+7(499) 136 06 90

+7(495) 704-31-86

[email protected]

Плавка железа


Как выплавлялась сталь | Политех (Политехнический музей)

17 октября 1855 г. английский изобретатель Генри Бессемер запатентовал новый процесс изготовления стали. Политех решил проследить историю развития металлургии от глиняных кузнечных горнов до мартеновских печей с магнезитовой футеровкой.

Цивилизация — это металл, начиная с первых неловких попыток обработки самородных металлов, и до ультрасовременных сложных сплавов. Недаром историки разделяют развитие человечества на этапы, начиная с каменного века: медный, бронзовый и, наконец, железный.

Самородные металлы встречаются довольно редко, поэтому начиная с медного века люди учились выплавлять их из руды. Хотя первое знакомство человека с железом сегодня относят еще к 3–4 тысячелетию до н.э., считается, что «настоящий» железный век наступил лишь около VIII в. до н.э. Во всяком случае, в 1200 г. до н.э. древние греки воевали с троянцами еще медным и бронзовым оружием.

Получать медь и бронзу (сплав меди с оловом) не особенно сложно. Во-первых, самородная медь распространена достаточно широко. Во-вторых, температура ее плавления — около 1350 °С, и в простейшем случае достаточно насыпать руду в каменный или глиняный тигель, и поставить его в кузнечный горн. Вскоре можно будет отделить шлак от вполне чистого металла.

Дорога к веку железа

Температура плавления железа — уже почти 1540 °С. Его получение потребовало печей более совершенной конструкции и более горячих. Чтобы повысить разогрев, воздух в них нагнетали мехами, а сами глиняные печи часто делали «глухими»: чтобы извлечь готовый металл и шлаки, печь приходилось разбирать, а для новой плавки складывать заново. Вдобавок, поддерживать высокую температуру удавалось только в небольших по размерам объемах. Производительность такой металлургии была невысока, а выплавленное железо исключительно дорогим.

Полудоменная печь XV века с водяным дутьем (Штирия)

Широко доступным железо стало только в XIV–XV вв., когда появились доменные печи, выплавка в которых может происходить непрерывно — разбирать ее нет нужды. Железная руда, чередуясь с топливом, засыпается в доменную печь сверху, а снизу подается разогретый воздух и извлекается шлак, а также чугун, сплав железа со сравнительно высоким количеством углерода.

Первым топливом доменных печей стал уголь — сперва древесный, потом каменный, — а с XVIII в. его вытесняет кокс, продукт нагревания угля без доступа кислорода.

Температура в доменной печи так высока, что складывать ее потребовалось из кирпичей, сделанных лишь из особых, огнеупорных сортов глины. В те годы самой стойкой показала себя белая глина (каолин), состоящая, в основном, из водных силикатов алюминия. Глину обжигали, чтобы удалить воду и спечь, получив шамот, затем его перемалывали и после добавления дополнительных ингредиентов формовали в кирпичи.

Стоит заметить, что кузнецы Средних веков относились к чугуну пренебрежительно: при всей своей высокой твердости, он исключительно хрупок и обычной ковке молотом не поддавался. Однако после того, как из него стали лить ядра, пушки, а затем рельсы и мосты, именно он стал основным для черной металлургии. «Доменно–каолинная» технология просуществовала несколько столетий, вплоть до начала XIX в.

Стальная революция

Следующий прорыв связан с созданием технологий получения из чугуна еще более удобных сплавов железа — сталей. Для этого требуется всего лишь снизить содержание углерода, однако долгое время добиться этого можно было лишь очень долгим и сложным способом, включавшим дополнительную проковку. Сталь не была массовой до тех пор, пока в 1780-х не появился новый революционный метод пудлингования.

В пудлинговой печи контакта чугуна с топливом не происходило. Уголь сгорал в очаге, тепло от которого направлялось к рабочему пространству, превращая загруженный чугун в тестообразную массу. При этом стены печи покрывали слоем глины, смешанной с оксидами железа, которые помогали углероду в расплавленном чугуне окисляться. При огромной температуре и за счет особого покрытия углерод и примеси выгорали, и в расплаве появлялись кристаллы достаточно чистого железа. Собрав их в комок, рабочие вытаскивали его из печи и отправляли на проковку.

Вскоре для пудлинговых и доменных печей было найдено и новое огнеупорное покрытие, способное выдерживать температуры, намного выше, чем шамот. Кремнезем — диоксид кремния — при нагревании спекается в огнеупорную стекловидную массу. Уже в 1820-х в Англии, где вовсю бушевала промышленная революция, была разработана технология получения огнеупорных кирпичей из богатой кремнеземом динасовой глины.

Вскоре доменные и пудлинговые печи начинают работу во всех развитых странах: с 1819 г. — во Франции, с 1835 г. — в Австрии, а в 1837 г. и в России открылся первый пудлинговый Камско-Воткинский завод. Металлургия стала обеспечивать возрастающие потребности человечества в «черном» металле. Континенты рассекли железные дороги, в моря вышли железные пароходы, артиллерия вооружилась внушительными пушками.

Между Бессемером и Мартеном

Потребности цивилизации в стали все росли, и технологии быстро совершенствовались. В середине XIX в. Генри Бессемер нашел, что «обезуглероживание» чугуна станет более эффективным, если сквозь ванну с расплавом продувать воздух. Однако бессемеровской переделке поддавался далеко не любой чугун: если он содержал фосфор, то при нагревании до красного каления резко терял всю свою прочность.

Изобретатель Генри Бессемер

Железные руды с низким содержанием фосфора достаточно редки, удалить же его из чугуна в печи не позволяла простая химия: шамотные и динасовые кирпичи создают в ней кислую среду, в которой нужные реакции не протекают. Решение нашлось лишь в 1877 г., когда Сидни Томас и Перси Джилькрист получили патент на новую технологию переделки чугуна — с добавлением связывающей фосфор извести и с облицовкой печи из материалов, содержащих щелочные оксиды магния и кальция.

В самой Англии к новому процессу отнеслись с недоверием. Вплоть до начала ХХ в. металл, изготовленный по этой технологии, ценился не слишком высоко, и даже фирма Lloyd’s брала повышенную плату за страхование судов, изготовленных из «томасовского» металла. Такой консерватизм обошелся англичанам дорого: к концу XIX в. Германия, вооружившись методом Томаса, стала металлургическим и промышленным лидером Европы.

Распространение томасовского процесса привело к тому, что с 1880-х внутренние поверхности сталеплавильных печей все чаще отделывали щелочными (основными) огнеупорами. Изготовленные, например, из минерала магнезита, они позволили поднять температуру до 1700 °С и открыли дорогу новой металлургической технологии — пришло время мартеновских печей.

Эра Мартена

Идею о превращении мягкого железа в сталь погружением его в расплав чугуна еще в 1722 г. высказал Рене Реомюр (тот самый, который изобрел спиртовой термометр и предложил свою температурную шкалу). Однако температура для этого требовалась настолько высокая, что реализовать процесс было невозможно вплоть до появления печей нового типа.

Первый шаг к ним сделал Фридрих Сименс, придумавший подавать в печь воздух, предварительно прошедший через систему труб и как следует прогретый. А завершил работу Пьер Мартен, который в 1860-х запатентовал процесс, позволявший расплавлять чугун, загружать его металлоломом или рудой — и получать сталь нужного качества и состава.

Первые мартеновские печи облицовывались по-старинке, денисовскими кирпичами, но вскоре их вытеснили более выносливые основные огнеупоры, получаемые из обожженного магнезита. Помимо прочего, они позволяли работать с большим спектром железных руд — и в 1880 г. на территории современной Польши была получена первая сталь, выплавленная в мартеновской печи с использованием магнезитовых огнеупоров.

В следующие десятилетия весь мир принялся осваивать внезапно ставший таким важным магнезит. Его добыча и производство из него огнеупорных изделий одно за другим начинаются в Австро-Венгрии, Германии, США, а около 1896 г. и на Урале было открыто огромное Саткинское месторождение. С началом нового века здесь открывается новый магнезитовый завод — впоследствии одно из передовых предприятий советской промышленности, а сегодня — ключевая часть компании «Магнезит», ведущего поставщика огнеупорных изделий для всей российской металлургии. Впрочем, это уже совсем другая история.

§ 28. ПЛАВИЛЬЩИК 5-й разряд \ КонсультантПлюс

§ 28. ПЛАВИЛЬЩИК

5-й разряд

Характеристика работ. Ведение процессов: плавки, переплавки, рафинирования цветных металлов и сплавов в печах различной конструкции; пульверизации алюминия в инертной среде для получения дисперсных алюминиевых порошков и сплавов на их основе с присадками титана, магния, цинка и других металлов в печах различной конструкции с повышенной герметичностью и взрывобезопасным исполнением; плавки руд, агломерата, концентрата, огарка. Приемка жидкого конвертерного шлака. Подготовка печи к плавке. Пуск и остановка печи. Обеспечение рационального режима ведения технологических процессов плавки, переплавки, рафинирования металла. Определение качества продуктов плавки, огнеупорных материалов, времени производства отдельных операций. Обслуживание печей и выпускных отверстий при выпуске металла, наблюдение за их техническим состоянием, состоянием сифонов, фурм, кессонов, желобов и другого оборудования. Замена штейновых и грануляционных желобов, размывка ванны от настылеобразований. Заправка сифонов. Регулирование высоты продуктов плавки в сифоне, отстойнике. Прессование ниппелей, сборка форсунок. Обслуживание установок испарительного охлаждения печей. Очистка сифонной части и съем шликеров. Плавка проб сложных руд, содержащих сульфиды никеля, меди, железа.

Должен знать: устройство плавильных печей различных типов и конструкций; устройство и схему подводок электроэнергии; состав шихты; требования, предъявляемые к качеству компонентов шихты, флюсов и продуктов плавки; способы выявления и устранения неисправностей в работе обслуживаемого оборудования; правила пуска и остановки печей; правила пользования данными анализов; сведения о содержании примесей в черновом металле; способы введения и нормы расхода химикатов, применяемых в процессе плавки; технические требования, предъявляемые к рафинированному металлу; нормы установленного выхода металла; виды и свойства огнеупорных материалов; график загрузки шихты в печь; температурный режим производственного процесса; способы предупреждения брака выпускаемой продукции; нормы допустимых потерь металла и пути их сокращения; химический и структурный состав металлов и сплавов; основы химии, физики, вакуумной техники, электротехники.

Примеры работ

1. Алонжи, конденсаторы, реторты - выбраковка.

2. Алюминий, никель, цинк, олово - ведение процесса переплавки в отражательных печах и электропечах.

3. Аноды и вайербарсы - ведение процесса получения в печах емкостью до 200 т.

4. Висмут - ведение процессов рафинирования в котлах и дистилляции в печах.

5. Закись никеля, закись-окись кобальта - ведение процессов восстановительной и рафинировочной плавок под руководством плавильщика более высокой квалификации.

6. Карналлит обезвоженный, натрий сернистый, сормайт, шихта, кремний, кремнеалюминиевые, кремнемедные, алюминиевомагниевые сплавы, титансодержащий шлак - ведение процесса плавки.

7. Кобальт, олово, медь, никель, кристаллы конденсированного магния - ведение процесса плавки под руководством плавильщика более высокой квалификации.

8. Магний, титан, тяжелые цветные металлы и их сплавы - ведение процессов плавки и рафинирования.

9. Медь для производства медного купороса - ведение процесса грануляции и выпуск штейна или шлака.

10. Металлы цветные и их сплавы - ведение процессов плавки и разливки в шахтных печах медно-серного производства, в трехфазных индукционных электропечах мощностью до 800 кВт, двухфазных электропечах, двух однофазных печах, однофазных печах с разливом через тигель методом полунепрерывного, непрерывного и бесструйного литья, высокочастотных электропечах емкостью свыше 400 кг, вакуумных печах; разливка металла из миксеров объемом свыше 5 т.

11. Металлы цветные и их сплавы - ведение процессов плавки и разливки в трехфазных индукционных электропечах мощностью свыше 800 кВт под руководством плавильщика более высокой квалификации.

12. Никель и никелевые сплавы, бериллиевая и телефонная бронза - ведение процесса плавки в однофазных электропечах в тиглях, котлах, в горнах.

13. Окислы вольфрама, молибдена, кобальта - ведение процесса восстановительной плавки в плазменных печах.

14. Олово черновое - ведение процесса огневого рафинирования.

15. Пятиокись ванадия - ведение процессов плавки в отражательных печах емкостью свыше 2 т и грануляции расплавленной пятиокиси ванадия.

16. Руда, агломерат, концентраты, огарок - ведение процесса плавки в шахтных печах, отражательных и электропечах мощностью до 5000 кВт; ведение процесса плавки в электропечах мощностью свыше 5000 кВт под руководством плавильщика более высокой квалификации.

17. Свинец - ведение процесса рафинирования в котлах или печах и разливка.

18. Свинец, свинецсодержащие материалы - ведение процесса восстановительной плавки в шахтных печах под руководством плавильщика более высокой квалификации.

19. Сплавы алюминиевые - ведение процесса рафинирования в вакуумно-дистилляционных индукционных печах.

20. Сплавы драгоценных металлов - ведение процессов дистилляции и купеляции.

21. Сырье огнеупорное - ведение процесса плавки в электродуговых печах.

22. Сырье, полуфабрикаты, концентраты, шламы, содержащие драгоценные металлы, чистые драгоценные металлы - ведение процесса плавки.

23. Сурьма - ведение процесса рафинирования в печах или горнах.

24. Титан и его сплавы - ведение процесса плавки в вакуумно-дуговых печах с объемом жидкого металла до 100 кг, в плазменно-дуговых печах мощностью до 300 кВт; ведение процесса плавки в вакуумно-дуговых печах с объемом жидкого металла свыше 100 кг, в плазменно-дуговых печах мощностью свыше 300 кВт под руководством плавильщика более высокой квалификации.

25. Цинк - ведение процессов рафинирования в печах и котлах и дистилляции в отражательных печах и в дистилляционных печах с вертикальными ретортами.

26. Цинк катодный - ведение процесса плавки.

27. Шлак свинцовый шахтной плавки - ведение процесса фьюмингования под руководством плавильщика более высокой квалификации.

28. Шламы - ведение процесса рафинирования.

Использование тиглей

/manufacturers/mars-tiegel/Плавка металлов в тиглях имеет давнюю историю. Все началось в Древнем Египте и продолжается в наши дни. Плавка металлов в тиглях особенно популярна в странах, которые находятся на пороге индустриализации. В настоящий момент нельзя отрицать, что  изобретены и широко используются процессы плавки металлов без использования тиглей, но литейные предприятия, работающие более, чем с одним видом металла нуждаются в тиглях для плавки и удержания в них металлов.

Для оптимального выполнения различных задач  разработаны тигли определенного состава со специальными покрытиями. Традиционно, предпринимались попытки найти один универсальный тип тиглей, который будет являться подходящим под любой тип печей. Тем не менее, данное предположение никогда не оправдывалось, несмотря на то, что при определенных обстоятельствах оно могло бы соответствовать действительности.

По правде говоря, небольшие литейные производства, которые работают с бронзой, латунью или алюминием зачастую производят все операции в одном и том же тигле, при этом соблюдая определенную последовательность. Сперва они плавят метал с наиболее высокой точкой плавления, например, никелированное серебро или бронзу, затем они плавят латунь и, в последнюю очередь, алюминий.

Большинство литейных производств, тем не менее, используют различные типы тиглей – каждый специально под определенный метал. 

С изобретением кремний-карбидных тиглей на карбоновой связке в США в двадцатых годах прошлого века и, в последствии в 60-х – 70-х годах в Европе, было принято считать, что это и есть универсальный тигель. Но все-таки  слоган тех лет что, «Тигли SiC(карбид-кремния) являются универсальными, забудьте о тиглях на графитовой связке» был тем не менее ошибочным.

В некоторых случаях, таких как плавка в индукционной печи или в процессе производства цинковой пыли(порошка), оксида цинка  первенство по использованию держат именно графитовые тигли на глиняной связке.  Также, предпочтительно использование глиняных тиглей на графитовой связке на предприятиях по литью алюминия, т.к. данные тигли стоят дешевле, что отражается на себестоимости продукции. Другой причиной использования таких тиглей является тот факт, что литье в глиняном тигле на графитовой связке оставляет меньше т. н. «трудных мест», чем если бы плавка происходила в тиглях из карбида-кремния. По этой причине снижается выбраковка конечной продукции.

В результате все производители теперь предлагают оба типа тиглей. AUG GUNDLACH производит и реализует под маркой MARS CRUSIBLES тигли обоих видов различных модификаций, а также дополнительные аксессуары к ним: стенды, желоба, трубки пирометров, форсунки, ограничители т. д.

Индукционные печи для цветных металлов в основном имеют среднюю частоту (400-3000Hz). В подобных условиях тигли на глиняной связке затрачивают меньше энергии на разогрев, чем тигли из карбида-кремния. Тем не менее, оба вида тиглей могут быть использованы в печах с низкой частотой(50-400Hz).

В отличии от правил разогрева для индукционных печей, в которых рекомендуется сначала разогревать пустые тигли в печи,  в настоящее время даже рекомендуется заполнять новый тигель металлом, в особенности металлическими блоками, расположенными вертикально вдоль стенок тигля. Подобное расположение позволяет избежать разницы температур в центре стенок тигля. 

Для производства цинкового порошка(пыли) и оксида цинка предпочтительно использовать графитовые тигли на глиняной связке, т.к. покрытие данных тиглей меньше вступает в реакцию с цинковой пылью, что обеспечивает удобство  при очистки тигля после использования. Для плавки и литья цинка предпочтительны тигли из карбида кремния, т.к. они имеют защиту от оксидации, что обеспечивает лучшую защиту от воздействия кислорода при низких температурах (450-500 град. Цельсия). Это также относится к операциям с наиболее агрессивным воздействием на тигель, таким как переработка анодов и катодов.

Вышеназванное покрытие тиглей из карбида-кремния является еще одной из причин их применения при работе с алюминием, как при нагреве открытым пламенем, так и при нагреве в электрических печах. Тем не менее, при правильном использовании и обслуживании графитовые тигли показывают такую же высокую производительность.

Раньше для плавки латуни использовались исключительно глиняные графитовые тигли. Главными причинами для этого являлись значительно меньшая степень формирования шлака и удобство очистки тигля. Позже, появились специальные кремний карбидные тигли Х , XO, которые также могут быть использованы для плавки латуни. При правильном и регулярном уходе за такими тиглями, преимуществом их использования является их более высокая теплопроводность. Для плавки меди на высоких температурах рекомендуется использовать тигли из карбида-кремния.

Для плавки чугуна возможно использовать тигли обоих видов. Учитывая высокие температуры и повышенный износ тиглей при работе с чугуном, срок службы тиглей будет ниже, чем при работе с цветными металлами. Таким образом, использование тиглей из карбида кремния или на глиняной связке  для плавки железа является скорее исключением. 

Несколько лет назад по экологическим причинам, а также с целью повышения качества продукции AUG. GUNDLACH было принято решение пересмотреть использование смол и дегтя в качестве связки для тиглей. Данные материалы были заменены на синтетические смолы. Они имеют более стабильные свойства, более высокие связующие качества и способствуют меньшему загрязнению окружающей среды. 

Тигли из карбида-кремния  с подобной связкой маркируются литерами “X” или “XO” и они соответственно подходят для использования в условиях высоких температур.

Все тигли MARS имеют защитное покрытие. Для плавки алюминия тигли могут быть покрыты специальным дополнительным покрытием. К сожалению, не существует какого-либо универсального покрытия, которое будет оптимальным, как для высоких, так и для низких температур. Для выбора правильного тигля необходимо знать, какой рабочий материал будет использоваться, а также тип печи. 


Использованы материалы компании Mars-tiegel

Плавка окислительная - Энциклопедия по машиностроению XXL

Для получения в первом периоде плавки окислительного шлака в печь засыпают известь и железную руду (около 1 % от массы шихты). Через 10. .. 15 мин после загрузки руды скачивают 60. .. 70 % шлака с ним удаляется значительная часть фосфора, преимущественно в виде фосфата железа. Затем в печь вновь засыпают известь (1. .. 1,5 % от массы металла), полностью расплавляют и нагревают расплав, при этом периодически порциями засыпают железную руду и известь. По мере повышения температуры усиливаются окисление углерода и кипение ванны, что способствует удалению растворенных в металле газов и неметаллических включений. Для ускорения окисления углерода  [c.42]
При плавлении кремний, марганец и другие элементы окисляются и образуется шлак (как и при мартеновском процессе). В дальнейшем различают два периода плавки окислительный и восстановительный.  [c.65]

Извлечение фосфора. При обычном процессе плавки в мартеновских печах фосфор переводят из металла в основной шлак в первый период плавки — окислительный  [c.313]

Первая половина плавки (заправка печи, завалка и прогрев шихты, заливка чугуна) проводится, как в мартеновском процессе, но только за более короткое время. Вторая половина плавки (окислительное рафинирование, являющееся основным содержанием процесса) проводится, как в кислородном конверторе, но с меньшей интенсивностью продувки.  [c.348]

Важное значение имеет выбор восстановительных, окислительных или нейтральных условий плавки. Если присутствие кислорода не является нежелательным, то он может быть полезен благодаря тому, что способен удалить из твердого раствора нежелательные примеси (в виде нерастворимых окисей). Сплавы, полученные в графитовых тиглях или в атмосфере водорода, следует рассматривать как приготовленные в восстановительных условиях.  [c.185]

Плавка в слабо окислительной атмосфере . Раскислитель — фосфористая  [c.203]

При плавке под действием окислительного пламени металл насыщается окислами. Для раскисления применяют металлы, окислы которых обладают меньшей упругостью диссоциации по сравнению с окислами раскисляемого металла. Чем выше концентрация металла раскислителя, тем полнее протекает раскисление.  [c.173]

В пламенных печах окисляющее пламя соприкасается с расплавляемым металлом, а затем с поверхностью расплавленной ванны, покрытой шлаком. В результате происходит значительный угар как ряда элементов, содержащихся в чугуне, так и самого железа. В зависимости от характера плавки выгорает углерода от 15 до 25угар металла колеблется от 5 до 7%. Для уменьшения угара стремятся к тому, чтобы состав печных газов был возможно менее окислительным.  [c.175]

Наибольший угар составляющих шихты происходит в первый период работы печи, когда газы непосредственно омывают металл. Чем длительнее период расплавления, тем больше угар. После расплавления металл покрывается слоем сильно железистых кислых шлаков, так что во второй период (доводка и перегрев) угар кремния фактически прекращается. Угар марганца (дающего основные окислы) продолжается в небольшой степени и в этот период, так как основные окислы особенно хорошо поглощаются кислым шлаком.-Для выгорания углерода создаются всё более благоприятные условия по мере перегрева металла. Поэтому угар углерода происходит также во второй период плавки и тем интенсивнее, чем горячее плавка. Углерод выгорает главным образом за счёт окислов железа и марганца, находящихся в большом количестве в шлаке окислительного периода.  [c.175]


Плавка с полным окислением производится только для получения стали с малым содержанием углерода. Для фасонного литья чаще применяют плавку с частичным окислением и без окисления. В первом случае единственными источниками кислорода служат ржавчина или окалина железного лома и проникающий в печь воздух. При неполном окислении выгорает лишь кремний, а Р, Мп и С в большей или меньшей степени остаются в металле. После удаления окислительного шлака производится рафинирование. Такой метод даёт более полное раскисление и сокращает продолжительность плавки. Плавки без окисления производятся при восстановительном режиме на чистом по сере и фосфору и незаржавленном ломе.  [c.188]

Восстановление Мп из этого соединения затруднительно, так как в кислой печи окисление Мп происходит в течение всего процесса плавки—и в окислительный, и в восстановительный периоды. Содержание Мп в металле может быть доведено до 0,07—О,OSO/o-  [c.189]

Плавка красной меди ведётся в пламенных печах с рафинированием окислительным пламенем для удаления из меди примесей свинца, сурьмы, олова, железа, цинка, никеля и серы. Окисляясь, некоторые примеси всплывают в шлак, другие удаляются в виде газов. Плавка состоит из операций 1) загрузки металла в печь 2) расплавления металла 3) скачивания шлака 4) окисления металла 5) восстановления окислов ( дразнения ) 6) разливки металла. Густой шлак разжижают добавкой песка.  [c.191]

Для печей, работающих по окислительному режиму, как правило, характерным является большое развитие окислительной зоны восстановительная зона отсутствует или развита слабо. Углерод топлива в горне отсутствует или находится в небольшом количестве. Например, при пиритной плавке многосернистых руд использование кислорода происходит в нижней части печи, вбли-  [c.361]

Наличие оловянной кислоты в бронзе является следствием того, что при плавке бронзы была допущена чрезмерно высокая температура в печи при наличии окислительной атмосферы. При этом выплавленный металл не был достаточно хорошо раскислен перед его разливкой по формам.  [c.308]

Применение кислорода при плавке стали в дуговых печах позволяет повысить производительность их на 10—20% по сравнению с данными табл. 13. Использование кислорода только в окислительный период плавки увеличивает производительность печей на 10—12%, в период расплавления шихты кислород или кислород совместно с природным газом (водоохлаждаемые кислородно-газовые горелки) повышают производительность печей в пределах 7—12%.  [c.20]

Как следует из рис. 48, как в окислительном, так и восстановительном периодах плавки значения коэффициента распределения серы настолько малы, что десульфурация металла на протяжении всей плавки получает незначительное развитие.  [c.139]

Поскольку в рассматриваемом случае речь идет о выплавке стали методом переплава отходов без окисления, необходимо обеспечить в составе шихты отсутствие высококремнистых отходов. Это требование вызывается тем, что при отсутствии окислительного периода плавки при наличии высокого содержания кремния в шихте появилась бы опасность неполного удаления кремния из металла, а это, как известно, могло бы быть причиной получения газонасыщенной стали. Высокохромистые отходы, в том числе н сильхром, могут входить в состав шихты только при выплавке стали с применением кислорода.  [c.171]

Принцип автогенности при переработке сульфидных материалов давно используется в металлургии меди. Примером типичных автогенных процессов, применяемых ранее или широко используемых в современной металлургической практике, могут служить пиритная плавка, окислительный обжиг сульфидных концентратов и конвертирование штейнов.  [c.149]

Очень важной и ответственной задачей является регулирование напряжения печного трансформатора и электрической мощности, подводимой к электродам дуговой нечи, в различные этапы нагрева и плавления шихты, а также в последующие периоды плавки (окислительный, доводки и раскисления), так как в зоне высокой температуры электрических дуг железо и легирующие элементы (вольфрам, молибден, ванадий, хром, марганец, никель, кобальт) испаряются в заметных количествах с последующим окислением в воздухе. Для снижения угара шихты и окисления легирующих элементов плавку ведут по возможности быстро, изменяя подводимую мощность в зависимости от периодов плавки.  [c.286]


Еще до ПОЛ1ЮГО расплавления шихты в печь засыпают известь и железную руду, обычно около 1 % массы металла, д.ля получения в первом периоде плавки окислительного шлака.. -Через 10—15 мин после загрузки руды из печи скачивают шлака с ним уда-  [c.50]

В зависимости от состава перерабатываемого сырья, характера выплавляемой стали, а также конструкции и материала футеровки печи ход выплавки стали существенно меняется. Для примера кратко разберем плавку стали с окислением Б основной дуговой печн. Эта плавка ведется в том случае, если перерабатываемое сырье содержит фосфор и значительно отличается по составу других элементов от заданной марки стали. После загрузки печи электроды опускают на металлическую шихту, предварительно засыпав ее сверху известью в количестве 2—3 % массы загруженного в печь металла. Известь способствует ровному горению дуги, предохраняет материалы от поглощения газов и быстрее образует шлак. Плавление ведут на самых высоких ступенях напряжения, чтобы быстрее создать в печи жидкую фазу. Еще до полного расплавления шихты в печь засыпают известь и железную руду, обычно около 1 % массы металла, для получения в первом периоде плавки окислительного шлака. Через 10—15 мин после загрузки руды из печи скачивают 60—70 % шлака с ним удаляется большая часть фосфора, так же как и при плавке в мартеновской печн, преимущественно в внде фосфатов железа.  [c.70]

В окислительный период плавки окислительный шлак наводят за 30—40 мин до полного расплавления шихты, для чего в печь вводят железную руду, обожженную известь и плавиковый штат затеи загружают железную тгуду и известь. Досле х плавления и взаимодействия с металлом 60—70% шлака скачивают и вновь наводят шлак, повторяя операцию до трех раз.  [c.349]

Определив таким образом требуемое содержание фосфора в конце окислительного рафинирования [Р]раск, можно переходить к решению главной задачи— установлению шлакового режима плавки (окислительного рафинирования), пользуясь общими принципами, изложенными выше (см. разд. II, гл. 6).  [c.230]

В связи с отсутствием восстановительного периода в сверхмощной печи десульфурация металла должна проходить в окислительных условиях в конце плавления и главным образом в окислительный период плавки. Окислительные условия и малая продолжительность пребывания жидкого металла в печи существенно затрудняют проведение десульфурации металла. Благодаря интенсивному кипению ванны увеличивается поверхность контакта металл-шлак и создаются благоприятные кинетические условия для осуществления десульфурации металла. Возможность быстрого нагрева ванны и высокая окисленность печного шлака Позволяют при необходимости быстро повышать основность шлака окислительного периода ( aO)/(SiOj) до 3-3,5 и улучшают условия удаления серы из металла в шлак. Как достигаемые, так и  [c.89]

СиСОз-Си(ОН).2). Перед плавкой медные руды обогащают и получают концентрат. Для уменьшения содержания серы в концентрате его подвергают окислительному обжигу при температуре 750—800 °С.  [c.48]

В процессе окислительной плавки (в атмосфере воздуха) эти элементы всегда обого-щаются кислородом [О] в растворенном виде в металле. Металлы VA подгруппы (V, Nb, Та) способны растворять кислород, водород, азот, углерод значительно в больших количествах, чем металлы Сг, Мо, W подгруппы VIA. Растворимость кислорода [О] в молибдене и ниобии приведена на рис. 131, 132. Так,  [c.274]

Прутки диаметром 6,35 мм иодидного титана после электронно-лучевой бестигельиой зонной плавки имеют чистоту 99,9999 %. Из них можно вытягивать проволоку диаметром 0,25 мм без промежуточного отжига [1]. Легирование титана 0,2% палладия придает ему высокую коррозионную стойкость в переменных окислительно-восстановительных средах [31].  [c.87]

Много доменных и сталеплавильных печей работает сейчас с использованием кислорода. Этот процесс освоен нашей промышленностью. Но в трудах Бардина мы находим и по этому вопросу новые мысли и предложения, которые могут дать большой эффект в будущем. В 1959 г., незадолго до смерти, он выдвигает задачу получения стали или на первых порах полуфабриката неносредственно в горне доменной печи. Он предлагает подавать сюда кислород, при этом горн доменной нечи будет представлять собою не сборник металла — продукта плавки, а активную часть печи с окислительной атмосферой, обеспечиваюш ей выгорание кремния, серы и частично (до 2%) углерода .  [c.210]

