История на желязо металургия

Начало »История на желязо металургия

Желязо. В недрата на планетата, богата на този метал, който е с право се нарича "основите на цивилизацията." Като че ли не да се раздели с съкровищата си, природата, плътно свързан желязо с други елементи (главно кислород), скри го в най-различни руда минерали. Но в древни времена - във второто хилядолетие преди Христа - човекът, научил за извличане на желания метал към него.

Цялата история на металургията на желязото, от началото на топенето, ями до наши дни, е процес на непрекъснато усъвършенстване за неговото получаване. Преди Няколкостотин години имаше доменна пещ - машина с висока производителност, като в този желязна руда се превръща в желязо - изходен материал за производство на стомана. S. на процеса на доменна пещ Пори се превърна в основен елемент на производствената технология на стомана.

Процесът на извличане на желязна руда в пещ влезе в историята металургията, озаглавена "syrodutnyh" е изгорял в пещта, както неотопляем - суров - въздух (топла взрив се появи на металургичните заводи в XIX век, само). Взима в syrodutnyh ковашко желязо са в пъти недостатъчно силни и твърди, и изделия от тях - ножове, брадви, копия - не остана остър завой, бързо се провалиха.

В дъното на огнището заедно с относително меки бучки от желязо могат трудно - тези, които близък контакт с въглен. Забелязвайки този модел, хората започнаха да се увеличи умишлено контактната зона с въглищата и по този начин карбонизирам желязо. Сега, металът е в състояние да задоволи и най-взискателните майстор. Беше стомана - най-важният желязо сплав, която все още служи като основен структурен материал.

Търсенето на стомана има винаги и почти навсякъде в навечерието на своята продукция, както и примитивна техника металургия дълго изостана на изискванията на живота. Учудващо е, но в продължение на почти три хилядолетия, желязо и стомана не са от съществено значение не се е променило - основа за производство на желязо и стомана положи всички един и същ процес на syrodutnyh. Въпреки това, постепенно увеличаване на размера на рога, подобрява тяхната форма, се увеличава взрив сила, но остана непродуктивен технология.

През Средновековието намери syrodutnyh рог вид шахтова пещ достига височина от няколко метра. В България тези пещи, наречени domnitsami - от древната българска дума "dmenie" означава "вятър". Те се зареди вече солиден брой материали, подавани - желязна руда и въглища, както и необходимата въздухът е много пъти по-голяма, отколкото при примитивни syrodutnyh рога. Сега "диша" чрез енергията на пещта вода: духало, задвижвани от специалните първо тръбите за вода и по-късно огромни водни колела.

В шахтовата пещ за единица време се изгарят повече гориво, отколкото в пещта и естествено излъчват повече топлина. Че високите температури в пещ и се довежда до това, че част от редуцирано желязо, освободен от кислород, но силно наситен въглероден атом, разтопи и изтече от пещта. Укрепването като желязо-въглеродна сплав, съдържаща няколко пъти повече въглерод, отколкото стомана, като става много трудно, но много крехки. Това беше най-желязо.

Неговата роля в развитието на индустрията е много важно, но преди няколко века, майсторски железни работи, проведена съвсем различно мнение; защото този метал под ударите на чука разбива на парчета, и го превръщат в оръжие или инструмент е просто невъзможно. В същото време, тъй като на този, без значение каква е сумата, която не е подходяща сплав на един добър продукт - желязо Kritsa - рязко намалява.

Там просто не бяха дадени прякори средновековни металурзи новата сплав. В Централна Европа, тя се нарича див камък, гъска, Англия - просташки (желязото на английски език е името сега) и руската дума за свине, т.е. кюлче има същия произход.

Тъй като няма приложение на желязо не е намерен, той обикновено се изхвърля в депо. Но в H1U век, някой има щастливата мисъл назад, за да заредите желязо в пещта и се стопи заедно с рудата. Този опит маркирани истинска революция в черната металургия. Оказа се, че този метод дава относително лесно да се получи желаният стоманата, освен това, в големи количества. Уви, историята не е запазила за нас името на този средновековен изобретател.

Това нововъведение е довело до ясно разделение на "труда": в domnitsah, станала вече от момента, в който по-напреднали доменни пещи, от руда претопи чугун и накити от него се отстранява излишната въглерод, че се извършва процес на преобразуване на чугун в стомана - "bloomery преразпределение" , Така че не е процес от две стъпки за производство на стомана от желязна руда: руда - желязо, желязо - стомана.

