Производство чугуна — как получают чугун?

Производство чугуна

Производство чугуна и сама черная металурия своими истоками отходит ко II-ому тысячелетию до н. э., когда человек начал использовать эти процессы, чтобы получить сталь. Первая доменная печь появилась в Европе только в XIV — XV веках. В это время чугун получался как побочный продукт, не имеющий ценности.

Чугун — это металл, который широко используется в разнообразных отраслях промышленности и отличается хорошими рабочими характеристиками. Его получают с помощью относительно несложного процесса, который не включает в себя много шагов. Производство чугуна осуществляется в доменных печах, которые представляют собой что-то по типу большой пробирки. О процессе получения чугуна вы узнаете подробнее из этой статьи.

Горно-обогатительные комбинаты

Основное сырье, которое используется для производства чугуна, это железная руда. Добыча производится в открытых карьерах в разных областях Украины. В составе железной руда, как известно, есть много различных примесей, поэтому ее использование в сыром виде для получения чугуна невозможно. Добытая руда изначально транспортируется на предприятие, имеющее специальное назначение, которое называется горно-обогатительным комбинатом. На этом предприятии из руды удаляется пустая порода, а также происходит процесс дробления. Потом чистую (обогащенную) руду с помощью железнодорожного транспорта доставляют на металлургические комбинаты.

Процесс агломерации — производство чугуна

Непосредственно сам процесс получения чугуна мы рассмотрим чуть ниже. Перед этим рассмотрим процесс подготовки руды для выплавки чугуна.

Использование для переплавки обычного дробленного материала резко снижает производительность доменной печи из-за того, что такой материал будет иметь низкую степень газопроницаемости. Решить эту проблему можно с помощью процесса агломерации, который происходит перед загрузкой руды в доменную печь. Этот процесс производится на специальных участках (цехах) металлургического комбината. Агломерация – это спекание породы в куски определенного размера, который наиболее подходит для производства чугуна. Высокая температура обеспечивает слипание частиц шихты, которые образуют куски, но они, в свою очередь, могут легко плавиться. Железная руда предварительно смешивается с углем. Горение угля обеспечивает необходимую температуру для спекания кусков. Также происходит стимулирование процесса агломерации потоком воздуха (сверху вниз), который пропускается через слой руды с углем.

Агломерат можно получить не только с помощью руды. Его также можно получить из небольших кусков железа, т.е. обычный металлолом может служить сырьем для чугуна.

Что происходит в печи — как получают чугун

Теперь рассмотрим производство чугуна непосредственно в доменной печи. Доменная печь такой конструкции как на рисунке внутри облицована кирпичом. Также она имеет достаточно простой принцип работы. При производстве чугуна, используют не только агломерат, но и кокс, известь и флюс. Эти материалы смешиваются в заданной известной пропорции, и данная смесь называется доменной шихтой. С помощью специальных подъемников она поднимается на верх доменной печи. Возгорание кокса возможно только при наличии большого количества воздуха, который обогащен кислородом. Воздух подается под большим давлением с помощью специальных фурменных отверстий внизу печи для того, чтобы он проник через пласт шихты, подаваемой сверху. Поток воздуха подогревают до 600-800С, чтобы поддерживать нужную температуру внутри печи. Чугун, который образуется из расплавленной шихты, стекает вниз и с определенной периодичностью (1 раз в 40 мин) и выпускается наружу через специальное отверстие, которое называется летка. После этого с помощью чаш больших емкостей он транспортируется в сталеплавильные цеха.

Восстановление и науглероживание железа в печи

Доменные печи работают по принципу противотока. Вот основные химические процессы, которые происходят в печи поочередно:

Восстановление железа. 

Этот последовательный процесс выглядит так: Fe2O3 — Fe3O4 — FeO — Fe. В этом случае восстановителем является оксид углерода (CO), который образуется при взаимодействии CO2 с раскаленным коксом.

Науглероживание железа

Химическая реакция в данном случае выглядит так: 3Fe + 2CO = Fe3C + CO2 + Q. Карбид Fe3C легко смешивается с твердым железом, в результате чего и образуется сплав последнего с углеродом. Когда он стекает вниз, омывая куски кокса, он науглероживается еще больше. Кроме этого, такие вещества, как марганец, сера, кремний и т. д., при этом растворяются. Теперь понятно, что металл из доменной печи — это сплав железа с углеродом.

Восстановление других элементов

Марганец, кремний, сера и фосфор попадают в доменную печь вместе с шихтой в виде различных химических соединений. Высшие оксиды марганца восстанавливаются до MnO примерно по тому же принципу, что и железо: MnO2 — Mn2O3 — Mn3O4 — MnO. Чистый марганец выделяется так: MnO + C = Mn + CO — Q. Кремний попадает в печь в виде кремнезема SiO2. Его восстановление происходит по реакции SiO2 + 2C = Si + 2CO — Q.

Фосфор восстанавливается водородом, твердым углеродом и CO и, к сожалению, практически полностью переходит в чугун. Этот элемент ухудшает доменный сплав железа. В то же время, кремнезем позволяет получать чугун хорошего качества, а также высшие оксиды марганца. Марганец в некоторых случаях добавляется в доменную печь специально. При этом получается особый вид чугуна — марганцевый.

Удаление серы

Получение чугуна хорошего качества, в основном сводится к его очистке от серы, которая является нежелательным элементом. Сера — это основная вредная примесь, значительно ухудшающая свойства конечного продукта выплавки. Самое большое количество серы  содержится в коксе. Удаляют серу с помощью извести (CaO), которую вводят в состав шихты, и увеличения температуры. Химическая реакция в этом случае выглядит так: FeS + CaO = FeO + CaO + Q. Чтобы снизить процент серы в чугуне можно использовать и другие способы. Например, обрабатывать выплавленный материал в выпускном желобе или чаше с содой. При этом удаление серы происходит в химической реакции FeS + NaCO3 = FeO + Na2S + CO2.

Образование шлака

Из вышенаписанного теперь понятно как получают чугун. Но производство чугуна ведет к образованию еще одного продукта, который получил широкое использование – это шлак. При выплавке 1 тоны чугуна образуется 0,6 тоны шлака. Это происходит из-за того, что даже в очищенной железной руде содержится много глины. А в состав кокса входит зола. Поэтому для удаления этих ненужных элементов в шихте, используются флюсы (карбонат кальция и карбонат магния). При плавке они вступают в химическую реакцию с разного рода примесями, и в результате этого процесса образуется шлак. Шлак представляет собой алюмосиликатный или силикатный расплав.

Плотность жидкого чугуна выше, чем плотность шлака. Поэтому в процессе плавки шлак располагается сверху. Его периодически удаляют через шлаковую летку. Шлак является побочным продуктом чугунолитейного производства, но широко используется в строительной отрасли для изготовления цемента и строительных блоков. В данном применении шлак используется как наполнитель.

Поэтому данный вопрос — как получают чугун — не является слишком сложным. Но следует иметь ввиду, что в доменной печи можно получить чугун, который будет отличаться по химическому составу и физическим свойствам. Все чугуны делятся на два вида: передельный чугун (белый чугун) и литейный чугун (серый чугун). Первая разновидность используется в качестве сырья при производстве стали. Литейный чугун применяют для получения разнообразных чугунных отливок, которые могут использоваться как готовые изделия в различных отраслях промышленности.

Основные свойства чугуна зависят от количества примесей, которые входят в его состав: марганца, фосфора, кремния и серы.

Общие сведения о производстве чугуна и стали

Общие сведения о производстве чугуна и стали

Производство чугуна. Сырьем для производства черных металлов является железная руда. Из нее вначале получают чугун, а затем в специальных печах, уменьшая содержание углерода, из чугуна выплавляют сталь.

Для производства чугуна служат доменные печи, которые по принципу действия не отличаются от шахтных печей.

Железные руды представляют собой природную смесь окислов железа, например Ре20з (красный железняк), с горной породой. Задача доменного процесса сводится к тому, чтобы из окислов железа получить чистое железо, т.е. восстановить его. Роль восстановителя выполняет углерод (кокс).

Восстановленное железо в нижних слоях печи вступает во взаимодействие с углеродом, образуя карбид железа — основной химический компонент чугуна.

Одновременно углерод восстанавливает и другие вещества: марганец, кремний, фосфор, серу, -содержащиеся в руде. Карбид железа вместе с этими веществами и представляет собой чугун.

Для понижения температуры плавления пустой породы в печь загружаются флюсы (обычно известняк).

В результате взаимодействия пустой породы с флюсами образуются легкоплавкие соединения (шлаки). Обладая меньшим удельным весом, шлаки располагаются выше жидкого чугуна и по мере накопления удаляются через шлаковую летку, после чего сливают чугун.

В результате доменного процесса получают чугун, шлак и доменный (колошниковый) газ, который используется в качестве топлива на металлургических заводах.

Чугуны в зависимости от свойств и назначения подразделяют на белые и серые. В белых чугунах весь углерод находится в химически связанном состоянии с железом, а в серых — часть углерода находится в свободном состоянии в виде графита.

Рис. 1. Доменная печь: 1 — верхняя часть печи (колошник), 2 — загрузочный аппарат, 3 — газоотводные трубы, 4 — шахта печи, 5 — цилиндрическая часть печи (распор), 6 — нижняя конусная часть печи (заплечики), 7 — горн, 8 — отверстие для выпуска шлака, 9 — отверстие для выпуска чугуна, 10 — кольцевая труба для подачи воздуха

Белые чугуны в основном переплавляются на сталь, поэтому их называют еще передельными — Серые чугуны (или литейные) обладают высокими литейными свойствами и их используют для отливки строительных изделий.

Производство стали. Процесс выплавки стали заключается в уменьшении содержания вредных примесей (серы, фосфора), углерода, кремния и марганца в чугуне.

Рис. 2. Конвертер: 1 — вращающийся грушевидный сосуд, 2 — футеровка, 3 — воздухопровод, 4 — трубки для подачи воздуха в конвертер, 5 — днище конвертера, 6 и 7 — рейка и зубчатое колесо для поворота конвертера

Основным сырьем при производстве сталей служат передельный чугун и стальной лом.

В настоящее время различают три способа производства стали: конвертерный, мартеновский и электроплавильный.

При конвертерном способе производства стали расплавленный чугун продувается сжатым воздухом. При этом кислород взаимодействует, с примесями, окисляет их и переводит в шлак.

