Producția de fontă în Rusia, istoria dezvoltării

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-02 14:01

De câteva sute de ani, Federația Rusă se numără printre liderii mondiali în producția de fontă brută. Acest aliaj este utilizat într-o varietate de industrii, este folosit pentru a crea produse artistice și decorative. Experții spun: fonta este o parte integrantă a vieții umane, este considerată pe bună dreptate unul dintre cele mai căutate materiale. Astăzi ne propunem să vorbim despre metalurgia feroasă, producția de fier și oțel, impactul lor asupra oamenilor. Să trecem la cronica dezvoltării afacerii de turnătorie în general: fapte istorice și informații interesante vă așteaptă!

Istorie: Epoca cuprului

Fonta este un metal cu mii de ani de istorie, rădăcinile sale merg înapoi la î. Hr. În general, istoricii datează primele dovezi ale apariției metalurgiei în mileniul VI-V î. Hr. Apoi, o persoană încă folosea piatra pentru a crea unelte, dar a dat deja peste pepite de cupru. Luând pepite pentru pietre obișnuite și procesându-le în același mod în care a fost aplicat oricăror pietre - doar lovindu-se una pe ceal altă - o persoană a înțeles: aceste pietre nu se rupe, ci doar se deformează și, prin urmare, elepoate fi modelat în aproape orice formă. Istoricii vor numi mai târziu această metodă forjare la rece. Deci cuprul a devenit un înlocuitor pentru piatră, fabricarea cârligelor, vârfurilor de lance și pumnale a devenit mult mai ușoară, în plus, calitatea unor astfel de produse a depășit semnificativ calitatea analogilor din piatră și os. În același timp, prelucrarea lemnului a fost îmbunătățită, a devenit posibilă producerea de piese mici. Apropo, oamenii de știință au demonstrat că în acele teritorii în care cuprul a fost utilizat în mod activ, apariția roții a avut loc mult mai devreme. Aceasta dovedește faptul că dezvoltarea omenirii este indisolubil și strâns legată de dezvoltarea metalurgiei.

Epoca bronzului

Când oamenii au învățat cum să creeze bronz - un aliaj format din cupru și staniu, omenirea a intrat în epoca bronzului. Astăzi, istoricii nu pot răspunde la întrebarea cum anume a inventat o persoană un astfel de aliaj. Majoritatea cercetătorilor cred că acest lucru s-a întâmplat din pură întâmplare, când staniul a intrat într-un recipient cu cupru topit. Adevărul rămâne că timp de o mie de ani oamenii s-au luptat cu săbii de bronz și au gătit în oale de bronz.

Epoca fierului

Istoricii spun: era mult mai ușor să obțineți fier decât cupru sau cositor. Chestia este că se găsește sub formă de oxid și oxid peste tot. Deci, de ce oamenii nu au început să folosească fierul mai devreme? Răspunsul este simplu: producția acestui metal este un proces incredibil de complex și consumator de timp, care are loc în mai multe etape. A fost nevoie de mai mult de un secol de dezvoltare pentru a studia acest proces. De aceeanu este de mirare că metalurgii acelor vremuri erau considerați de oameni adevărați vrăjitori, ardând lucruri magice.

Prima mențiune despre fontă

Țara în care a început producția de fier este astăzi considerată China. Istoricii spun că acest lucru s-a întâmplat în jurul secolului al V-lea î. Hr. În Imperiul Celest, monedele, ustensilele de uz casnic și diferitele arme din fontă erau extrem de populare. Multe piese turnate din fontă au supraviețuit până în vremurile noastre, de exemplu, un leu magnific din fontă, care are 6 metri înălțime și 5 metri lungime. Oamenii de știință au demonstrat că această statuie a fost turnată într-un timp, ceea ce mărturisește fără îndoială marea pricepere. a primilor metalurgiști chinezi.

