Proizvodnja sirovog gvožđa u Rusiji, istorija razvoja

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-02 13:51

Ruska Federacija je nekoliko stotina godina među svjetskim liderima u proizvodnji sirovog željeza. Ova legura se koristi u raznim industrijama, koristi se za stvaranje umjetničkih i dekorativnih 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. Okrenimo se hronici razvoja livničkog posla uopšte: čekaju vas istorijske činjenice i zanimljive informacije!

Istorija: bakreno doba

Liveno gvožđe je metal sa hiljadama godina istorije, njegovi koreni sežu do pne. Općenito, istoričari datiraju prve dokaze o nastanku metalurgije u 6.-5. milenijum prije Krista. Tada je osoba još uvijek koristila kamen za izradu alata, ali je već naišla na grumene bakra. 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. Historičari će kasnije ovu metodu nazvati hladno kovanje. Tako je bakar postao zamjena za kamen, pa su udice, vrhovi kopalja i bodeži postali mnogo lakši, štoviše, kvaliteta takvih proizvoda znatno je premašila kvalitetu analoga od kamena i kosti. Istovremeno, poboljšana je obrada drveta, postalo je moguće proizvoditi male dijelove. Inače, naučnici su dokazali da se na onim područjima gdje se bakar aktivno koristio, pojava točka dogodila mnogo ranije. Ovo dokazuje činjenicu da je razvoj čovječanstva neraskidivo i usko povezan sa razvojem metalurgije.

Bronzano doba

Kada su ljudi naučili kako da stvore bronzu - leguru koja se sastoji od bakra i kalaja, čovječanstvo je ušlo u bronzano doba. Danas istoričari ne mogu odgovoriti na pitanje kako je točno osoba izmislila takvu leguru. Većina istraživača smatra da se to dogodilo čisto slučajno, kada je kalaj ušao u posudu sa rastopljenim bakrom. Ostaje činjenica da su se ljudi hiljadu godina borili bronzanim mačevima i kuhali u bronzanim loncima.

Iron Age

Povjesničari kažu: bilo je mnogo lakše nabaviti željezo nego bakar ili kalaj. Stvar je u tome što se nalazi u obliku oksida i oksida posvuda. Pa zašto ljudi nisu ranije počeli da koriste gvožđe? Odgovor je jednostavan: proizvodnja ovog metala je nevjerovatno složen i dugotrajan proces, koji se odvija u nekoliko faza. Za proučavanje ovog procesa bilo je potrebno više od jednog veka razvoja. Zbog toganije iznenađujuće što su metalurzi tog vremena u narodu bili pravi čarobnjaci, koji spaljuju magične stvari.

Prvo spominjanje livenog gvožđa

Zemlja u kojoj je počela proizvodnja gvožđa danas se smatra Kinom. Istoričari kažu da se to dogodilo oko petog veka pre nove ere. U Nebeskom carstvu, novčići, kućni pribor i razno oružje od livenog gvožđa bili su izuzetno popularni. Mnogi odljevci od livenog gvožđa sačuvani su do naših vremena, na primer, veličanstveni lav od livenog gvožđa, visok 6 metara i dugačak 5 metara. Naučnici su dokazali da je ovaj kip izliven u jednom vremenu, što nesumnjivo svedoči o velikoj veštini prvih kineskih metalurga.

Zanimljivost: u svijetu se početkom proizvodnje nodularnog gvožđa smatra 19. vek nove ere, iako se pouzdano zna da su u Kini mačevi napravljeni od njega i pre Hristovog rođenja!

Porijeklo proizvodnje u Rusiji

Kada je počela proizvodnja gvožđa u Rusiji? Arheološka iskopavanja 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 je odigrala određenu ulogu u tome.

Praktično u svim tatarsko-mongolskim gradovima živjeli su Rusichi, koji su ovdje imali svoje radionice i trgovačke tezge. 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 artiljeriji, uglavnom su se izrađivale topovske kugle i mali topovi. Istovremeno, kažu istoričari, liveno gvožđe se koristilo i za livenje zvona. Glavna proizvodnja odvijala se u gradovima poput Moskve i Tule. Vrijedi napomenuti da do 17. vijeka Evropa nije poznavala takve tehnologije, te su stoga ruske fabrike mogle aktivno izvoziti razne alate i jezgra od livenog gvožđa u evropske zemlje.

