ייצור ברזל חזיר ברוסיה, היסטוריית פיתוח

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-02 13:54

במשך כמה מאות שנים, הפדרציה הרוסית הייתה בין המובילות בעולם בייצור ברזל חזיר. סגסוגת זו משמשת במגוון תעשיות, משמשת ליצירת מוצרים אמנותיים ודקורטיביים. מומחים אומרים: ברזל יצוק הוא חלק בלתי נפרד מחיי האדם, הוא נחשב בצדק לאחד החומרים המבוקשים ביותר. היום אנו מציעים לדבר על מתכות ברזל, ייצור ברזל ופלדה, השפעתם על בני אדם. בואו נפנה לכרוניקה של התפתחות עסקי היציקה בכלל: עובדות היסטוריות ומידע מעניין מחכים לכם!

היסטוריה: עידן הנחושת

ברזל יצוק היא מתכת עם היסטוריה של אלפי שנים, שורשיה חוזרים לפני הספירה. באופן כללי, היסטוריונים מתארכים את העדות הראשונה להופעתה של המטלורגיה לאלף ה-6-5 לפני הספירה. אז אדם עדיין השתמש באבן כדי ליצור כלים, אבל הוא כבר נתקל בגלי נחושת. לוקחים נאגטס לאבנים רגילות ומעבדים אותם באותו אופן שהיה מוחל על כל אבנים - פשוט מכים אחד בשני - אדם הבין: האבנים האלה לא מתפרקות, אלא רק מתעוותות, ולכן הןניתן לעצב כמעט בכל צורה. היסטוריונים יקראו מאוחר יותר לשיטה זו חישול קר. אז נחושת הפכה תחליף לאבן, מה שהופך את הווים, חודי חנית ופגיונות להרבה יותר קל, יתר על כן, האיכות של מוצרים כאלה עלתה משמעותית על איכות האנלוגים העשויים מאבן ועצם. במקביל, שופר עיבוד העץ, ניתן היה לייצר חלקים קטנים. אגב, מדענים הוכיחו שבשטחים שבהם נעשה שימוש פעיל בנחושת, הופעת הגלגל התרחשה הרבה קודם לכן. זה מוכיח את העובדה שהתפתחות האנושות קשורה קשר הדוק והדוק להתפתחות המטלורגיה.

תקופת הברונזה

כשאנשים למדו איך ליצור ברונזה - סגסוגת המורכבת מנחושת ופח, האנושות נכנסה לתקופת הברונזה. כיום, היסטוריונים אינם יכולים לענות על השאלה כיצד בדיוק אדם המציא סגסוגת כזו. רוב החוקרים מאמינים שזה קרה במקרה, כאשר פח נכנס למיכל עם נחושת מותכת. העובדה היא שבמשך אלף שנים אנשים נלחמו עם חרבות ברונזה ובישלו בסירי ברונזה.

תקופת הברזל

היסטוריונים אומרים: היה הרבה יותר קל להשיג ברזל מאשר נחושת או פח. העניין הוא שהוא נמצא בצורה של תחמוצת ותחמוצת בכל מקום. אז למה אנשים לא התחילו להשתמש בברזל מוקדם יותר? התשובה היא פשוטה: ייצור המתכת הזו הוא תהליך מורכב וגוזל זמן רב להפליא, המתבצע במספר שלבים. נדרשה יותר ממאה שנה של פיתוח כדי ללמוד תהליך זה. בגלל זהאין זה מפתיע שהמטלורגים של אותם זמנים נחשבו בעיני האנשים למכשפים אמיתיים, שורפים דברים קסומים.

אזכור ראשון של ברזל יצוק

המדינה בה החל ייצור הברזל נחשבת היום לסין. היסטוריונים אומרים שזה קרה בסביבות המאה החמישית לפני הספירה. באימפריה השמימית, מטבעות, כלי בית וכלי נשק שונים עשויים מברזל יצוק היו פופולריים ביותר. יציקות ברזל יצוק רבות שרדו עד ימינו, למשל אריה מפואר מברזל יצוק, שגובהו 6 מטרים ואורכו 5 מטרים. מדענים הוכיחו שהפסל הזה יצוק בזמן אחד, מה שללא ספק מעיד על המיומנות הרבה מהמטלורגים הסינים הראשונים.

