Produkcja surówki w Rosji, historia rozwoju

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-02 14:01

Od kilkuset lat Federacja Rosyjska należy do światowych liderów w produkcji surówki. Stop ten znajduje zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, służy do tworzenia wyrobów artystycznych i dekoracyjnych. Eksperci twierdzą: żeliwo jest integralną częścią ludzkiego życia, zasłużenie jest uważane za jeden z najbardziej poszukiwanych materiałów. Dziś proponujemy mówić o metalurgii żelaza, produkcji żelaza i stali, ich wpływie na człowieka. Przejdźmy do kroniki rozwoju branży odlewniczej w ogóle: czekają na Ciebie fakty historyczne i ciekawe informacje!

Historia: Epoka Miedzi

Żeliwo to metal o tysiącletniej historii, którego korzenie sięgają BC. Ogólnie rzecz biorąc, historycy datują pierwsze dowody powstania metalurgii na 6-5 tysiąclecia pne. Wtedy ktoś nadal używał kamienia do tworzenia narzędzi, ale już natknął się na bryłki miedzi. Biorąc bryłki za zwykłe kamienie i przetwarzając je w ten sam sposób, w jaki stosowano je do dowolnych kamieni - po prostu uderzając o siebie - osoba zrozumiała: te kamienie nie łamią się, a jedynie deformują, a zatemmożna uformować w prawie każdy kształt. Historycy nazwaliby później tę metodę kuciem na zimno. Miedź stała się więc substytutem kamienia, dzięki czemu haczyki na ryby, groty włóczni i sztylety stały się znacznie łatwiejsze, a ponadto jakość takich produktów znacznie przewyższała jakość analogów wykonanych z kamienia i kości. W tym samym czasie poprawiono obróbkę drewna, stało się możliwe wytwarzanie małych części. Nawiasem mówiąc, naukowcy udowodnili, że na terytoriach, na których aktywnie wykorzystywana była miedź, pojawienie się koła miało miejsce znacznie wcześniej. Świadczy to o tym, że rozwój ludzkości jest nierozerwalnie i ściśle związany z rozwojem metalurgii.

Epoka brązu

Kiedy ludzie nauczyli się tworzyć brąz – stop składający się z miedzi i cyny, ludzkość wkroczyła w epokę brązu. Dziś historycy nie potrafią odpowiedzieć na pytanie, w jaki sposób ktoś wynalazł taki stop. Większość badaczy uważa, że stało się to czystym przypadkiem, kiedy cyna dostała się do pojemnika z roztopioną miedzią. Faktem jest, że przez tysiąc lat ludzie walczyli na miecze z brązu i gotowali w garnkach z brązu.

Epoka żelaza

Historycy mówią: o wiele łatwiej było zdobyć żelazo niż miedź czy cynę. Chodzi o to, że wszędzie występuje w postaci tlenku i tlenku. Dlaczego więc ludzie nie zaczęli używać żelaza wcześniej? Odpowiedź jest prosta: produkcja tego metalu to niezwykle złożony i czasochłonny proces, przebiegający w kilku etapach. Badanie tego procesu zajęło ponad sto lat rozwoju. Dlategonic dziwnego, że metalurdzy tamtych czasów byli uważani przez ludzi za prawdziwych czarowników, palących magiczne rzeczy.

Pierwsza wzmianka o żeliwie

Kraj, w którym rozpoczęła się produkcja żelaza, jest dziś uważany za Chiny. Historycy twierdzą, że stało się to około V wieku p.n.e. W Niebiańskim Imperium niezwykle popularne były monety, sprzęty domowe i różnorodna broń wykonana z żeliwa. Do naszych czasów zachowało się wiele odlewów żeliwnych, np. wspaniały żeliwny lew, który ma 6 m wysokości i 5 m długości. Naukowcy udowodnili, że posąg ten został odlany w jednym czasie, co niewątpliwie świadczy o ogromnej kunsztu pierwszych chińskich metalurgów.

Ciekawostka: na całym świecie za początek produkcji żeliwa sferoidalnego uważa się XIX wiek naszej ery, choć niezawodnie wiadomo, że w Chinach miecze robiono z niego jeszcze przed narodzeniem Chrystusa!

Pochodzenie produkcji w Rosji

Kiedy rozpoczęła się produkcja żelaza w Rosji? Wykopaliska archeologiczne prowadzone na terenie dużych miast Złotej Ordy dowodzą, że powstanie i rozwój tej produkcji w Rosji rozpoczęły się już w czasach jarzma tatarsko-mongolskiego! Pewną rolę odegrała w tym bliskość królestwa mongolskiego do Chin.

Praktycznie we wszystkich miastach tatarsko-mongolskich mieszkali Rusichi, którzy mieli tu swoje warsztaty i stragany handlowe. Nie tylko przejęli wiedzę lokalnych mistrzów, ale także podzielili się własną. Po upadku Hordy technologia nadal się rozwijała i ulepszała. Już w środkuW XVI wieku za Wasilija III i Iwana Groźnego produkcja żelaza odlewniczego zaczęła być aktywnie wykorzystywana w artylerii, głównie z niej wytwarzano kule armatnie i małe armatki. W tym samym czasie, jak twierdzą historycy, do odlewania dzwonów używano także żeliwa. Główna produkcja odbywała się w miastach takich jak Moskwa i Tuła. Warto zauważyć, że do XVII wieku Europa nie znała takich technologii, dlatego rosyjskie fabryki mogły aktywnie eksportować różne narzędzia i rdzenie z żeliwa do krajów europejskich.

Aktywny rozwój

W epoce Piotrowej rozpoczął się aktywny rozwój produkcji żelaza i stali. Car zrozumiał, że wzrost zdolności hutniczych doprowadzi Rosję do rozwoju. Do realizacji niesamowitych planów Piotr miałem wszystko, co niezbędne: zarówno materiały, jak i technologie produkcji. To za tego króla rozpoczęto aktywną budowę fabryk na Syberii, na Uralu. W ciągu całego panowania Piotra Wielkiego produkcja żelaza i stali wzrosła 770 razy, w Rosji pojawiło się 16 dużych zakładów metalurgicznych. Rozwój trwał po śmierci cesarza, pod koniec XVIII wieku na terenie Imperium Rosyjskiego istniało ponad sto fabryk, kraj stał się światowym liderem w tej dziedzinie. Wraz z rozwojem przemysłu rozwijał się również przemysł zastosowań metali. Teraz z żeliwa wykonywano nie tylko broń, ale także naczynia, pomniki, bramy i ogrodzenia.

Warto zauważyć, że domowe wielkie piece wykorzystywane do produkcji żelaza zostały uznane za najlepsze na świecie. Charakteryzowały się najwyższą wydajnością nawet przy minimalnych kosztach. w XIXW stuleciu odlewnie zostały oddzielone od wielkich pieców, co umożliwiło nie tylko specjalizację procesu, ale także jego mechanizację. W tym okresie powstały odlewnie rur i warsztaty produkujące odlewy z żeliwa ciągliwego.

Rosja jest światowym liderem

W XX wieku Rosja nie zwolniła tempa i pozostała liderem w odlewaniu żeliwa. W ZSRR ilość żeliwa stanowiła około 75% całkowitej ilości odlewów metalowych, był to surowiec numer jeden, jego głównymi odbiorcami był przemysł obronny i rolnictwo. To właśnie z żeliwa specjaliści wykonywali części i różne zespoły do wyposażenia. Należy zauważyć, że nawet dzisiaj Rosja utrzymuje wiodącą pozycję pod względem produkcji i wykorzystania żeliwa. Służy do wykonywania nie tylko produktów wielkogabarytowych, ale także tak delikatnych prac jak elementy bram, biżuteria, odlewy pieców i pamiątki!

Produkcja żelaza: niezbędny sprzęt

Zacznijmy od definicji. Żeliwo jest zwykle nazywane stopem żelaza z węglem, a węgiel powinien tutaj wynosić co najmniej 2%. Więc jaki jest proces produkcji żelaza? Przede wszystkim wymaga to ogromnego wielkiego pieca. Jego wymiary są niesamowite: wysokość takiego pieca wynosi 30 m, a średnica wewnętrzna 12 m. Najszersza część pieca nazywana jest parowaniem, dolna, przez którą gorące powietrze dostaje się do pieca, jest paleniskiem, górny to wał. Nawiasem mówiąc, w górnej części znajduje się specjalny otwór - blat, który zamykany jest specjalną przesłoną. Zasada działania wielkiego pieca jest przeciwprądowa: od dołu do niegodostarczane jest powietrze, a materiały dostarczane są od góry. Materiały potrzebne do produkcji żelaza to topnik (bez niego nie może powstać żużel), koks (niezbędny do podgrzewania wody, topienia jej i redukcji) oraz ruda (która jest głównym surowcem).

Do produkcji będziesz potrzebować również:

• wózki;
• transporterzy;
• bunkry;
• specjalny kran itp.

Surowce

Wprowadzenie do stopów, produkcja żelaza i stali zaczyna się już w szkole - ten temat jest przewidziany w programie pracy z chemii. Podręczniki omawiają skład rudy żelaza: jest to sama substancja rudy, czyli węglany żelaza, krzemiany i tlenki oraz skała płonna, składająca się z dolomitu, piaskowca, wapienia i kwarcytu. Należy zauważyć, że w różnych rudzie mogą występować różne ilości substancji rudy. To właśnie według tego kryterium ruda dzieli się na biednych i bogatych. Pierwszy wysyłany jest do wzbogacenia, a drugi może być od razu użyty w produkcji.

Aby wyprodukować tonę surówki, będziesz potrzebować: trzy tony rudy, tona koksu, dwadzieścia ton wody. Ilość strumienia zależy od rodzaju rudy.

Rodzaje rud żelaza

Zanim przejdziemy do procesu produkcji żelaza, oferujemy informacje o rodzajach rud żelaza. Może to być:

1. Brązowa ruda żelaza. Charakteryzuje się zawartością 25-50% żelaza w postaci tzw. wodnych tlenków. Skała odpadowa jest gliniasta.
2. Hematyt(jest również nazywany czerwoną rudą żelaza). Jest to tlenek bezwodny, zawartość szkodliwych zanieczyszczeń jest tutaj minimalna. Żelazo tutaj wynosi około 45-55%.
3. Magnetyczna ruda żelaza. Zawartość żelaza wynosi tutaj około 30-37%. Skała płonna to masa krzemionkowa.
4. Syderyt (jego drugie imię to ruda żelaza) jest niezwykle łatwo utleniany, zamieniając się w brązowy wapień.

Technologia produkcji

Technologia produkcji żelaza składa się z kilku etapów. Wszystko zaczyna się od przygotowania rudy: sortuje się ją według składu chemicznego i oczywiście według wielkości. Duże surowce są kruszone, a małe cząstki lub pył rudy są aglomerowane. Na tym samym etapie następuje również wzbogacanie ubogich rud. Ponadto podczas procesu przygotowania usuwana jest odpowiednio znaczna część skały płonnej, wzrasta zawartość żelaza. Kolejnym etapem technologii produkcji żelaza jest przygotowanie paliwa. Wszystko zaczyna się od koksu. Na tym etapie koks jest przesiewany – usuwane są z niego wszelkie niepotrzebne drobiny, które mogą prowadzić do strat paliwa. Kolejnym etapem produkcji żelaza wielkopiecowego jest przygotowanie topników. Plusy są miażdżone, odsiewa się z nich drobiazg. Po tej procedurze wszystkie materiały są ładowane do pieca. Następnie bezpośrednio rozpoczyna się wielkopiecowa produkcja surówki: piec jest napełniany koksem, dodawany jest aglomerator (tak nazywa się ruda spiekana z topnikiem) i ponownie dodawany jest koks.

Temperatura wymagana do wytapiania jest utrzymywana przez wdmuchiwanie ogrzanego powietrza. W procesie spalaniakoks w palenisku wytwarza dwutlenek węgla. CO_{2 przechodzi przez koks, aby stać się CO. Ponadto tlenek węgla odbudowuje główną część rudy. W tym procesie żelazo staje się stałe, przechodząc do tej części pieca, w której powietrze jest bardzo gorące. Tutaj żelazo rozpuszcza w sobie węgiel. Właściwie tak wygląda produkcja żelaza w wielkim piecu. Płynne żelazo z pieca wpada do specjalnych kadzi, z których wlewa się je do wcześniej przygotowanych form. Możliwe jest wlanie do specjalnych kolekcji-mikserów, w których stop pozostanie przez pewien czas w postaci płynnej. Równolegle z produkcją surówki wielkopiecowej zmniejsza się krzem, mangan i szereg innych zanieczyszczeń.}

Rodzaje żeliwa

Istnieją tylko dwa rodzaje żeliwa: białe i szare. Różnica między nimi polega na składzie chemicznym i procesie obróbki cieplnej. Tak więc żeliwa białe powstają w wyniku bardzo szybkiego chłodzenia, a żeliwa szare w wyniku powolnego chłodzenia. Biel charakteryzuje się takimi cechami jak kruchość i twardość. Są niezwykle trudne do wycięcia, w procesie odrywają się od nich kawałki. Dlatego żeliwa białe są używane tylko jako półfabrykaty do produkcji innych gatunków żeliwa. Na przykład w wyniku wypalania tego typu uzyskuje się żeliwa ciągliwe. Uwaga: nazwa plastyczny nie ma nic wspólnego z procesem kucia. Według historyków pojawiła się ona dzięki temu, że wcześniej podkowy wykonywano z żeliwa o takich właściwościach. Ten typ jest szeroko stosowany winżynieria rolnicza i przemysł motoryzacyjny. Główną różnicą pomiędzy żeliwami szarymi jest ciągliwość połączona z wysoką wytrzymałością. Dzięki temu mogą być stosowane w obszarach takich jak obrabiarki, rolnictwo i przemysł motoryzacyjny oraz do użytku domowego.

Nawiasem mówiąc, istnieją tak zwane półżeliwa. Posiadają właściwości pośrednie gatunków białych i szarych. Ponadto, regulując intensywność chłodzenia tego stopu, możliwe jest uzyskanie różnorodnych odlewów różniących się wytrzymałością, plastycznością i innymi właściwościami. Żeliwa o specjalnych właściwościach to:

• przeciwcierny, używany do produkcji tulei, wałów, łożysk;
• odporne na zużycie, niezbędne do tworzenia urządzeń pompujących, różnych części dla przemysłu azotowego, odlewania pieców;
• odporne na ciepło, które są wykorzystywane do produkcji odlewów pieców, systemów rurowych i silników turbin gazowych;
• odporny na wysoką temperaturę, odpowiedni do armatury pieca i części kotłów;
• odporny na korozję, niezbędny do produkcji różnych części w przemyśle chemicznym i lotniczym, które są używane w środowiskach agresywnych.

Charakterystyka żeliwa

Wysokiej jakości żeliwo charakteryzuje się następującymi właściwościami:

• doskonała pojemność cieplna;
• dobra odporność na korozję;
• zwiększona odporność na ciepło.

Te i inne cechy pozwalają na zastosowanie żeliwa ww życiu codziennym oraz w przemyśle ciężkim. Szczególnie popularne są rosyjskie naczynia żeliwne. Z tego materiału wykonane są nie tylko patelnie i garnki, ale także fondue, ruszty, naczynia do pieczenia, patelnie i grille.

Warto zauważyć, że naczynia wykonane z tego materiału równie dobrze nadają się do smażenia naleśników, gotowania gulaszu, płatków zbożowych, a także do duszenia pilaw. Faktem jest, że żeliwo nagrzewa się dość wolno, ale doskonale akumuluje ciepło i równomiernie je rozprowadza. Eksperci mówią: różne firmy zajmują się produkcją naczyń żeliwnych. Wszystkie z nich wytwarzają produkty mniej więcej tej samej jakości. Z całej tej różnorodności wyróżniają się produkty petersburskiej fabryki „Neva”. To właśnie ta fabryka jest jednym z największych producentów naczyń żeliwnych w Federacji Rosyjskiej.