Конвертер представляет собой грушевидный сосуд, поворачивающийся вокруг горизонтальной оси для заливки чугуна и выпуска стали. Емкость конвертера достигает 35 г. и более. Качество конвертерной стали уступает мартеновской, так как она содержит пузырьки воздуха, образующиеся при продувке, а также фосфор и серу, повышающие хрупкость стали. Это ограничивает ее применение для конструкций, подвергающихся ударным нагрузкам (подкрановые балки, мосты). Из конвертерной стали готовят прокатные профили, листовую сталь, трубы и др.

Рис. 3. Мартеновская печь: 1 — свод. 2 — под, 3 — отверстия для загрузки печи, 4 — воздушные каналы

В настоящее время благодаря достоинствам конвертерного способа — высокой производительности и низкой стоимости стали — изыскиваются пути повышения качества конвертерной стали с тем, чтобы этот способ стал основным в сталелитейной промышленности. Одним из средств повышения качества конвертерной стали является применение кислородного дутья.

Мартеновский способ отличается от конвертерного выплавкой стали на поду пламенной мартеновской печи. Печь имеет свод, отражающий тепловой поток на материал, расплавляя его. Для получения требуемой температуры в печи сжигают газ. Устройство современной мартеновской печи показано на рис. 3.

Сырьем при мартеновском способе служат чугун и стальной лом. Возможность использовать стальной лом является большим преимуществом мартеновского способа.

В мартеновскую печь последовательно загружают стальной лом, флюсы и чугун. Флюсы и образующаяся при окислении железа FeO вступают в химическую реакцию с вредными примесями и переводят их в шлак, который всплывает, скапливаясь на поверхности стали. В результате взаимодействия с вредными примесями переходит в железо.

В настоящее время достиг, нуты огромные успехи в области сталеварения. Применение кислородного дутья позволило значительно увеличить производительность мартеновских печей.

При мартеновском способе не только используют стальной лом, но и получают высококачественные стали требуемого химического состава и свойств. Эти стали применяются для изготовления наиболее ответственных строительных конструкций ферм, мостов, подкрановых балок, рельсов для железных дорог и т. д.

Электроплавка. Специальные легированные стали высокого качества получают в электрических печах. Наиболее распространены дуговые печи, в которых материалы плавятся за счет тепла электрической дуги, образующейся между электродами и металлом.

Процесс получения стали в электропечах аналогичен мартеновскому способу, но в этом случае нет надобности в топливе и воздухе для его сжигания.

Стоимость электростали значительно выше конвертерной и мартеновской. Это объясняется значительным расходом электроэнергии (на выплавку 1 т стали расходуется до 1000 квт-ч электроэнергии). Однако высокое качество электростали определяет большое будущее этого способа сталеварения.

Читать далее:
Общие сведения о железобетоне
Асбестоцементные изделия
Изделия на основе гипса
Тяжелые бетоны специального назначения
Искусственные каменные материалы и изделия на основе вяжущих веществ
Битуминозные кровельные и гидроизоляционные материалы
Асфальтовые и дегтевые растворы и бетоны
Дегти и пеки
Природные битумы
Битуминозные материалы

Производители чугуна передельного из России

Продукция крупнейших заводов по изготовлению чугуна передельного: сравнение цены, предпочтительных стран экспорта.

1. где производят чугун передельный
2. ⚓ Доставка в порт (CIF/FOB)
3. чугун передельный цена 20.10.2021
4. 🇬🇧 Supplier’s Conversion cast iron Russia

Страны куда осуществлялись поставки из России 2018, 2019, 2020, 2021

• 🇵🇱 ПОЛЬША (356)
• 🇮🇹 ИТАЛИЯ (232)
• 🇸🇰 СЛОВАКИЯ (209)
• 🇹🇼 ТАЙВАНЬ (КИТАЙ) (160)
• 🇩🇪 ГЕРМАНИЯ (149)
• 🇯🇵 ЯПОНИЯ (137)
• 🇪🇸 ИСПАНИЯ (95)
• 🇬🇧 СОЕДИНЕННОЕ КОРОЛЕВСТВО (77)
• 🇺🇸 СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ (76)
• 🇨🇿 ЧЕШСКАЯ РЕСПУБЛИКА (66)
• 🇺🇦 УКРАИНА (64)
• 🇧🇪 БЕЛЬГИЯ (44)
• 🇨🇳 КИТАЙ (40)
• 🇹🇷 ТУРЦИЯ (38)
• 🇰🇷 КОРЕЯ, РЕСПУБЛИКА (37)

Выбрать чугун передельный: узнать наличие, цены и купить онлайн

Крупнейшие экспортеры из России, Казахстана, Узбекистана, Белоруссии, официальные контакты компаний. Через наш сайт, вы можете отправить запрос сразу всем представителям, если вы хотите купить чугун передельный.
🔥 Внимание: на сайте находятся все крупнейшие российские производители чугуна передельного, в основном производства находятся в России. Из-за низкой себестоимости, цены ниже, чем на мировом рынке

Поставки чугуна передельного оптом напрямую от завода изготовителя (Россия)

Крупнейшие заводы по производству чугуна передельного

Заводы по изготовлению или производству чугуна передельного находятся в центральной части России. Мы подготовили для вас список заводов из России, чтобы работать напрямую и легко можно было купить чугун передельный оптом

Чугун передельный нелегированный

Изготовитель Чугун передельний нелегированный

Поставщики Чугун передельный нелегированный

Крупнейшие производители Чугун передельный нелегированный

Экспортеры Чугун передельный легированный; чугун зеркальный прочий в чушках

Компании производители Изложницы и ковши

Производство Гранулы из передельного и зеркального чугуна и черных металлов

Изготовитель Ферроникель

Поставщики Реагенты диагностические или лабораторные на подложке

Чугун. Производство, преимущества, недостатки.

Историческая справка

В начале XVII века Петр I привез из Голландии в Россию первые чугунные котелки – это были тяжелые и массивные предметы посуды, но приготовленная в них пища получалась очень вкусной даже в походных условиях. Через несколько лет в России было налажено производство чугунной посуды.

Производство

Чугун – это сплав железа, углерода и фосфора. Именно эти элементы отвечают за прочность и долговечность материала. Их количество тщательно контролируется, ведь если в сплаве будет мало этих примесей, то посуда из него будет нагреваться неравномерно и даже трескаться. Одним из признаков обеденной железной смеси является так называемое «обесцвечивание» чугуна – когда при нагревании на изделии появляются светлые металлические пятна и борозды.

Как и много лет назад кухонные сковороды из чугуна изготавливают с помощью специальных форм из песка и глины. Их формуют при помощи пластиковых заготовок, затем высушивают. И уже в подготовленные формы заливают чугунный сплав. После того, как изделие застынет, песчаную форму аккуратно разламывают, а готовую сковороду отправляют на дополнительную обработку.

Достоинства и недостатки

Поскольку основу чугуна составляет железо, а этот материал подвержен коррозии, то, как правило, еще на стадии производства чугунные сковороды после песчаной формы прокаливают с использованием масла, чтобы на их поверхности образовался антикоррозионный слой, который, кстати, обладает антипригарными свойствами. Эту особенность чугуна отмечают как его недостаток. Однако с этим недостатком можно вполне успешно бороться и в домашних условиях, периодически прокаливая свою сковороду. К недостаткам относят и большой вес чугунной посуды.
Преимущества чугунных сковородок определяются уникальными свойствами чугуна.

1. Равномерное теплораспределение.
Сковородка из чугуна равномерно прогревается со всех сторон, на ее поверхности нет так называемых «горячих точек». Поэтому и продукты на такой сковороде прожариваются и протушиваются равномерно.

2. Длительное сохранение тепла.
Чугунная сковорода нагревается дольше по сравнению, скажем, с алюминиевой, но она и удерживает тепло намного дольше. Поэтому она идеально подходит для тушения, для приготовления гриля, жарки блинов.

3. Высокая теплоемкость.
Это значит, что для нагревания чугунной сковороды достаточно небольшого огня.

4. Прочность.
Чугунные сковороды славятся своей высокой прочностью и не деформируются при нагревании.

5. Устойчивость к высоким температурам.
Благодаря этому свойству чугунную сковороду можно использовать для приготовления пищи в духовке.

6. Экологичность и безопасность для здоровья.
При правильном уходе чугунная сковорода абсолютно безопасна. Даже если на ее поверхности появится ржавчина, ее можно легко убрать, прокалить сковороду и пользоваться ею дальше без вреда для своего здоровья.

Преимуществ у чугунных сковородок значительно больше, чем недостатков. Поэтому на протяжении нескольких столетий эти сковороды не теряют своей актуальности и популярности. Их активно используют на профессиональных и домашних кухнях для ежедневного приготовления привычных блюд и для создания оригинальных кулинарных шедевров.

Популярные товары категории чугунные сковороды:

Посмотреть больше предложений

Литейное производство

Литейный цех АО «Омутнинский металлургический завод» специализируется на производстве средних и мелких литых изделий из cтали и чугуна. Цех производит изделия для металлургической промышленности, а также для машиностроительной и деревообрабатывающих отраслей промышленного производства. Вся продукция проходит лабораторный контроль с выдачей паспорта качества на изделия.

Наши преимущества

• Полный цикл производства позволяет изготавливать готовые изделия, начиная с разработки литейной технологии, моделирования процесса литья в программе LVMFlow, проектирования и изготовления модельной оснастки на основе получившихся результатов моделирования, получения годных отливок, их механической обработкой, термообработкой и последующей сборкой.
• На заводе внедрена автоматизация процессов разработки литейной технологии с помощью LVMFlow. Это позволяет запускать в производство отливки только после устранения всех возможных литейных дефектов на этапе проектирования, что гарантирует получение годных отливок в сжатые сроки без каких-либо дефектов, в том числе скрытых;
• Продолжительность ответа на заявку составляет от одного рабочего дня
• Завод имеет собственную аттестованную лабораторию. Контролируемые параметры отливок: химический состав, предел текучести, предел прочности, ударная вязкость. Дополнительно по желанию заказчика возможно предоставление протоколов исследований, которые включают в себя ультразвуковую дефектоскопию.

Технологии, используемые в литейном производстве

• Изготовление изделий из металла производится согласно существующим государственным и отраслевым стандартам. По желанию заказчика возможно изготовление по спецтребованиям.

Литье в песчано-глинистые смеси:

• Класс размерной точности по ГОСТ Р 53464-2009: 11-14
• Шероховатость поверхности отливок по ГОСТ 2789-73: Ra = 80-100 мкм
• Минимально допустимая толщина стенок – 5 мм
• Масса отливок от 1 кг до 5 т.