Сега търсенето на желязо, по-специално като междинно съединение, след това се превръща в стомана, се е увеличил значително. И доменните пещи се появили навсякъде като гъби след дъжд. Но както за доменната пещ изисква много въглен, скоро в тези страни, които не са били богати на гори, той започва да се усеща остро липсата му, и металургията, лишени от гориво, отиде тук на залязване. Това се случи, например, в Англия, отдавна заема водещи позиции в производството на желязо.

Бедата, която е във връзка с британската индустрия принуди производителите на стомана да търси замяната на дървени въглища. На първо място, вниманието им беше привлечено от въглища, което природата, без да stinting, даде на Британските острови. Въпреки това, всички опити за топенето на желязо върху него се оказва провал: въглищата време на процеса на отопление е на земята, и това значително възпрепятствана взрива. Но най-накрая през 1735 англичанина Abraham Derby успя кокс доменната пещ - гориво, произведено от коксуващи се въглища при нагряване без достъп на въздух на високи температури (950-1050 ° С), и въглищата не се смила и синтерова на парчета , Днес, без кокс или доменна пещ топене немислимо, нито редица други металургични процеси.

XVIII и XIX век донесе много ново строителство в доменната пещ е изобретена първата въздушна машина за издуване, а до доменната пещ нагоре "шпалир" - огромен тъпи пури печки, благодарение на които пещта сега е снабден с горещ въздух.

Древна ковачница за желязо Kritsa.
Хорн продухване на въздух (XVI век). Доменни пещи (края на XVIII век)

След това, в историята на металургия е написана още една важна страница: проектиран електродъгова пещ, позволява да се получи високо качество на метал. В пламъци, хиляди години притежавани изцяло всички права за топене на метали, сериозен конкурент - електрически ток.

През последните десетилетия, индустрията има един вид "ускорение": размера на различните пещи растат от година на година. От колко време обем от доменните пещи на две хиляди кубически метра се счита за почти чудо на света, а днес там е много по-впечатляващо колос в света - ". Пет хиляди метра" "четири осемхилядник" и дори

В по-нататъшен дълъг период от доменна пещ със сигурност запазват стойността му. Въпреки това, съдбата им едва ли е спокойна. За разлика от примитивен древен огнището, в които нашите предци, приготвени желязо директно от руда, модерен гигантски структура - доменна пещ - произвежда най-вече не метала, които пряко се изисква техника, но само прасе продукт след това се превръща в следващата стъпка на нас желаното стомана (изключение е чугун разширяване в производството на отливки, си част е по-малко от 15 на сто в общ обем от разтопено желязо прасе). С други думи, в усилията си за постигане на високи количествени черната металургия са принудени да отидат така да се каже, по заобиколен начин.

Въпросът за промяна на потока на технологичния в производството на стомана от дълго време е учените. И това не е на празен ход желание да се оправи пътя на пътната стоманодобивната промишленост. Причината за това е по-различно.

В доменната пещ има сериозен недостатък. Същността на това е, че въпреки че тя може да изглежда на пръв поглед да изглежда странно, че е необходимо "ястие" в диетата си - кокс. Същият кокс, изобретението от които е етап в развитието на желязо металургия. В крайна сметка, това е благодарение на кокс за два и половина века доменна пещ получава отлична високо калорични "храна". Но постепенно взрив хоризонта започнаха да се появяват облаци, които с основание може да се нарече кокс.

В природата на кокс, както знаем, не. Той се извлича от изкопаеми горива. Но не всички. И само един от тези, които са склонни към коксуващи се (синтероване). в света на въглища не е много, така че всяка година те стават все по-оскъдни и по-скъпи. И все пак трябва да се обърне на въглища в кокс. Този процес е доста сложен и отнема много време, придружено с отделянето на вредни продукти, които не са парфюми аромати. За да се премахне възможността за тях атмосфера, вода, почва, е необходимо да се изгради скъпи устройства за обработка на вода.

Покачване в цената на кокс е довело до факта, че той е бил най-стабилните статиите в желязо цена: представлява приблизително половината от всички разходи. Ето защо доменната пещ постоянно се стремим да се намали консумацията на кокс, частично го заменя с природен газ, на пулверизирани въглища, мазут, и тук вече не е постигнат значителен успех. Така че, може би, разработване на офанзивата на кокс, доменни пещи постепенно да може напълно да се отървете от него? Но след това, което трябва да се отървете от и от само себе си доменни пещи: кокс, защото без него, че фурната без дърва за огрев.

