В этой статье мы расскажем вам о том, как плавили металл не в современном мире. Люди еще не использовали сложные физико-химические процессы, а такой завод, как "Энерготехмаш" появился спустя многие столетия.
Из семи металлов, известных в древности, только золото регулярно находили в естественной форме в обычной среде. Остальные — медь, свинец, серебро, олово, железо и ртуть — встречаются прежде всего как минералы, хотя медь иногда может быть в своём природном состоянии в коммерчески значимых количествах. Эти минералы представляют собой в основном карбонаты, сульфиды, или оксиды металла, смешанные с другими компонентами, такими как диoксид кремния и оксид алюминия. Обжиг карбонатных и сульфидных минералов в воздухе превращает их в оксиды. Оксиды, в свою очередь, путём плавления дают металл.
В Старом Свете люди научились плавить металлы в доисторические времена, более 8000 лет назад. Открытие и использование «полезных» металлов — меди и бронзы сначала, а несколько тысячелетий спустя и железа — оказали огромное влияние на человеческое общество. Воздействие было настолько важным, что учёные традиционно делят древнюю историю на каменный, бронзовый и железный век.
Для совершенствования орудий труда решающее значение имело улучшение плавки и обработки железа. Вначале основным способом получения железа был сыродутный процесс, при котором происходит прямое восстановление железа из руды. Это была трудоемкая работа. Недаром на Руси существовала поговорка: «Лучше со сварливой женой жити, нежели железо варити».
Горн для плавки металла
Сыродутный горн VI—VIII веков, применявшийся на Руси, сооружался из глины и иногда обкладывался камнем.
Как получали железо в средние века
В горн закладывались железная руда и древесный уголь и мехами нагнетался воздух. В результате восстановления руды получалась железная крица до 8 кг весом.
Процесс восстановления железа продолжался 2—2,5 часа. В сыродутном горне вследствие высокой температуры (обычно 1100 – 1350°), одинаковой по всему объему рабочего пространства горна, происходил процесс прямого восстановления железной руды.
Извлекаемая из горна крица (кусок малоуглеродистого железа губчатого строения с некоторым количеством серы, фосфора, кремния, марганца и других примесей со шлаковыми включениями) в дальнейшем проковывалась, в результате чего получалось сварное железо.
Домница
Хотя сыродутный процесс давал мягкое железо высокого качества, но крайне низкая степень извлечения железа из руды (не больше 50%) и очень незначительная производительность не удовлетворяли увеличивающегося спроса на металл.
Стремление устранить эти недостатки привело к увеличению высоты самого горна, в результате чего сыродутный горн превратился в домницу – до 18 века такое название носил сарай, который крестьяне обычно строили для нескольких горнов.
Доменная печь
Первые доменные печи, появление которых в Западной Европе относится к середине XIV в., по своим размерам мало отличались от домниц, но постепенно конструкция их совершенствовалась.
Механизмы приводились в движение уже водяным колесом.
Если из одного сыродутного горна при напряженной работе в сутки могли получить только 8 кг железа, то в такой доменной печи уже производили 1,6 тонны чугуна.
В России первые доменные печи были построены в 1637 году недалеко от Тулы и Каширы, а в 1670 году – в Олонецком крае.
Что было дальше
Для передела чугуна в железо сооружали кричный горн, в который загружали 150 – 200 кг чугуна, располагая его на слое горящего древесного угля. Плавясь, чугун капля за каплей стекал вниз, проходил через окислительную область против форм, через которые подавался воздух, теряя часть углерода. Здесь же окислялось железо, образуя двойной силикат железо-марганца, который, попадая на дно горна, расплавлялся там в сильно основном железистом шлаке, оставшемся от предшествующей операции.
Этот шлак постепенно окислял углерод металла, лежащего на дне горна, от чего температура плавления его повышалась, металл «загустевал». Тогда его поднимали ломом повыше фурм, с тем, чтобы он проплавился еще раз.
Под воздействием дутья и вытапливающегося из губчатой массы шлака происходило дальнейшее выгорание углерода, и вновь осевший на дно горна металл быстро становился мягким, легко сваривающимся.
Постепенно на дне горна образовывался ком, крица (весом 30—100 кг и более), которая извлекалась из горна для проковки под молотом с целью уплотнения ее и выдавливания жидкого шлака (в кричном железе в виде прожилок оставались частицы шлака).
Кричный передел протекал от 1 до 2 часов. В сутки в кричном горне можно было получить примерно 1 тонну металла, причем выход годного кричного железа составлял 90 – 92% веса чугуна.
Таким образом, переход от одноступенчатого (сыродутного) процесса получения железа к двухступенчатому (доменный и кричный) позволил значительно поднять производительность труда и обеспечить все возрастающий спрос на металл.
Направления деятельности завода "Энеготехмаш" в г. Жигулевск
- Профили из алюминиевых сплавов без покрытия;
- Профили алюминиевые с полимерным покрытием;
- Автокомпоненты и детали из алюминиевых сплавов, в том числе в сборе;
- Прессовое производство;
- Изделия штамповки из тонколистового металлопроката.
Приглашаем к сотрудничеству, наши контакты на сайте www.energotehmash.ru