Tackjärnsproduktion i Ryssland, utvecklingshistoria

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-02 14:03

I flera hundra år har Ryska federationen varit bland de världsledande inom tillverkning av tackjärn. Denna legering används i en mängd olika industrier, används för att skapa konstnärliga och dekorativa produkter. Experter säger: gjutjärn är en integrerad del av mänskligt liv, det anses välförtjänt vara ett av de mest eftertraktade materialen. Idag föreslår vi att prata om järnmetallurgi, produktion av järn och stål, deras inverkan på människor. Låt oss gå över till krönikan om utvecklingen av gjuteriverksamheten i allmänhet: historiska fakta och intressant information väntar på dig!

Historia: kopparålder

Gjutjärn är en metall med tusentals år av historia, dess rötter går tillbaka till f. Kr. I allmänhet daterar historiker det första beviset för metallurgins uppkomst till 6:e-5:e årtusendet f. Kr. Då använde en person fortfarande sten för att skapa verktyg, men han stötte redan på kopparklumpar. Att ta nuggets för vanliga stenar och bearbeta dem på samma sätt som applicerades på alla stenar - bara träffa varandra - en person förstod: dessa stenar bryter inte av, utan deformeras bara, och därförkan formas till nästan vilken form som helst. Historiker skulle senare kalla denna metod för kallsmidning. Så koppar blev ett substitut för sten, vilket gjorde fiskkrokar, spjutspetsar och dolkar mycket lättare, dessutom översteg kvaliteten på sådana produkter avsevärt kvaliteten på analoger gjorda av sten och ben. Samtidigt förbättrades träförädlingen, det blev möjligt att tillverka små delar. Förresten, forskare har bevisat att i de territorier där koppar användes aktivt, hände hjulets utseende mycket tidigare. Detta bevisar det faktum att mänsklighetens utveckling är oupplösligt och nära förknippad med utvecklingen av metallurgin.

bronsåldern

När människor lärde sig att skapa brons – en legering bestående av koppar och tenn, gick mänskligheten in i bronsåldern. Idag kan historiker inte svara på frågan om hur exakt en person uppfann en sådan legering. De flesta forskare tror att detta hände av en ren slump, när tenn hamnade i en behållare med smält koppar. Faktum kvarstår att människor i tusen år kämpade med bronsvärd och lagade mat i bronsgrytor.

järnåldern

Historiker säger: det var mycket lättare att få tag i järn än koppar eller tenn. Grejen är att det finns i form av oxid och oxid överallt. Så varför började folk inte använda järn tidigare? Svaret är enkelt: tillverkningen av denna metall är en otroligt komplex och tidskrävande process, som sker i flera steg. Det tog mer än ett sekel av utveckling att studera denna process. Det är därfördet är inte förvånande att metallurgerna på den tiden av folket ansågs vara riktiga trollkarlar som brände magiska saker.

Första omnämnandet av gjutjärn

Landet där järntillverkningen började anses idag Kina. Historiker säger att detta hände runt det femte århundradet f. Kr. I det himmelska imperiet var mynt, husgeråd och olika vapen gjorda av gjutjärn extremt populära. Många gjutjärnsgjutgods har överlevt till vår tid, till exempel ett magnifikt gjutjärnslejon, som är 6 meter högt och 5 meter långt. Forskare har bevisat att denna staty gjutits på en gång, vilket utan tvekan vittnar om den stora skickligheten av de första kinesiska metallurgerna.

Intressant fakta: runt om i världen anses början av tillverkningen av segjärn vara 1800-talet e. Kr., även om det är tillförlitligt känt att det i Kina tillverkades svärd av det redan före Kristi födelse!

Ursprunget till produktionen i Ryssland

När startade järntillverkningen i Ryssland? Arkeologiska utgrävningar som utfördes på territoriet för stora städer i Golden Horde bevisar att uppkomsten och utvecklingen av denna produktion i Ryssland började redan under det tatariska-mongoliska oket! Det mongoliska kungarikets närhet till Kina spelade en viss roll i detta.

Praktiskt taget i alla tatarisk-mongoliska städer bodde Rusichi, som hade sina egna verkstäder och handelsstånd här. De anammade inte bara kunskapen från lokala mästare, utan delade också med sig av sin egen. Efter att Horde föll fortsatte tekniken att utvecklas och förbättras. Redan innePå 1500-talet, under Vasily den tredje och Ivan den förskräcklige, började produktionen av gjuterijärn att användas aktivt i artilleri, främst kanonkulor och små kanoner tillverkades av det. Samtidigt, säger historiker, användes gjutjärn också vid gjutning av klockor. Huvudproduktionen skedde i städer som Moskva och Tula. Det är värt att notera att fram till 1600-talet kände Europa inte till sådan teknik, och därför kunde ryska fabriker aktivt exportera olika verktyg och kärnor gjorda av gjutjärn till europeiska länder.