Aktivan razvoj

U vrijeme petrovske ere počeo je aktivan razvoj proizvodnje željeza i čelika. Car je shvatio da će povećanje metalurških kapaciteta dovesti Rusiju do razvoja. Za realizaciju nevjerovatnih planova, Petar I je imao sve što je potrebno: i materijale i proizvodne tehnologije. Pod ovim kraljem je počela aktivna izgradnja fabrika u Sibiru, na Uralu. Tokom 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 teritoriji Ruskog carstva bilo je više od stotinu fabrika, zemlja je postala svjetski lider u ovoj oblasti. Uporedo s razvojem industrije razvijala se i industrija primjene metala. Sada se od livenog gvožđa ne pravi 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 XIXveka, livnice su odvojene od visokih peći, što je omogućilo ne samo specijalizaciju procesa, već i njegovu mehanizaciju. U tom periodu su se pojavile livnice cijevi i radionice za proizvodnju odljevaka od kovanog željeza.

Rusija je svjetski lider

U 20. veku Rusija nije usporila i ostala je lider u livenju gvožđa. U SSSR-u je količina livenog gvožđa činila oko 75% ukupne količine livenog metala, bila je sirovina broj jedan, a glavni potrošači bili su odbrambena industrija i poljoprivreda. Od livenog gvožđa stručnjaci su pravili delove i razne jedinice za opremu. Treba napomenuti da i danas Rusija zadržava vodeću poziciju u proizvodnji i upotrebi livenog gvožđa. Koristi se za izradu ne samo proizvoda velikih dimenzija, već i tako delikatnih radova kao što su elementi za kapije, nakit, livenje u pećima i suveniri!

Proizvodnja gvožđa: neophodna oprema

Počnimo s definicijom. Lijevano željezo se obično naziva legura željeza s ugljikom, a ugljika bi ovdje trebalo biti najmanje 2%. Dakle, koji je proces proizvodnje gvožđa? Prije svega, za ovo je potrebna ogromna visoka peć. Njegove dimenzije su zadivljujuće: visina takve peći je 30 m, a unutrašnji prečnik je 12 m. Najširi dio peći se naziva parenje, donji, kroz koji vrući zrak ulazi u peć, je ognjište, gornji je osovina. Inače, na gornjem dijelu nalazi se posebna rupa - vrh, koji se zatvara posebnim zatvaračem. Princip rada visoke peći je protivstrujan: odozdo u njuzrak se dovodi, a materijali se dovode odozgo. Materijali potrebni za proizvodnju gvožđa uključuju fluks (bez njega ne može nastati šljaka), koks (neophodan za zagrevanje vode, njeno topljenje i redukciju) i rudu (koja je glavna sirovina).

Za proizvodnju će vam također trebati:

• carts;
• transporteri;
• bunkeri;
• specijalna slavina, itd.

Sirovine

Upoznavanje sa legurama, proizvodnjom gvožđa i čelika počinje u školi - ova tema je predviđena programom rada iz hemije. U udžbenicima se govori o sastavu željezne rude: to je sama rudna tvar, odnosno željezni karbonati, silikati i oksidi, te otpadna stijena koju čine dolomit, pješčenjak, krečnjak i kvarcit. Treba napomenuti da različite količine rude mogu biti prisutne u različitim rudama. Po ovom kriteriju se ruda dijeli na siromašne i bogate. Prvi se šalje na obogaćivanje, a drugi se može odmah koristiti u proizvodnji.

Da biste proizveli tonu sirovog gvožđa, trebaće vam: tri tone rude, tona koksa, dvadeset tona vode. Količina fluksa zavisi od vrste rude.

Vrste željezne rude

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

1. Smeđa željezna ruda. Odlikuje se sadržajem 25-50% gvožđa 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. Gvožđe ovdje je oko 45-55%.
3. Magnetna željezna ruda. Sadržaj gvožđa je oko 30-37%. Otpadna stijena je silika masa.
4. Siderit (njegovo drugo ime je šparonska željezna ruda) se izuzetno lako oksidira, pretvarajući se u smeđi krečnjak.

