로부터 배출될 때까지 여과지 위의 잔류물을 도가니 안에 넣고 소성(매우 높은 온도에서 가열)할 수 있다.이 프로세스에서는, 「애쉬리스」필터 용지가 완전하게 소실됩니다.시료와 뚜껑이 있는 도가니는 건조기에서 식힐 수 있습니다.시료를 내부에 넣은 도가니 및 뚜껑은 실온까지 완전히 냉각된 후에만 다시 매우 정확하게 측정됩니다(온도가 높아지면 밸런스 주변의 기류가 발생하여 부정확한 결과가 발생합니다).이 결과에서 비어 있는 미리 무게를 재는 도가니 및 뚜껑의 질량을 빼서 도가니에서 완전히 건조된 잔여물의 질량을 산출합니다.

바닥에 작은 구멍이 뚫린 도가니는 여과, 특히 방금 설명한 바와 같이 중력 분석용으로 특별히 설계되었으며, 발명가인 프랭크 오스틴 구치의 이름을 따서 구치 도가니라고 불립니다.

완전히 정확한 결과를 얻기 위해 도가니는 지문이 도가니에 무게가 실릴 수 있는 질량을 추가할 수 있기 때문에 깨끗한 집게로 취급합니다.도자기 도가니는 흡습성이며, 즉 공기 중 측정 가능한 수분을 약간 흡수합니다.따라서 자기 도가니 및 뚜껑도 예열 전 일정한 질량에 맞춰 예열(고온으로 예열)한다.이것은 완전히 마른 도가니 및 뚜껑의 질량을 결정합니다.도가니 및 뚜껑의 일정한 질량(완전 건조)을 확인하기 위해서는 적어도 2개의 소성, 냉각 및 측정이 필요하며, 내부에 있는 도가니, 뚜껑 및 시료 잔류물에 대해서도 동일하게 확인해야 한다.도가니 및 뚜껑의 질량이 다르므로 새로운 도가니/뚜껑을 사용할 때마다 사전 연소/사전 무게를 재야 합니다.건조기에는 내부의 공기에서 수분을 흡수하는 건조제가 포함되어 있기 때문에 내부의 공기가 완전히 건조해집니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ 퍼시, 존도가니, 레토르트, 포르나스 및 c의 건설에 사용되는 천연 내화재.야금.런던: W. Clowes and Sons, 1861. 208-09.인쇄.
  2. ^ 피곳, 빈센트 C. "신석기 시대(C.A 7500 ~5500 BC) 및 Caltholithic(C)입니다.A 5500 ~3200 BC) 주기.아시아 구세계의 고고 금속학.필라델피아: UPenn 고고학 박물관, 1999. 73~74.구글 스콜라웹.
  3. ^ Rehren T. & Thornton C. P, 2009, 북동부 이란 테페 히사르의 진정한 내화 도가니, 고고학 저널, Vol. 36,pp2700–2712
  4. ^ a b Hauptmann A., 2003, B.C. 제4 및 제3천년기 동안 요르단 페이난, P. Craddock & J. Lang, Eds, 광산 및 금속 생산의 시대별 구리 금속 개발, 런던, pp93-100
  5. ^ Bayley & Rehren 2007: 페이지 47
  6. ^ a b Rehren Th., 2003년, 고대 금속학의 반응 용기로서의 도가니, P. Craddock & J. Lang의 Ed, 시대를 초월한 광업 및 금속 생산, 대영박물관 출판사, 런던 pp207–215
  7. ^ 차일즈, T와 킬릭, D. 1993년아프리카 토착 야금: 자연과 문화.인류학 연례 검토, 22: 317–37.
  8. ^ Bayley & Rehren 2007: 페이지 49
  9. ^ Tylecote 1976: 페이지 20
  10. ^ Zwicker 등 1985: 페이지 107
  11. ^ Rehren 2003: 페이지 209
  12. ^ Rehren 1999: 페이지 1085
  13. ^ Rehren Th., 1999, 게르마니아 인페로르의 소규모, 대규모 로마 황동 생산, 고고학 저널, 제26권, 페이지 1083–1087
  14. ^ Tylecote 1976: 페이지 73
  15. ^ Craddock P., 1995, Early Metal Mining and Production, Edinburgh University Press Ltd, Edinburgh
  16. ^ Craddock 1995: 페이지 276
  17. ^ a b Rehren, Th. and Papakhristu, O., 2000, 최첨단 기술 – 중세 도가니 강철 제련의 페르가나 공정, 메탈라, 보쿰, 7(2) 페이지 55-69
  18. ^ Martinon-Tores M. & Rehren Th., 2009, 중세 이후의 도가니 생산 및 유통: 재료 및 재료에 관한 연구, 고고학 제51호 pp49-74
  19. ^ Rehren 2003: 페이지 208

참고 문헌

  1. Craddock P., 1995, Early Metal Mining and Production, Edinburgh University Press Ltd, Edinburgh
  2. Hauptmann A., T. Rehren & Schmitt-Strecker S., 2003, Shahr-i Sokhta(이란)의 초기 청동기 시대 구리 야금, T. Stollner, G. Korlin, G. Steffens & J. Cierny, Eds, 광산에서 재검토.
  3. Martinon-Tores M. & Rehren Th., 2009, 중세 이후 도가니 제작 및 유통: 재료 및 재료에 관한 연구, 고고학 제51호 pp49-74
  4. O. Faolain S., 2004, 후기 청동기 시대의 아일랜드 청동기 공예품 제작: A Survey, British Archological Report, British Series 382, Archeopress, Oxford
  5. Rehren, Th. and Papakhristu, O., 2000, 최첨단 기술 – 중세 도가니 강철 제련의 페르가나 공정, 메탈라, 보쿰, 7(2) 페이지 55-69
  6. Rehren T. & Thornton C. P, 2009, 북동부 이란 테페 히사르의 진정한 내화 도가니, 고고학 저널, Vol. 36,pp2700–2712
  7. Rehren Th., 1999, 게르마니아 인페로르의 소규모, 대규모 로마 황동 생산, 고고학 저널, 제26권, 페이지 1083–1087
  8. Rehren Th., 2003년, 고대 금속학의 반응 용기로서의 도가니, P. Craddock & J. Lang의 Ed, 시대를 초월한 광업 및 금속 생산, 대영박물관 출판사, 런던 pp207–215
  9. 로버츠 B.W., Thornton C. P. & Pigott V. C., 2009, 유라시아 야금학의 발전, 고대 제83권 1012–1022
  10. Scheel B., 1989, 이집트 금속 가공 및 공구, 샤이어 이집트학, 벅스
  11. Vavelidis M. & Andreou S., 2003, 후기 청동기 시대 그리스 Naturwissenschaften, Vol. 95, 페이지 361–366에서 일하는 금과 금
  12. Zwicker U., Greiner H., Hofmann K. & Reithinger M., 1985, 선사시대부터 로마시대까지의 도가니로에서의 구리 및 구리 합금의 제련, 정제 및 합금, P. Cradock & M. Hughes, Furning and Seling Technology, London, 고대 박물관.