Aktiv utveckling

Under Petrine-eran började den aktiva utvecklingen av produktionen av järn och stål. Tsaren förstod att en ökning av metallurgisk kapacitet skulle leda Ryssland till utveckling. För att genomföra otroliga planer hade Peter I allt som behövdes: både material och produktionsteknik. Det var under denna kung som aktivt byggande av fabriker började i Sibirien, i Ural. Under hela Peter den stores regeringstid ökade produktionen av järn och stål med 770 gånger, 16 stora metallurgiska anläggningar dök upp i Ryssland. Utvecklingen fortsatte efter kejsarens död, i slutet av 1700-talet fanns det mer än hundra fabriker på det ryska imperiets territorium, landet blev världsledande på detta område. Tillsammans med utvecklingen av industrin utvecklades också metallapplikationsindustrin. Nu gjordes inte bara vapen av gjutjärn, utan även fat, monument, portar och staket.

Det är värt att notera att inhemska masugnar som används för järnframställning erkändes som de bästa i världen. De kännetecknades av högsta produktivitet även till minimal kostnad. I XIXtalet separerades gjuterier från masugnar, vilket gjorde det möjligt att inte bara specialisera processen utan också att mekanisera den. Det var under denna period som rörgjuterier och verkstäder som tillverkade gjutgods av aducerande järn dök upp.

Ryssland är världsledande

Under 1900-talet saktade Ryssland inte av och förblev ledande inom järngjutning. I Sovjetunionen stod gjutjärnsvolymen för cirka 75 % av den totala mängden metallgjutning. Det var råvaran nummer ett, dess huvudsakliga konsumenter var försvarsindustrin och jordbruket. Det var från gjutjärn som specialister tillverkade delar och olika enheter för utrustning. Det bör noteras att även idag behåller Ryssland en ledande position när det gäller produktion och användning av gjutjärn. Den används för att göra inte bara stora produkter, utan också för ömtåliga arbeten som grindelement, smycken, ugnsgjutning och souvenirer!

Järntillverkning: nödvändig utrustning

Låt oss börja med en definition. Gjutjärn brukar kallas en legering av järn med kol, och kol här bör vara minst 2%. Så vad är processen för järnproduktion? Först och främst kräver detta en enorm masugn. Dess dimensioner är fantastiska: höjden på en sådan ugn är 30 m, och den inre diametern är 12 m. Den bredaste delen av ugnen kallas ångande, den nedre, genom vilken varm luft kommer in i ugnen, är en härd, den övre är ett skaft. Förresten, på den övre delen finns ett speciellt hål - en topp, som är stängd med en speciell slutare. Funktionsprincipen för en masugn är motström: underifrån in i denluft tillförs och material tillförs ovanifrån. Material som behövs för att tillverka järn inkluderar flussmedel (ingen slagg kan bildas utan det), koks (nödvändigt för att värma vatten, smälta det och reducera det) och malm (som är den huvudsakliga råvaran).

För produktion behöver du också:

• vagnar;
• transporters;
• bunkers;
• specialkran, etc.

Råvaror

Introduktion till legeringar, tillverkning av järn och stål börjar i skolan - det här ämnet ingår i arbetsprogrammet i kemi. Läroböckerna diskuterar sammansättningen av järnmalm: det är själva malmämnet, det vill säga järnkarbonater, silikater och oxider, och gråberg, bestående av dolomit, sandsten, kalksten och kvartsit. Det bör noteras att olika mängder malmämne kan förekomma i olika malm. Det är genom detta kriterium som malm delas in i fattiga och rika. Den första skickas för anrikning och den andra kan omedelbart användas i produktionen.

För att producera ett ton tackjärn behöver du: tre ton malm, ett ton koks, tjugo ton vatten. Mängden flussmedel beror på typen av malm.

Typer av järnmalm

Innan vi går vidare till processen för järnframställning erbjuder vi information om typerna av järnmalm. Det kan vara:

1. Brun järnmalm. Den kännetecknas av innehållet av 25-50% järn i form av så kallade vattenh altiga oxider. Gråberg är lerigt.
2. Hematit(det kallas även röd järnmalm). Detta är en vattenfri oxid, innehållet av skadliga föroreningar är minim alt här. Järn här är cirka 45-55%.
3. Magnetisk järnmalm. Järnh alten här är ca 30-37%. Gråberget är en kiselmassa.
4. Siderite (dess andra namn är sparjärnmalm) oxideras extremt lätt och förvandlas till brun kalksten.