Tehnologija proizvodnje

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

Temperatura potrebna za topljenje održava se puhanjem zagrijanog zraka. U procesu sagorevanjakoks u ognjištu proizvodi ugljični dioksid. CO_{2 prolazi kroz koks da postane CO. Nadalje, ugljen monoksid obnavlja glavni dio rude. U tom procesu gvožđe postaje čvrsto, prelazeći u onaj deo peći u kome je vazduh veoma vruć. Ovdje željezo rastvara ugljik u sebi. Zapravo, ovako izgleda proizvodnja željeza u visokoj peći. Tečno željezo iz peći pada u posebne kutlače, iz kojih se izlije u unaprijed pripremljene kalupe. Moguće je sipati u posebne kolekcije-mješalice, u kojima će legura neko vrijeme ostati u tečnom obliku. Istovremeno sa proizvodnjom sirovog gvožđa u visokim pećima, smanjuje se silicijum, mangan i niz drugih nečistoća.}

Vrste livenog gvožđa

Postoje samo dvije vrste livenog gvožđa: bijeli i sivi. Razlika između njih leži u hemijskom sastavu i procesu termičke obrade. Tako su bijeli liveni gvožđe rezultat veoma brzog hlađenja, dok se sivi liv dobijaju kao rezultat sporog hlađenja. Bijele boje karakteriziraju takve kvalitete kao što su krhkost i tvrdoća. Izuzetno ih je teško rezati; pri tome se od njih odvajaju komadi. Stoga se bijeli liveni gvožđe koriste samo kao praznine za proizvodnju drugih vrsta livenog gvožđa. Na primjer, kao rezultat pečenja ove vrste, dobivaju se kovno lijevano željezo. Imajte na umu: naziv savitljiv nema nikakve veze sa procesom kovanja. Prema istoričarima, to se pojavilo zbog činjenice da su potkove ranije bile napravljene od lijevanog željeza s takvim karakteristikama. Ova vrsta se široko koristi upoljoprivrednog inženjeringa i automobilske industrije. Glavna razlika između sivog livenog gvožđa je duktilnost u kombinaciji sa visokom čvrstoćom. To im omogućava da se koriste u oblastima kao što su alatni strojevi, poljoprivreda i automobilska industrija, te domaća upotreba.

Uzgred, postoje takozvana polu livena gvožđa. Imaju srednja svojstva bijele i sive vrste. Osim toga, podešavanjem intenziteta hlađenja ove legure moguće je dobiti razne odljevke koji će se razlikovati po čvrstoći, duktilnosti i drugim svojstvima. Liveno gvožđe sa posebnim svojstvima uključuje:

• protiv trenja, koristi se za proizvodnju čahura, vratila, ležajeva;
• otporan na habanje, neophodan za izradu pumpne opreme, raznih delova za industriju azota, livenje u pećima;
• otporni na toplotu, koji se koriste u proizvodnji odlivaka za peći, sistema cevi i gasnih turbinskih motora;
• otporan na toplinu, pogodan za spojeve peći i dijelove kotlova;
• otporan na koroziju, nezamjenjiv za proizvodnju raznih dijelova u hemijskoj i avio industriji, koji se koriste u agresivnim sredinama.

Karakteristike livenog gvožđa

Kvalitetno liveno gvožđe karakterišu sledeći kvaliteti:

• odličan toplotni kapacitet;
• dobra otpornost na koroziju;
• povećana otpornost na toplotu.

Ove i druge karakteristike omogućavaju upotrebu livenog gvožđasvakodnevnom životu iu teškoj industriji. Posebno je popularno posuđe od livenog gvožđa ruske proizvodnje. Od ovog materijala se ne prave samo tiganji i lonci, tu su fondi, mangali, posude za pečenje, paprikaši i roštilji.

Vrijedi napomenuti da su jela od ovog materijala podjednako pogodna za prženje palačinki, kuhanje gulaša, žitarica, kao i za dinstanje pilava. Činjenica je da se lijevano željezo zagrijava prilično sporo, ali savršeno akumulira toplinu i ravnomjerno je raspoređuje. Stručnjaci kažu: različite kompanije se bave proizvodnjom posuđa od livenog gvožđa. Svi oni proizvode proizvode približno istog kvaliteta. Od sve te raznolikosti izdvajaju se proizvodi petrogradskog pogona "Neva". Upravo je ovo postrojenje jedan od najvećih proizvođača posuđa od livenog gvožđa u Ruskoj Federaciji.