|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
HISTORIA TECHNOLOGII, TECHNOLOGII, OBIEKTÓW WOKÓŁ NAS
Wielki piec. Historia wynalazku i produkcji
Katalog / Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas Wielki piec, wielki piec - duży piec hutniczy, pionowo umieszczony szybowy piec do topienia żeliwa i żelazostopów z rudy żelaza. Najważniejszą cechą procesu wielkopiecowego jest jego ciągłość przez cały okres eksploatacji pieca (od budowy pieca do jego „głównego” remontu) oraz przeciwprąd wznoszących się gazów dyszowych z kolumną materiałów stale opadającą i narastającą od góry z nowymi porcjami opłaty.
Przez wiele stuleci żelazo wydobywano w piecach do wydmuchiwania sera metodą odkrytą w starożytności. Dopóki na powierzchni ziemi znajdowano pod dostatkiem rud niskotopliwych, metoda ta w pełni zaspokajała potrzeby produkcyjne. Ale w średniowieczu, kiedy zapotrzebowanie na żelazo zaczęło wzrastać, metalurgia coraz częściej musiała wykorzystywać rudy ogniotrwałe. Aby wydobyć z nich żelazo, potrzebna była wyższa temperatura „topnienia”. W tamtym czasie znane były tylko dwie metody jej zwiększania: 1) zwiększenie wysokości pieca; 2) zwiększony wybuch. Tak więc stopniowo, do XIII wieku, z pieca do produkcji sera powstał wyższy i bardziej zaawansowany piec do topienia, który otrzymał nazwę shtukofen, czyli „piec, który wytwarza krakersy”. Shtukofen były pierwszym krokiem na drodze do wielkiego pieca. Najpierw pojawiły się w bogatej w żelazo Styrii, potem w Czechach i innych regionach górniczych. W tych piecach można było osiągnąć wyższe temperatury i przetwarzać więcej rud ogniotrwałych. Szyb shukofen miał kształt podwójnego ściętego stożka, zwężającego się ku górze (tzw. górna, otwarta część pieca, przez którą ładowano rudę i węgiel porcjami (głowice) oraz ku dołowi. W ścianie był jeden otwór na dyszę (rurę, przez którą powietrze było wdmuchiwane do pieca za pomocą miechów) oraz do wyciągania kurczaka. Proces przeróbki rudy na żelazo przebiegał w sztukofen dokładnie tak samo, jak w piecach wielkopiecowych, z tym że postęp nastąpił: nieczynna kopalnia dobrze koncentrowała ciepło, a ze względu na swoją wysokość (do 3 m) postępowała huta bardziej równomiernie, wolniej i pełniej, aby ruda była bardziej zużyta. Niezależnie od intencji hut, wszystkie trzy rodzaje surowców żelaznych pozyskiwano od razu w sztukofen: żeliwo, które spływało jak śmieci wraz z żużlem, żeliwo ciągliwe w formach oraz stal, która pokrywała formę cienką warstwą . (Przypomnijmy, że żelazo, stal i żeliwo w metalurgii są tak naprawdę nazywane stopem żelaza chemicznego z węglem. Różnica między nimi polega na ilości węgla: na przykład w miękkim żelazie (spawanym) nie przekracza 5% , w stali - do 0, 04%, w żeliwie - ponad 1%. Pomimo faktu, że ilość węgla zmienia się w tak małych granicach, żelazo, stal i żeliwo bardzo różnią się od siebie właściwościami: żelazo jest miękkim metalem, który dobrze nadaje się do kucia, stal jest wręcz przeciwnie. bardzo twardy materiał, który zachowuje doskonałe właściwości tnące; żeliwo jest twardym i kruchym metalem, którego w ogóle nie można kuć. Ilość węgla znacząco wpływa na inne właściwości metalu. W szczególności im więcej jest w żelazie, tym łatwiej się topi. Czyste żelazo jest metalem dość ogniotrwałym, podczas gdy żeliwo topi się w znacznie niższych temperaturach.) Zalety shukofen były jednak niewystarczające dla wszystkich rud ogniotrwałych. Potrzebny był mocniejszy cios. Siły ludzkie nie wystarczały już do utrzymania temperatury, a do napędzania futer zastosowano koło wodne. Wałek koła wodnego był wyposażony w nasadzone na nim krzywki w razie awarii, które ściągały osłony ze skórzanych miechów w kształcie klina. Dla każdego pieca do topienia były dwa mieszki, które pracowały naprzemiennie. Pojawienie się silników hydraulicznych i miechów należy wiązać z końcem XIV wieku, gdyż już w XV wieku wiele hut przeniosło się z gór i wzgórz do dolin i brzegów rzek. To ulepszenie było punktem wyjścia dla największej zmiany w technice metalurgicznej, ponieważ doprowadziło do odkrycia żeliwa, jego właściwości odlewniczych i przeróbczych. Rzeczywiście, wzrost wybuchu