Для плавки чугуна, стали и медных сплавов применяются графитовые (фиг. 278) и шамотные тигли для плавки алюминиевых и цинковых сплавов — металлические. Сверху тигель закрывается крышкой (фиг. 279), защищающей металл от окислительного действия атмосферы печи. Размеры тиглей — по ОСТ 2J154-39 и 2015.5-3 -).  [c.146]

Усиление окислительной способности ваграночных газов, способствующее окислению углерода, облегчает получение малоуглеродистого чугуна [38]. Основным методом выплавки такого чугуна является введение в щихту вагранки стали наряду с чугуном. Содержание углерода в чугуне в зависимости от содержания стали в шихте и условий плавки можно ориентировочно определить следующим образом.  [c.179]

Реакции окислительного периода. Кислород атмосферы при нагревании металлической шихты поглощается железом по реакции Fe-i-V202=FeO-1-64 430 кал. По мере расплавления окисляются и другие элементы за счёт кислорода атмосферы печи и кислорода образовавшейся закиси железа. При плавке с полным окислением после расплавления металла добавляют руду.  [c.187]

Восстановительный период. Раскисление и удаление из металла серы производятся под белым и карбидным шлаками, которые заводят после удаления окислительного шлака. При плавке стали для фасонного литья применяется главным образом белый шлак, который составляют из извести, молотого электроугольного боя (или кокса) и плавикового шпата в пропорции 12 1 2. Рас-кислительное действие самого белого шлака на металл весьма незначительно для окончательного раскисления вводят в конце плавки раскислители.  [c.188]

Наиболее эффективным по производительности и экономичным по расходу энергии является такой вариант триплекс-процесса, при котором электропечь играет роль миксера с подогревом металла для питания разливки. В этом случае расход энергии кислой электропечью составляет всего 50— 75 квт-ч1т. Основная электропечь требует значительно большей затраты энергии, однако, если дефосфоризация производится в ковше за счёт исключения первого — окислительного — периода плавки, этот расход ие менее чем на 500/о ниже расхода энергии при обычном основном процессе электроплавкн стали.  [c.190]


Истощение запасов богатых окисленных руд выдвинуло во второй половине XIX в. проблему использования более распространенных сульфидных руд, содержащих серу. Для перевода сернистых минералов в окислы металлов был использован процесс окислительного обжига, сконструированы специальные печи. В 1878 г. внедрена в практику пиритная плавка медноколчеданных руд в шахтных печах. В одном агрегате сочетались процессы окисления сульфидов и ошлаковывания пустой породы с одновременным получением медного концентрата в промежуточном продукте — штейне [15, с. 8],  [c.128]

Во избежание восстановления фосфора из шлака в металл окислительный шлак, содерлощий фосфаты, должен быть возможно полнее удален из печи перед началом восстановительного периода плавки. Наилучшие условия дефос-форации обеспечиваются в основных мартеновских печах.  [c.53]

В. плавильных печах, работаюших ь ейтральным режимом ниже окислительной зоны нет столба сыпучих материалов, могущего воспринимать вертикальное давление вышележащего слоя и передавать его в горн. В этом случае под окислительной зоной приходится организовывать специальный опорный слой по возможности из материала, не вступающего в химическое взаимодействие с металлом, шлаком и кладкой, и достаточно проницаемого для жидких продуктов плавки и газов. Практически для этих целей иногда применяют кусковой кварцит.  [c.345]

Сушествуют виды пиритной плавки, при которых затраты топлива вообще отсутствуют. Окислительная зона при полупн-ритной плавке значительно более растянута по высоте. Углерод топлива частично проходит через эту зону и попадает в горн, будучи перемешан с пустой породой. Колошниковый газ полупирит-ной плавки имеет относительно высокую температуру, но, как и при пиритной плавке, должен содержать минимальное количество или вовсе не содержать СО. Присутствие кислорода в нем (8—10%) практически неизбежно. Расход топлива в этом случае зависит, помимо температурного уровня процесса, от величины химической энергии сырых материалов, которая может быть преобразована в тепловую, т. е. от протекания экзотермических реакций.  [c.362]

Печи с отдельной тонкой или топочным объемом (окислительная зона), в котором происходит полное сгорание топлива или полное использование кислорода дутья, а в остальной части слоя экзо- и эндотермические реакции отсутствуют (пиритнля плавка медных руд, с известным приближением переплавка чугуна в вагранках и обжиг шамотной глины).  [c.362]

Применение тиглей из окисн кальция и нагрева пламенем для плавки платиновых металлов связано с серьезными нeдo гaткavIн, в связи с чем для этой цели широко применяется индукционный нагрев. Трудно обеспечить надлежащее качество извести для условий работы с высокими температурами. На протяжении всего цикла плавки необходимо очень тщательно регулировать состав газовой смеси. При любом восстановительном характере пламени может происходить восстановление кальция или магния из извести и последующее загрязнение расплавланюго металла. С другой стороны, окислительное пламя способствует проникновению газов в металл, что создает затруднения в последующем процессе изготовления фольги и может даже привести к браку литья. Кроме того, некоторое количество платины теряется в виде дыма (об окислении см. стр. 499), а при плавке сплавов, богатых осмием или рутением, наблюдаются заметные потери этих металлов в виде летучих окислов,  [c.484]

Первоначальный технологический процесс выплавки стали 1Х18Н9Т был аналогичен процессу плавок прочих легированных марок сталей. Он предусматривал проведение полного окисления примесей и рафинирования ванны под белым шлаком. Основные положения этой технологии были разработаны в довоенное время для плавки стали в небольших печах (5—6-г). Шихту составляли из чистого углеродистого лома, никеля и передельного чугуна из расчета получения в первой пробе 0,7— 0,8% С, 0,6—0,7% Мп и 13,0—14,0% Ni. Окислительный период проводили до получения в металле не более 0,04—0,05°/с1Х—г1осле чего шлак начисто скачивали. Содержание марганца в процессе кипения ванны поддерживалось не менее 0,20% систематическими присадками ферррмарганца. Общая продолжительность окислительного-периода составляла около 2 ч. После скачивания шлака давали металлический марганец, сухой речной песок для образования под электродами тонкой пленки шлака для предохранения металла от науглероживания, а затем известь и плавиковый шпат. Через 8—10 мин от включения печи давали около I кг т А1, после чего в течение 30—40 мин жидкоподвижный шлак раскисляли молотым 75%-иым ферросилицием до получения спокойного металла. Кокс в период рафинирования не давали. Безуглеродистый феррохром марки ФХ 005 присаживали в несколько приемов в хорошо нагретый металл. Расплавление феррохрома длилось 1,5—2 ч. После расплавления феррохрома продолжали раскисление ванны мода  [c.93]

В течение примерно двух лет метод частичного окисления был основным методом производства нержавеющей стали. Были выполнены сотни плавок. Вначале метод ие подвергался изменениям и осваивался таким, каким оп был разработай при проведении опытных плавок. Через некоторое время в изложенную выше технологию внесены были изменения 1) большая часть мягкого железа была заменена отходами хромопикелевых сталей с низким содержанием углерода 2) масса плавки была повышена 3) после скачивания окислительного шлака в металл добавляли 10—12% нагретых докрасна отходов стали 1Х18Н9Т для экономии легирующих материалов.  [c.96]

Недостатком этого метода является отсутствие достаточной десульфурации стали. Получение низкого содержания серы в стали обеспечивалось путем подбора соответствующей шихты. Крометого, надо отметить, что окислительный процесс плавки по этому методу приводил к сильному окислению металла, повышенному содержа-ггию закиси железа и окиси магния в шлаках восстановительного периода, и вследствие этого процесс раскисления металла протекал неполно, что не могло не сказаться отрицательно на его пластичности.  [c.97]

По окончании плавления начинается окислительный период плавки —продувка ванны кислородом. До начала продувки или одновременно с началом продувки производят подкачивание шлака на 50—70% Продувку начинают через фурму при температуре металла не ниже 1580° С. Далее кислород вводят одновременно и через фурму и через трубки диаметром 19,7 мм, футерованные специальной массой или огнеупорами. Конец трубки погружают в металл на глубину 150—200 мм и постоянно перемещают ее по горизонтали в разных направлениях для предотвраидепия местного перегрева и повреждения футеровки печи. При нормальных условиях продувки и строгом соблюдении температурного режима футеровка ведет себя так же, как и при обычном окислении ванны рудой. Струя кислорода выходит из фурмы под давлением 0,7—0,9 Мн м (7—9 ат), разгоняет, шлак и, соприкасаясь с металлом, окисляет углерод и другие элементы ванны. При указанном давлении и нормальном составе кислорода (не менее 92% О2) продувка длится 25— 40 мин. При падении давления до 0,3—0,7 MuJm (3—  [c.116]

Решение вопроса получения мягкого железа с еще более низким содержанием углерода было найдено путем разработки технологии выплавки вакуумированного мягкого железа. Суть технологии изготовления вакуумированного мягкого железа заключается в следующем исходную шихту для вакуумно-дуговой плавки выплавляли в обычной электродуговой печи. Требования к состоянию футеровки печи, электродов, составу и качеству шихтовых материалов и шлакообразующих предъявляли такие же, как и при выплавке обычного мягкого железа, расплавление шихты и окислительный период плавки проводили по той же технологии. По окончании продувки ванну выдерживали примерно 10—20 мин, а затем плавку нераскислепной сливали в ковш при температуре не менее 1630° С. Для предупреждения роста металла во время разливки в ковш вводили чушковый алюминий из расчета 1,5/гг/г.  [c.157]


Этот метод применяют в тех случаях, когда отсутствуют высокохромпстые отходы. Шихту составляют пз углеродистых отходов, лома железа, чугуна или электродного боя. Плавку шихтуют так, чтобы за время кипения выгорало пе менее 0,40% С. Содержание хрома должно быть пе более 0,40%. Окислительный период проводится так, чтобы скорость окисления углерода была 0,80—0,50% в час.  [c.176]

Учитывая, что при рассматриваемом способе выплавки стали придется расплавлять большие количества феррохрома, проплавление его лучше провести иод глиноземистым шлаком. С этой целью после скачивания окислительного шлака присаживают шамотный порошок в количестве 10 кг/т и вводят нагретый докрасна феррохром в два-три приема, не допуская закйзле-ния ванны. Для снижения содержания кремиия в высокохромистых нержавеющих сталях по отмечавшейся ранее причине (улучшение пластичности при пониженном содержании кремния в готовой стали) феррохром подбирают для данной плавки такой, чтобы содержание кремния в нем не превышало 1,5% при выплавке  [c.176]


Карельская крестьянская домница | izi.TRAVEL

На картинке изображены уломинские крестьяне (ныне - Череповецкий район Вологодской области, некогда известный своими кустарными железными промыслами). Рисунка карельской домницы мы не нашли, но для нас важно то, что общий принцип у доменных печей был одинаковый. О преимуществах карельской домницы мы скажем чуть позже.

