Proizvodnja sirovog željeza u Rusiji, povijest razvoja

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-02 13:56

Ruska Federacija je nekoliko stotina godina među svjetskim liderima u proizvodnji sirovog željeza. Ova se legura koristi u raznim industrijama, koristi se za stvaranje umjetničkih i ukrasnih proizvoda. Stručnjaci kažu: lijevano željezo je sastavni dio ljudskog života, zasluženo se smatra jednim od najtraženijih materijala. Danas predlažemo da razgovaramo o crnoj metalurgiji, proizvodnji željeza i čelika, njihovom utjecaju na ljude. Osvrnimo se na kroniku razvoja ljevaonice općenito: čekaju vas povijesne činjenice i zanimljive informacije!

Povijest: bakreno doba

Ljevano željezo je metal s tisućama godina povijesti, čiji korijeni sežu do prije Krista. Općenito, povjesničari datiraju prve dokaze o nastanku metalurgije u 6.-5. tisućljeće pr. Tada je osoba još uvijek koristila kamen za izradu alata, ali je već naišla na bakrene grumene. Uzimajući grumenčiće za obično kamenje i obrađujući ih na isti način na koji se primjenjuje na bilo koje kamenje - samo udarajući jedno o drugo - osoba je shvatila: ovo kamenje se ne lomi, već samo deformira, pa stogamože se oblikovati u gotovo bilo koji oblik. Povjesničari će kasnije ovu metodu nazvati hladnim kovanjem. Tako je bakar postao zamjena za kamen, pa su udice, vrhovi koplja i bodeži postali mnogo lakši, štoviše, kvaliteta takvih proizvoda znatno je premašila kvalitetu analoga od kamena i kosti. Istodobno je poboljšana obrada drva, postalo je moguće proizvoditi male dijelove. Usput, znanstvenici su dokazali da se na onim područjima gdje se bakar aktivno koristio, pojava kotača dogodila mnogo ranije. To dokazuje činjenicu da je razvoj čovječanstva neraskidivo i usko povezan s razvojem metalurgije.

Brončano doba

Kada su ljudi naučili kako stvoriti broncu - leguru koja se sastoji od bakra i kositra, čovječanstvo je ušlo u brončano doba. Danas povjesničari ne mogu odgovoriti na pitanje kako je točno osoba izumila takvu leguru. Većina istraživača vjeruje da se to dogodilo čisto slučajno, kada je kositar ušao u posudu s rastopljenim bakrom. Ostaje činjenica da su se tisuću godina ljudi borili brončanim mačevima i kuhali u brončanim posudama.

željezno doba

Povjesničari kažu: bilo je mnogo lakše dobiti željezo nego bakar ili kositar. Stvar je u tome što se nalazi u obliku oksida i oksida posvuda. Pa zašto ljudi nisu ranije počeli koristiti željezo? Odgovor je jednostavan: proizvodnja ovog metala je nevjerojatno složen i dugotrajan proces, koji se odvija u nekoliko faza. Za proučavanje ovog procesa bilo je potrebno više od jednog stoljeća razvoja. Zatonije iznenađujuće da su metalurzi tog vremena ljudi smatrali pravim čarobnjacima, koji spaljuju magične stvari.

Prvi spomen lijevanog željeza

Zemlja u kojoj je započela proizvodnja željeza danas se smatra Kinom. Povjesničari kažu da se to dogodilo oko petog stoljeća prije Krista. U Nebeskom Carstvu kovanice, kućanski pribor i razno oružje od lijevanog željeza bili su iznimno popularni. Mnogi odljevci od lijevanog željeza preživjeli su do naših vremena, na primjer, veličanstveni lav od lijevanog željeza, visok 6 metara i dugačak 5 metara. Znanstvenici su dokazali da je ovaj kip izliven u jednom vremenu, što nesumnjivo svjedoči o velikom umijeću prvih kineskih metalurga.

