История производства и использования железа

Игровое описание править

Добыча железа началась ещё за 4000 лет до н. э., а хетты первыми стали добывать железную руду, плавить её и создавать из железа оружие, начав таким образом железный век примерно в 1200 году до н. э. В Азии обработка железа развилась приблизительно в то же время – железные китайские артефакты датируются приблизительно 600 годом до н. э.

Существует два вида обработки железа: первый производит кованое железо, второй – литое (чугун). Кованое железо – это полусплавленная смесь из железа и примесей, прочная, ковкая, устойчивая к коррозии и поддающаяся сварке. Кованому железу можно придать любую форму, и оно широко использовалось в средневековой Европе.

А чугун, то есть литое железо, получается путём плавления железной руды и выливания её в формы. Первыми его начали использовать китайцы, в основном для создания балок и реек, которые поддерживали их причудливые пагоды и другие высокие здания. Также китайцы открыли, что чугун отлично подходит для изготовления наконечников стрел и пушечных ядер.

На Западе технология литья металлов не могла упрочить свои позиции до XV века. Эта технология, очевидно, продвигалась вдоль Шёлкового Пути из Азии в Европу. Европейцы быстро поняли, что чугун идеально подходит для создания пушечных стволов и ядер, а также стволов и пуль для мушкетов. В период Промышленной революции инженеры придумали оригинальные способы использования чугуна в строительстве мостов и каркасов для высоких зданий.

Восстановление водородом

Доменные печи и конвертерное производство является достаточно современным, но весьма грязным для экологии процессом. При том, что большая часть железа получается в кислородно-конвертерном производстве, велики и выбросы углекислого и угарного газов в атмосферу. Модной альтернативой становится прямое восстановление железа из руды водородом. При этом образующиеся частички железа расплавляются в электрических печах, после чего добавляется углерод и получается сталь.

Предлагаем ознакомиться  Будка для собаки своими руками: фото, видео, чертежи

Железо в древнем мире

Железо известно с древнейших времен. Древнейшие изделия из железа найденные при археологических раскопках датируются примерно IV тыс. до н. э. и относятся к древнешумерской и древнеегипетской цивилизациям. Изделия из железа того времени это наконечники для стрел и украшения. В них использовалось метеоритное железо, точнее, сплав железа и никеля, из которого состоят метеориты. Реминисценции о небесном происхождении железа остались во многих языках.

Между вторым и третьим тысячелетиями до н. э. в Месопотамии, Анатолии и Египте появляются первые предметы изготовленные из переплавленного железа (определяется по отсутствию никеля в составе). Тем не менее, железо использовалось в основном в культовых предметах. Вероятно, железо в те времена было очень дорогим — более дорогим, чем золото.

Во времена «Илиады» оружие было в основном бронзовым, тем не менее Гомер (в 23-й песне «Илиады») рассказывает, что Ахилл наградил диском из железной крицы победителя в соревновании по метанию диска. Между 1600 и 1200 годами до н. э. производство железа развивалось на Ближнем Востоке, однако по распространенности железо все еще значительно уступало бронзе.

В период между XII и X веками до н. э. на Ближнем Востоке произошёл резкий скачок в производстве инструментов и оружия — переход от использования бронзы к использованию железа. Вероятно, столь быстрый переход был вызван не столько прогрессом в производстве железа, сколько перебоями в доставке олова — одного из компонентов бронзы. Период времени после начала массовой обработки железа принято называть Железным веком.

Основным методом получения железа в древние времена был сыродутный процесс, в котором перемежающиеся слои железной руды и древесного угля прокаливались в специальных горнах. После прокаливания руды получалось тестообразное кричное или губчатое железо, от шлака его освобождали ковкой. Первые горны имели сравнительно низкую температуру — заметно меньшую температуры плавления чугуна, в результате чего железо получалось сравнительно малоуглеродистым.

Предлагаем ознакомиться  Как правильно посадить плодовые деревья на своём участке?

История железа до наших дней

В дальнейшем строились всё более эффективные горны (по-русски: домна, домница) для производства железа, вскоре температура
в них стала достаточной для образования чугуна. Первоначально его считали вредным побочным продуктом (англ. pig iron, по-русски
свинское железо, чушки, откуда, собственно, и происходит слово чугун).

Первые сведения об использовании метеоритного железа в Китае относятся примерно к тому же времени, что и в Европе. Железоделательное производство,
вероятно, начало развиваться там с VIII века до н. э. Производство чугуна там началось в I веке до н. э.

Следующим этапом в развитии металлургии стало появление доменных печей. За счёт увеличения размера, предварительного подогрева воздуха и механического дутья,
в такой печи всё железо из руды превращалось в чугун, который расплавлялся и периодически выпускался наружу. Производство стало непрерывным — печь
работала круглосуточно и не остывала.

С XVI века в Европе получил распространение так называемый передельный процесс в металлургии — технология, при которой железо ещё при получении за счёт высокой
температуры плавления и интенсивного науглероживания перегонялось в чугун, а уже затем, жидкий чугун, освобождаясь от лишнего углерода при отжиге в горнах,
превращался в сталь.

В 1856 году Генри Бессемер получил патент на новую технологию производства стали (бессемеровский процесс). Он изобрёл конвертер — устройство, в котором сквозь жидкий чугун, получаемый в доменных печах, продувался воздух. В конвертере происходит выгорание углерода, растворённого в железе, что позволяет получать сталь в существенно больших количествах, чем это было ранее доступно.

Способность постоянного электрического тока восстанавливать металлы была обнаружена ещё в самом начале XIX века, однако отсутствие мощных источников электроэнергии
ограничивало применение этих процессов лабораторными исследованиями. Появление в начале XX века мощных электростанций позволило создать промышленные технологии
электрометаллургии.

Предлагаем ознакомиться  Медовик со сгущенкой медовый торт

Изначально такие процессы применялись для производства цветных металлов, но к середине XX века пришли и в чёрную металлургию. Широкое применение
нашли процессы электрической рудовосстанавливающей плавки, при которой железная руда, смешенная с незначительным количеством углерода, подвергается воздействию мощной
электрической дуги, где происходит электрическое восстановление железа на катоде и выгорание примесей на аноде.

Таким способом удаётся получить чугун высокого качества,
сократить расход кислорода и снизить уровень выбросов углекислого газа. Передельные электрометаллургические процессы дают возможность плавить чугун в вакууме, в среде
защитного газа, в присутствии химически активных легирующих элементов, что позволяет получать легированные стали высокого качества и специальные стали (жаропрочные,
радиационно стойкие). Стали, получение которых возможно только электрометаллургическими процессами называют электросталями.

Технологии производства и обработки железа и сплавов[ | ]

Для производства железа исторически применялось несколько технологий, которые сложно расположить в хронологическом порядке.

Оцените статью
Ключ к успеху
Adblock detector