Сырьевой базой для добычи железа служила болотная руда, которая представляла собой "плотные, тяжёлые комья красно-рыжего оттенка". По данным исследователя Бориса Рыбакова, восстановление железа из такой руды начинается при температуре от 400 до 800 градусов. Поэтому термин "плавка" применяется к крестьянским промыслам разве что с оговорками - потому что железу, чтобы его расплавить, нужна температура вдвое большая. А в данном случае правильнее будет говорить о "варке" железа - его превращении в губчатую массу.

Трудились обычно в конце лета и ранней осенью. В целях найти руду, крестьянами использовался заострённый у конца деревянный кол, которым они пробивали верхний слой болота на глубину до 35 сантиметров. О результатах поиска крестьянин судил по производимому колом звуку, по цвету и вкусу породы на кончике кола. Вкус должен был быть кислым. Извлекали слой. Сушили руду два месяца. И в октябре обжигали её на кострах. Плавка в доменной печи производилась зимой.

Печь представляла собой сложенную из кирпича полость с одним-единственным отверстием сверху, куда насыпались уголь и руда. Точнее, по-слойно: слой горячего древесного угля, слой холодного угля, руда, ещё раз слой угля, снова руда. Специальными кожанными мехами в печь подавался воздух. Тяжёлое железо плавилось и скапливалось на самом дне печи, после чего процесс плавки останавливался и через специальное заложенное отверстие из печи при помощи щипцов изымался полуфабрикат весом 4 - 5 пудов (то есть около центнера). При этом процентов 40 от общего веса крицы составляли всевозможные примеси и шлаки. Этот способ получения железа назывался "сыродутным", потому что нагнетаемый воздух был холодным.

Воздух подавался постоянно и это делалось вручную - необходим был человек, который бы непрестанно работал мехами. Поэтому и процесс дальнейшей механизации железоделательного производства шёл по пути, как избавиться от этого самого человека. Мы к этому вернёмся.

В чём же особенность карельской домницы по сравнению с аналогами из других регионов? Вес карельской крицы был выше, чем у других - и это откладывало свой отпечаток на увеличение размера карельской домны. Другое не менее важное обстоятельство - в процессах плавки железа здесь использовался древесный уголь, благодаря чему железо получалось более высокого качества. Историк А.П. Василевский задаётся вопросом - откуда привозилось железо, которое продавалось на Тихвинской ярмарке во второй половине XYII века и где его покупали под маркой "тихвинского уклада". "Не шёл ли на рынки Московского государства карельский уклад, закупленный на Тихвинской ярмарке уже под названием "тихвинского"? Ну да пусть об этом спорят историки!

[Панкс] Плавка Железа — Darkmoon

Панкс достаточно долго находился на Угнетателе, совсем позабыв о многих вещах. Пока что он был занят только разработкой чертежа для нового вида трицикла, который сможет привлечь внимание любого уличного гонщика. Но сейчас было не до этого, и когда он вспомнил о заказе, который был у него на руках, Панкс отправился в свою комнату.

Панкс зашел в приятно обставленную каюту, где так и веяло ароматом дедовских труханов. Подойдя к стойке со своими боевыми доспехами, он разделся и надел свои боевые доспехи.
После того, как все снаряжение было на гоблине, он отправился в мастерскую, где взял ящик с инструментами для металлургии и вышел на верхнюю палубу, откуда и спустился на привычную землю. После этого, Панкс отправился к своему крошшеру, который стоял под Угнетателем. Подойдя к своему собственному творению, он залез в него и завел эту машину для убийств, после чего переключился в режим полета и полетел в сторону Фенриса.

Как только Панкс прибыл на место, он резко спустил крошшер на землю перед самыми воротами крепости, после чего выпрыгнул из кабины, прихватив с собой ящик инструментов. Гоблин вошел внутрь крепости Фенриса и прошелся по высоким коридорам, в конечном итоге прибывая к вратам Смерти.

Гоблин поставил ящик на коврик, чтобы осмотреть громадные врата смерти, которые ему предстоит разобрать. К сожалению, сюда не сможет пройти крошшер, что приводит все к одному. Панксу придется работать самому. Но это было не такой уж и сложной задачей, учитывая, что у него был специальный плазменный резак, что питается от азеритовых кристаллов. Размяв шею, Панкс проверил герметичность шлема и открыл ящик, достав из него нужный инструмент, а уже после он приблизился к вратам и сразу же начал с основной конструкции, дабы деактивировать врата полностью. Дело шло туго, но инструмент понемногу справлялся со своей задачей. И так минута за минутой, конструкция подвергалась разборке, и из-за профессионала Панкса, все прошло без происшествий. Врата были полностью поделены на небольшие блоки, которые лежали по всему залу. Теперь нужно найти подходящий ящик, в котором можно будет транспортировать весь этот Черное Железо.

Пройдясь по всей крепости, ему удалось найти пару полупустых ящиков с костями. Всех их он собрал и очистил от ненужного содержания, после чего переместил к месту, где расположились части прошлых врат смерти. В ящики, что были принесены гоблином, поместилось лишь малая часть от всего, что достал гоблин, но это не мешало ему. Суть заказа была в том, чтобы разобрать ворота и из них выплавить слитков на два боевых топора. Того черного железа, что находится в ящиках, хватит на десять топоров, а может и больше. Более не забивая этим свою голову, Панкс отправился из крепости, перетащив все ящики к крошшеру, после чего при помощи хваткой конечности меха, он закрепил ящики и вновь отправился в крепость, дабы забрать свои инструменты. Когда эта беготня, наконец, закончилась, гоблин в кабине крошшера, полетел в сторону Угнетателя, дабы там переплавить ворота в слитки.

Приземлился на Угнетатель, делая все так осторожно, чтобы не повредить никакие тросы и палубу. Как только приземление окончилось, Панкс поставил ящики на Угнетателя и оставил крошшер, покинув его кабину. Попав на свой родной дирижабль, Панкс попросил парочку своих солдат помочь перетащить все четыре ящика в мастерскую, где и будет происходить плавка всего добытого. Сам же он отправился во всю ту же мастерскую, дабы поставить ящик на место и подготовиться к выплавки слитков.

Перейдя в саму мастерскую, гоблин Панкс переставил все ящики ближе к печи, которая в данный момент только набирала температуру. Но для того, чтобы выплавит черное железо, температура должна быть колоссальной. Пришлось долго ждать, чтобы печь растопилось до нужной температуры. В это время он загрузил в печь все блоки железа, сыграл один раз в карты и провел диагностику своего вооружения. И вот, печь достигла максимальной температуры. Фродо-с закрыл все затворки, оставив лишь одну открытой, а сам наблюдал за датчиками, дабы не произошел какой-либо сбой. Пришлось подождать достаточно долго, чтобы железо, наконец, перешел в жидкое состояние, и после этого, Панкс подставил формы для слитков, в которые и слил всю жидкость. В итоге получилась уйма слитков черного железа, которые пойдут для изготовления топоров из черного железа.

Европейская металлургия от костра до мартена / Хабр

На протяжении всей истории человечества образ хозяйствования нашей цивилизации определяли металлы. Вообще говоря, все первые металлы, открытые человечеством, стоят правее водорода в электрохимическом ряду напряжений металлов. Это так просто потому, что все остальные по закону неумолимой термодинамики будут окислены во влажных и окислительных условиях атмосферы и литосферы. Точнее говоря, те, что правее водорода, тоже будут окислены – но сильно позже. А пока что встречайте: медь, серебро, золото, сурьма!


Справа все интересующие нас металлы, а заодно ртуть и платина. Не влезли палладий и висмут, но они встречаются реже метеоритов

Все эти элементы при определенной доле удачи могут быть встречены в самородном виде – неслыханное счастье для тех, кому до того предстояло пользоваться каменными орудиями труда. Металлу можно придавать почти любую форму, он не раскалывается, а деформируется при ударах, а еще его можно затачивать и делать качественно лучшие орудия труда. Золото, серебро и медь уже к позднему неолиту вовсю использовались для изготовления украшений, а в 6 тысячелетию человечество открыло для себя медные инструменты. Однако самым лучшим доступным металлом было, конечно, железо. Для того, чтобы найти его в чистом виде, нужно поистине дьявольское везение – оно встречается только в упавших метеоритах и является настоящей царской прерогативой (так, кинжал из гробницы Тутанхамона сделан именно из такого железа).

Новую веху в истории обработки металлов ознаменовала восстановительная металлургия. Люди открыли, что, если спекать некоторые минералы с углем, в камешках получившегося шлака заблестят кусочки меди. Это позволило человечеству перейти на небывало высокий по сравнению с неолитом уровень технологий. Новые медные инструменты и так были на порядок лучше каменных, но теперь они стали по-настоящему доступны. Вскоре появились первые печи для плавки меди, которые, например, можно найти в древних городах Анатолии. Так, первое найденное литое изделие датируется 5000 г. до н. э.


диаграмма Эллингема

Теперь сделаем небольшое отступление обратно к современности и обратим свои взоры на диаграмму Эллингема. Эта диаграмма показывает нам, насколько при разных температурах стабильны различные оксиды. Также она позволяет легко определить, восстановит ли углерод или угарный газ нужный оксид до металла при данной температуре – для этого всего лишь нужно посмотреть, в какой точке линия С и СО становится ниже линии соответствующего металла. Из нее можно понять, например, что даже при небольшом нагревании и углеродом, и угарным газом медь восстановится со свистом, а вот чтобы восстановить железо, придется хорошенько постараться (но все же меньше, чем для многих других металлов).

Проблема состоит не только в этом. Мало просто восстановить металл, необходимо его еще и расплавить, иначе вместо слитка, которому можно придать любую форму, получится просто серый (в случае железа) или красный (в случае меди) порошок. Поэтому для эффективного изготовления железных изделий нужна такая печь, которая сможет расплавить железо. Однако построить ее не так-то просто, первые железоделательные печи появились на территории той же Анатолии у хеттов примерно к 1200 г. до н. э. До этого человечество обходилось медью или бронзой – сплавом меди с мышьяком или оловом (бронза была попрочнее меди, дольше изнашивалась и плавилась при меньшей температуре).