Проблеми cokeless промишленост заема друг основател на съвременната металургия DK Чернов. В края на миналия век, той предложи оригинален дизайн на пещта на вала, които не биха се претопи чугун, желязо и стомана. За съжаление, идеята му не е предопределена да бъде реализирана. След близо десетилетие и половина след Чернов представи проекта си, той пише с горчивина: "В резултат на обичайната инерцията на нашите частни фабрики, аз се обърна към Министерството на търговията и промишлеността, с надеждата да бъде в състояние да изпълни предложения метод в опростена форма в един от държавни минни растения. Въпреки това, независимо от двойно белязана от тогавашния министър на желанието да помагат за производството на такъв опит, въпросът е изпълнено непреодолими препятствия между шкафовете и коридорите на министерството. "

Поддръжник bezdomennogo производство е и D. I. Менделеев. "Мисля, че - той пише в началото на века. - това ще дойде с времето отново, време е да търсим начини за директно производство на желязо и стомана от руда, преминаващи желязото"

В продължение на десетилетия, учени и инженери от различни страни са се опитвали да се намери приемливо технология DRI. Стотици патенти са издадени, предлагат и разработват различни възли, монтаж на пещта. Въпреки това, дори и привидно най-обещаващите идеи за дълго време, че не е възможно да се приложи.

Важен етап в развитието на директен технология желязо е направено през 1918 г., когато шведски инженер М. Viberg препоръчва олово процес намаляване на шахтовата пещ се използва за тази цел горим газ, съдържащ въглероден монооксид и водород. Метод за превръщане на желязна руда да позволи 95 процента желязо. Но (и не е имало без "но") по този начин е основен недостатък: суровината за намаляване на газ, обслужващи всички едно и също кокс, както и за нейната газификация необходими сложни и скъпи устройства - elektrogazogeneratory.

В нашата страна, голям ентусиаст bezdomennoy технология е доцент по сибирски Металургичния институт VP Remin на. В края на 30-те години той е разработила електрически структура, в която рудата се разтопи, плъзгащи се по наклонена огнище, като лед в планините (така наречените ледена печка), а след това се разтапя Предполага се възстанови желязо. Коварният нападението срещу нашата страна, нацистка Германия е поставила металурзи много предизвикателства, както и тези експерименти е трябвало да бъде отложено до по-добри времена.

Доменни пещи: 1 - каросерията; 2 - приемане бункер 3 - партида дистрибутор 4 - въздух тръба; 5 - желязо lotka: 6 - шлака lotka.

Но когато пристигнах, се оказа, че експертите не разполагат с един-единствен гледна точка. Някои безусловно призова за векове доказани доменна пещ, докато други са видели bezdomennye cokeless и перспективи. През 1958 г. акад И. П. Бардин, коментирайки директен желязо от руда, отбеляза, че "най-известните американски металург Смит, който нарича воденичен камък на доменни пещи, окачени на врата и стомана му като наказание за греховете й в областта на научните изследвания е трябвало да, когато се разглежда конкретни процеси се връщат в доменната пещ като едно цяло в момента, в който може да се основава метали. "

През тези години, металургията и наистина не е имало полезно алтернатива на доменната пещ. Въпреки многобройните опити да се разработят методи за производство на желязо директно от рудата, намери решение, което да задоволи безусловно металурзи, дълго време без успех. Или несъвършен е технологична схема, или чуплив или непродуктивна, упражняван оборудване или може още много да се желае качеството на метала. В допълнение, предложеният вариант е често не е икономически оправдано: метала става много скъпо. Той продължава да бъде трудно и избор на редуктор. В търсене в застой, докато в Швеция, СССР, САЩ. Мексико, Венецуела, Германия и Япония бяха няколко по-малки инсталации за директно производство на желязна руда.

Фактът, че тези страни преди останалите започнаха да прилагат нова технология, не беше изненадващо. Например металургия в Швеция отдавна, специализирана в производството на неръждаема стомана, както и, тъй като опитът показва, начина на директна редукция - това е пътят напред, за да се подобри качеството на метал. Що се отнася до Мексико и Венецуела, те са станали лидери желаят - в тези страни има коксуващи се въглища, но има големи запаси от природен газ, така че да развият производство на черни метали въз основа на традиционни, т.е. изграждане доменни пещи, те могат да не, ако те искат да.

До края на 50-те металурзи са стигнали до твърдото убеждение, че ролята на редуктор в процеса на пряката желязо трябва да действа газ. Това означава, че по-нататъшни търсения трябва да се провеждат в посока предложи Wiberg. Скоро, в някои страни, са били открити успешни решения. По този начин, едно предимство на предлаганата технология е, че редуциращият агент е почти свободно: изобретателите са предложени като се използва отпадъчен газ EAF магазини, които се отделят в атмосферата преди. Оригинално е друго решение. От шахтова пещ при което желязо се намалява, горещия газ е насочено не към небето, и в топлообменника и доставени топлината си на входящия газ редуциращ агент.

Валентин Semenovich Кудрявцев.