עובדה מעניינת: ברחבי העולם, תחילת הייצור של ברזל רקיע נחשבת למאה ה-19 לספירה, למרות שידוע באופן אמין שבסין יוצרו ממנו חרבות עוד לפני הולדת ישו!

מקור הייצור ברוסיה

מתי התחיל ייצור ברזל ברוסיה? חפירות ארכיאולוגיות שבוצעו בשטח הערים הגדולות של עדר הזהב מוכיחות כי הופעתה ופיתוחו של ייצור זה ברוסיה החלו עוד בימי העול הטטרי-מונגולי! הקרבה של הממלכה המונגולית לסין מילאה תפקיד מסוים בכך.

כמעט בכל הערים הטטאריות-מונגוליות גר רוסיצ'י, שהיה לה סדנאות ודוכני מסחר משלהם כאן. הם לא רק אימצו את הידע של המאסטרים המקומיים, אלא גם חלקו את הידע שלהם. לאחר נפילת ה-Horde, הטכנולוגיה המשיכה להתפתח ולהשתפר. כבר בפניםבמאה ה-16, תחת וסילי השלישי ואיוואן האיום, החלו להשתמש באופן פעיל בייצור ברזל יציקה בארטילריה, בעיקר נעשו ממנו כדורי תותחים ותותחים קטנים. במקביל, אומרים היסטוריונים, נעשה שימוש בברזל יצוק גם ליציקת פעמונים. ההפקה העיקרית התקיימה בערים כמו מוסקבה וטולה. ראוי לציין שעד המאה ה-17 אירופה לא הכירה טכנולוגיות כאלה, ולכן מפעלים רוסיים יכלו לייצא כלים וליבות שונות העשויים מברזל יצוק באופן פעיל למדינות אירופה.

פיתוח פעיל

בתקופת פטרין החלה הפיתוח הפעיל של ייצור ברזל ופלדה. הצאר הבין שהגדלת היכולות המתכות תוביל את רוסיה לפיתוח. כדי ליישם תוכניות מדהימות, לפיטר I היה כל מה שצריך: גם חומרים וגם טכנולוגיות ייצור. תחת המלך הזה החלה בנייה פעילה של מפעלים בסיביר, באורל. במהלך כל שלטונו של פיטר הגדול, הייצור של ברזל ופלדה גדל פי 770, 16 מפעלים מתכות גדולים הופיעו ברוסיה. הפיתוח נמשך לאחר מותו של הקיסר, בסוף המאה ה-18 היו יותר ממאה מפעלים בשטח האימפריה הרוסית, המדינה הפכה למובילה עולמית בתחום זה. לצד התפתחות התעשייה התפתחו גם תעשיות יישומי המתכת. עכשיו לא רק כלי נשק היו עשויים מברזל יצוק, אלא גם כלים, אנדרטאות, שערים וגדרות.

ראוי לציין כי תנורי פיצוץ ביתיים המשמשים לייצור ברזל הוכרו כטובים בעולם. הם אופיינו בתפוקה הגבוהה ביותר אפילו בעלות מינימלית. ב-XIXהמאה, בתי היציקה הופרדו מתנור הפיצוץ, מה שאיפשר לא רק להתמחות בתהליך, אלא גם למכן אותו. בתקופה זו הופיעו יציקות צינורות ובתי מלאכה לייצור יציקות ברזל ניתנות לעיבוד.

רוסיה היא המובילה בעולם

במאה ה-20, רוסיה לא האטה ונותרה המובילה ביציקת ברזל. בברית המועצות היווה נפח הברזל היצוק כ-75% מסך יציקת המתכת. הוא היה חומר הגלם מספר אחת, צרכניו העיקריים היו התעשייה הביטחונית והחקלאות. מברזל יצוק יצרו מומחים חלקים ויחידות שונות לציוד. יש לציין כי גם כיום רוסיה שומרת על עמדה מובילה מבחינת ייצור ושימוש בברזל יצוק. הוא משמש לייצור לא רק מוצרים במידות גדולות, אלא גם עבודות עדינות כמו אלמנטים לשער, תכשיטים, יציקת כבשנים ומזכרות!