Сыродутная печь

Такие требования сформировали облик европейской железной металлургии на многие века. Схема печи оставалась общей: высокая глиняная/земляная труба, в которой вперемежку уложены слои железной руды (как правило, болотной бурой слизи или каменной руды) и древесный уголь. Все это мероприятие было крайне малопрофитным в смысле целевого продукта, в железо превращалось около 30% руды в лучшем случае. Несмотря на это, железные орудия были на порядок выгоднее орудия из любого другого металла, доступного европейцам, из-за не в пример большего качества.

Описанный выше способ выплавки железа назывался сыродутным. Получившийся кусок железа содержал крайне большое количество шлаков, поэтому его проковывали большое количество раз. При этом получившееся железо обладало существенным недостатком. При получении оно было крайне твердым и незатачиваемым (так как содержало большое количество углерода), а при дальнейшем выгорании – очень мягким. Поэтому единственным способом получить нормальное, функциональное изделие было сваривание нескольких пакетов железа методом проковки сложенных слоев железа, просыпанных между собой бурой. Усовершенствовав технологи многократной проковки заготовки до предела и чередуя мягкие и твердые слои железа, человечество научилось изготавливать булатную сталь – один из лучших видов металлургической продукции своего времени.

Одним из основных шлаков в металлургическом производстве Средневековья был чугун. Он выплавлялся из руды раньше всех, потому что в нем больше углерода, а, чем больше в каком-либо твердом веществе примеси, тем ниже его температура плавления. Также чугун крайне хрупок и тяжел, что затрудняло его применение в металлургии. Довольно большая часть железа всегда уходила в шлаки в виде чугуна, откуда его было уже не выдернуть. В больших по размеру печах (штукофенах и блауофенах) с четырех-пятиметровыми «резервуарами» для руды и угля в чугун и шлак уходило просто огромное количество железа. Обычно из чугуна потом изготавливали низкотехнологические изделия типа кувалд, ядер и прочего. Забавный факт – и по сей день шлаки металлургического производства используются в дорожном строительстве как материал для брусчатки.


Схема современной доменной печи

Следующей вехой развития железного производства стали доменные печи. Человечество догадалось, что, если печь сделать достаточно большой, можно будет подбрасывать в нее уголь и руду прямо в процессе плавки, а железо, сталь, чугун и шлаки сливать из нее через отдельные летки. Этот процесс в 15-16 вв. стал очередным технологическим бумом для Европы – несмотря на то, что доменную печь нельзя было останавливать, а угля и руды она жрала абсолютно непомерное количество, она позволила европейцам превзойти весь мир по выплавке металла на душу населения, а, следовательно, по артиллерийской мощи.

С учетом роста населения и постоянно растущего спроса на железо его производство на душу населения в 11-13 вв. достигало порядка килограмма на человека в год. Для сравнения – современный небольшой ножик весит порядка 200 граммов, лезвие небольшого топора – около 700 граммов, а ведь еще нужно на чем-то готовить, чем-то строить, опять же всяческие метизы типа гвоздей, скоб, крюков и прочего. В итоге мы понимаем, что уровень сыродутной металлургии даже с учетом перекрытия некоторых потребностей другими металлами давал ужасающе мало.

Ситуация менялась, как ни парадоксально, с увеличением количества металлических изделий – можно было срубать больше деревьев, прокапывать более глубокие шахты, возводить более сложные конструкции. Производство росло в геометрической прогрессии – размер печей для выплавки железа все увеличивался, увеличивался от простой сыродутной печи к штукофену и блауофену и наконец-то вырос до настоящей домны с непрерывным циклом выплавки. И тут понеслась – положительная обратная связь сделала свое дело.

Всеевропейское внедрение в 15-16 веках доменной печи сразу, буквально за несколько десятилетий, увеличило количество производимого на душу населения железа втрое, а то и вчетверо. Нашей цивилизации впервые стали по-настоящему доступны каменные железные руды. Забегая вперед, скажу, что в Швеции, стране, которая на тот момент поставляла больше половины всего европейского железа, к 18 веку производство достигло невероятных 20 кг железа на человека. Впрочем, до обогащения и прочих технологических процессов мы пока еще не дошли – пока что это просто загрузка печи камнями руды, углем и флюсом – специальным веществом, чтобы снизить количество примесей в плаве и уменьшить температуру плавления.

Проблемой доменного производства была необходимость в огромном количестве качественного древесного угля – каменный уголь содержал много вредных для железа примесей, поэтому деревья приходилось вырубать в огромных масштабах. Об экологии тогда никто не заботился, но бескрайние леса были, очевидно, не во всех странах. Также откровенным минусом все еще был уход огромного количества железа в чугун, хрупкий и потому не годный для создания инструментов и метизов. Единственной масштабной отраслью применения чугуна было артиллерийское дело – на отливку пушек и ядер шли многие тонны чугуна. И вот тут человечество сделало пока чисто эмпирическое, но очень важное открытие – из чугуна при высокой температуре может выгорать углерод. Естественно, ни о каком углероде речь тогда не шла, но этот факт позволил железоделательному производству перейти еще на один технологический уровень выше.

Все помнят, как в морозилке замерзает соленая вода? Образуется большая ледышка, самого рассола становится меньше, концентрация соли в нем растет. Похожий процесс происходит и при плавлении чугуна на воздухе. Углерод из него частично выгорает, частично переходит в жидкую фазу, а на дне печи начинают образовываться кристаллы железа. Это явление заметил английский металлург Генри Корт, и вскоре практика пудлингования – перемешивания расплава чугуна вошла в Британии в крайне широкое распространение.


Печь для пудлингования. 1) Под 2) Труба с клапаном для регулирования силы тяги 3) Порог, отделяющий металл в рабочем объёме от топлива 4) Колосниковая решётка, на которой находится горящее топливо (уголь) 5) Боковое окно для пудлинговщика 6) Окно для заброса топлива

Как происходило пудлингование? Сначала в печи, обложенной огнеупорной футеровкой (отделка печи, позволяющая оградить тело печи от разрушительного влияния расплавов) без доступа открытого пламени расплавлялся чугун. По прошествии некоторого времени рабочие засовывали в расплав огромные железные штанги (около 40 килограммов весом) и начинали интенсивно перемешивать его. Вскоре на штангах выкристаллизовывалось чистое железо, температура плавления которого намного выше, чем у чугуна. Далее получившуюся крицу вынимали из расплава, проковывали и разделяли на слитки.

Естественно, процесс этот был далеко не из самых легких, однако он позволил высвободить для промышленности огромное количество чистого железа и разом решить проблему переизбытка чугуна. Процесс пудлингования доминировал в металлургии на протяжении практически ста лет, после чего был вытеснен сразу тремя способами – бессемеровским (открытым Генри Бессемером в 1856 году), томасовским (открытым в 1878 году Сидни Гилкристом Томасом) и мартеновским.


Принцип работы любого конвертера

Бессемеровский и томасовский процессы довольно схожи. В качестве основного реактора используется веретенообразная печь с огнеупорной футеровкой (в случае бессемеровского процесса – кислой, содержащей SiO2, в случае томасовского – основной, содержащей доломит CaCO3xMgCO3). В процессе плавки печь нагревается, опять же, без доступа открытого пламени, после чего продувается сжатым воздухом через сопла, расположенные в дне печи. Расплав поддерживается в горячем состоянии из-за процесса окисления примесей руды, проходящего с выделением температуры. Далее полученное железо подвергается дополнительному науглероживанию с образованием стали. Основное отличие двух способов состоит в химическом составе плава.

В томасовском процессе могут быть использованы загрязненные серой и фосфором руды – продукты окисления фосфора и серы связываются материалом футеровки, давая окисляющий железо углекислый газ. У этого способа есть недостаток – фосфор и сера удаляются из плава не в полном объеме, поэтому железо получается более ломким. В бессемеровском же процесса футеровка печи не позволяет использовать основные флюсы, что делает его более требовательным к качеству руды. Однако этот способ дает более качественное железо, что и определило его производственное преимущество в долгосрочной перспективе.

Настало время сказать несколько слов и про мартеновский процесс. Он был открыт в 1864 году французским инженером Пьером Мартеном. Основное его отличие от бессемеровского и томасовского способов состоит в том, что газообразное топливо (обычно природный газ или коксовый газ) подаются прямо в зону плавки, где расплавляют чугун и одновременно окисляют его. Мартеновский процесс получил особенно широкое распространение в качестве способа передельной металлургии, которая использует для выплавки новой стали железный лом.

Сейчас практически все процессы старины глубокой (кроме доменной выплавки, конечно) уже ушли в прошлое. Их заместили новые гиганты – конвертерно-кислородный (переиначенный бессемеровский) и электродуговой способы выплавки стали. Однако история их, как мне кажется, довольно увлекательна, чтобы помнить ее и интересоваться ей.


Божественно прекрасный томасовский конвертер

Автор: Павел Ильчук



VPS

серверы от Маклауд быстрые и безопасные.

Зарегистрируйтесь по ссылке выше или кликнув на баннер и получите 10% скидку на первый месяц аренды сервера любой конфигурации!

90 000 железа - изобретения и открытия

Fe - ferrum - блестящий серебристо-белый металл, химический элемент.

В природе встречается в виде обычных минералов, таких как магнетит, гематит, лимонит, пирит и др., и в самородном состоянии во многих частях мира, поэтому известен с древних времен.

Метеоритный чугун с высоким содержанием никеля был известен первобытному человеку, который использовал его уже в каменном веке.Колыбелью железа является шумерское государство на северо-западе. части Месопотамии.

Именно там был найден нож из железа, содержащего более 10% никеля, т.е. металла метеоритного происхождения. На языке создателей этого ножа название железа было urudu-an bar , что переводится как «медь с небес». Немногие более молодые памятники, найденные в этом районе, датируемые примерно 3000 г. до н.э., были сделаны без примеси никеля, что доказывает выплавку из руд.


В Египте железо было известно около 4000 г. до н.э.н. э. и около 1350 г. до н. э. уже был в общем употреблении. В гробнице Тутанхамона (около 1360 - 1349 гг. до н.э.) было найдено множество изделий из железа, в том числе железный кинжал. Интересным фактом среди реликвий этого периода являются: золотое кольцо с железными украшениями и кольца примерно 1300 г. до н.э. украшены накладками из меди, свинца, серебра и железа, что свидетельствует об их культовом назначении.

