Proizvodnja surovega železa v Rusiji, zgodovina razvoja

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-02 14:02

Ruska federacija je že nekaj sto let med vodilnimi v svetu v proizvodnji surovega železa. Ta zlitina se uporablja v različnih panogah, uporablja se za ustvarjanje umetniških in dekorativnih izdelkov. Strokovnjaki pravijo: lito železo je sestavni del človeškega življenja, zasluženo velja za enega najbolj iskanih materialov. Danes predlagamo, da govorimo o črni metalurgiji, proizvodnji železa in jekla, njihovem vplivu na ljudi. Obrnimo se na kroniko razvoja livarske dejavnosti na splošno: čakajo vas zgodovinska dejstva in zanimivi podatki!

Zgodovina: bakrena doba

Lito železo je kovina z več tisočletno zgodovino, njene korenine segajo v pr. Na splošno zgodovinarji datirajo prve dokaze o nastanku metalurgije v 6.-5. tisočletje pred našim štetjem. Potem je človek še vedno uporabljal kamen za ustvarjanje orodij, vendar je že naletel na bakrene kepe. Če vzamete kepe za navadne kamne in jih obdelate na enak način, kot je bil uporabljen za vse kamne - samo udarec drug drugega - je človek razumel: ti kamni se ne odlomijo, ampak se le deformirajo, zato seje mogoče oblikovati v skoraj vsako obliko. Zgodovinarji so kasneje to metodo imenovali hladno kovanje. Tako je baker postal nadomestek za kamen, zaradi česar so bili kljuki, sulične konice in bodala veliko lažji, poleg tega je kakovost takšnih izdelkov bistveno presegala kakovost analogov iz kamna in kosti. Hkrati se je izboljšala obdelava lesa, postalo je mogoče izdelati majhne dele. Mimogrede, znanstveniki so dokazali, da se je na tistih območjih, kjer se je baker aktivno uporabljal, pojav kolesa zgodil veliko prej. To dokazuje dejstvo, da je razvoj človeštva neločljivo in tesno povezan z razvojem metalurgije.

bronasta doba

Ko so se ljudje naučili ustvarjati bron – zlitino, sestavljeno iz bakra in kositra, je človeštvo vstopilo v bronasto dobo. Danes zgodovinarji ne morejo odgovoriti na vprašanje, kako natančno je človek izumil takšno zlitino. Večina raziskovalcev meni, da se je to zgodilo čisto po naključju, ko je kositer zašel v posodo s staljenim bakrom. Dejstvo ostaja, da so se ljudje tisoč let borili z bronastimi meči in kuhali v bronastih loncih.

železna doba

Zgodovinarji pravijo: veliko lažje je bilo dobiti železo kot baker ali kositer. Stvar je v tem, da ga najdemo v obliki oksida in oksida povsod. Zakaj torej ljudje železa niso začeli uporabljati prej? Odgovor je preprost: proizvodnja te kovine je neverjetno zapleten in dolgotrajen proces, ki poteka v več fazah. Za preučevanje tega procesa je bilo potrebnih več kot eno stoletje razvoja. Zatoni presenetljivo, da so ljudje takratnih metalurgov imeli za prave čarovnike, ki sežigajo čarobne stvari.

Prva omemba litega železa

Država, v kateri se je začela proizvodnja železa, danes velja za Kitajsko. Zgodovinarji pravijo, da se je to zgodilo okoli petega stoletja pred našim štetjem. V Nebesnem cesarstvu so bili izjemno priljubljeni kovanci, gospodinjski pripomočki in različno orožje iz litega železa. Številni litoželezni ulitki so se ohranili do našega časa, na primer veličasten litoželezni lev, ki je visok 6 metrov in dolg 5 metrov. Znanstveniki so dokazali, da je bil ta kip ulit v enkratnem času, kar nedvomno priča o veliki spretnosti prvih kitajskih metalurgov.