wpłynął na cały przebieg procesu. Teraz w piecu wytworzyła się tak wysoka temperatura, że redukcja metalu z rudy następuje przed powstaniem żużla. Żelazo zaczęło się stapiać z węglem i zamieniać w żeliwo, które, jak wspomniano powyżej, ma niższą temperaturę topnienia, tak że w piecu zamiast zwykłego lepkiego błysku zaczęła pojawiać się całkowicie stopiona masa (żeliwo). Początkowo ta metamorfoza bardzo nieprzyjemnie uderzyła w średniowiecznych metalurgów. Zamrożone żeliwo zostało pozbawione wszystkich naturalnych właściwości żelaza, nie było kute, nie spawane, nie można było z niego zrobić trwałych narzędzi, elastycznej i ostrej broni. Dlatego żeliwo przez długi czas było uważane za marnotrawstwo produkcyjne, a huty były do niego bardzo wrogo nastawione. Co jednak z tym zrobić? Podczas odzyskiwania żelaza z rud ogniotrwałych spora jego część przeszła do żeliwa.Nie wyrzucaj całego tego żelaza wraz z żużlem! Stopniowo zaczęto wybierać z ochłodzonego żużla niezdatną do użytku surówkę i dopuszczać do drugiego przetopu, najpierw dodając ją do rudy, a następnie samodzielnie. Jednocześnie nieoczekiwanie odkryto, że żeliwo szybko topi się w piecu i po wzmożonym piaskowaniu łatwo zamienia się w żelazo dymowe, które nie tylko nie jest gorszej jakości, ale pod wieloma względami nawet lepsze niż żelazo uzyskane z rudy. A ponieważ żeliwo topi się w niższej temperaturze, ta redystrybucja wymaga mniej paliwa i zajmuje mniej czasu. Tak więc w XV wieku, najpierw nieświadomie i po omacku, a potem całkiem świadomie, dokonano największego odkrycia w metalurgii - procesu przeróbki. Znalazła szerokie zastosowanie już w XVI wieku w związku z upowszechnieniem się wielkich pieców. Wkrótce odkryto inne pozytywne właściwości żeliwa. Twardego kritza nie było łatwo wydostać z piekarnika. Zwykle trwało to kilka godzin. W międzyczasie piec stygł, stosowano dodatkowe paliwo do jego ogrzania i poświęcano dodatkowy czas. O wiele łatwiej było uwolnić roztopione żelazo z pieca. Piec nie zdążył się ochłodzić i można go było od razu załadować nową porcją rudy i węgla. Proces może trwać nieprzerwanie. Ponadto żeliwo miało doskonałe właściwości odlewnicze. (Przypomnij sobie, że przez wiele stuleci jedynym sposobem obróbki żelaza było kucie.) W połowie XIV wieku przypisano mu pierwsze surowe odlewy. Wraz z rozwojem artylerii rozszerzyło się zastosowanie żeliwa. Początkowo służył do odlewania kul armatnich, a następnie do odlewania poszczególnych części samych armat. Jednak do końca XV wieku żeliwo było jeszcze słabej jakości - niejednorodne, niedostatecznie płynne, ze śladami żużla. Wyszły z niego szorstkie i bezpretensjonalne nagrobki, młoty, kotły piecowe i inne nieskomplikowane produkty. Żeliwo wymagało pewnych zmian w projekcie pieca; pojawił się tzw. blauofen (piece nadmuchowe), reprezentujący kolejny krok w kierunku wielkiego pieca. Wyróżniały się większą wysokością (5-6 m) niż shukofen i pozwalały na ciągłość topnienia w bardzo wysokiej temperaturze. To prawda, że pomysł, że proces produkcji żelaza można podzielić na dwa etapy (to znaczy żeliwo jest stale wytapiane w jednym piecu, a żeliwo jest przetwarzane w żelazo w drugim), nie pojawił się od razu. Blauofen produkował jednocześnie żelazo i żeliwo. Po zakończeniu wytapiania żużel został uwolniony przez otwór znajdujący się poniżej dyszy. Po schłodzeniu został rozdrobniony i oddzielono żeliwne granulki. Kritsu wyciągano dużymi szczypcami i łomem, a następnie obrabiano młotkiem. Największy kritsy ważył do 40 funtów. Ponadto z pieca wyciągnięto do 20 funtów żeliwa. Jeden upał trwał 15 godzin. Wydobycie kurczaka zajęło 3 godziny, a przygotowanie pieca do topienia 4-5 godzin. W końcu wpadł na pomysł dwuetapowego procesu wytapiania. Ulepszony blauofen zamienił się w nowy typ pieca - wielki piec, który był przeznaczony wyłącznie do produkcji surówki. Wraz z nimi ostatecznie rozpoznano proces przeróbki. Proces produkcji sera zaczął być wszędzie zastępowany dwuetapową metodą obróbki żelaza. Najpierw z rudy pozyskiwano żeliwo, a następnie, podczas wtórnego przetopu żeliwa, żelazo. Pierwszy etap nazwano procesem domenowym, drugi krytyczną redystrybucją.
