Прорыв в производстве железа. От сыродутных печей, к доменным.

    

          Никто не сможет ответить наверняка на вопрос о том, когда было начато производство и последующая обработка железа. Одно только можно ответить с полной уверенностью происходило это еще в доисторической эпохе, и подтверждением тому служат находки археологов – различные металлические изделия, возраст которых исчисляется тысячелетиями. Существует мнение, что наши предки познавали азы обработки металла, работая с метеоритным железом. Нашлись подтверждения тому, что выплавка в сыродутной печи впервые стала применяться еще в XII веке до нашей эры, этот метод широко применялся в Анатолии, Индии и ряде других крупных государств. Кроме того было доказано что в первом тысячелетии до нашей эры, люди уже научились изготавливать кованое железо.

           Производство железа в РоссииЧто же представляет собой железо, и какие этапы его производства? Обо всем этом поговорим детальнее. Железом принято называть материал, который по своей сути является сплавом химического элемента Fe (который принято называть железом) и углерода. В тех случаях, когда концентрация углерода не превышает 0,3 процента, получают пластичный мягкий тугоплавкий металл, именно за ним и закрепилось название – железо, которое является основным компонентом сплава. Когда концентрация углерода в пределах от 0,3 до 2,14 процентов, сплав принято называть сталью. В своем первозданном виде сталь свойствами очень напоминает железо. Существенным отличием служит тот факт, что сталь, поддается закалке, а железо - нет. Резкое охлаждение этого материала позволяет сделать его невероятно твердым, правда не стоит забывать и о важном недостатке процесса закалки, - она делает материал боле хрупким. Если же концентрация углерода превышает 2,14 процента, то говорят о производстве такого материала, как чугун. Чугун можно охарактеризовать как легкоплавкий, хрупкий материал, который отлично подходит для литья, но абсолютно не поддается ковке. 

           Первым важным шагом, который сыграл немаловажную роль в развитии черной металлургии, стало изобретение процесса, позволяющего получить железо методом его восстановления из окиси. Для этих целей руду перемешивали с древесным углем, после чего полученную смесь отправляли в печь. Под воздействием температуры, которая повышалась в результате горения угля, молекулы углерода соединялись, как с атмосферным кислородом, так и с кислородом, связанным с атомами железа. После того как уголь выгорал, образовывался комок вещества, в котором присутствовало восстановленное железо, так называемая крица. На завершающем этапе производства крица разогревалась, после чего переходили к процедуре ковки, чтобы тем самым словно выколотить из шлака полученное железо. Заметим, что именно ковка длительный период времени оставалась основной составляющей технологического процесса в металлургии. При этом ковка была связана не столько с приданием изделию желаемой формы, сколько с производством самого материала. Для того чтобы изготовить сталь использовали полученное ранее железо, путем его науглероживания. В условиях высокой температуры и при недостатке кислорода углерод пропитывает железо, в результате того, что он не успевает окисляться. Причем, чем больше углерода использовалось в производственном процессе, тем более прочной получалась после закалки сталь. 

           Следующим этапом на пути усовершенствования процесса получения железа и сплавов стало освоение сварки. Можно сказать, что именно благодаря постижению такого процесса, как сварка, удалось совершить настоящий переворот не только в металлургии, но и в каждой из сфер человеческой деятельности. Несмотря на некоторые, довольно существенные недостатки изделий, получаемых путем сварки, они были функциональными и, что немаловажно общедоступным. Широчайшее распространение кованых орудий со временем привело к тому, что их каменные аналоги были полностью вытеснены из обихода людей. К тому же орудия из железа многократно расширили практические возможности человечества. Так, например, с их появлением можно было намного быстрее построить рубленый дом из бревен, поскольку сварной топор из железа позволял свалить дерево в три раза быстрее, чем медный, и в десять раз быстрее, чем каменный. 

           Как уже было отмечено выше первым устройством, позволяющим получить железо, служила сыродутная печь. И, невзирая на тот факт, что это устройство, ровно, как и сам метод производства, имели множество недостатков, длительное время это был единственный способ, позволявший из руды получить металл. Гораздо позже в Европе появились так называемые штукофены, которые представляли собой высокие постоянные печи, обладающие четырехметровыми трубами для усиления тяги. Желание добиться совершенства и увеличить объема производства привели к тому, что в металлургии стали использоваться блауофены, а затем и доменные печи. В наши дни в металлургии тоже применяются доменные печи, которые были несколько изменены и модернизированы для улучшения свойств готовых сплавов и для получения большего объема материала. Напоследок, хотелось бы заметить, что производство железа в частности и металлургия в целом, не стоит на месте, а технологический процесс и инновационные решения позволяют повысить качество железа и любых его сплавов. 





Главная