Fapt interesant: în întreaga lume, începutul producției de fontă ductilă este considerat a fi secolul al XIX-lea d. Hr., deși se știe cu încredere că în China s-au făcut săbii din aceasta încă înainte de nașterea lui Hristos!

Originea producției în Rusia

Când a început producția de fier în Rusia? Săpăturile arheologice efectuate pe teritoriul marilor orașe ale Hoardei de Aur dovedesc că apariția și dezvoltarea acestei producții în Rusia a început încă din zilele jugului tătar-mongol! Apropierea regatului mongol de China a jucat un anumit rol în acest sens.

Practic în toate orașele tătar-mongole locuia Rusichi, care avea aici propriile ateliere și tarabe de comerț. Ei nu numai că au adoptat cunoștințele maeștrilor locali, ci și-au împărtășit cunoștințele lor. După căderea Hoardei, tehnologia a continuat să se dezvolte și să se îmbunătățească. Deja inauntruÎn secolul al XVI-lea, sub Vasily al treilea și Ivan cel Groaznic, producția de fier de turnătorie a început să fie utilizată în mod activ în artilerie, în principal din aceasta s-au făcut ghiulele și tunurile mici. În același timp, spun istoricii, fonta a fost folosită și la turnarea clopotelor. Principala producție a avut loc în orașe precum Moscova și Tula. Este de remarcat faptul că până în secolul al XVII-lea, Europa nu cunoștea astfel de tehnologii și, prin urmare, fabricile rusești puteau exporta în mod activ diverse unelte și miezuri din fontă în țările europene.

Dezvoltare activă

În timpul erei petrine, a început dezvoltarea activă a producției de fier și oțel. Țarul a înțeles că o creștere a capacităților metalurgice va duce Rusia la dezvoltare. Pentru a implementa planuri incredibile, Peter I avea tot ce era necesar: atât materiale, cât și tehnologii de producție. Sub acest rege a început construcția activă a fabricilor în Siberia, în Urali. Pe toată durata domniei lui Petru cel Mare, producția de fier și oțel a crescut de 770 de ori, în Rusia au apărut 16 mari fabrici metalurgice. Dezvoltarea a continuat după moartea împăratului, la sfârșitul secolului al XVIII-lea existau peste o sută de fabrici pe teritoriul Imperiului Rus, țara a devenit lider mondial în acest domeniu. Odată cu dezvoltarea industriei, s-au dezvoltat și industriile de aplicare a metalelor. Acum nu numai armele erau făcute din fontă, ci și vase, monumente, porți și garduri.

Este de remarcat faptul că furnalele interne utilizate pentru producția de fier au fost recunoscute ca fiind cele mai bune din lume. Au fost caracterizate de cea mai mare productivitate chiar și la costuri minime. În XIXsecolul, turnătoriile au fost separate de furnalele, ceea ce a făcut posibilă nu numai specializarea procesului, ci și mecanizarea acestuia. În această perioadă au apărut turnătoriile de țevi și atelierele care produc piese turnate din fontă maleabilă.

Rusia este liderul mondial

În secolul al XX-lea, Rusia nu a încetinit și a rămas lider în turnarea fierului. În URSS, volumul de fontă a reprezentat aproximativ 75% din cantitatea totală de metal turnat. A fost materia primă numărul unu, principalii ei consumatori erau industria de apărare și agricultura. Din fontă specialiștii au realizat piese și diverse unități pentru echipamente. Trebuie menționat că și astăzi Rusia își păstrează o poziție de lider în ceea ce privește producția și utilizarea fontei. Este folosit pentru a face nu numai produse de dimensiuni mari, ci și lucrări atât de delicate, cum ar fi elemente de poartă, bijuterii, turnare în cuptor și suveniruri!