Литье в жидкостекольные смеси (ЖСС) и в холодно-твердеющие смеси (ХТС):

• Класс размерной точности по ГОСТ Р 53464-2009: 10-13
• Шероховатость поверхности отливок по ГОСТ 2789-73: Ra = 40-100 мкм
• Минимальная толщина стенок – 3 мм
• Масса отливок от 1 кг до 1 т

Сплавы, используемые в литейном производстве

Литейный цех использует в своём производстве различные металлические сплавы. Благодаря этому может выпускать изделия для широкого ряда производств.

Чугун

• Серый чугун ГОСТ 1412-85: СЧ10, СЧ15, СЧ20, СЧ25, СЧ30, СЧ35;
• Высокопрочный чугун ГОСТ 7293-85: ВЧ40, ВЧ45, ВЧ50, ВЧ60;
• Легированный чугун со спецсвойствами ГОСТ 7769-82: ЧХ1, ЧХ16, ЧХ16М2, ЧХ32, ЧС5Ш и др.;
• Антифрикционный чугун ГОСТ 1585-85: АЧС-1, АЧС-5

Сталь

• Углеродистая сталь: 15Л, 20Л, 25Л, 35Л, 45Л, 55Л;
• Низколегированная сталь: 20ГЛ, 45ГЛ, 40ХЛ, 70ХЛ, 20ГСЛ, 30ХМЛ,
• Легированная сталь: 20Х13Л, 12Х17Л.
• Жаропрочная сталь: 40Х24Н12СЛ, 12Х18Н9ТЛ, 30Х23Н7СЛ, 20Х25Н19С2Л и др.;

Стальное и чугунное литьё

Литейный цех специализируется на изготовлении отливок высокого качества, и предлагает производство высококачественных изделий на заказ как серийными тиражами, так и в единичном экземпляре. При этом основными материалами в литейном производстве служат различные марки чугуна и стали.
Высокое качество подготовленных форм для литья, позволяет производить отливки с минимальными припусками под последующую механическую обработку. Стальное литьё позволяет получить изделия сложных геометрических форм и потому часто является единственным методом производства металлических изделий сложной конфигурации. Чугунное литьё используется для производства деталей машиностроения, а так же для изготовления декоративных изделий – оград, чугунных ворот, заборов, памятников.

Вы можете сделать запрос на изготовление профиля по собственному чертежу.

Производство чугуна

Производство чугуна из железных руд осуществляется в специальных доменных печах и носит название «доменный процесс».

В России первые доменные печи были построены в 1632 г. вблизи Тулы (Городищенские заводы).

В конце XVII в., по указанию Петра I, железоделательное производство переносится на Урал, где в 1699 г. на реке Невье был построен первый крупный завод по выплавке чугуна.

Развитие производства чугуна и стали на Урале объяснялось наличием там богатых железных руд, больших лесных массивов и многочисленных быстрых рек, энергия которых применялась для приведения в движение основных механизмов (воздуходувок) металлургических заводов.

Бурное развитие металлургического производства на Урале привело к тому, что уже во второй половине XVIII в. Россия заняла

первое место в мире по выплавке чугуна.

Увеличение объема металлургического производства и усовершенствование его технологии связаны с работами великого русского ученого М.В. Ломоносова, который в 1763 г. издал свою книгу «Первые основания металлургии, или рудных дел».

До второй половины XIX в. Урал был основной металлургической базой России. В конце XIX в. возникает новая металлургическая база на юге России.

Открытие в 1881 г. огромных запасов железных руд в районе Кривого Рога и наличие местного топлива (кокса) вызвали быстрый рост металлургического производства на юге России, и уже к концу первого десятилетия XX в. южные заводы выплавляли большую часть чугуна, получаемого в то время в России.

После Великой Октябрьской революции, в годы пятилеток и особенно после решений XIV съезда партии об индустриализации страны (1925 г.), производство чугуна стало развиваться быстрыми темпами.

Коренная реконструкция старых заводов и постройка гигантов современной металлургии — Магнитогорского и Кузнецкого металлургических комбинатов, вступивших в строй в 1932 г., привели к быстрому росту доменного производства.

Количество получаемого в то время в Советском Союзе чугуна в десятки раз превышает количество чугуна, производившегося в России в дореволюционное время.

Многим русским ученым и новаторам принадлежат большие заслуги в усовершенствовании доменного процесса.

Большой известностью пользовался практик-доменщик М.К. Курако, внесший конструктивные изменения в устройство доменной печи, что в значительной степени повысило ее производительность.

Работами академика М. А. Павлова в области расчета доменных печей и усовершенствования технологии доменного процесса широко пользуются в металлургическом производстве.

Много нового внес в улучшение металлургического производства вице-президент Академии наук СССР академик И. П. Бардин, руководивший строительством Кузнецкого металлургического комбината.

§

Краткие сведения о производстве чугуна и стали – Осварке.Нет

В этой статье речь пойдет о сложном процессе производства чугуна и стали в современном производстве.

Выплавка чугуна и стали

Современное металлургическое производство чугуна и стали состоит из сложного комплекса различных производств (рис. 22):

1.  Шахт и карьеров по добыче руд, каменных углей, флюсов, огнеупорных материалов.
2. Горно-обогатительных комбинатов, на которых подготовляют руды к плавке, обогащают их, удаляя часть пустой породы, и получают концентрат – продукт с повышенным содержанием железа по сравнению с рудой.
3. Коксохимических цехов и заводов, на которых осуществляют подготовку коксующихся углей, их коксование (сухую перегонку при температуре ~1000°С без доступа воздуха) в коксовых печах и попутное извлечение из них ценных химических продуктов: бензола, фенола, каменноугольной смолы и др.
4. Энергетических цехов для получения и трансформации электроэнергии, сжатого воздуха, необходимого для дутья при доменных процессах, кислорода для выплавки чугуна и стали, а также очистки газов металлургических производств с целью охраны природы и сохранения чистоты воздушного бассейна.
5. Доменных цехов для выплавки чугуна и ферросплавов.
6. Заводов для производства различных ферросплавов.
7. Сталеплавильных цехов – конвертерных, мартеновских, электросталеплавильных для производства стали.
8. Прокатных цехов, в которых нагретые слитки из стали перерабатываются в заготовки (блюмы и слябы) и далее в сортовой прокат, трубы, лист, проволоку и т. п.

Современное производство стали основано на двухступенчатой схеме, которая состоит из доменной выплавки чугуна и различных способов последующего его передела в сталь. В процессе доменной плавки, осуществляемом в доменных печах, происходит избирательное восстановление железа из его окислов, содержащихся в руде. Одновременно с этим из руды восстанавливаются также фосфор и в небольших количествах марганец и кремний; происходит науглероживание железа и частичное насыщение его серой топлива (кокса). Таким образом из руды получают чугун – сплав железа с углеродом более 2,14%, кремнием, марганцем, серой и фосфором.

Передел чугуна в сталь осуществляют в металлургических агрегатах: в конвертерах, мартеновских и электрических печах. В них из-за ряда происходящих химических реакций осуществляется избирательное окисление примесей чугуна и перевод их в процессе плавки в шлак и газы. В результате получают сталь заданного химического состава.

Рис. 22. Схема современного металлургического производства

Основной продукцией черной металлургии являются передельный чугун, литейный чугун, доменные ферросплавы, стальные слитки и прокат.

Передельный чугун, используемый для передела на сталь, содержит 4,0-4,4% С; до 0,6-0,8%. Si; до 0,25-1,0% Мп; 0,15-0,3% Р и 0,03-0,07% S. Некоторые марки чугуна, предназначенные для передела в сталь в конвертерах, имеют пониженное до 0,07% содержание фосфора. До 90% всего выплавляемого чугуна приходится на чугун передельный.

Литейный чугун, предназначенный для производства фасонных отливок способами литья на машиностроительных заводах, имеет повышенное содержание кремния (до 2,75-3,25%).

Ферросплавы – сплавы железа с повышенным содержанием марганца, кремния, ванадия, титана и других металлов. Их применяют для раскисления и производства легированных сталей. К ферросплавам, относят доменный ферросилиций, содержащий 9-13% Si и до 3% Мп; доменный ферромарганец, содержащий 70-75% Мп и до 2% Si; зеркальный чугун с 10-25% Мп и до 2% Si.

Стальные слитки, полученные в изложницах или кристаллизаторах, подвергают обработке давлением (прокатке, ковке). Прокат используют непосредственно в конструкциях (мостах, зданиях, железобетонных конструкциях, железнодорожных путях, станинах машин и т. д.), в качестве заготовок для изготовления деталей резанием и заготовок для последующей ковки и штамповки.

Форму поперечного сечения прокатанного металла называют профилем. Совокупность различных профилей разных размеров называют сортаментом. Сортамент прокатываемых профилей разделяют на следующие группы: заготовки, сортовой прокат, листовой прокат, трубы и специальные виды проката.

Заготовки прокатывают в горячем состоянии непосредственно из слитков. Заготовки квадратного сечения с размерами от 150х150 до 450х450 мм называют блюмами. Они предназначены для последующей прокатки на сортовых станах и в качестве заготовок для изготовления поковок ковкой. Заготовки прямоугольного сечения толщиной 65-300 мм и шириной 600-1600 мм называют слябами. Их используют для прокатки толстых листов.

Сортовой прокат по профилю подразделяют на две группы: простой геометрической формы (квадрат, круг, шестигранник, прямоугольник) и сложной – фасонной формы (швеллеры, двутавровые балки, рельсы, уголки и т. д.).

Листовой прокат подразделяют по назначению (судостроительный, электротехнический, автолист и т. д.) и по толщине. Листовую сталь с толщиной 4-160 мм называют толстолистовой, а с толщиной 0,2-4 мм – тонколистовой. Листы с толщиной менее 0,2 мм называют фольгой.

Трубы также подразделяют по назначению и способу изготовления. Они бывают бесшовные и сварные (с прямым и спиральными швами).

Специальные виды проката – колеса и оси железнодорожных вагонов, кольца, зубчатые колеса, периодические профили и т. п. Периодическим профилем называют прокатанную заготовку, форма и площадь сечения которой периодически изменяются вдоль оси.

Побочными продуктами металлургического производства являются коксовальный газ и извлекаемые из него ценные химические продукты, а также доменный шлак и колошниковый газ. Доменным шлаком называют легкоплавкое соединение флюса (СаС03 – известняк) с пустой породой руды и золой топлива. Шлак используют для строительства дорог, из него изготовляют шлаковату, шлакоблоки, цемент, а колошниковый (доменный) газ после очистки от пыли используют как топливо для нагрева воздуха, вдуваемого в доменную печь, а также в цехах металлургических заводов.

Современное металлургическое производство все более развивается по пути внедрения малоотходных и безотходных технологических процессов.