Zanimljivost: u svijetu se početkom proizvodnje nodularnog željeza smatra 19. stoljeće naše ere, iako je pouzdano poznato da su se u Kini mačevi izrađivali i prije Kristova rođenja!

Porijeklo proizvodnje u Rusiji

Kada je počela proizvodnja željeza u Rusiji? Arheološka istraživanja provedena na području velikih gradova Zlatne Horde dokazuju da je nastanak i razvoj ove proizvodnje u Rusiji započeo još u danima tatarsko-mongolskog jarma! Blizina mongolskog kraljevstva Kini odigrala je određenu ulogu u tome.

Praktično u svim tatarsko-mongolskim gradovima živjeli su Rusichi, koji su ovdje imali svoje radionice i trgovačke štandove. Ne samo da su usvojili znanje domaćih majstora, već su podijelili i svoja. Nakon pada Horde, tehnologija se nastavila razvijati i poboljšavati. Već uU 16. stoljeću, pod Vasilijem Trećim i Ivanom Groznim, proizvodnja ljevačkog željeza počela se aktivno koristiti u topništvu, uglavnom su se izrađivale topovske kugle i mali topovi. Istodobno, kažu povjesničari, lijevano željezo se koristilo i za lijevanje zvona. Glavna proizvodnja odvijala se u gradovima poput Moskve i Tule. Vrijedi napomenuti da do 17. stoljeća Europa nije poznavala takve tehnologije, pa su ruske tvornice mogle aktivno izvoziti razne alate i jezgre od lijevanog željeza u europske zemlje.

Aktivan razvoj

U vrijeme petrovske ere započeo je aktivan razvoj proizvodnje željeza i čelika. Car je shvatio da će povećanje metalurških kapaciteta dovesti Rusiju do razvoja. Za provedbu nevjerojatnih planova Petar I je imao sve što je potrebno: i materijale i proizvodne tehnologije. Pod ovim kraljem započela je aktivna izgradnja tvornica u Sibiru, na Uralu. Tijekom cijele vladavine Petra Velikog, proizvodnja željeza i čelika povećana je za 770 puta, u Rusiji se pojavilo 16 velikih metalurških pogona. Razvoj se nastavio nakon smrti cara, krajem 18. stoljeća na području Ruskog Carstva bilo je više od stotinu tvornica, zemlja je postala svjetski lider u ovom području. Usporedo s razvojem industrije razvijala se i industrija primjene metala. Sada se od lijevanog željeza nije pravilo samo oružje, već i posuđe, spomenici, kapije i ograde.

Vrijedi napomenuti da su domaće visoke peći koje se koriste za proizvodnju željeza prepoznate kao najbolje na svijetu. Karakterizirala ih je najveća produktivnost čak i uz minimalne troškove. U XIXstoljeća, ljevaonice su odvojene od visokih peći, što je omogućilo ne samo specijalizaciju procesa, već i njegovu mehanizaciju. U tom su se razdoblju pojavile ljevaonice cijevi i radionice za proizvodnju odljevaka od kovanog željeza.

Rusija je svjetski lider

U 20. stoljeću Rusija nije usporila i ostala je lider u ljevanju željeza. U SSSR-u je količina lijevanog željeza iznosila oko 75% ukupne količine metalnog lijevanja, bila je sirovina broj jedan, a glavni potrošači bili su obrambena industrija i poljoprivreda. Od lijevanog željeza stručnjaci su izrađivali dijelove i razne jedinice za opremu. Treba napomenuti da i danas Rusija zadržava vodeću poziciju u proizvodnji i korištenju lijevanog željeza. Koristi se za izradu ne samo proizvoda velikih dimenzija, već i tako delikatnih radova kao što su elementi za vrata, nakit, lijevanje peći i suveniri!