Zanimivo: po vsem svetu se za začetek proizvodnje nodularnega železa šteje 19. stoletje našega štetja, čeprav je zanesljivo znano, da so na Kitajskem meče izdelovali že pred Kristusovim rojstvom!

Poreklo proizvodnje v Rusiji

Kdaj se je začela proizvodnja železa v Rusiji? Arheološka izkopavanja, opravljena na ozemlju velikih mest Zlate horde, dokazujejo, da se je nastanek in razvoj te proizvodnje v Rusiji začel že v času tatarsko-mongolskega jarma! Pri tem je imela določeno vlogo bližina mongolskega kraljestva Kitajski.

Praktično v vseh tatarsko-mongolskih mestih so živeli Rusichi, ki so imeli tu svoje delavnice in trgovske stojnice. Niso le prevzeli znanja domačih mojstrov, ampak so tudi delili svoje. Po padcu Horde se je tehnologija še naprej razvijala in izboljševala. Že vV 16. stoletju, pod Vasilijem Tretjem in Ivanom Groznim, se je proizvodnja livarskega železa začela aktivno uporabljati v topništvu, iz njega so izdelovali predvsem topovske krogle in majhne topove. Hkrati pa so, pravijo zgodovinarji, pri ulivanju zvonov uporabljali tudi lito železo. Glavna proizvodnja je potekala v mestih, kot sta Moskva in Tula. Omeniti velja, da Evropa do 17. stoletja ni poznala takšnih tehnologij, zato so ruske tovarne lahko aktivno izvažale različna orodja in jedra iz litega železa v evropske države.

Aktivni razvoj

V času petrovske dobe se je začel dejaven razvoj proizvodnje železa in jekla. Car je razumel, da bo povečanje metalurških zmogljivosti vodilo Rusijo k razvoju. Za uresničitev neverjetnih načrtov je imel Peter I vse potrebno: tako materiale kot proizvodne tehnologije. Pod tem kraljem se je začela aktivna gradnja tovarn v Sibiriji, na Uralu. V času vladavine Petra Velikega se je proizvodnja železa in jekla povečala za 770-krat, v Rusiji se je pojavilo 16 velikih metalurških obratov. Razvoj se je nadaljeval po smrti cesarja, konec 18. stoletja je bilo na ozemlju Ruskega cesarstva več kot sto tovarn, država je postala vodilna v svetu na tem področju. Vzporedno z razvojem industrije se je razvijala tudi industrija nanašanja kovin. Zdaj iz litega železa ni bilo samo orožje, ampak tudi posode, spomeniki, vrata in ograje.

Omeniti velja, da so domače plavže, ki se uporabljajo za proizvodnjo železa, priznane kot najboljše na svetu. Zanje je bila značilna najvišja produktivnost tudi pri minimalnih stroških. V XIXstoletja so se livarne ločile od plavžev, kar je omogočilo ne samo specializacijo postopka, temveč tudi njegovo mehanizacijo. V tem obdobju so se pojavile livarne cevi in delavnice, ki proizvajajo ulitke iz tempranega železa.

Rusija je vodilna v svetu

V 20. stoletju Rusija ni upočasnila in je ostala vodilna v litju železa. V ZSSR je količina litega železa predstavljala približno 75 % celotne količine ulivanja kovin, bila je surovina številka ena, njeni glavni potrošniki pa sta bili obrambna industrija in kmetijstvo. Iz litega železa so strokovnjaki izdelali dele in različne enote za opremo. Treba je opozoriti, da Rusija še danes ohranja vodilni položaj v proizvodnji in uporabi litega železa. Uporablja se ne le za izdelavo velikih izdelkov, temveč tudi za tako občutljiva dela, kot so elementi vrat, nakit, ulivanje v peči in spominki!

Proizvodnja železa: potrebna oprema

Začnimo z definicijo. Lito železo se običajno imenuje zlitina železa z ogljikom, ogljik pa mora biti vsaj 2%. Kakšen je torej proces proizvodnje železa? Prvič, to zahteva ogromno plavž. Njegove dimenzije so neverjetne: višina takšne peči je 30 m, notranji premer pa 12 m. Najširši del peči se imenuje parjenje, spodnji, skozi katerega v peč vstopa vroč zrak, je kurišče, zgornji je gred. Mimogrede, na zgornjem delu je posebna luknja - vrh, ki je zaprt s posebnim zaklopom. Načelo delovanja plavža je protitočno: od spodaj v njozrak se dovaja, materiali pa se dovajajo od zgoraj. Materiali, potrebni za izdelavo železa, vključujejo fluks (brez njega ne more nastati žlindra), koks (potreben za ogrevanje vode, njeno taljenje in redukcijo) in rudo (ki je glavna surovina).

Za proizvodnjo boste potrebovali tudi:

• carts;
• prevozniki;
• bunkers;
• posebna pipa itd.

Surovine

Uvod v zlitine, proizvodnjo železa in jekla se začne v šoli - ta tema je predvidena v delovnem programu iz kemije. Učbeniki obravnavajo sestavo železove rude: to je sama rudna snov, torej železovi karbonati, silikati in oksidi ter odpadna kamnina, ki jo sestavljajo dolomit, peščenjak, apnenec in kvarcit. Treba je opozoriti, da so lahko v različni rudi prisotne različne količine rude. Po tem merilu se ruda deli na revne in bogate. Prvega pošljemo v obogatitev, drugega pa lahko takoj uporabimo v proizvodnji.

Da bi proizvedli tono surovega železa, boste potrebovali: tri tone rude, tono koksa, dvajset ton vode. Količina pretoka je odvisna od vrste rude.

Vrste železove rude

Preden preidemo na proces proizvodnje železa, nudimo informacije o vrstah železove rude. Lahko bi bilo:

1. Rjava železova ruda. Zanj je značilna vsebnost 25-50 % železa v obliki tako imenovanih vodnih oksidov. Odpadna kamnina je ilovnata.
2. Hematit(imenuje se tudi rdeča železova ruda). To je brezvodni oksid, vsebnost škodljivih nečistoč je minimalna. Železa je tukaj približno 45-55%.
3. Magnetna železova ruda. Vsebnost železa je tukaj približno 30-37%. Odpadna kamnina je kremenčeva masa.
4. Siderit (njegovo drugo ime je spar železova ruda) se izjemno zlahka oksidira in se spremeni v rjavi apnenec.

Proizvodna tehnologija

Tehnologija proizvodnje železa je sestavljena iz več stopenj. Vse se začne s pripravo rude: razvršča se po kemični sestavi in seveda po velikosti. Velike surovine se zdrobijo, majhni delci ali rudni prah pa se aglomerirajo. Na isti stopnji poteka tudi pridobivanje revnih rud. Poleg tega se med postopkom priprave odstrani pomemben del odpadne kamnine, oziroma se poveča vsebnost železa. Naslednja faza tehnologije proizvodnje železa je priprava goriva. Vse se začne s kokakolo. V tej fazi se koks preseja - iz njega se odstranijo vse nepotrebne globe, kar lahko privede do izgube goriva. Naslednja faza proizvodnje plavžnega železa je priprava fluksov. Plusi so zdrobljeni, iz tega se preseje malenkost. Po tem postopku se vsi materiali naložijo v peč. Nato se neposredno začne plavžna proizvodnja surovega železa: peč se napolni s koksom, doda se aglomerator (tako se imenuje ruda, sintrana s fluksom) in ponovno doda koks.