Чугун | Международная ассоциация производителей чугуна

Обзор

Чугун — это продукт плавки железной руды (также ильменита) с использованием высокоуглеродистого топлива и восстановителя, такого как кокс, обычно с известняком в качестве флюса. Древесный уголь и антрацит также используются в качестве топлива и восстановителя.

Чугун получают путем плавки железной руды в доменных печах или плавки ильменита в электрических печах.

Чугун поставляется в различных размерах и весах слитков от 3 кг до более 50 кг.

Подавляющее большинство чугуна производится и потребляется металлургическими комбинатами. В этом контексте термин «чушковый чугун» употребляется неправильно: на металлургических комбинатах доменный чугун перекачивается непосредственно на сталеплавильный завод в жидкой форме, более известной как «чугун» или «доменный чугун».

Термин «чугун в чушках» восходит к тому времени, когда чугун разливали в слитки перед загрузкой на сталелитейный завод. Формы были разложены на песчаных пластах таким образом, чтобы их можно было кормить с помощью обычного желоба.Группа форм напоминала помет сосущих свиней, слитки назывались «свиньями», а бегунок — «свиноматкой».

Товарный чугун

Товарный чугун — это холодный чугун, отлитый в слитки и продаваемый третьим сторонам в качестве сырья для сталелитейной промышленности и черной металлургии.

Товарный чугун производят:

• специализированных торговых предприятий — вся продукция которых продается внешним покупателям: или
• интегрированные сталеплавильные заводы — чугун в избытке для их внутренних потребностей, разлитый в слитки и проданный на коммерческий рынок.

Виды товарного чугуна

Товарный чугун включает три основных вида:

1. основной чугун: , используемый в основном в электродуговом производстве стали
2. литейный чугун (также известный как гематитовый чугун ): используется в основном при производстве отливок из серого чугуна в вагранках
3. высокочистый чугун (также известный как чугун с шаровидным графитом ): используется при производстве отливок из ковкого чугуна (также известного как шаровидный или сфероидальный графит — SG).

Существуют также различные подтипы, например, чушковый чугун с низким содержанием марганца , полушаровидный чугун и т. Д.

Состав и характеристики

Чугун содержит не менее 92% Fe и имеет очень высокое содержание углерода, обычно 3,5–4,5%.

Прочие компоненты приведены в таблице ниже:

Типичные характеристики передельного чугуна (% по массе)

Тип чугуна	C	Si	Mn	S	P
Базовый	3.5 — 4,5	≤1,25	≤1,0	≤0,05	0,08-0,15
Литейный завод	3,5 — 4,1	2,5 — 3,5	0,5 — 1,2	≤0,04	≤0,12
Высокая чистота / шаровидный	3.7 — 4,7	0,05 -1,5	≤0,05	≤0,025	≤0,035

Чугун поставляется в различных размерах и весах от 3 кг до более 50 кг.

Преимущества при выплавке стали и литье черных металлов

Для получения дополнительной информации о передельном чугуне и его преимуществах при производстве стали в электродуговых печах и литье черных металлов, пожалуйста, ознакомьтесь с нашими информационными бюллетенями:

Транспортировка и транспортировка чугуна

Для целей Международного кодекса морских навалочных грузов Международной морской организации в соответствии с графиком для чугуна передовой чугун классифицируется как группа C (грузы, которые не склонны к разжижению и не обладают химической опасностью).Пожалуйста, обратитесь к нашему руководству: Чугун: Руководство по транспортировке и погрузке-разгрузке на терминалах

Чугун загружается различными способами, например: конвейерно или в скипах.

Чугун — маршрут доменной печи

В 2016 году во всем мире было произведено более 1,1 миллиарда тонн доменного чугуна. Экономика доменных печей такова, что более крупные агрегаты имеют более низкие производственные затраты, следовательно, наблюдается тенденция к все большему и большему размеру печей. Современные доменные печи производят более 10 000 тонн в сутки.

Для получения общей информации о товарном чугуне посетите страницу чугуна.

Современные доменные печи производят более 10 000 тонн в сутки.

Процесс в доменной печи

Доменная печь представляет собой противоточный реактор для газа / твердых частиц, в котором нисходящий столб шихты [кокс, железная руда и флюсы / добавки] вступает в реакцию с восходящими горячими газами. Процесс является непрерывным, сырье регулярно загружается в верхнюю часть печи, а расплавленный чугун и шлак выпускаются из нижней части печи через равные промежутки времени.

Ключевые этапы процесса следующие:

• верхняя часть печи — свободная влага отводится от шихтовых материалов, гидраты и карбонаты отделяются.
• нижняя часть шахты доменной печи — косвенное восстановление оксидов железа оксидом углерода и водородом происходит при 700–1000 ° С.
• Bosh Зона печи, где шихта начинает размягчаться и плавиться — прямое восстановление оксидов железа [и других] и карбонизация коксом происходит при 1000–1600 ° C.Расплавленный чугун и шлак начинают стекать на дно печи [под].

Между чушкой и подом расположены фурмы (медные сопла с водяным охлаждением), через которые в топку вдувается дутьевой воздух — воздух для горения, предварительно нагретый до 900–1300 ° C, часто обогащенный кислородом. Непосредственно перед фурмами находится зона горения, самая горячая часть печи, 1850–2200 ° C, где кокс реагирует с кислородом и паром в дутье с образованием окиси углерода и водорода [а также тепла] и железа. и шлак полностью плавится.

Расплавленный чугун и шлак собираются в поде печи. Менее плотный шлак плавает поверх чугуна. Шлак и железо выпускаются через определенные промежутки времени через отдельные летки. При производстве товарного чугуна чугун разливают в слитки; на металлургических комбинатах жидкий чугун или чугун в торпедных тележках-ковшах перемещается в сталеплавильные печи. Шлак поступает в шлаковые карьеры для дальнейшей переработки в полезные материалы, например, сырье для производства цемента, дорожного строительства и т. Д.

Машина для литья чугуна (любезно предоставлено Paul Wurth)

Реакции в доменной печи

Основные реакции:

2C + O ₂ → 2CO

C + H ₂ O → CO + H ₂

CO ₂ + C → 2CO

3Fe ₂ O ₃ + CO → CO ₂ + 2Fe ₃ O ₄

Fe ₃ O ₄ + CO → CO ₂ + 3FeO

FeO + CO → Fe + CO ₂

При загрузке доменной печи шихта добавляется слоями.Загрузка осуществляется либо с помощью элеватора, в котором ковш поднимается и опускается наверху печи для опорожнения непосредственно в печь [колокольная система], либо с помощью конвейерных лент к верхней части печи, где материалы загружаются в бункер, прикрепленный к верхней части печи [система без колпака], а оттуда в печь. С помощью вращающегося желоба можно добиться очень равномерного распределения шихты по печи. Система без колпака имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что во время загрузки теряется меньше энергоемкого доменного газа.

Добавки и флюсы служат для преобразования отходов или пустых пород в шихте [в основном кремнезема и глинозема] в шлак с низкой температурой плавления, который также растворяет коксовую золу и удаляет серу. Например:

CaCO ₃ → CaO + CO ₂

CaO + SiO ₂ → CaSiO ₃

FeS + CaO + C → CaS + FeO + CO

Сама доменная печь представляет собой стальную шахту облицованы огнеупорными, огнеупорными материалами.Самая горячая часть печи, где температура стенок достигает> 300 ° C, имеет водяное охлаждение. Вся конструкция поддерживается снаружи стальным каркасом.

Доменный газ, выходящий из верхней части печи, представляет собой смесь двуокиси углерода, окиси углерода, водорода и азота и имеет теплотворную способность от 3200 до 4000 кДж / м³. После очистки он используется для различных целей, в том числе для нагрева дутьевых печей [«кауперов»], на предприятиях по агломерации железной руды и для выработки электроэнергии.Кредит на этот газ — важный фактор в снижении эксплуатационных расходов доменной печи.

Посмотрите видео ниже, чтобы увидеть:

• макет завода «Уральская Сталь» в России
• Производство передельного чугуна из вторсырья компанией DK Recycling в Германии

Для более подробного изучения процесса доменной печи, мы предлагаем ссылку на следующее:

Производство, формовка и обработка стали, 11-е издание, опубликовано Ассоциацией металлургических технологий.

доменная печь | металлургия | Britannica

доменная печь , вертикальная шахтная печь, которая производит жидкие металлы в результате реакции потока воздуха, подаваемого под давлением в нижнюю часть печи, со смесью металлической руды, кокса и флюса, подаваемой в верхнюю часть.Доменные печи используются для производства чугуна из железной руды для последующей переработки в сталь, а также для обработки свинца, меди и других металлов. Быстрое горение поддерживается потоком воздуха под давлением.

Доменные печи производят чугун из железной руды за счет восстанавливающего действия углерода (подаваемого в виде кокса) при высокой температуре в присутствии флюса, такого как известняк. Доменные печи для производства чугуна состоят из нескольких зон: пода в форме тигля в нижней части печи; промежуточная зона, называемая чушкой, между подом и штабелем; вертикальная шахта (штабель), идущая от чушки до верха печи; и верх печи, который содержит механизм загрузки печи.Шихта или шихта из железосодержащих материалов (, например, железорудные окатыши и агломерат), кокса и флюса (, например, известняк ) опускается через шахту, где она предварительно нагревается и вступает в реакцию с восходящим восстановлением. газы для производства жидкого чугуна и шлака, которые накапливаются в очаге. Воздух, предварительно нагретый до температур от 900 ° до 1250 ° C (1650 ° и 2300 ° F), вместе с впрыскиваемым топливом, таким как нефть или природный газ, вдувается в печь через несколько фурм (форсунок), расположенных по окружности топка у верха очага; количество таких форсунок может быть от 12 до 40 на больших печах.Предварительно нагретый воздух, в свою очередь, подается из нагнетательной трубы — трубы большого диаметра, окружающей топку. Предварительно нагретый воздух бурно реагирует с предварительно нагретым коксом, что приводит как к образованию восстановительного газа (монооксида углерода), который поднимается через печь, так и к очень высокой температуре около 1650 ° C (3000 ° F), при которой образуется жидкое железо и шлак.

Принципиальная схема современной доменной печи (справа) и доменной печи (слева).

Британская энциклопедия, Inc.

Подробнее по этой теме

обработка чугуна: Доменная печь

По сути, доменная печь представляет собой противоточный теплообменник и кислородный теплообменник, в котором поднимающийся дымовой газ теряет большую часть …

Чушь — самая горячая часть печи из-за ее непосредственной близости к реакции между воздухом и коксом. Расплавленное железо накапливается в поде, который имеет летку для отвода расплавленного железа и, выше, отверстие для шлака для удаления смеси примесей и флюса.Под и чушка представляют собой толстостенные конструкции, облицованные огнеупорными блоками углеродного типа, а дымовая труба облицована высококачественным шамотным кирпичом для защиты кожуха печи. Чтобы эти огнеупорные материалы не выгорели, в них встроены тарелки, козырьки или распылители для циркуляции холодной воды.