Proizvodnja željeza: potrebna oprema

Počnimo s definicijom. Lijevano željezo se obično naziva legura željeza s ugljikom, a ugljik bi ovdje trebao biti najmanje 2%. Dakle, koji je proces proizvodnje željeza? Prije svega, za to je potrebna velika visoka peć. Njegove dimenzije su nevjerojatne: visina takve peći je 30 m, a unutarnji promjer je 12 m. Najširi dio peći naziva se parenje, donji, kroz koji vrući zrak ulazi u peć, je ognjište, gornja je osovina. Usput, na gornjem dijelu nalazi se posebna rupa - vrh, koji je zatvoren posebnim zatvaračem. Princip rada visoke peći je protustrujni: odozdo u njudovodi se zrak, a materijali se dovode odozgo. Materijali potrebni za proizvodnju željeza uključuju fluks (bez njega ne može nastati troska), koks (potreban za zagrijavanje vode, njeno topljenje i redukciju) i rudu (koja je glavna sirovina).

Za proizvodnju će vam također trebati:

• kolica;
• prijevoznici;
• bunkeri;
• posebna slavina, itd.

Sirovine

Uvod u legure, proizvodnju željeza i čelika počinje u školi - ova tema je predviđena programom rada iz kemije. U udžbenicima se govori o sastavu željezne rude: to je sama rudna tvar, odnosno željezni karbonati, silikati i oksidi, te otpadna stijena koja se sastoji od dolomita, pješčenjaka, vapnenca i kvarcita. Treba napomenuti da različite količine rudne tvari mogu biti prisutne u različitim rudama. Po ovom kriteriju ruda se dijeli na siromašne i bogate. Prvi se šalje na obogaćivanje, a drugi se može odmah koristiti u proizvodnji.

Da biste proizveli tonu sirovog željeza, trebat će vam: tri tone rude, tona koksa, dvadeset tona vode. Količina fluksa ovisi o vrsti rude.

Vrste željeznih ruda

Prije nego što prijeđemo na proces proizvodnje željeza, nudimo informacije o vrstama željeznih ruda. Može biti:

1. Smeđa željezna ruda. Karakterizira ga sadržaj 25-50% željeza u obliku takozvanih vodenih oksida. Otpadna stijena je glinasta.
2. Hematit(naziva se i crvena željezna ruda). Ovo je bezvodni oksid, ovdje je sadržaj štetnih nečistoća minimalan. Ovdje je željezo oko 45-55%.
3. Magnetna željezna ruda. Sadržaj željeza ovdje je oko 30-37%. Otpadna stijena je silika masa.
4. Siderit (njegovo drugo ime je šparonska željezna ruda) izuzetno se lako oksidira, pretvarajući se u smeđi vapnenac.

Tehnologija proizvodnje

Tehnologija proizvodnje željeza sastoji se od nekoliko faza. Sve počinje pripremom rude: sortira se po kemijskom sastavu i, naravno, po veličini. Velike sirovine se drobe, a male čestice ili rudna prašina se aglomeriraju. U istoj fazi odvija se i obogaćivanje siromašnih ruda. Osim toga, tijekom procesa pripreme uklanja se značajan dio otpadne stijene, odnosno povećava se sadržaj željeza. Sljedeća faza tehnologije proizvodnje željeza je priprema goriva. Sve počinje s koka-kolom. Tijekom ove faze koks se prosijava - iz njega se uklanjaju sve nepotrebne sitne tvari, što može dovesti do gubitka goriva. Sljedeća faza proizvodnje željeza u visokim pećima je priprema fluksa. Plusevi se zgnječe, iz toga se prosijava sitnica. Nakon ovog postupka, svi materijali se ubacuju u peć. Zatim izravno počinje proizvodnja sirovog željeza u visokim pećima: peć se puni koksom, dodaje se aglomerator (to je naziv rude sinterirane s fluksom) i ponovno se dodaje koks.