Producerea fierului: echipamente necesare

Să începem cu o definiție. Fonta este de obicei numită un aliaj de fier cu carbon, iar carbonul aici ar trebui să fie de cel puțin 2%. Deci, care este procesul de producere a fierului? În primul rând, acest lucru necesită un furnal uriaș. Dimensiunile sale sunt uimitoare: înălțimea unui astfel de cuptor este de 30 m, iar diametrul interior este de 12 m. Cea mai lată parte a cuptorului se numește aburire, cea inferioară, prin care aerul cald intră în cuptor, este o vatră, cel de sus este un arbore. Apropo, în partea superioară există o gaură specială - un vârf, care este închis cu un oblon special. Principiul de funcționare al unui furnal este contracurent: de jos în elaerul este furnizat, iar materialele sunt furnizate de sus. Materialele necesare pentru fabricarea fierului includ fluxul (nu se poate forma zgură fără el), cocs (necesar pentru încălzirea apei, topirea acesteia și reducerea ei) și minereu (care este principala materie primă).

Pentru producție veți avea nevoie și de:

• cărucioare;
• transportatori;
• buncăre;
• robinet special etc.

Materie prime

Introducere în aliaje, producția de fier și oțel începe la școală - acest subiect este prevăzut în programul de lucru în chimie. Manualele discută despre compoziția minereului de fier: este substanța minerală în sine, adică carbonați, silicați și oxizi de fier și roca sterilă, constând din dolomit, gresie, calcar și cuarțit. Trebuie remarcat faptul că diferite cantități de substanță minerală pot fi prezente în minereu diferit. Prin acest criteriu minereul este împărțit în săraci și bogati. Primul este trimis pentru îmbogățire, iar al doilea poate fi folosit imediat în producție.

Pentru a produce o tonă de fontă, veți avea nevoie de: trei tone de minereu, o tonă de cocs, douăzeci de tone de apă. Cantitatea de flux depinde de tipul de minereu.

Tipuri de minereuri de fier

Înainte de a trece la procesul de producere a fierului, oferim informații despre tipurile de minereuri de fier. Ar putea fi:

1. Minereu de fier brun. Se caracterizează prin conținutul de 25-50% fier sub formă de așa-numiți oxizi aposi. Roca sterilă este argilosă.
2. Hematit(se mai numește și minereu de fier roșu). Acesta este un oxid anhidru, conținutul de impurități dăunătoare este minim aici. Fierul de călcat aici este de aproximativ 45-55%.
3. Minereu de fier magnetic. Conținutul de fier aici este de aproximativ 30-37%. Roca sterilă este o masă de siliciu.
4. Siderita (al doilea nume este minereu de fier) se oxidează extrem de ușor, transformându-se în calcar maro.

Tehnologia de producție

Tehnologia producerii fierului constă în mai multe etape. Totul începe cu prepararea minereului: acesta este sortat după compoziția chimică și, bineînțeles, după dimensiune. Materiile prime mari sunt zdrobite, iar particulele mici sau praful de minereu sunt aglomerate. În aceeași etapă are loc și valorificarea minereurilor sărace. În plus, în timpul procesului de preparare, o parte semnificativă din roca sterilă este îndepărtată, respectiv, conținutul de fier crește. Următoarea etapă a tehnologiei de producție a fierului este pregătirea combustibilului. Totul începe cu coca-cola. În această etapă, cocsul este verificat - toate amenzile inutile sunt eliminate din acesta, ceea ce poate duce la pierderi de combustibil. Următoarea etapă a producției de fier în furnal este pregătirea fluxurilor. Plusurile sunt zdrobite, un fleac este cernut din el. După această procedură, toate materialele sunt încărcate în cuptor. Apoi începe direct producția de fontă în furnal: cuptorul este umplut cu cocs, se adaugă un aglomerator (acesta este numele minereului sinterizat cu flux) și se adaugă din nou cocs.