Кумба заполнена чередующимися слоями кокса, руды и известняка, поступающими наверху во время непрерывной работы. Кокс воспламеняется внизу и быстро сгорает за счет нагнетаемого воздуха из фурм.Оксиды железа в руде химически восстанавливаются до расплавленного железа углеродом и оксидом углерода из кокса. Образовавшийся шлак состоит из известнякового флюса, золы кокса и веществ, образующихся в результате реакции примесей в руде с флюсом; он плавает в расплавленном состоянии поверх расплавленного чугуна. Горячие газы поднимаются из зоны горения, нагревая свежий материал в дымовой трубе, а затем выходят через каналы в верхней части печи.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас

Доменные печи могут иметь следующие вспомогательные помещения: складское помещение, где шихту готовят до ее подъема на верх печи скиповыми тележками или ленточной конвейерной системой; система верхней загрузки, состоящая из набора вертикальных двойных колпаков (конусов) или вращающихся желобов для предотвращения выхода топочного газа во время загрузки; печи, использующие отходящие газы печи для подогрева воздуха, подаваемого к фурмам; и литейный цех, состоящий из желобов, по которым жидкий чугун и шлак распределяются по соответствующим ковшам для передачи в сталеплавильные печи и участки утилизации шлака.

В Европе доменная печь постепенно развивалась на протяжении веков из небольших печей, эксплуатируемых римлянами, в которых древесный уголь использовался для восстановления руды до полутвердой массы железа, содержащей относительно небольшое количество углерода и шлака. Затем железную массу обрабатывали молотком для удаления шлака, получая кованое железо. Увеличение высоты печи в сочетании с механическими сильфонами для подачи в нее большего количества воздуха позволило повысить температуру, необходимую для производства высокоуглеродистого чугуна, известного как чугун.Этот способ производства использовался в Центральной Европе к середине 14 века и был введен в Англию около 1500 года. Древесный уголь был единственным печным топливом до 17 века, когда истощение лесов, которые давали древесный уголь в Англии, привело к экспериментам с коксом. , который производится из угля. К середине XVIII века кокс получил широкое распространение в доменных печах, а принцип нагрева воздуха перед его поступлением в печь был введен в начале XIX века.

Размер современных доменных печей составляет от 20 до 35 м (от 70 до 120 футов), диаметр пода составляет от 6 до 14 м (от 20 до 45 футов), и они могут производить от 1000 до почти 10 000 тонн чугуна в день.

Как производится чугун?

Руководство по производству и изготовлению чугуна.

В процессе производства чугуна задействованы три следующие операции:

(1) Туалетный

(2) Прокаливание и обжарка

(3) Плавка.

(1) Туалетный:

Железная руда, добываемая в шахтах, измельчается на куски диаметром 25 мм. Это достигается в камнедробилках обыкновенного типа.

Дробление руды помогает двумя способами:

(i) Получают частицы руды одинакового размера.

(ii) Восстановительные газы лучше проникают в руды.

Если руды содержат глину, суглинок и другие землистые вещества, они промываются в потоке для удаления таких примесей. Перфорированные лотки можно хранить в воде для удаления гальки и песка. Для работы в сухом состоянии магнитные сепараторы используются для удаления примесей, содержащихся в железной руде.

(2) Прокаливание и обжарка:

После обогащения железная руда кальцинируется и обжигается. Прокаливание заключается в нагревании руд в присутствии воздуха до их окисления. Вода и углекислый газ удаляются из руд путем прокаливания. Обжиг состоит в том, чтобы сделать руду горячей и очень сухой. Принято отводить летучие части, особенно серу, за счет тепла. Следовательно, обжиг не требуется, если руда представляет собой оксид.

(3) Плавка:

Плавка с целью отделения металла от руды называется плавкой.Он осуществляется в печи особого типа, известной как доменная печь. Он имеет форму вертикального стального цилиндра. Наружный кожух печи выполнен из стального листа толщиной от 30 до 40 мм, а его внутренняя поверхность покрыта футеровкой из огнеупорного кирпича. Его диаметр составляет от 6 до 8 м, а высота от 30 до 36 м.

Доменные печи продолжают оставаться во всем мире основным, если не единственным средством производства чугуна. Их конструкция практически не изменилась.Однако они невероятно выросли в размерах и эффективности. Производительность старых доменных печей составляла около 15000 кН чугуна в сутки. Мощность современных доменных печей увеличилась до 100000 и более кН чугуна в сутки.

Другие методы производства чугуна :

В наше время предпринимаются попытки изменить его или внедрить новые методы производства чугуна в основном по двум причинам:

(i) Увеличилась высота современной доменной печи.Для его работы требуется больше капитала и труда.

(ii) Для большинства стран, производящих чугун, кокс, используемый в качестве топлива, становится либо дефицитным, либо недоступным.

Другие альтернативные методы производства чугуна:

(1) Электропечь восстановительная

(2) Малогабаритная доменная печь

(3) Обработка губчатого железа.

Теперь будут кратко описаны некоторые важные особенности каждого метода.

(1) Электрическая восстановительная печь:

Этот тип печи можно использовать в местах, где можно экономично и дешево производить электроэнергию. Существуют различные формы этой печи. В одном варианте диаметр пода примерно в три-четыре раза больше диаметра стопки. Топка обогревается электродами, проходящими через свод.

Ниже приведены преимущества этой печи:

(i) Поскольку используется электроэнергия, кокс требуется только в качестве восстановителя.Следовательно, это приводит к значительному сокращению, примерно на 60%, в его потреблении.

(ii) Для этой печи не требуется подача воздуха извне.

(iii) Он гибок в эксплуатации и может экономично использоваться для различных выходов.

(iv) В этой печи можно использовать сырье низкого качества.

(v) В этой печи можно производить чугун с низким содержанием серы.

(vi) Требуемое количество флюсового материала меньше.

(vii) Количество образующегося шлака меньше.

(viii) Газ, производимый в этой печи, имеет более высокую теплотворную способность. Его количество составляет всего около 15% от количества, производимого в обычной доменной печи.

Единственным недостатком этой печи является то, что ее первоначальные затраты и затраты на обслуживание несколько выше. Однако его внедрение во многом зависит от относительной стоимости кокса и электроэнергии.

(2) Доменная печь с низким валом:

В этой печи дутье обогащается кислородом.Следовательно, это зависит от доступности коммерческого кислорода по низкой цене. В домне обычной печи около 60% составляет азот, который не принимает активного участия в химических реакциях. Он действует только как переносчик тепла. Следовательно, если дутье обогащено кислородом, восстановление железной руды может быть выполнено за более короткое время, и это также приведет к уменьшению высоты штабеля.

Ниже приведены преимущества этой печи:

(i) Получаемый газ имеет высокую теплотворную способность.

(ii) Эта печь потребляет мелкодисперсную руду.

(iii) Эта печь потребляет кислород, который может быть получен из природного воздуха, или зависит от него.

(iv) Эта печь позволяет использовать низкое топливо, такое как лигнит, бурый уголь и т. Д.

Мощность этой печи сравнительно низкая, и для нее требуется гарантированная подача большого количества объемного кислорода.

(3) Обработка губчатого железа:

Как следует из названия, губчатое железо получают восстановлением кусковой железной руды или окатышей железной руды из оксидной формы в металлическое состояние.Содержание железа в продукте, полученном таким образом, варьируется от 90% до 94%, а остаток представляет собой следы пустой породы и остаточного оксида железа.

Ниже приведены преимущества этого процесса, особенно с учетом преобладающих условий в нашей стране:

(i) Производство стали:

Губчатое железо можно легко превратить в сталь путем плавления в электродуговой печи или использовать в вагранках для производства тяжелого чугуна.Это также прямое сырье для многих процессов производства чугуна и стали. Он также все чаще используется для повышения производительности существующих доменных печей.

(ii) Новые технологии:

Был значительно усовершенствован способ производства губчатого железа, и все преимущества такой передовой технологии могут быть использованы для увеличения производства губчатого железа. Например, в новых проектах может быть устранена необходимость изготовления железорудных окатышей для последующего преобразования в губчатое железо.

Процесс прост, и факторы контроля температуры технологического процесса, состава выхлопных газов и качества продукции можно легко контролировать с помощью новейших технологий.

(iii) Производство:

В нашей стране имеются большие запасы железной руды и некоксующегося угля, и похоже, что к концу 2020 года годовое производство губчатого железа вырастет до 1 000 млн кН.

(iv) Сырье для мини-металлургических заводов:

Нехватку стального лома ощутили мини-металлургические заводы по всей стране.Губчатое железо очень экономично и превосходит обычный стальной лом, используемый на таких предприятиях, и, следовательно, рост производства губчатого железа решит проблему поставок сырья для мини-сталелитейных заводов. Губчатый чугун станет отличной заменой стальному лому, используемому в электросталеплавильных печах.

(v) Замена чугуна:

Губчатый чугун также может заменить чугун на больших чугунолитейных заводах, где есть оборудование для куполов горячего дутья.Сэкономленный таким образом чугун можно было поставлять на мелкие предприятия.

(vi) Нехватка коксующегося угля:

В нашей стране остро ощущается нехватка коксующегося угля. Процесс производства губчатого железа требует использования некоксующегося угля, который в изобилии имеется в Андхра-Прадеше, Ориссе, Бенгалии и Бихаре. Таким образом, производство губчатого чугуна сделает производство стали менее зависимым от коксующегося угля, которого мало и который день ото дня становится дорогостоящим.

Малые и средние предприятия по производству губчатого железа работают экономично даже в самых развитых странах.Несколько процессов были разработаны в Японии и Германии для экономической эксплуатации железной руды в губчатое железо.

изменений в производстве железа | История западной цивилизации II

25.4.2: Изменения в производстве железа

Технологический прогресс в металлургии, в первую очередь в плавке с использованием угля или кокса, увеличил предложение и снизил цену на железо, что помогло ряду отраслей промышленности и сделало железо обычным в быстрорастущих секторах машиностроения и двигателей.