Temperatura potrebna za taljenje održava se puhanjem zagrijanog zraka. U procesu izgaranjakoks u ognjištu proizvodi ugljični dioksid. CO_{2 prolazi kroz koks i postaje CO. Nadalje, ugljični monoksid obnavlja glavni dio rude. U tom procesu željezo postaje čvrsto, prolazeći u onaj dio peći, u kojem je zrak vrlo vruć. Ovdje željezo otapa ugljik u sebi. Zapravo, ovako izgleda proizvodnja željeza u visokoj peći. Tekuće željezo iz peći pada u posebne kutlače, iz kojih se ulijeva u prethodno pripremljene kalupe. Moguće je uliti u posebne zbirke-mješalice, u kojima će legura neko vrijeme ostati u tekućem obliku. Istovremeno s proizvodnjom sirovog željeza u visokim pećima, smanjuje se silicij, mangan i niz drugih nečistoća.}

Vrste lijevanog željeza

Postoje samo dvije vrste lijevanog željeza: bijeli i sivi. Razlika između njih leži u kemijskom sastavu i procesu toplinske obrade. Tako su bijeli lijevi rezultat vrlo brzog hlađenja, dok se sivi lijevi dobivaju kao rezultat sporog hlađenja. Bijele boje karakteriziraju takve kvalitete kao što su krhkost i tvrdoća. Izuzetno ih je teško rezati, pritom se od njih odlome komadići. Stoga se bijeli lijevani željezi koriste samo kao praznine za proizvodnju drugih razreda lijevanog željeza. Na primjer, kao rezultat pečenja ove vrste, dobivaju se kovani lijevani željezi. Imajte na umu: naziv savitljiv nema nikakve veze s postupkom kovanja. Prema povjesničarima, pojavio se zbog činjenice da su potkove ranije bile izrađene od lijevanog željeza s takvim karakteristikama. Ova vrsta se široko koristi upoljoprivrednog strojarstva i automobilske industrije. Glavna razlika između sivih lijevanih željeza je duktilnost u kombinaciji s visokom čvrstoćom. To im omogućuje da se koriste u područjima kao što su alatni strojevi, poljoprivreda i automobilska industrija, te domaća uporaba.

Usput, postoje takozvana polulijevana željeza. Imaju srednja svojstva bijelih i sivih vrsta. Osim toga, podešavanjem intenziteta hlađenja ove legure moguće je dobiti razne odljevke koji će se razlikovati po čvrstoći, duktilnosti i drugim svojstvima. Lijevano željezo s posebnim svojstvima uključuje:

• protiv trenja, koristi se za proizvodnju čahura, osovina, ležajeva;
• otporan na habanje, potreban za izradu crpne opreme, raznih dijelova za industriju dušika, livenje u pećima;
• otporni na toplinu, koji se koriste u proizvodnji odljevaka za peći, sustava cijevi i plinskih turbinskih motora;
• otporan na toplinu, pogodan za spojeve peći i dijelove kotlova;
• otporan na koroziju, nezamjenjiv za proizvodnju raznih dijelova u kemijskoj i zrakoplovnoj industriji, koji se koriste u agresivnim okruženjima.

Karakteristike lijevanog željeza

Kvalitetno lijevano željezo karakteriziraju sljedeće kvalitete:

• izvrstan toplinski kapacitet;
• dobra otpornost na koroziju;
• povećana otpornost na toplinu.

Ove i druge karakteristike omogućuju korištenje lijevanog željezasvakodnevnom životu, te u teškoj industriji. Posebno je popularno posuđe od lijevanog željeza ruske proizvodnje. Od ovog materijala ne prave se samo tave i lonci, tu su fondi, mangali, posude za pečenje, gulaši i roštilji.

Vrijedi napomenuti da su jela od ovog materijala jednako prikladna za prženje palačinki, kuhanje variva, žitarica i za dinstanje pilava. Činjenica je da se lijevano željezo zagrijava prilično sporo, ali savršeno akumulira toplinu i ravnomjerno je raspoređuje. Stručnjaci kažu: različite tvrtke se bave proizvodnjom posuđa od lijevanog željeza. Svi oni proizvode proizvode približno iste kvalitete. Od sve te raznolikosti ističu se proizvodi peterburške tvornice "Neva". Upravo je ovo postrojenje jedan od najvećih proizvođača posuđa od lijevanog željeza u Ruskoj Federaciji.