Temperatura, potrebna za taljenje, se vzdržuje s pihanjem segretega zraka. V procesu zgorevanjakoksa v kurišču proizvaja ogljikov dioksid. CO_{2 prehaja skozi koks in postane CO. Poleg tega ogljikov monoksid obnavlja glavni del rude. V tem procesu se železo utrdi in preide v tisti del peči, v katerem je zrak zelo vroč. Tu železo raztopi ogljik v sebi. Pravzaprav tako izgleda proizvodnja železa v plavžu. Tekoče železo iz peči pade v posebne zajemalke, iz katerih se vlije v vnaprej pripravljene kalupe. Možno je vliti v posebne zbirke-mešalke, v katerih bo zlitina nekaj časa ostala v tekoči obliki. Hkrati s proizvodnjo surovega železa v plavžih se zmanjšuje tudi silicij, mangan in številne druge nečistoče.}

Vrste litega železa

Obstajata samo dve vrsti litega železa: bela in siva. Razlika med njimi je v kemični sestavi in postopku toplotne obdelave. Tako so bele litine posledica zelo hitrega hlajenja, sive litine pa so posledica počasnega hlajenja. Za bele so značilne lastnosti, kot sta krhkost in trdota. Zelo težko jih je rezati, pri tem se od njih odlomijo kosi. Zato se bela litina uporablja le kot surovci za proizvodnjo drugih vrst litega železa. Na primer, zaradi žganja te vrste dobimo temprano lito železo. Upoštevajte: ime temno nima nobene zveze s postopkom kovanja. Po mnenju zgodovinarjev se je pojavil zaradi dejstva, da so bile podkve prej izdelane iz litega železa s takšnimi lastnostmi. Ta vrsta se pogosto uporablja vkmetijski inženiring in avtomobilska industrija. Glavna razlika med sivo lito lito je duktilnost v kombinaciji z visoko trdnostjo. To jim omogoča uporabo na področjih, kot so strojna orodja, kmetijstvo in avtomobilska industrija ter domača uporaba.

Mimogrede, obstajajo tako imenovani pol litega železa. Imajo vmesne lastnosti belih in sivih vrst. Poleg tega je s prilagajanjem intenzivnosti hlajenja te zlitine mogoče dobiti različne ulitke, ki se bodo razlikovali po trdnosti, duktilnosti in drugih lastnostih. Lito železo s posebnimi lastnostmi vključujejo:

• proti trenju, ki se uporablja za izdelavo puš, gredi, ležajev;
• odporen proti obrabi, potreben za izdelavo črpalne opreme, različnih delov za industrijo dušika, litje v peči;
• toplotno odporni, ki se uporabljajo pri proizvodnji ulitkov za peči, cevnih sistemov in plinskoturbinskih motorjev;
• toplotno odporen, primeren za armature za peči in dele kotla;
• korozijsko odporen, nepogrešljiv za izdelavo različnih delov v kemični in letalski industriji, ki se uporabljajo v agresivnih okoljih.

Lastnosti litega železa

Za kakovostno lito železo so značilne naslednje lastnosti:

• odlična toplotna zmogljivost;
• dobra odpornost proti koroziji;
• povečana toplotna odpornost.

Te in druge lastnosti omogočajo uporabo litega železavsakdanjem življenju in v težki industriji. Posebej priljubljena je posoda iz litega železa ruske proizvodnje. Iz tega materiala niso narejene samo ponve in lonci, na voljo so fondi, mangali, posode za peko, enolončnice in žari.

Omeniti velja, da so jedi iz tega materiala enako primerne za cvrtje palačink, kuhanje enolončnic, kosmičev in za dušenje pilafa. Dejstvo je, da se lito železo segreva precej počasi, vendar odlično akumulira toploto in jo enakomerno porazdeli. Strokovnjaki pravijo: s proizvodnjo posode iz litega železa se ukvarjajo različna podjetja. Vsi proizvajajo izdelke približno enake kakovosti. Iz vse te raznolikosti izstopajo izdelki peterburškega obrata "Neva". Prav ta obrat je eden največjih proizvajalcev posode iz litega železa v Ruski federaciji.