Цель обучения

Узнайте, как изменилось производство чугуна во время промышленной революции

Ключевые моменты

• В начале выплавки чугуна древесный уголь использовался как в качестве источника тепла, так и в качестве восстановителя. К 18 веку доступность древесины для производства древесного угля ограничивала расширение производства железа, поэтому Англия становилась все более зависимой от импорта из Швеции и России. Плавка с использованием угля (или его производного кокса) была долгожданной целью, с некоторыми ранними достижениями, достигнутыми в течение 17 века.Спрос Великобритании на железо и сталь в сочетании с большим капиталом и энергичными предпринимателями быстро сделал ее мировым лидером в металлургии.
• Основным изменением в металлургической промышленности в эпоху промышленной революции стала замена древесины и других видов биотоплива углем. Использование угля в плавке началось несколько до промышленной революции, основанной на нововведениях сэра Клемента Клерка и других с 1678 года, с использованием угольных отражательных печей, известных как вагранки. В случае с куполами примеси из угля не переходили в металл.
• Авраам Дарби добился больших успехов, используя кокс в качестве топлива для своих доменных печей в Коулбрукдейле в 1709 году. Однако коксовый чугун практически не использовался для производства кованого железа в кузнях до середины 1750-х годов, когда его сын Авраам Дарби II построил печи Horsehay и Ketley. Поскольку чугун становился все более дешевым и распространенным, он стал конструкционным материалом после постройки новаторского Железного моста в 1778 году Авраамом Дарби III.
• Кованое железо, которое кузнецы использовали для изготовления потребительских товаров, все еще производилось в кузницах для украшений, как и раньше.Однако в последующие годы были приняты новые процессы. Первый сегодня называют заливкой и штамповкой, но его заменил процесс лужения Генри Корта. Корт разработал два важных процесса производства чугуна: прокатка в 1783 году и лужение в 1784 году. Прокатка заменила молоток для уплотнения кованого железа и удаления некоторого количества окалины. Прокатка была в 15 раз быстрее, чем удар молотком.
• Горячий дутье, запатентованный Джеймсом Бомонтом Нейлсоном в 1828 году, был самым важным достижением 19 века в области экономии энергии при производстве чугуна.Использование отработанного тепла отработавших газов для предварительного нагрева воздуха для горения позволило сократить количество топлива для изготовления единицы чугуна.
• Поставки более дешевого железа помогли ряду отраслей промышленности. Развитие станков позволило улучшить обработку чугуна, расширив его использование в быстрорастущих машиностроительной и моторной промышленности. Цены на многие товары снизились, что сделало их более доступными и распространенными.

Ключевые термины

отражательные печи

Металлургическая или технологическая печь, которая изолирует обрабатываемый материал от контакта с топливом, но не от контакта с дымовыми газами.Термин «реверберация» используется здесь в общем смысле отражения или отражения, а не в акустическом смысле эха.

Железный мост

Мост через реку Северн в Шропшире, Англия. Открытый в 1781 году, это был первый арочный мост в мире, сделанный из чугуна и получивший широкую известность после постройки.

чугун

Промежуточный продукт черной металлургии. Он имеет очень высокое содержание углерода, обычно 3.5–4,5%, вместе с диоксидом кремния и другими составляющими шлака, что делает его очень хрупким и непригодным в качестве материала, за исключением ограниченного применения. Его получают путем плавления железной руды в транспортируемый слиток неочищенного железа с высоким содержанием углерода в качестве ингредиента для дальнейших этапов обработки. Это жидкий чугун из доменной печи, большой печи цилиндрической формы, загруженной железной рудой, коксом и известняком.

кокс

Топливо с небольшим количеством примесей и высоким содержанием углерода, обычно производимое из угля.Это твердый углеродсодержащий материал, полученный в результате деструктивной перегонки малозольного битуминозного угля с низким содержанием серы. Хотя он может быть образован естественным образом, обычно используется искусственная форма.

В начале выплавки чугуна древесный уголь использовался как в качестве источника тепла, так и в качестве восстановителя. К 18 веку доступность древесины для производства древесного угля ограничила расширение производства железа, поэтому Англия становилась все более зависимой от Швеции (с середины 17 века), а затем примерно с 1725 года от России в производстве железа, необходимого для промышленности.Плавка с использованием угля (или его производного кокса) была долгожданной целью. Производство чугуна с коксом, вероятно, было достигнуто Дадом Дадли в 1620-х годах, а производство смешанного топлива из угля и древесины снова произошло в 1670-х годах. Однако это был скорее технологический, чем коммерческий успех. Shadrach Fox, возможно, плавил железо с коксом в Coalbrookdale в Шропшире в 1690-х годах, но только для изготовления пушечных ядер и других изделий из чугуна, таких как снаряды. В мирное время они не пользовались большим спросом.

Британский спрос на железо и сталь в сочетании с большим капиталом и энергичными предпринимателями быстро сделал ее мировым лидером в металлургии. В 1875 году на Великобританию приходилось 47% мирового производства чугуна и почти 40% стали. Сорок процентов британской продукции экспортировалось в США, которые быстро строили железнодорожную и промышленную инфраструктуру. Рост производства чугуна был резким. Британия поднялась с 1,3 миллиона тонн в 1840 году до 6,7 миллиона в 1870 году и 10,4 миллиона в 1913 году.

Основным изменением в металлургической промышленности в эпоху промышленной революции стала замена древесины и других видов биотоплива углем. При заданном количестве тепла для добычи угля требовалось гораздо меньше труда, чем для рубки древесины и преобразования ее в древесный уголь, а угля было больше, чем древесины. Использование угля в плавке началось до промышленной революции на основе нововведений сэра Клемента Клерка и других из 1678 года с использованием угольных отражательных печей, известных как вагранки.Они работали за счет пламени, воздействующего на смесь руды и древесного угля или кокса, восстанавливая оксид до металла. Это имеет то преимущество, что примеси, такие как серная зола в угле, не мигрируют в металл. Эта технология применялась к свинцу с 1678 года и к меди с 1687 года. Она также применялась в чугунолитейном производстве в 1690-х годах, но в этом случае отражательная печь была известна как воздушная печь. Литейный купол — отдельная (и более поздняя) новинка.

Отражательная печь.Отражательная печь могла производить чугун из добытого угля. Горящий уголь оставался отделенным от железной руды и поэтому не загрязнял железо такими примесями, как сера и зола. Это открыло путь к увеличению производства чугуна.

Авраам Дарби добился больших успехов, используя кокс в качестве топлива для своих доменных печей в Коулбрукдейле в 1709 году. Однако полученный им чугун из кокса использовался в основном для производства чугунных изделий, таких как горшки и котлы. У него было преимущество перед конкурентами в том, что его кастрюли, отлитые по его запатентованной технологии, были тоньше и дешевле, чем у них.Коксовый чугун практически не использовался для производства кованого железа в кузнях до середины 1750-х годов, когда его сын Авраам Дарби II построил печи Horsehay и Ketley. К тому времени коксохимический чугун был дешевле, чем чугун на древесном угле. Поскольку чугун становился все более дешевым и распространенным, он стал конструкционным материалом после постройки новаторского Железного моста в 1778 году Авраамом Дарби III.

Железный мост, открытый в 1781 году

Железный мост пересекает реку Северн в Шропшире, Англия, и является первым мостом в мире, сделанным из чугуна.Зимой 1773–1774 годов местные газеты рекламировали предложение подать прошение в парламент о разрешении построить железный мост с одним пролетом в 120 футов (37 м). В 1775 году казначеем проекта был назначен Авраам Дарби III, внук Авраама Дарби I и мастер по производству металлических изделий, работавший в Coalbrookdale.

Кованое железо, которое кузнецы использовали для изготовления потребительских товаров, все еще производилось в кузницах для украшений, как и раньше. Однако в последующие годы были приняты новые процессы. Первый сегодня называют заливкой и штамповкой, но его заменил процесс лужения Генри Корта.Корт разработал два важных процесса производства чугуна: прокатка в 1783 году и лужение в 1784 году. Прокатка заменила молоток для уплотнения кованого железа и удаления некоторого количества окалины. Прокатка была в 15 раз быстрее, чем удар молотком. Вальцовые мельницы сначала использовались для изготовления листов, но также прокатывались конструкционные формы, такие как уголки и рельсы.

Puddling позволяет производить конструкционное железо по относительно низкой цене. Это был способ обезуглероживания чугуна путем медленного окисления с использованием железной руды в качестве источника кислорода, поскольку железо вручную перемешивалось с помощью длинного стержня.Обработка луж производилась в отражательной печи, что позволяло использовать уголь или кокс в качестве топлива. Обезуглероженный чугун, имеющий более высокую температуру плавления, чем чугун, разбрасывался лужей на шарики. Когда шарик становился достаточно большим, лужица удаляла его. Лужа была изнурительной и очень жаркой работой. Мало кто из лужиц дожил до 40 лет. Этот процесс продолжался до конца 19 века, когда железо было вытеснено сталью. Поскольку лужа требовала от человека навыков распознавания железных шариков, механизация никогда не была успешной.

Горячий дутье, запатентованный Джеймсом Бомонтом Нейлсоном в 1828 году, был самым важным достижением XIX века в области экономии энергии при производстве чугуна. За счет использования отработанного тепла выхлопных газов для предварительного нагрева воздуха для горения количество топлива для производства чушкового чугуна было сначала уменьшено на одну треть при использовании угля или на две трети при использовании кокса. Однако повышение эффективности продолжалось по мере совершенствования технологии. Горячий дутье также повысил рабочую температуру печей, увеличив их мощность. Использование меньшего количества угля или кокса означало внесение меньшего количества примесей в чугун.Это означало, что уголь более низкого качества или антрацит можно было использовать в районах, где коксующийся уголь был недоступен или слишком дорог.

Поставки более дешевого железа помогли ряду отраслей, например, производству гвоздей, петель, проволоки и других металлических изделий. Развитие станков позволило улучшить обработку чугуна, что привело к увеличению его использования в быстрорастущих отраслях машиностроения и двигателестроения. Железо использовалось в сельскохозяйственных машинах, что делало сельскохозяйственный труд более эффективным. Новые технологические достижения также имели решающее значение для развития железных дорог.Цены на многие товары, такие как железная кухонная утварь, снизились, что сделало их более доступными и широко используемыми.

Атрибуция

• Изменения в производстве чугуна

СЫРЬЕ | мировая сталь

Максимальное использование лома помогает снизить выбросы CO2

Сегодня, по оценкам, мировая сталелитейная промышленность использовала около 2 миллиардов тонн железной руды, 1 миллиард тонн металлургического угля и 575 миллионов тонн стального лома для производства около 1.7 миллиардов тонн сырой стали.

Переработанная сталь (также называемая стальным ломом) — одно из важнейших сырьевых материалов в отрасли. Это происходит из-за разрушенных конструкций и отработанных транспортных средств и оборудования, а также из-за потерь урожая в процессе выплавки стали.

