Темір дәуірінен электрлі пештерге дейінгі тарихты біліңіз
Алайда келесі бірнеше мыңжылдықта өндірілген темірдің сапасы өндіріс әдістерінде бар кенге тәуелді болады.
XVII ғасырда темірдің қасиеттері жақсы түсінді, бірақ Еуропада урбанизацияның өсуі көпірек құрылымдық металды талап етті.
Ал 19-шы ғасырда темiр жолдарын кеңейте отырып, темiрдiң мөлшерi металлургтарға темiрдiң сынғыштығы мен тиiмсiз өндiрiстiк процестердi шешу үшiн қаржылық ынталандыруды қамтамасыз еттi.
Дегенмен, болат тарихындағы негізгі серпіліс 1856 жылы Генри Бессемер темірдегі көміртегі мөлшерін азайту үшін оттегін пайдаланудың тиімді әдісін ойлап тапқан кезде пайда болды: қазіргі заманғы болат өнеркәсібі пайда болды.
Темір дәуірі
Температура өте жоғары болғанда, үтіктің көміртегін сіңіре бастайды, бұл металлдың балқу нүктесін төмендетеді, нәтижесінде шойын (2,5-тен 4,5% көміртегі) болады. Б.э.д. 6 ғасырда қытайлықтар қолданатын, бірақ орта ғасырлар бойы Еуропада кеңінен пайдаланылатын домна пештерінің дамуы шойын өндірісін ұлғайтты.
Шойын балқытылған темір пештерден шығады және негізгі каналда және іргелес нысандарда салқындатылады. Үлкен, орталық және іргелес кішкене құймалар егістікке және соратын пирогтарға ұқсас болды.
Шойын қуаты қатты, бірақ оның көміртегі құрамына байланысты сынғыштығымен зардап шегеді, бұл жұмыс істеу және пішіндеу үшін тамаша емес. Металлургтер темірдегі жоғары көміртегі құрамы сынғыштық мәселе үшін маңызды болғанын білетіндіктен, олар темірді неғұрлым тиімді ету үшін көміртектің құрамын азайтудың жаңа әдістерімен тәжірибе жүргізді.
XVIII ғасырдың соңына қарай темекі шеберлері құйма шойын төменгі көміртекті құрғақ темірге айналдырып, 1784 жылы Генри Корт шығарған пудель пештерін қалай қолданатынын білді. Пештер балқытылған темірді қыздырып, пирамидтерді ұзын, пішінді құралдармен араластыруға мәжбүр болды, оттегі құрамды көміртекті алып тастайды.
Көміртектің құрамы азайған сайын темірдің балқу нүктесі артады, сондықтан темірдегі массалар пеште агломерацияланады. Бұл массалар жойылып, палубаға палубаға немесе рельстерге оралмас бұрын шабу балғамен жұмыс істейтін еді. 1860 жылы Ұлыбританияда 3000-нан астам пульпа пештері болды, бірақ бұл процесс еңбек пен жанармай қарқындылығына кедергі келтірді.
Болаттың алғашқы түрлерінің бірі, блистердей болат Германияда және Англияда 17-ші ғасырда өндіріс жүргізе бастады және цементтеу деп аталатын процесс арқылы балқытылған шойынның құрамында көміртегі мөлшерін көбейту арқылы өндірілді. Бұл үрдісте сөндірілген темір жолақтар тас қораптардағы ұнтақ көмірмен қапталды және қызады.
Бір аптадан соң темір көміртегі көміртекті сіңіреді. Қайталанатын қыздыру көміртекті біркелкі таратады және нәтиже, салқындатудан кейін, болат болат болды. Көміртектің құрамының жоғарылығы пішінді болатты шойынға қарағанда әлдеқайда қолайлы, оны басуға немесе илеуге мүмкіндік береді.
1740-шы жылдары ағылшын сағаттарын жасаушы Бенжамин Хантсман өз сағаттарында жоғары сапалы болатты шығаруға тырысып, металлдың балшық кристалдарында ерігенін және цементтеу процесі қалған қожды шығаратын арнайы ағынмен тазартылғанын анықтады. артында. Нәтижесінде пышақпен немесе шойыннан жасалған болат болды. Бірақ өндірістің құнын ескере отырып, бедерлі және құйма болат мамандандырылған қолданбаларда ғана қолданылды.
Нәтижесінде, 19 ғасырдың көп бөлігінде британдық индустриалды индустриалды металл құрылымында металл құйылған пештерде жасалған шойын қалды.