Najstarsze wielkie piece pojawiły się w Siegerlandzie (Westfalia) w drugiej połowie XV wieku. Ich konstrukcje różniły się od Blauofen trzema względami: większą wysokością trzonka, mocniejszą dmuchawą oraz zwiększoną objętością górnej części trzonka. W piecach tych osiągnięto znaczny wzrost temperatury, a nawet dłuższe równomierne przetopienie rudy. Początkowo budowano wielkie piece z zamkniętą skrzynią, ale wkrótce otwarto przednią ścianę i rozbudowano palenisko, uzyskując wielki piec z otwartą skrzynią. Taki wielki piec na wysokości 4 m produkował do 5 kg surówki dziennie. Surówka była przetwarzana na żelazo w dymarni, podobnej konstrukcji do wielkiego pieca serowego. Operacja rozpoczęła się od załadunku węgla drzewnego i dostawy wybuchu. Po rozpaleniu się węgla drzewnego w pobliżu dyszy umieszczono wlewki żeliwne. Pod działaniem wysokiej temperatury żeliwo topiło się, spływało kropla po kropli, przechodziło przez obszar naprzeciw dysz i traciło tu część węgla. W rezultacie metal zgęstniał i przeszedł ze stanu stopionego w pastowatą masę niskowęglowego żelaza. Masa ta była podnoszona łomami do dyszy. Pod wpływem podmuchu węgiel uległ dalszemu wypaleniu, a metal ponownie osiadł na dnie paleniska szybko stał się miękki, łatwo spawalny. Stopniowo na dnie utworzyła się grudka - krzyk o wadze 50-100 kg lub więcej, którą wyjęto z paleniska do kucia pod młotkiem, aby go zagęścić i wycisnąć płynny żużel. Cały proces trwał od 1 do 2 godzin. W piecu dymarskim dziennie można było uzyskać około 1 tony metalu, a wydajność gotowego żelaza dymowego wynosiła 90-92% masy żelaza. Jakość żeliwa dymnego była wyższa niż surowego, ponieważ zawierało mniej żużla. Przejście z procesu jednoetapowego (surowego) do procesu dwuetapowego (wielkopiecowego i wykwitania) pozwoliło na kilkukrotne zwiększenie wydajności pracy. Zwiększony popyt na metal został zaspokojony. Ale wkrótce metalurgia napotkała trudności innego rodzaju. Wytop żelaza wymagał ogromnych ilości paliwa. W ciągu kilku stuleci w Europie wycięto wiele drzew i zniszczono tysiące hektarów lasów. W niektórych stanach uchwalono przepisy zakazujące niekontrolowanego pozyskiwania drewna. Ten problem był szczególnie dotkliwy w Anglii. Z powodu braku węgla drzewnego Brytyjczycy zmuszeni byli sprowadzać większość potrzebnego im żelaza z zagranicy. W 1619 Dodley po raz pierwszy użył węgla do wytapiania. Jednak powszechne stosowanie węgla było utrudnione przez obecność w nim siarki, która przeszkadza w dobrej produkcji żelaza. Dopiero w 1735 roku nauczyli się usuwać siarkę z węgla, kiedy Derby znalazł sposób na pochłanianie siarki za pomocą wapna palonego podczas obróbki cieplnej węgla w zamkniętych tyglach. W ten sposób uzyskano nowy środek redukujący - koks.
Autor: Ryzhov K.V.
▪ Celofan
Hałas drogowy opóźnia rozwój piskląt
06.05.2024 Bezprzewodowy głośnik Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024
▪ Tryb dziecka do szybkiego dostosowania osoby dorosłej ▪ Białe grzyby spowalniają starzenie
▪ sekcja serwisu Historie z życia radioamatorów. Wybór artykułów ▪ artykuł Pocisk klasy S6A. Wskazówki dla modelarza ▪ artykuł Czy powierzchnia czap lodowych na biegunach się kurczy? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Kasatika. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Analogowy miernik częstotliwości. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony