Производство на чугун в Русия, история на развитие

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-02 13:50

В продължение на няколкостотин години Руската федерация е сред световните лидери в производството на чугун. Тази сплав се използва в различни индустрии, използва се за създаване на художествени и декоративни продукти. Експертите казват: чугунът е неразделна част от човешкия живот, той заслужено се счита за един от най-търсените материали. Днес предлагаме да говорим за черната металургия, производството на желязо и стомана, тяхното въздействие върху хората. Нека се обърнем към хрониката на развитието на леярския бизнес като цяло: исторически факти и интересна информация ви очакват!

История: медна епоха

Чугунът е метал с хилядолетна история, корените му датират от пр.н.е. Като цяло историците датират първите свидетелства за появата на металургията към 6-5 хилядолетие пр.н.е. Тогава човек все още използва камък за създаване на инструменти, но вече се натъква на медни късове. Вземайки самородни камъни за обикновени камъни и ги обработвайки по същия начин, който се прилагаше към всякакви камъни - просто се удряйки един друг - човек разбра: тези камъни не се отчупват, а само се деформират и следователно теможе да се оформя в почти всякаква форма. По-късно историците ще нарекат този метод студено коване. Така медта се превърна в заместител на камъка, правейки куките, върховете на копия и кинжалите станаха много по-лесни, освен това качеството на такива продукти значително надвишава качеството на аналозите, изработени от камък и кост. В същото време обработката на дървесина беше подобрена, стана възможно да се произвеждат малки части. Между другото, учените са доказали, че в онези територии, където медта е била активно използвана, появата на колелото се е случила много по-рано. Това доказва факта, че развитието на човечеството е неразривно и тясно свързано с развитието на металургията.

Бронзова епоха

Когато хората се научиха как да създават бронз - сплав, състояща се от мед и калай, човечеството навлезе в бронзовата епоха. Днес историците не могат да отговорят на въпроса как точно човек е изобретил такава сплав. Повечето изследователи смятат, че това се е случило чисто случайно, когато калай е попаднал в съд с разтопена мед. Фактът остава, че в продължение на хиляда години хората са се борили с бронзови мечове и са готвили в бронзови съдове.

желязна епоха

Историците казват: било много по-лесно да се получи желязо, отколкото мед или калай. Работата е там, че се среща под формата на оксид и оксид навсякъде. Така че защо хората не започнаха да използват желязо по-рано? Отговорът е прост: производството на този метал е невероятно сложен и отнемащ време процес, протичащ на няколко етапа. Отне повече от един век развитие, за да се изучи този процес. Ето защоне е изненадващо, че металурзите от онези времена са били смятани от хората за истински магьосници, изгарящи магически неща.

Първо споменаване на чугун

Държавата, в която е започнало производството на желязо, днес се смята за Китай. Историците казват, че това се е случило около пети век пр.н.е. В Поднебесната империя монетите, домакинските прибори и различни оръжия, изработени от чугун, са били изключително популярни. Много чугунени отливки са оцелели до наши дни, например един великолепен чугунен лъв, който е висок 6 м и дълъг 5 м. Учените са доказали, че тази статуя е била отлята наведнъж, което несъмнено свидетелства за голямото умение на първите китайски металурзи.

Интересен факт: по целия свят началото на производството на ковък чугун се счита за 19-ти век сл. Хр., въпреки че е достоверно известно, че в Китай са правени мечове от него още преди раждането на Христос!

Произходът на производството в Русия

Кога започна производството на желязо в Русия? Археологическите разкопки, извършени на територията на големи градове на Златната Орда, доказват, че появата и развитието на това производство в Русия започва още в дните на татаро-монголското иго! Близостта на монголското царство до Китай изигра определена роля за това.

Практически във всички татаро-монголски градове са живели Русичи, които са имали свои работилници и търговски сергии тук. Те не само възприеха знанията на местните майстори, но и споделиха своите. След падането на Ордата технологиите продължават да се развиват и подобряват. Вече вПрез 16 век, при Василий Трети и Иван Грозни, производството на леярско желязо започва активно да се използва в артилерията, като от него се произвеждат главно гюлла и малки оръдия. В същото време, казват историците, чугун е бил използван и при отливането на камбани. Основното производство се проведе в градове като Москва и Тула. Струва си да се отбележи, че до 17-ти век Европа не е познавала такива технологии и затова руските фабрики могат активно да изнасят различни инструменти и сърцевини, изработени от чугун, в европейските страни.

Активно развитие

По времето на Петровската епоха започва активното развитие на производството на желязо и стомана. Царят разбира, че увеличаването на металургичните мощности ще доведе Русия до развитие. За да реализира невероятни планове, Петър I разполагаше с всичко необходимо: както материали, така и производствени технологии. Именно при този цар започва активното строителство на фабрики в Сибир, в Урал. По време на цялото управление на Петър Велики производството на желязо и стомана се увеличава 770 пъти, в Русия се появяват 16 големи металургични завода. Развитието продължава след смъртта на императора, в края на 18-ти век на територията на Руската империя има повече от сто фабрики, страната става световен лидер в тази област. Наред с развитието на индустрията се развиват и индустриите за полагане на метали. Сега от чугун се правеха не само оръжия, но и съдове, паметници, порти и огради.

Заслужава да се отбележи, че домашните доменни пещи, използвани за производство на желязо, бяха признати за най-добрите в света. Те се характеризираха с най-висока производителност дори при минимални разходи. През XIXвек, леярните се отделят от доменните пещи, което дава възможност не само да се специализира процеса, но и да се механизира. През този период се появяват леярни за тръби и цехове, произвеждащи отливки от ковко желязо.

Русия е световният лидер

През 20-ти век Русия не се забавя и остава лидер в леенето на желязо. В СССР обемът на чугуна представляваше около 75% от общото количество на металното леене. Той беше суровина номер едно, основните му потребители бяха отбранителната промишленост и селското стопанство. Именно от чугун специалистите изработваха части и различни възли за оборудване. Трябва да се отбележи, че и днес Русия запазва водеща позиция по отношение на производството и използването на чугун. Използва се за направата не само на продукти с големи размери, но и за такава деликатна работа като елементи за порти, бижута, отливане на пещи и сувенири!

Производство на желязо: необходимо оборудване

Нека започнем с определение. Чугунът обикновено се нарича сплав на желязо с въглерод, а въглеродът тук трябва да бъде най-малко 2%. И така, какъв е процесът на производство на желязо? На първо място, това изисква огромна доменна пещ. Размерите му са невероятни: височината на такава пещ е 30 м, а вътрешният диаметър е 12 м. Най-широката част на пещта се нарича пара, долната, през която горещ въздух влиза в пещта, е огнище, горният е вал. Между другото, в горната част има специален отвор - горна част, която се затваря със специален капак. Принципът на работа на доменната пещ е противоток: отдолу в неясе подава въздух, а материалите се подават отгоре. Материалите, необходими за производството на желязо, включват флюс (без него не може да се образува шлака), кокс (необходим за затопляне на вода, топене и редуциране) и руда (която е основната суровина).

За производство ще ви трябва също:

• колички;
• транспортьори;
• бункери;
• специален кран и др.

Суровини

Въведение в сплавите, производството на желязо и стомана започва в училище - тази тема е предвидена в работната програма по химия. Учебниците разглеждат състава на желязната руда: това е самото рудно вещество, тоест железни карбонати, силикати и оксиди и отпадна скала, състояща се от доломит, пясъчник, варовик и кварцит. Трябва да се отбележи, че в различна руда може да присъстват различни количества рудно вещество. Именно по този критерий рудата се разделя на бедна и богата. Първият се изпраща за обогатяване, а вторият може незабавно да се използва в производството.

За да произведете тон чугун, ще ви трябва: три тона руда, тон кокс, двадесет тона вода. Количеството на флюса зависи от вида на рудата.

Видове железни руди

Преди да преминем към процеса на производство на желязо, ние предлагаме информация за видовете железни руди. Може да бъде:

1. Кафява желязна руда. Характеризира се със съдържанието на 25-50% желязо под формата на така наречените водни оксиди. Отпадната скала е глинеста.
2. Хематит(нарича се още червена желязна руда). Това е безводен оксид, съдържанието на вредни примеси тук е минимално. Желязото тук е около 45-55%.
3. Магнитна желязна руда. Съдържанието на желязо тук е около 30-37%. Отпадната скала е силициева маса.
4. Сидерит (второто му име е шпагат желязна руда) се окислява изключително лесно, превръщайки се в кафяв варовик.

Производствена технология

Технологията за производство на желязо се състои от няколко етапа. Всичко започва с подготовката на рудата: сортира се по химичен състав и, разбира се, по размер. Големите суровини се раздробяват, а малките частици или рудният прах се агломерират. На същия етап се извършва и обогатяването на бедни руди. Освен това, по време на процеса на подготовка, значителна част от отпадната скала се отстранява, съответно съдържанието на желязо се увеличава. Следващият етап от технологията за производство на желязо е подготовката на горивото. Всичко започва с кока-кола. През този етап коксът се пресява - от него се отстраняват всички ненужни глоби, което може да доведе до загуба на гориво. Следващият етап от производството на доменно желязо е подготовката на флюсите. Плюсовете се мачкат, от него се отсява дреболия. След тази процедура всички материали се зареждат в пещта. Тогава доменното производство на чугун започва директно: пещта се пълни с кокс, добавя се агломератор (това е името на синтерована с флюс руда) и отново се добавя кокс..

Температурата, необходима за топене, се поддържа чрез издухване в нагрят въздух. В процеса на горенекоксът в огнището произвежда въглероден диоксид. CO_{2 преминава през кокс, за да стане CO. Освен това въглеродният окис възстановява основната част от рудата. При този процес желязото става твърдо, преминавайки в тази част на пещта, въздухът в която е много горещ. Тук желязото разтваря въглерода в себе си. Всъщност така изглежда производството на желязо в доменна пещ. Течното желязо от пещта попада в специални черпаци, от които се излива в предварително подготвени форми. Възможно е да се излива в специални колекции-миксери, в които сплавта ще остане в течна форма за известно време. Едновременно с производството на чугун в доменните пещи намаляват силиций, манган и редица други примеси.}

Видове чугун

Има само два вида чугун: бял и сив. Разликата между тях се крие в химичния състав и процеса на топлинна обработка. По този начин белите чугуни са резултат от много бързо охлаждане, докато сивите чугуни се получават в резултат на бавно охлаждане. Белите се характеризират с такива качества като крехкост и твърдост. Те са изключително трудни за рязане, в процеса се откъсват парчета от тях. Следователно, белите чугуни се използват само като заготовки за производството на други класове чугун. Например, в резултат на изпичане на този тип се получават ковки чугуни. Моля, обърнете внимание: името ковък няма нищо общо с процеса на коване. Според историците това се е появило поради факта, че преди това подкови са били направени от чугун с такива характеристики. Този тип се използва широко вселскостопанското инженерство и автомобилната индустрия. Основната разлика между сивите чугуни е пластичността, съчетана с висока якост. Това им позволява да се използват в области като машинни инструменти, селско стопанство и автомобилна индустрия, както и домашна употреба.

Между другото има така наречените половин чугун. Те имат междинни свойства на бели и сиви видове. В допълнение, чрез регулиране на интензивността на охлаждане на тази сплав е възможно да се получат различни отливки, които ще се различават по здравина, пластичност и други свойства. Чугуните със специални свойства включват:

• антифрикционно, използвано за производството на втулки, валове, лагери;
• устойчиви на износване, необходими за създаване на помпено оборудване, различни части за азотната индустрия, леене в пещи;
• топлоустойчиви, които се използват при производството на отливки за пещи, тръбни системи и газотурбинни двигатели;
• топлоустойчив, подходящ за фитинги на пещи и части за котли;
• устойчиви на корозия, незаменими за производството на различни части в химическата и авиационната индустрия, които се използват в агресивни среди.

Характеристики на чугун

Качественият чугун се характеризира със следните качества:

• отличен топлинен капацитет;
• добра устойчивост на корозия;
• повишена устойчивост на топлина.

Тези и други характеристики позволяват използването на чугунежедневието и в тежката индустрия. Произведените в Русия съдове за готвене от чугун са особено популярни. Не само тиганите и тенджерите се правят от този материал, има фондю, мангали, съдове за печене, тенджери и скари.

Заслужава да се отбележи, че ястията от този материал са еднакво подходящи за пържене на палачинки, готвене яхнии, зърнени храни и за задушаване на пилаф. Факт е, че чугунът се нагрява доста бавно, но перфектно акумулира топлина и я разпределя равномерно. Експертите казват: различни компании се занимават с производството на чугунени съдове за готвене. Всички те произвеждат продукти с приблизително еднакво качество. От цялото това разнообразие се открояват продуктите на петербургския завод "Нева". Именно този завод е един от най-големите производители на чугунени съдове за готвене в Руската федерация.