В Индии железо производили, вероятно, около 2000 г. до н.э., тогда как в Китае железо стало широко использоваться во время правления императора Чжуанг-Вана (696 - 682 до н.э.).СЕ).
Среди европейских народов железо первыми стали использовать греки и критяне (1400 г. до н. э.), а римляне узнали об этом металле позже. К концу 6 века до н.э. они использовали его для украшений и изготовления сельскохозяйственных орудий, в то время как «дикие» народы Центральной Европы уже производили железные мечи и другое оружие.

Дальний Восток, Индия, Китай и Япония — очень старые центры развития металлургии железа. Изделия из железа, изготовленные в этой области путем литья или ковки, достигли таких размеров и точности, которые были достигнуты в Европе только 1000 лет спустя.
Примером может служить колонна, стоящая по сей день во дворе в Дели, сделанная на рубеже старой и новой эпох - весом около 6 тонн и высотой более 8 метров. Эта колонна была постаментом статуи человека-птицы ( гаруда ), и она находится в отличном состоянии, без следов коррозии, что объясняется очень высокой чистотой металла.

Другим примером является 22-метровая статуя Будды, отлитая в Китае, а в Индии для строительства цепных подвесных мостов использовалось железо.


О популярности выплавки железа в этой местности свидетельствует и форма налогообложения, введенная в 511 г. до н.э. одним из китайских правителей. Согласно постановлению, налог уплачивался, в том числе, 326 килограммов железа на каждый километр его страны.

В Польше начало железного века относится к 7 веку до н.э., хотя железо было известно уже в период расцвета лужицкой культуры, а первая выплавка железа датируется 750 годом до н.э.
Наибольший расцвет древней металлургии железа в Польше пришелся на период римского влияния.В этот период здесь действовало несколько металлургических центров, самые крупные из которых находятся в районе Кракова - в т.ч. в районе сегодняшней Новой Гуты - и в районе Свентокшиских гор.

По оценочным подсчетам, во втором - четвертом веках нашей эры в этом втором центре было выплавлено около 20 миллионов килограммов железа, что позволяло экспортировать его в другие земли. Следует помнить, что цена на железо в то время была очень высока (король Карл Великий носил Железную Корону - Corona Ferrea , т.н.Корона Ломбардии, признанная высшим символом власти с 7 века.

Развитие металлургии железа в новое время связано главным образом с развитием металлургических печей, главным образом коптильных, а затем с развитием химии, металлургии и металлургии

.

Материалы для студентов-археологов

Материалы для студентов-археологов Вернуться на главную
Размещено с согласия автора
Производство и переработка железа и стали в Совянах
Первую выплавку железа на землях, оккупированных славянами, можно обнаружить уже за несколько лет до нашей эры. Использование местных руд, безусловно, имело место уже в Гальштате D, а в более широком масштабе оно имело место в конце позднего периода. В начале нашей эры использовали не только лимонит (в виде руды или дерна), но и гематит, сидерит, добываемый горным строем (Рудки под Супи).Также в раннем Средневековье исходным пунктом первоначального металлургического процесса, рядом с битуминозной рудой и т. д. Более эффективными были руды с содержанием до 60% железа, содержащие до 80% железа. Однако торфяные руды, которыми изобиловали советские земли, были основой для получения этого металла. Обычно они содержат значительные количества соединений фосфора. Фосфор снижает пластичность и повышает хрупкость материала, особенно при низких температурах. Об их широком использовании свидетельствуют не только археологические находки, но и многочисленные местные названия и названия рек, образованные от слова руда.Древесный уголь был получен путем обжига кусков дерева и газа в земле, оставляя небольшие вентиляционные отверстия для поддержания ограниченного горения и правильной температуры. Другой, более инновационный метод, заключается в измельчении углей в угольных шлифовальных машинах, установленных на поверхности земли. Неизвестно, был ли уже известен в раннем Средневековье способ опудривания древесного угля, который наверняка применялся в поздние века. Дымовые печи используются для плавки руды. Процесс дымоудаления заключается в загрузке хорошо прогретой рудной печи (или котла) древесным углем.Для получения достаточно высокой температуры применялся искусственный дутье за ​​счет мехов, приводимых в движение руками или ногами. В таких условиях при температуре 1200 1400 0С оксиды железа, содержащиеся в руде, восстанавливались, а оставшиеся части руды, образующие улей, расплавлялись. Вероятно, во время плавки руду с древесным углем несколько раз загружали в топку, при этом образовавшийся улей сливался через сливное отверстие в нижней части ендовы. Только когда в печи накопилось соответствующее количество металла, процесс останавливали.Получение жидкого улья имело важное значение для процесса дымоудаления, так как можно было соединить частицы восстановленного железа, которые концентрировались в виде тишины в нижней части топочной долины. Чем тоньше и текучее был улей и чем выше была температура в топочной камере, тем легче сплавлялись частицы железа и тем меньше было сот остаточного металла. На краях сформированного таким образом шифера металл имел более неправильную форму и больше смешивался с ульем. Чтобы удалить эти примеси, металл повторно нагревали в сердце кузнеца, резали, разбивали на более мелкие части и ковали.Наиболее ранние описания выплавки железа плавильным способом относятся к 16 в. Предположительно в раннем средневековье в металлургии железа применялись низкие чашечные (подземные) печи. Железо, полученное в процессе дымоудаления, достаточно мягкое, содержит краевые осадки различного размера, которые располагаются преимущественно по границам зерен и отрицательно сказываются на свойствах материала, так как снижают прочность и пластичность. Другим способом была плавка руды в огне, т. е. без огнеупорных стен металлургической печи, этот способ (называемый итальянским) был фактически описан только в 19 веке.однако он, вероятно, восходит к раннему средневековью или даже раньше. В круглую полость земли глубиной около 7 дюймов засыпали древесно-угольную пыль, вокруг ее торца располагались сильфонные насадки, на расстоянии 5 дюймов толстые слои древесного угля, а затем слои предварительно промытой руды, поверх которых насыпались слои мелкого древесного угля. уложенная и обожженная руда; внешние слои являются нежелательной рудой. В шахту над соплом загружали раскаленный уголь и с помощью мехов разжигали сильный огонь.Угарный газ, образующийся в середине печи, восстанавливал железо в обожженном рудном слое. Через 3-4 часа процесс прерывали дроблением и удалением наружного слоя руды, который также обжигали. Полученные куски восстановленного железа, полностью отделенные от улья, загружали вместе с древесным углем в надлежащим образом подготовленный таз, разжигая сильный огонь с помощью мехов. Процесс занимает 4-5 часов. В долине плавили улей, а из кусков железа делали сланец, который затем ковали и обрабатывали.Такой процесс мог осуществляться и в кузнечном огне, возможно, его иногда применяли раннесредневековые мастера в более мелких металлургических центрах. В раннем Средневековье сталь добывали и в печах, которые нужно было как следует топить, чтобы колпак печи во время самого процесса не поглощал слишком много тепла. Увеличили долю древесного угля в шихте и чаще извлекали улей, выбивая его через отверстие в ендове топки. Возможно, некоторые виды руды подходят для этого лучше, чем другие.Возможно также, что использовались печи особой конструкции, сложенные из камня и толстых слоев глины. Другой способ – получать сталь не напрямую из руды, а из сливы. В глиняные тигли или горшки помещали куски железа, буковый или дубовый уголь и песок. Посуду ставили на дно печи, разделяя их слоем древесного угля. Были зажжены костры. Железо в тиглях светилось и медленно обугливалось. Печи, в которых происходит этот процесс, чаще всего имели круглое сечение в горизонтальном плане и вертикальный наклон киты.Предполагается, что для этой цели делали специальные каменные печи, известные нам также из Польши, но назначение которых нельзя определить с уверенностью из-за отсутствия более надежных находок, для науглероживания куска железа в сердце кузнеца. Твердые тела очень быстро охлаждались в воде или снегу, в результате чего науглероженный слой становился твердым и хрупким. Пленка была снята и процесс перезапущен с достаточным количеством железа.Наконец, частицы науглероженного железа были собраны и сварены вместе. Полученная таким образом сталь называлась аранжировкой. Еще одним способом получения стали является ковка железных шлейфов с целью удаления механических примесей. Если огонь, на котором он нагревался, был разожжен лиственными дровами и было мало доступа воздуха, он мог превратиться в древесный уголь. Руда перерабатывалась в его окрестностях из более крупных поселений или перевозилась в более крупные поселения, где ею занимались специалисты, которые в силу сезонного характера этой деятельности, вероятно, также были кузнецами.Многочисленные находки ульев в различных поселениях говорят о повсеместности и развитии металлургии железа у славян в период раннего средневековья. В районе Руси было обнаружено большое количество блумариев. Письменные и археологические источники говорят о развитии металлургии и в других советских землях, как в восточной, так и в западной и южной Совящине. Другой способ должен был быть использован в Норвегии. Испытание проводилось в кузнечном костровом бассейне, заполненном еловым древесным углем. На этих углях прямо перед соплом ставились железные стержни.Под воздействием сильного огня железо обуглилось и расплавилось. Металлический шпион падает на дно бассейна. На дне собирался кусок стали. Этот метод привел к высоким потерям железа (около 50%). В раннем средневековье металлургия железа достигла значительного прогресса в Западной Европе. сочетается с применением водяного сильфонного привода. В течение тринадцатого века меха с водяным приводом быстро распространились по всей Европе, достигнув также территории Польши, где уже в двенадцатом четырнадцатом веке они использовались в ряде коптилен. Применение водяного привода увеличило действие сильфона, а также количество воздуха, подаваемого в топочную полость.Чтобы защитить рабочих как от тепла, исходящего от палящего заряда, так и от раскаленных кусков угля, выдуваемых мощным потоком воздуха, над долиной пришлось соорудить шахту. Таким образом, шахтный коптильный аппарат заменяет небольшой чашечный дымосборник. В шахтной дымовой машине температура процесса была выше и, вероятно, составляла 1400-1600 0С. При достаточно высокой добавке древесного угля (по отношению к количеству руды) науглероживание восстановленного металла происходило в значительно большей степени и было получено сырье, содержащее ок.35% угля, который плавится при температуре около 1200 0С. Поэтому он находился в жидком состоянии и сливался из печи через отверстие в дне шахты. Сырье было хрупким и годилось лишь для изготовления некоторых отливок. В 14 веке из него изготавливали горшки, трубки, водосточные трубы, плиты для печей, плиты для камина и надгробия. Надгробия. В то время надгробия также стали отливать из сырья ядра, а затем и пушечные стволы. С целью получения металла, пригодного для изготовления орудий, заготовку подвергали обезуглероживанию путем нагревания в сильном потоке воздуха в кузнечном сердцевине (продувание).Это был так называемый процесс фри. Если процесс доводили до конца, то его продуктом было железо, которое, в отличие от металла, полученного в коптильной печи, называется фрикционным железом. В 14 и 16 веках появилось несколько новых способов получения стали. Получить его можно было в шахтной печи, непосредственно путем восстановления руды (дымной стали), называемой природной. Кроме того, при выдувании чугуна можно было остановить процесс до полной (почти) декальцинации металла, что, однако, требовало немалой сноровки. Мягкое железо (вольфрамовое или дымовое) было легче вырезать древесным углем или другими карбонизаторами.Средневековую сталь, независимо от того, был ли это металл коптильного или фризеровского происхождения, сейчас можно разделить на три вида: мягкая сталь 0,1-0,3% С; твердая сталь 0,3-0,5% С; твердая сталь 0,5-0,8% С. Весьма вероятно, что славяне познакомились на Востоке довольно рано, или через речные мастерские, с техникой квиртинга (сварка и ковка стали с разным содержанием углерода, в результате металл)