ייצור ברזל: ציוד הכרחי

בוא נתחיל עם הגדרה. ברזל יצוק נקרא בדרך כלל סגסוגת של ברזל עם פחמן, והפחמן כאן צריך להיות לפחות 2%. אז מהו תהליך ייצור הברזל? קודם כל, זה דורש תנור פיצוץ ענק. מידותיו מדהימות: גובהו של תנור כזה הוא 30 מ', והקוטר הפנימי הוא 12 מ'. החלק הרחב ביותר של הכבשן נקרא אידוי, התחתון, שדרכו נכנס אוויר חם לתנור, הוא אח, הכבשן. העליון הוא פיר. אגב, בחלק העליון יש חור מיוחד - עליון, שנסגר עם תריס מיוחד. עקרון הפעולה של תנור פיצוץ הוא זרם נגדי: מלמטה לתוכואוויר מסופק, וחומרים מסופקים מלמעלה. חומרים הדרושים לייצור ברזל כוללים שטף (לא יכול להיווצר סיגים בלעדיו), קולה (הכרחי לחימום מים, התכתם והקטנתם) ועפרה (שהיא חומר הגלם העיקרי).

להפקה תצטרך גם:

• carts;
• transporters;
• bunkers;
• ברז מיוחד וכו'

חומרי גלם

מבוא לסגסוגות, ייצור ברזל ופלדה מתחיל בבית הספר - נושא זה מסופק בתכנית העבודה בכימיה. ספרי הלימוד דנים בהרכבה של עפרות הברזל: זהו חומר העפר עצמו, כלומר, פחמתי ברזל, סיליקטים ותחמוצות, וסלע פסולת, המורכב מדולומיט, אבן חול, אבן גיר וקוורציט. יש לציין כי כמויות שונות של חומר עפרות עשויות להיות נוכחות בעפרות שונות. לפי קריטריון זה עפרות מתחלקות לעניים ולעשירים. הראשון נשלח להעשרה, והשני יכול לשמש מיד בייצור.

כדי לייצר טון ברזל חזיר, תזדקק ל: שלושה טון עפרה, טון קולה, עשרים טון מים. כמות השטף תלויה בסוג העפרה.

סוגי עפרות ברזל

לפני שנעבור לתהליך ייצור הברזל, אנו מציעים מידע על סוגי עפרות הברזל. זה יכול להיות:

1. עפרת ברזל חומה. הוא מאופיין בתוכן של 25-50% ברזל בצורה של תחמוצות מימיות כביכול. פסולת אבן חרסית.
2. המטייט(זה נקרא גם עפרת ברזל אדומה). זוהי תחמוצת מימית, התוכן של זיהומים מזיקים הוא מינימלי כאן. הברזל כאן הוא בערך 45-55%.
3. עפרת ברזל מגנטית. תכולת הברזל כאן היא בערך 30-37%. הסלע הפסולת הוא מסה סיליקה.
4. Siderite (שמו השני הוא עפרת ברזל) מתחמצן בקלות רבה, והופך לאבן גיר חומה.

טכנולוגיית ייצור

הטכנולוגיה של ייצור ברזל מורכבת מכמה שלבים. הכל מתחיל בהכנת העפרה: היא ממוינת לפי הרכב כימי וכמובן לפי גודל. חומרי גלם גדולים נמעכים, וחלקיקים קטנים או אבק עפרות נאגרים. באותו שלב מתרחשת גם ההטבה של עפרות עניות. בנוסף, בתהליך ההכנה, חלק ניכר מהפסולת מוסר, בהתאמה, תכולת הברזל עולה. השלב הבא של טכנולוגיית ייצור הברזל הוא הכנת דלק. הכל מתחיל עם קולה. בשלב זה מתבצע סינון של הקולה - מסירים ממנו כל הקנסות המיותרים שעלולים להוביל לאובדן דלק. השלב הבא של ייצור ברזל בכבשנים הוא הכנת שטפים. פלוסים נמחצים, מסננים ממנו מעט. לאחר הליך זה, כל החומרים נטענים לתוך התנור. לאחר מכן מתחיל הייצור של ברזל חזיר ישירות: התנור ממלא בקוקס, מוסיפים אגלומרטור (זהו השם של עפרה שחונטה בשטף), ושוב מוסיפים קולה.