Temperatura necesară pentru topire este menținută prin suflarea în aer încălzit. În procesul de arderecocs în vatră produce dioxid de carbon. CO_{2 trece prin cocs pentru a deveni CO. În plus, monoxidul de carbon restaurează partea principală a minereului. În acest proces, fierul devine solid, trecând în acea parte a cuptorului, aerul în care este foarte fierbinte. Aici fierul dizolvă carbonul în sine. De fapt, așa arată producția de fier într-un furnal. Fierul lichid din cuptor cade în oală speciale, din care se toarnă în forme pre-preparate. Este posibil să se toarne în colecții speciale-mixere, în care aliajul va rămâne în formă lichidă pentru o perioadă de timp. Concomitent cu producția de fontă în furnal, siliciul, manganul și o serie de alte impurități sunt reduse.}

Tipuri de fontă

Există doar două tipuri de fontă: albă și gri. Diferența dintre ele constă în compoziția chimică și procesul de tratament termic. Astfel, fontele albe sunt rezultatul răcirii foarte rapide, în timp ce fontele cenușii se obțin ca urmare a răcirii lente. Albul se caracterizează prin calități precum fragilitatea și duritatea. Sunt extrem de greu de tăiat; în acest proces, bucăți se desprind din ele. Prin urmare, fontele albe sunt folosite doar ca semifabricate pentru producerea altor calități de fontă. De exemplu, în urma arderii acestui tip, se obțin fonte maleabile. Vă rugăm să rețineți: numele maleabil nu are nimic de-a face cu procesul de forjare. Potrivit istoricilor, aceasta a apărut datorită faptului că potcoavele au fost anterior făcute din fontă cu astfel de caracteristici. Acest tip este utilizat pe scară largă îningineria agricola si industria auto. Principala diferență dintre fontele cenușii este ductilitatea combinată cu rezistența ridicată. Acest lucru le permite să fie utilizate în domenii precum mașini-unelte, agricultura și industria auto și uz casnic.

Apropo, există așa-numitele fonte pe jumătate. Au proprietăți intermediare ale speciilor albe și gri. În plus, prin ajustarea intensității de răcire a acestui aliaj, este posibil să se obțină o varietate de piese turnate care vor diferi ca rezistență, ductilitate și alte proprietăți. Fontele cu proprietăți speciale includ:

• antifricțiune, utilizat pentru fabricarea bucșilor, arborilor, rulmenților;
• rezistent la uzură, necesar pentru realizarea echipamentelor de pompare, piese diverse pentru industria azotului, turnare în cuptor;
• rezistente la căldură, care sunt utilizate la fabricarea de cuptoare turnate, sisteme de conducte și motoare cu turbine cu gaz;
• rezistent la căldură, potrivit pentru fitinguri pentru cuptoare și părți ale cazanului;
• rezistent la coroziune, indispensabil pentru fabricarea diverselor piese din industria chimică și aviatică, care sunt utilizate în medii agresive.

Caracteristicile fontei

Fonta de calitate se caracterizează prin următoarele calități:

• capacitate termică excelentă;
• rezistență bună la coroziune;
• rezistență crescută la căldură.

Aceste și alte caracteristici permit utilizarea fontei în interiorviața de zi cu zi și în industria grea. Vasele de gătit din fontă fabricate în Rusia sunt deosebit de populare. Nu numai tigăile și oalele sunt fabricate din acest material, ci și fondue, braze, vase de copt, tigăi și grătare.

Este de remarcat faptul că mâncărurile din acest material sunt la fel de potrivite pentru prăjirea clătitelor, gătitul tocanelor, cereale și pentru tocănirea pilafului. Faptul este că fonta se încălzește destul de lent, dar acumulează perfect căldura și o distribuie uniform. Experții spun: diferite companii sunt angajate în producția de vase de gătit din fontă. Toate produc produse de aproximativ aceeași calitate. Din toată această diversitate, se remarcă produsele fabricii „Neva” din Sankt Petersburg. Această fabrică este unul dintre cei mai mari producători de vase de gătit din fontă din Federația Rusă.