Основные технологические процессы: Одним из основных технологических процессов, широко применявшихся при производстве раннесредневековых орудий, была очаговая сварка железа и стали.Эта процедура была необходима при изготовлении многослойных изделий, где весь инструмент был выкован из железа, а из стали - только его рабочие части. Это относительно простая процедура, но требует большой ловкости и мастерства. Сваренные куски металлического цинита кузнечными клещами нагревали в кузнечном огне при высокой температуре, а затем соединяли вместе на наковальне. Для того чтобы металл можно было сваривать, контактирующие поверхности должны быть хорошо очищены от окислов, поэтому на свариваемую поверхность кладут небольшое количество чистого песка или жирного стекла.Эти вещества образуют струйку крупных оксидов железа, которые стекают в одну сторону, оставляя чистую металлическую поверхность. Во время нагревания и долбления углерод диффундирует из стальной части в железную. Чем выше температура, тем больше время выдержки, тем глубже достигается науглероженный слой в железной детали. Сварной шов оставался местом пониженной прочности и, чтобы избежать этого недостатка, в ряде случаев применялась рифленая поверхность сварки. Иногда наблюдается сварка стали со сталью
. Переделка пластика.При повышенных температурах (900 1200 С) железо и сталь становятся пластичным материалом, поддающимся обработке и ударам мотка придают заданную форму. Раннесредневековые кузнецы хорошо освоили процессы этой модификации, и к таким изделиям относятся, например, шпоры. Восстановление стали было сложнее, чем железа. Этот металл менее пластичен и меньше вероятность его перегрева или обезуглероживания. При повышенных температурах кислород воздуха вступает в реакцию с углеродом стали и даже соединяется с атомами железа, образуя оксиды на поверхности металла (накипь).Такие процессы могут снизить производительность стали или даже разрушить ее.
Науглероживание железа. Науглероживание использовалось в раннем средневековье для упрочнения инструментов. Этот процесс осуществлялся после ковки инструмента путем нагревания его при температуре 950-1100 С в науглероживающей атмосфере, т. е. обугливания при повышенных температурах древесного угля или органических продуктов, таких как отходы кожи, части рогов и копыт крупного рогатого скота, и т. д. В этих условиях происходит диффузия углерода к железу.Следовательно, наибольшее значение углерода достигалось при науглероженной поверхности инструмента, концентрация углерода в более глубоких частях металла была все ниже и ниже.
Термическая обработка науглероженного железа и стали. Особая твердость инструмента может быть получена соответствующей термической обработкой. Металлургические исследования раннесредневековых орудий показывают, что в этот период широко применялась термическая обработка. Их использование советскими кузнецами может быть доказано наличием их собственного технического словаря. Закалка обычно заключалась в быстром охлаждении, обычно жидкостным, всего инструмента, предварительно нагретого до соответствующей температуры, о которой судили по цвету нагретого металла.Предположительно в качестве охлаждающей жидкости использовалась вода. Другим видом термической обработки является местная закалка, заключающаяся в погружении в жидкость только рабочей части инструмента и выдержке до остывания всего инструмента. В этих условиях наибольшая степень закалки достигалась в погруженной воде, наиболее быстро остывающей части инструмента. Местная закалка, совмещенная с отпуском, отличалась от предыдущей тем, что перед тем, как весь инструмент остынет, его извлекали из воды; затем тепло, проходящее от неохлаждаемой части инструмента, вызывало повторный нагрев рабочей части.

.

Необычная демонстрация древнего метода выплавки железа в т.н. коптильная печь на AGH - Информация

Сегодня в 10.00. в Университете науки и технологий AGH Станислава Сташича в Кракове, в реконструированной, похожей на старинные установки, коптильной печи идет экспериментальная выплавка чугуна.

В польских землях, особенно в районе Свентокшиских гор, можно найти многочисленные следы коптильных печей (также известных как плавильные печи), которые в древности использовались для производства железа из руд, содержащих несколько процентов этого элемента.Технология производства дыма восходит к 2 веку до нашей эры. до 5 века нашей эры Печи этого типа напоминали дымоходы и строились из глиняных кирпичей, смешанных с опилками и травой. В печи загружали железную руду и древесный уголь. Только так наз. шлакоблоки, которые являются побочным продуктом процесса плавки. В настоящее время на основании археологических раскопок можно предположить, как выглядел весь процесс плавки. Студенты факультета металловедения и промышленной информатики АГХ, собравшиеся в Научный кружок металлургии пигментов и стали, заинтересовались тем, как работают металлургические установки этого типа.

Строительство печи, как и сама плавка, осуществляется по гранту ректора, присуждаемому студентам за проект «Реконструкция старинной плавильной печи шлакового типа в соответствии с концепцией свободной поверхности затвердевания шлакоблоков» ". Научный эксперимент, который проведут студенты, познакомит с металлургическими методами, которыми пользовались наши предки. Основным продуктом процесса плавки будет железный сланец в твердой форме, а побочными продуктами будут жидкий шлак и отработанные газы.Стоит добавить, что дымогенератор является первым в мире «одноразовым» — после окончания процесса, чтобы убрать железный шифер, нужно разбить печь.

Плавка в коптильной печи продлится от 10:00 (начало розжига печи, которая нагревается до температуры ок. 1200С) до 16:00, когда произойдет захватывающий момент его разрушения и ковки расплавленного железа. Все мероприятие пройдет в технологическом зале корпуса Б-4.

С уважением,

Бартош Дембинский

Пресс-секретарь AGH

тел.605 109 858,

012 617 25 45

электронная почта: [email protected]


Теги: железо, печь, дым, фумигация, плавка, выплавка железа, древний, дисплей, AGH, лаборатория, Laboratroium
назад Поделись с друзьями

25-05-2022

Публикация на эту тему была отмечена ректорами двух университетов Лодзи.

25-05-2022

проф. К. Пирч, вирусолог Ягеллонского университета.

25-05-2022

Первые уже доступны, но пока помогают при некоторых заболеваниях.

25-05-2022

Нужна еще одна кампания вакцинации.

25-05-2022

Повышает иммунитет матери и ребенка против Covid-19.

25-05-2022

Его будут изучать ученые из Лодзинского университета.

25-05-2022

Они показаны в исследованиях самой большой группы на данный момент.

25-05-2022

Почти 1/3 этих укусов приходится на день.

.

Нижнесилезские / кельтские печи для плавки железа обнаружены в Варкоче - Министерство образования и науки 1 тысячелетие до н.э. Они достигли нынешних территорий Силезии и Малой Польши на рубеже 5-4 веков до нашей эры.

«Обнаруженные нами печи для плавки железа в Варкоче, скорее всего, относятся к самой ранней фазе их пребывания на нынешней территории Польши», — сказал руководитель раскопок, доктор Пшемыслав Дулемба из Института археологии Вроцлавского университета, в интервью с ПАП.Исследование финансировалось Национальным научным центром.

Эти печи были вкопаны глубоко в землю, а их внутренняя часть была выложена флисом (в том числе изоляционным слоем из глины). Лишь очень небольшая их часть выступала над поверхностью земли, описывают ученые. Внутри были обнаружены единичные куски расплавленного железа и куски шлака.

Очень похожие комплекты печей - как по форме конструкции, так и по пространственному расположению известны из Чехии.

Находки, сопровождавшие эти установки, также убедили археологов в том, что найденные печи использовались кельтами.Это фрагменты гончарных сосудов, которые следует ассоциировать с этим народом. Кроме того, ученые нашли металлические украшения и детали одежды, в том числе застежки для халатов. Их специфический тип был изготовлен на рубеже V и IV веков, что позволяет датировать начало поселения в Варкоче.

Ученый говорит, что в этих печах несколько раз плавили железо. "Интересно, что дымосборники (бывшие металлургические печи - ПАП) с римского периода, т.е. спустя несколько сотен лет, были установками одноразового использования", - подчеркивает он.Это свидетельство большого мастерства кельтов в области металлургии, считают специалисты.

Пока ученые открыли только один небольшой археологический раскоп. Исследования проводились в октябре. «Однако я думаю, что печей вокруг больше», — считает Дулемба.

Археологи точно выбрали место для раскопок благодаря использованию магнитного метода, позволяющего зафиксировать следы древних зданий и сооружений, некогда подвергшихся сильному воздействию высоких температур.

Мастерская сталелитейщиков располагалась рядом с постройками типичного кельтского поселения. «Если специальные исследования в виде анализов и радиоуглеродного датирования остатков обожженной древесины от печей подтвердят наше предположение, мы сможем с уверенностью сказать, что это первая хорошо задокументированная кельтская плавильная мастерская в сегодняшней Польше», — подчеркивает д-р , Дулемба. Самые молодые памятники, найденные на городище, относятся ко второй половине XIX века. 3 век до н.э.

Археологические раскопки с остатками металлургической мастерской, обнаруженной в Варкоче в Нижней Силезии.Фото Станислав Жезник

Кельты привнесли знания о гончарном круге и передовой металлургии железа. Ножницы, топоры, стамески, напильники и молотки в аналогичной форме использовались в Польше до конца доиндустриальной эпохи, т. е. рубежа 18 и 19 веков, и до сегодняшнего дня некоторые из них используются в художественном мастерстве. Вместе с кельтами на нынешних землях Польши появился и гончарный круг — благодаря этому изобретению керамические сосуды изготовлялись более тщательно и были лучшего качества.Первые монеты из золота и серебра, найденные на нынешних землях нашей страны, также принадлежат кельтам.

PAP - Наука в Польше, Шимон Здзесьмеовски

.

Смотрите также