Produktionsteknik

Tekniken för järnframställning består av flera steg. Allt börjar med beredningen av malmen: den sorteras efter kemisk sammansättning och, naturligtvis, efter storlek. Stora råvaror krossas och små partiklar eller malmdamm agglomereras. I samma skede sker också förädlingen av fattiga malmer. Under beredningsprocessen avlägsnas dessutom en betydande del av gråberget, respektive ökar järnh alten. Nästa steg i järnproduktionstekniken är bränsleberedning. Allt börjar med cola. Under detta skede silas koksen - alla onödiga böter tas bort från den, vilket kan leda till bränsleförlust. Nästa steg i produktionen av masugnsjärn är beredningen av flussmedel. Pluspunkter krossas, en bagatell siktas ur den. Efter denna procedur laddas allt material i ugnen. Sedan börjar masugnsproduktionen av tackjärn direkt: ugnen fylls med koks, en agglomerator tillsätts (detta är namnet på malm sintrad med flussmedel), och koks tillsätts igen.

Den temperatur som krävs för smältning upprätthålls genom att blåsa in uppvärmd luft. I förbränningsprocessenkoks i härden producerar koldioxid. CO_{2 passerar genom koks för att bli CO. Vidare återställer kolmonoxid huvuddelen av malmen. I denna process blir järnet fast och passerar in i den del av ugnen, där luften är mycket varm. Här löser järnet upp kolet inom sig. Egentligen är det så här järnproduktionen i en masugn ser ut. Flytande järn från ugnen faller i speciella skänkar, från vilka det hälls i förberedda formar. Det är möjligt att hälla i speciella samlingar-blandare, där legeringen kommer att förbli i flytande form under en tid. Samtidigt med masugnsproduktionen av tackjärn minskar kisel, mangan och en rad andra föroreningar.}

Typer av gjutjärn

Det finns bara två typer av gjutjärn: vitt och grått. Skillnaden mellan dem ligger i den kemiska sammansättningen och värmebehandlingsprocessen. Sålunda är vita gjutjärn resultatet av mycket snabb kylning, medan gråa gjutjärn erhålls som ett resultat av långsam kylning. Vita kännetecknas av sådana egenskaper som skörhet och hårdhet. De är extremt svåra att skära, i processen bryter bitar av från dem. Därför används vita gjutjärn endast som ämnen för tillverkning av andra kvaliteter av gjutjärn. Till exempel, som ett resultat av bränning av denna typ, erhålls formbara gjutjärn. Observera: namnet formbar har inget med smidesprocessen att göra. Enligt historiker verkade det på grund av det faktum att hästskor tidigare tillverkades av gjutjärn med sådana egenskaper. Denna typ används ofta ilantbruksteknik och fordonsindustrin. Den största skillnaden mellan grå gjutjärn är duktilitet i kombination med hög hållfasthet. Detta gör att de kan användas inom områden som verktygsmaskiner, jordbruk och fordonsindustrin samt hushållsbruk.

Förresten, det finns så kallade halvgjutjärn. De har mellanliggande egenskaper av vita och gråa arter. Dessutom, genom att justera intensiteten för kylning av denna legering, är det möjligt att erhålla en mängd olika gjutgods som skiljer sig i styrka, duktilitet och andra egenskaper. Gjutjärn med speciella egenskaper inkluderar:

• antifriktion, används för tillverkning av bussningar, axlar, lager;
• nötningsbeständig, nödvändig för att skapa pumputrustning, olika delar för kväveindustrin, ugnsgjutning;
• värmebeständiga, som används vid tillverkning av ugnsgjutgods, rörsystem och gasturbinmotorer;
• värmebeständig, lämplig för ugnsarmaturer och panndelar;
• korrosionsbeständig, oumbärlig för tillverkning av olika delar inom kemi- och flygindustrin, som används i aggressiva miljöer.

Gjutjärns egenskaper

Kvalitetsgjutjärnet kännetecknas av följande egenskaper:

• utmärkt värmekapacitet;
• bra korrosionsbeständighet;
• ökat värmebeständighet.

Dessa och andra egenskaper tillåter användning av gjutjärn ivardagen, och inom tung industri. Rysktillverkade kokkärl i gjutjärn är särskilt populära. Det är inte bara stekpannor och grytor som är gjorda av detta material, det finns fondue, brazier, bakformar, grytor och grillar.

Det är värt att notera att rätter gjorda av detta material är lika väl lämpade för stekning av pannkakor, tillagning av grytor, flingor och för att stuva pilaffer. Faktum är att gjutjärn värms upp ganska långsamt, men det ackumulerar perfekt värme och fördelar det jämnt. Experter säger: olika företag är engagerade i produktion av kokkärl i gjutjärn. Alla producerar produkter av ungefär samma kvalitet. Av all denna mångfald sticker produkterna från S:t Petersburg-anläggningen "Neva" ut. Det är denna anläggning som är en av de största tillverkarna av kokkärl i gjutjärn i Ryska federationen.