הטמפרטורה הנדרשת להתכה נשמרת על ידי נשיפה באוויר מחומם. בתהליך הבעירהקולה באח מייצר פחמן דו חמצני. CO_{2 עובר דרך קולה כדי להפוך ל-CO. יתר על כן, פחמן חד חמצני משחזר את החלק העיקרי של העפרה. בתהליך זה, הברזל הופך למוצק, עובר לאותו חלק של התנור, שהאוויר בו חם מאוד. כאן הברזל ממיס את הפחמן בתוכו. למעשה, כך נראה ייצור ברזל בכבשן פיצוץ. ברזל נוזלי מהכבשן נופל לתוך מצקות מיוחדות, מהן הוא מוזג לתבניות מוכנות מראש. אפשר לצקת לתוך אוספים מיוחדים-מערבלים, שבהם הסגסוגת תישאר בצורה נוזלית במשך זמן מה. במקביל לייצור ברזל חזיר בכבשנים, צומצמים סיליקון, מנגן ומספר זיהומים אחרים.}

סוגי ברזל יצוק

ישנם רק שני סוגים של ברזל יצוק: לבן ואפור. ההבדל ביניהם טמון בהרכב הכימי ובתהליך הטיפול בחום. לפיכך, ברזל יצוק לבן הוא תוצאה של קירור מהיר מאוד, בעוד שברזל יצוק אפור מתקבל כתוצאה מקירור איטי. לבנים מאופיינים בתכונות כמו שבריריות וקשיות. קשה מאוד לחתוך אותם; תוך כדי כך, חתיכות מתנתקות מהם. לכן, ברזל יצוק לבן משמש רק כחסר לייצור דרגות אחרות של ברזל יצוק. לדוגמה, כתוצאה מירי מסוג זה, מתקבלים ברזלים יצוקים ניתנים לעיבוד. שימו לב: השם ניתן לעיבוד אין שום קשר לתהליך הזיוף. לדברי היסטוריונים, זה הופיע בשל העובדה כי פרסות נעשו בעבר מברזל יצוק עם מאפיינים כאלה. סוג זה נמצא בשימוש נרחב בהנדסה חקלאית ותעשיית הרכב. ההבדל העיקרי בין ברזל יצוק אפור הוא משיכות בשילוב חוזק גבוה. זה מאפשר להשתמש בהם בתחומים כמו מכונות, חקלאות ותעשיית הרכב, ושימוש ביתי.

אגב, יש מה שנקרא חצי יצוק ברזל. יש להם תכונות ביניים של מינים לבנים ואפורים. בנוסף, על ידי התאמת עוצמת הקירור של סגסוגת זו, ניתן לקבל מגוון יציקות שיהיו שונות בחוזק, בגמישות ובתכונות נוספות. ברזל יצוק עם מאפיינים מיוחדים כוללים:

• אנטי חיכוך, משמש לייצור תותבים, פירים, מיסבים;
• עמיד בפני שחיקה, הכרחי ליצירת ציוד שאיבה, חלקים שונים לתעשיית החנקן, יציקת תנורים;
• עמיד בחום, המשמשים לייצור יציקות תנורים, מערכות צינורות ומנועי טורבינות גז;
• עמיד בחום, מתאים לאביזרים לכבשן ולחלקי דודים;
• עמיד בפני קורוזיה, הכרחי לייצור חלקים שונים בתעשיות הכימיות והתעופה, המשמשים בסביבות אגרסיביות.

מאפיינים של ברזל יצוק

ברזל היצוק האיכותי מאופיין באיכויות הבאות:

• קיבולת חום מעולה;
• עמידות טובה בפני קורוזיה;
• עמידות מוגברת בחום.

מאפיינים אלו ואחרים מאפשרים שימוש בברזל יצוק פנימהחיי היומיום, ובתעשייה הכבדה. כלי בישול מברזל יצוק מתוצרת רוסית פופולריים במיוחד. לא רק מחבתות וסירים עשויים מחומר זה, יש פונדו, פלטה, כלי אפייה, מחבתות וגריל.

כדאי לציין שמנות העשויות מחומר זה מתאימות באותה מידה לטיגון פנקייק, בישול תבשילים, דגנים ולתבשיל פילאף. העובדה היא מברזל יצוק מתחמם לאט למדי, אך הוא צובר חום בצורה מושלמת ומפיץ אותו באופן שווה. מומחים אומרים: חברות שונות עוסקות בייצור כלי בישול מברזל יצוק. כולם מייצרים מוצרים באותה איכות בערך. מכל המגוון הזה, בולטים המוצרים של מפעל סנט פטרסבורג "נבה". המפעל הזה הוא אחד מהיצרנים הגדולים ביותר של כלי בישול מברזל יצוק בפדרציה הרוסית.