Каждый сталеплавильный завод также является перерабатывающим заводом, и все производство стали использует лом, до 100% в электродуговой печи (EAF) и до 30% в доменной печи (BF).

Весь собранный лом перерабатывается, и на сегодняшний день общий уровень рециркуляции оценивается примерно в 85%.Такой высокий уровень переработки означает, что возможности для улучшения ограничены.

Лом играет ключевую роль в сокращении промышленных выбросов и потребления ресурсов. Каждая тонна лома, используемого для производства стали, позволяет избежать выброса 1,5 тонн углекислого газа и потребления 1,4 тонны железной руды, 740 кг угля и 120 кг известняка.

Будущее расширение производства стали из лома будет зависеть от наличия высококачественного лома.

В то время как предложение железной руды может меняться вместе со спросом, доступность лома во всем мире зависит от спроса на сталь и появления лома в конце срока службы сталесодержащей продукции.

С начала 2000-х годов мировые сталеплавильные мощности пережили фазу взрывного роста, в основном за счет инвестиций в новые мощности в Китае.

Стальная продукция со средним сроком службы 40 лет, эта сталь начнет поступать на рынок лома в следующем десятилетии, что позволит значительно сократить выбросы сталелитейной промышленности.

Железная руда и металлургический уголь используются в основном в доменном процессе производства чугуна.В этом процессе коксующийся уголь превращается в кокс, почти чистую форму углерода, который используется в качестве основного топлива и восстановителя в доменной печи.

Обычно требуется 1,6 тонны железной руды и около 450 кг кокса для производства тонны передельного чугуна, сырого чугуна, получаемого из доменной печи. Часть кокса можно заменить путем впрыскивания угольной пыли в доменную печь.

Железо — обычный минерал на поверхности земли. Большая часть железной руды добывается на карьерах в Австралии и Бразилии, доставляется в специализированные порты по железной дороге, а затем отправляется на сталелитейные заводы в Азии и Европе.

Согласно статистической базе данных COMTRADE США, мировой экспорт железной руды в 2017 году составил около 1,5 миллиарда тонн, что является вторым по величине объемом торговли сырьевыми товарами в мире после мирового экспорта сырой нефти.

Эффективное использование природных ресурсов имеет решающее значение для устойчивого развития.

Сталелитейная промышленность использует передовые технологии и методы для увеличения производительности, снижения потребности в энергии и облегчения использования побочных продуктов.

В среднем на тонну сырой стали, произведенной во всем мире, потребляется 20 ГДж энергии. Наиболее эффективные сталелитейные компании снизили потребление энергии на тонну стали примерно на 60% с 1960 года.

Дополнительную информацию о сырье для сталелитейной промышленности можно найти в нашем информационном бюллетене, доступном для загрузки справа от этого текста.

Как было сделано железо — Национальный исторический памятник Saugus Iron Works (Служба национальных парков США)

Введение Производство железа развивалось в течение нескольких тысяч лет.Используя древний метод «цветения», железную руду превращали непосредственно в кованое железо путем нагревания руды, в то же время плавления примесей руды и выдавливания их ручными молотками. Это также называется «прямым процессом». К 1100-м годам гидравлические молоты заменили ручные молоты для ковки железных прутков. В конце 1300-х годов некоторые предполагают, что из-за разрушительного воздействия чумы на рабочую силу в Европе энергия воды начала заменять человеческую или животную силу, направленную на продувание воздуха в печи для производства чугуна.Используя сильфоны с водным приводом, большой и постоянный объем воздуха создавал достаточно тепла, чтобы полностью расплавить руду, из которой было сделано железо. Эта технология привела к двум крупным достижениям в производстве чугуна. Во-первых, доменные печи теперь могли производить чугун для производства полых изделий, таких как горшки и чайники. Во-вторых, в новом «непрямом процессе» чугун можно было преобразовать в кованое железо с более высоким выходом железа из руды, чем при прямом процессе. Это косвенный процесс, который был привезен в Массачусетс и распространился по Северной Америке квалифицированными металлургами / производителями чугуна, прибывшими в Saugus.С усовершенствованиями продолжился и прямой процесс, и несколько заводов по производству чугуна второго поколения после Saugus преуспели в сельской экономике, используя более старый метод цветения. Эта страница последовательно проведет вас через процессы плавки, рафинирования, ковки, прокатки, продольной резки и кузнечного дела, которые выполнялись в Saugus. Плавка В 1646 году оригинальная доменная печь ожила, зажженная огнем в 3000 градусов, который продолжался 24 часа в сутки в течение нескольких месяцев.В доменной печи выплавлялась болотная руда для создания чугунных «чушек», названных так потому, что жидкий чугун подавался из траншеи большего размера в траншеи меньшего размера в качестве свиноматки для поросят-поросят. Для производства чугуна по загрузочному мосту были перенесены три вида сырья и загружены в дымовую трубу печи. Древесный уголь разжигал огонь, который горел достаточно сильно, чтобы плавить руду. Производство древесного угля было очень трудоемким и требовало работы многих лесорубов, возчиков и угольщиков, которые наблюдали за переработкой выдержанной древесины в древесный уголь. Болотная руда — это богатая железом осадочная порода, добываемая на местном уровне из болот и подобных водоемов. Его также находили на полях и лугах, которые раньше были болотами. Болотная руда часто содержит менее 50% железа. Остальная часть породы состояла из примесей, которые рабочие должны были удалить. Габбро использовался как флюс, способ очистки руды. Он был заминирован на близлежащем Наханте и перевезен на лодке вверх по реке Согус. На дне печи разожгли дров, чтобы высушить раствор между новыми облицовочными камнями и кирпичом.Постепенно сначала в верхнюю часть печи слоями загружались древесный уголь, железная руда и габбро. «Бремя», как это называлось, тщательно управлялось основателем. Основатель также отвечал за управление потоком воздуха из сильфонов. Шихта удерживалась на месте над тиглем (где собирался расплавленный чугун) на дне печи за счет сужения футеровки печи, называемого «бушей». Воздух закачивался в топку над тиглем, но ниже чаш. Воздух, хотя и невидимый, также был сырьем и вдувался в печь с помощью больших водяных сильфонов. Кислород в воздухе разогрел огонь и (при правильном управлении) создал соответствующие условия для угарного газа, чтобы удалить кислород из железной руды. Когда воздух проходил вверх через ношу, он сначала натолкнулся на древесный уголь. Когда уголь горел, воздух превращался в окись углерода. Окись углерода продолжала расти. Он зацепился за атомы кислорода в руде и унесся дальше вверх и из дымовой трубы в виде углекислого газа. Высокая температура, вызванная огнем, заставила габбро расплавиться и образовать флюс. Flux выполнял несколько функций. Поскольку он плавился при более низкой температуре, чем железо в руде, он облегчал выход силикатов и других примесей из руды. Стекловидный флюс также покрыл железо при его плавлении. Он образовывал защитный барьер между жидким чугуном и кислородом печных газов и предохранял железо от окисления. По мере преобразования заряда поток с его примесями спускался мимо пустот в тигель.Жидкое железо, покрытое флюсом, просачивалось мимо пустот, через шлак и оседало на дно тигля. Вытесненный жидкий шлак плавал поверх расплавленного чугуна вместе с несгоревшими частицами древесного угля, золой и другим шлаком. Чугун был классифицирован как серый, белый или крапчатый и был проверен испытанием на излом, то есть разрушением чугуна для визуального контроля того, как углерод проникает в чугун. Кристаллизация, в результате которой были получены различные сорта, сознательно контролировалась основателем.Обладая большими знаниями и навыками, он регулировал скорость руды, топлива, воздуха, флюса и даже охлаждения для создания желаемых свойств чугуна. Кастинг Литейный сарай в основании печи — это место, где из печи удалялись отходы чугуна и шлака. Формы были специально подготовлены и ждали расплавленного металла. Серый чугун разливали в формы, состоящие из смеси глины и песка «суглинок» для изготовления чугунной посуды, такой как кастрюли, чайники, поснецы и сковороды.Формы необходимо тщательно сушить, чтобы снизить риск взрыва паровых карманов, когда влажная форма постоянно попадает в расплавленное железо. Серый чугун также выливали в песок для изготовления костров. При заливке в формы необходимо было отделить шлак от чугуна, чтобы шлак не застрял в чугуне. Перед тем, как отнести посуду к реке для отправки, ее запилили и очистили. Пятнистое железо также было отлито в песок в виде длинных прутков. В этом случае чугун будет отливаться со шлаком, и весь шлак всплывет к верху прутков, где он отломится.Затем железо превратилось в тяжелые слитки или «свиней». Чугун был промежуточным этапом в производстве кованого железа. Свиньи слитки тащили в кузницу на волах. Отходы шлака при охлаждении затвердевают и иногда напоминают стекло. Шлак утилизировали на набережной, сбрасывая его через переборку. Со временем куча шлака росла. Куча шлака сохранилась и сегодня, и когда археолог искал печь, он проследил ее происхождение от печи. Переработка кованого железа Рабочие кузницы превратили «свиней» и «свиней» из хрупкого чугуна в ковкое кованое железо путем тщательного удаления излишков углерода в двух отдельных процессах: очистке и ковке. Подробностей относительно оригинальной конструкции очагов для украшений еще предстоит узнать. Как правило, они были специально построены из камня и облицованы чугунными пластинами. Возможно, что и серый чугун, и белый чугун обрабатывались путем позиционирования железных пластин и направления потока воздуха из сильфонов с приводом от воды. Разведен костер на древесном угле, достаточно большой, чтобы накрыть конец свиноматки. Чтобы превратить чугун в кованое железо, тяжелых свиней и свиней тащили из печи в кузницу на волах.Их помещали в парадный очаг через отверстие в боковой стенке дымохода. Катки направляли свиноматок в огонь, где они медленно плавились. Для работы с расплавленным железом использовались длинные железные прутья или «звонари». Расплавленное железо. Железо снова и снова поднимали в поток воздуха, пока углерод в достаточной степени не восстановился. По мере снижения содержания углерода температура плавления повышалась. Возможно, это был индикатор того, что железо достигло желаемого содержания углерода.В процессе образовалось больше шлака, и возможно, что некоторое количество шлака могло быть добавлено намеренно, чтобы способствовать процессу уменьшения углерода. Утюг вынули из убранства очага в виде «петли». Излишки древесного угля удаляли с внешней поверхности петли, после чего начиналась забивка. Первоначальная забивка производилась кувалдой с длинной ручкой. Затем его перетащили к 500-фунтовому отбойному молотку для более сильных ударов. Молотобойцы завершили изготовление прутьев из кованого железа, вковав их между молотом и наковальней.Петля забивалась в блок или «блум». Оттуда цветок систематически выковывался от середины к одному концу. Пруток многократно нагревали в «жгутом очаге» для поддержания тепла при сварке. Пруток поворачивали встык в щипцах, и молоток вытягивал другой конец штанги, снова из середины, наружу. На стадии петли железо имело форму губчатой ​​массы кристаллов железа с карманами шлака по всей поверхности. В процессе ковки кристаллы железа сваривались и удлинялись.Как и в доменной печи, шлак действовал как флюс для уменьшения окисления, пока чугун сваривали. Работая от центра наружу, излишки шлака выдавливались к концам стержней. Результатом стал основной продукт металлургического завода — купеческие слитки из кованого железа. Большинство торговых слитков было доставлено в реку Саугус для отправки купцам или кузнецам. В конце концов, именно кузнецы за пределами строительной площадки смогли превратить кованое железо в исправные инструменты и оборудование. Изготовление лыски и стержня гвоздя Торговые слитки были переработаны для создания других полуфабрикатов, которые могли использовать кузнецы. В отличие от доменной печи и кузницы, в начале 1950-х годов об археологических основах прокатного и продольного стана практически ничего не известно. Многое из того, что известно о прокатном и продольно-продольном стане, основано на описаниях и отчетах об оригинальных чугунолитейных заводах и гравюрах 17 и 18 веков, посвященных аналогичному оборудованию. В то время как доменная печь и кузня были чудесами химического и металлургического машиностроения, прокатные и продольно-продольные станки представляют собой относительно новое применение точности в машиностроении. Когда-то в 1580-х годах шестерни (аналогичные тем, что можно было увидеть в мельницах или лесопильных заводах) применялись на прокатных станах для правки железа. Прокатный стан состоял из пары чугунных валков, поддерживаемых прочным каркасом из кованого железа.Машина была связана с водяными колесами железными муфтами. Верхние и нижние ролики вращались в противоположных направлениях, так что пруток можно было втянуть в машину. Торговые прутки из кованого железа предварительно нагревали в отражательной печи с дровяной печью, чтобы довести железо до красного / оранжевого цвета. Когда железо было ковким, его подавали в ролики. Крутящий момент водяных колес на роликах создавал высокое давление и сплющивал железные стержни. Вероятно, существовал механизм регулировки расстояния между роликами, чтобы можно было делать лыски различной толщины.Плоский пруток был отправлен, чтобы кузнецы имели кованый инвентарь для изготовления покрышек для повозок, топоров, пильных полотен и петель. Некоторый плоский пруток можно также обрабатывать с помощью продольно-резательного оборудования. Археологические находки свидетельствуют о том, что продольно-резательная машина делала железный пруток размером ¼ «X ¼» для изготовления гвоздей. Оборудование для продольной резки состояло из двух квадратных стальных прутков с цилиндрическими подшипниками. В случае продольно-резательного станка толщиной дюйма стальные [?] Режущие диски и проставочные диски толщиной ¼ дюйма поочередно устанавливались на квадратный вал и скреплялись вместе болтами.Аналогичный, но взаимосвязанный набор фрез и распорок был установлен на другом квадратном валу. Они также были соединены с водяными колесами и вращались в противоположных направлениях. Вода подавалась над режущими пластинами, чтобы прецизионные резцы охлаждались и подвергались надлежащей термообработке. Железные плоские листы нагревали до красно-оранжевого цвета и подавали в устройства для продольной резки. Плоские бруски протягивали через режущие устройства и нарезали продольно. Таким образом, плоский стержень толщиной четверть дюйма, проходящий через четвертьдюймовые прорези, давал стержень с прорезью размером 3/4 дюйма. Возможно, что резцы могли быть большего размера, например, толщиной 1 дюйм. Плоское полотно толщиной 1/4 дюйма, прошедшее через резаки толщиной 1 дюйм, даст плоские прорези ¼ «X 1», которые могут быть полезны для изготовления обуви для лошадей или волов. . И плоские, и гвоздевые стержни были из полуфабриката из размерного железа, что помогало кузнецу экономить много времени. Раньше плоский стержень и пруток с прорезями можно было измельчить до размеров с помощью серии гидравлических молотов. «батарея» или, возможно, чаще, с использованием ручных молотков. Сайт кузницы Джозефа Дженкеса В кузнице Джозефа Йенкеса полуфабрикаты из кузнечно-прессового и продольно-продольного цехов превращались в готовые изделия. Дженкес был независимым кузнецом, напрямую связанным с металлургическим заводом. Он построил свой цех на отводе доменной печи и использовал его силу воды, чтобы запустить молот и волочильный стан, прежде чем вода вернулась в реку. Его молотковое колесо было небольшим водяным колесом, то есть вода проходила по колесу.Кулачки врезались в вал водяного колеса, и кулачки ударяли по задней части молота, который поддерживался в середине руля. Вероятно, это был молоток с «хвостовой опорой», который производил быстрые удары, чтобы использовать тепло в тонких частях железа. Между молотком и наковальней Дженкес выковывал топоры, пилы, косы и брелся. Чтобы сделать топор, плоский пруток прокатного стана сначала нагревали до необходимой температуры (обозначенной визуальным наблюдением до ярко-оранжевого цвета) и выковывали вручную или с помощью молотка в симметричную форму бабочки.Крылья бабочки складывались и сваривались молотком. Поскольку Дженкесу заплатили за «стальные топоры» для металлургического завода, мы знаем, что он приваривал более твердую и долговечную (импортную) стальную коронку к корпусу топора из кованого железа. Лезвие стального топора будет выковано в форму клина, отшлифовано, закалено, отпущено и заточено. Закалка и отпуск были специализированными металлургическими процессами, которые контролировали свойства стали. Инструмент был нагрет до точки, когда он больше не был магнитным (это можно было сделать визуально), и закалился в специальной смеси воды или масла, которая могла быть усилена другими присадками.Сталь стала твердой, но очень хрупкой. Чтобы контролировать хрупкость, топор (особенно сталь) закаляли, медленно нагревая корпус топора и наблюдая за продвижением лезвия через ряд окисляющих цветов. Отводя сталь от источника тепла после достижения желаемого цвета, опытный кузнец контролировал твердость своего готового инструмента, таким образом уравновешивая твердость и долговечность для конкретной функции, например, для резки дуба и сосны. Jenckes производил полотна для ручных пил и полотна для пил.Возможно, он сделал их своим силовым молотом, но более вероятно, что он купил прокатное железо на металлургическом заводе. Пока не будет проведен дальнейший анализ, похоже, что Дженкес использовал кованое железо для изготовления своих клинков, а не сталь. Для ручной пилы на двоих в концах лезвия будут пробиты отверстия, которые позволят приклепанным хвостовикам удерживать деревянные ручки. В случае полотна фрезерной пилы в концах пилы должны быть прорезаны отверстия, на концах которых полотно будет установлено в его приводимой в действие водой раме с возвратно-поступательным движением.«Новоизобретенная лесопилка» Дженкеса, возможно, была способом вырезания зубьев на его лезвиях. Из корпуса пилы был вырезан треугольник для образования каждого зуба. Затем в ручной или фрезерной пиле нужно было «установить» зубья. Каждый зуб нужно было согнуть так, чтобы режущая кромка лезвия была чуть шире задней части лезвия. Это предотвратит заклинивание задней части лезвия в «прорези» (прорезь) пропила. Затем каждый зуб затачивался опиливанием. Если пилу повторно затачивали, то и лезвие перетягивалось.Металлургический завод заплатил Дженкесу за изготовление «выдергивания пилы», инструмента с прорезями, который использовался для сгибания зубов. В свои 60 лет Джозеф Дженкес рисовал латунную и железную проволоку в своей мастерской Saugus. Для протяжки проволоки тонкие полоски металла закруглялись и сужались на концах. Проволока пропускалась через «вытяжную пластину». Тяговая пластина была сделана из стали с рядом отверстий все меньшего размера и подверглась термообработке для повышения твердости. Тяговая пластина крепко удерживалась в каркасе. В выдвижном ящике для проволоки использовалась пара специальных щипцов, которые зажимались кожаным ремешком и прикреплялись к механизму, который тянул с большой силой.Чем сильнее натянут ремешок, тем крепче зажимаются щипцы. Латунную проволоку, скорее всего, тянули с помощью ручного шпиля или лебедки для получения механического преимущества. Оборудование для волочения железной проволоки Jenckes основывалось на гидроэнергетике. Железная рукоятка была прикреплена непосредственно к водяному колесу. На половине оборота рукоятка повернулась в сторону от выдвижного ящика для проволоки. На другой половине оборота рукоятка повернулась в сторону выдвижного ящика для проволоки. Чтобы протянуть железную проволоку, нужно было время и ритм. Ящик для проволоки удерживал щипцы и при вращении в сторону захватывал проволоку в наиболее удаленной точке, рядом с волочильной пластиной.Щипцы врезаются в проволоку и протягивают утюг через вытяжную пластину по направлению вращения. Когда они провисли, ящик освободил щипцы и снова схватился за проволоку. Движения повторялись снова и снова, пока вся проволока не была протянута через волочильную пластину. Проволоку постепенно делали тоньше и длиннее, повторяя процесс через все меньшие отверстия. После одного или двух протягиваний через пластину проволока станет «деформированной». Это похоже на то, что происходит, когда вы несколько раз сгибаете плечики, чтобы сломать их.Металл становится хрупким. Для снятия напряжений металлическая проволока была «отожжена» для ее размягчения. Железную проволоку помещали в уголь и доводили до оранжевого огня. Огонь уложили, и железу дали медленно остыть, пока огонь не погас. Проволока была готова к еще двум протяжкам через прижимную пластину. Чтобы протянуть железную проволоку, железо нужно было изготовить с особой тщательностью. При рафинировании чугуна необходимо было устранить очаги стекловидного шлака, потому что, если шлак попадет на волочильную пластину, проволока сломается.Дженкес обратился в суд штата Массачусетс с ходатайством о деньгах на постройку сарая над его операцией по волочению проволоки. Получил ли он деньги — неизвестно. Он намеревался использовать проволоку для изготовления рыболовных крючков и деталей для прялок. В ходе археологических исследований его лавки в 1952 году археологи обнаружили более 900 латунных булавок. Для изготовления булавки понадобится проволока двух толщин. Для изготовления стержня используется более тяжелая проволока. Более легкий провод плотно наматывается на стержень, а головка выкована круглая с помощью очень небольшого набора прецизионных «обжимок», каждая из которых имеет полусферическую полость, которая используется для придания головке круглой формы. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт 2019 © Все права защищены.