Bessemer Process және Modern Steelmaking
19-шы ғасырда Еуропа мен Америкада темір жолдардың өсуі темекі өнеркәсібіне үлкен қысым көрсетті, бұл әлі де тиімсіз өндірістік процестермен күресуде.
Дегенмен, металл конструкциялық металл ретінде бұрынғысынша нашар болды және өндіріс баяу және қымбат болды. 1856 жылға дейін Генри Бессемер көміртегі мазмұнын азайту үшін балқытылған темірге оттегін енгізудің тиімді әдісін қолданғанда келді.
Қазіргі уақытта Bessemer Process деп аталатын Bessemer, алмұрт пішінді розетканы әзірледі, оны «конвертор» деп атайды. Күкірт балқытылған металдан өтіп бара жатқанда, ол көміртегі диоксиді мен көміртегі диоксидін босатып, таза темір шығарады.
Процесс жылдам және арзан болды, бірнеше минут ішінде темірден көміртекті және кремнийді алып тастады, бірақ өте табысты болды. Тым көп көміртек алынып тасталды және түпкі өнімде тым көп оттегі қалады. Bessemer нәтижесінде инвесторларды қайтаруға тура келді, әзірге ол көміртегі мазмұнын жоғарылату әдісін тапты және қажетсіз оттегін алып тастады.
Бір мезетте британдық металлург Роберт Мушет спеигелизен ретінде белгілі темір, көміртекті және марганецті сынап көрді . Марганец балқытылған темірден оттекті алып тастау және белгілі бір мөлшерде қосылса, Bessemer проблемаларын шешетін болса, speigeleisen құрамындағы көміртекті құрамы белгілі болған. Бессемер оның оны қайта өңдеу үдерісіне үлкен жетістікпен қоса бастады.
Дегенмен, бір мәселе әлі де қалады. Бессемер фосфорды жоюға жол таба алмады - бұл өнімнің соңғы өнімінен болат қышқылданатын зиянды қоспалар. Демек, Швеция мен Уэльстің тек фосфорсыз кенін қолдануға болады.
1876 жылы Уэлшн Сидни Гилкрист Томас шешімді Бессемер процесіне химиялық негізді ағын-әк тастамасын қосып шешті. Әкшетау шойыннан фосфорды шлектке түсіріп, қалаусыз элементті алып тастауға мүмкіндік берді.
Бұл жаңалық әлемдегі кез-келген жердегі темір рудасын болатты жасау үшін қолдануға болатынын білдіреді. Таңқаларлық емес, болат өндірісінің бағасы айтарлықтай төмендей бастады. Болат өнеркәсібінің өсуіне басталатын жаңа болат өндірісі техникаларының арқасында болат темір жолдарының бағасы 1867 және 1884 жылдар аралығында 80% -ға төмендеді.
Ашық ыстық процесс
1860 жылдары неміс инженері Карл Вильгельм Сименс ашық омыртқасын жасау арқылы болат өндірісін одан әрі жақсартты. Ашық ота жасау процесі ірі таяз пештерде шойыннан жасалған болатты өндіріс.
Артық көміртекті және басқа да қоспаларды жағу үшін жоғары температура қолданылғанда, процесс омыртқасынан төмен қыздырылған кірпіш камераларына негізделген. Регенеративті пештер кейінірек төменгі кірпіш камераларында жоғары температураны ұстап тұру үшін пештен шығатын газдарды пайдаланған.
Бұл әдіс әлдеқайда көп мөлшерде (бір пеште 50-100 метрлік тонна өндірілуі мүмкін), балқытылған болатты кезеңдік сынақтан өткізуге мүмкіндік беріп, арнайы техникалық талаптарға сәйкес келу үшін және шикізат ретінде сынық болатты . Процестің өзі әлдеқайда баяу болғанымен, 1900 жылға қарай ашық омыртқаны Бессемер процесін ауыстырды.
Болат өнеркәсібінің тууы
Болат өндірісіндегі арзан, сапалы материалды қамтамасыз ететін революция күннің көптеген кәсіпкерлері инвестициялық мүмкіндіктер ретінде танылды. 19-шы ғасырдың соңындағы капитализмдер, соның ішінде Эндрю Карнеги мен Чарльз Шваб, болат өнеркәсібінде миллиондаған (Карнеги ісінде миллиардтаған) қаржы салған. 1901 жылы құрылған Карнегидің американдық болат корпорациясы бір миллиард долларға бағаланған алғашқы корпорация болды.
Электр арақ пештерін жасау
Ғасырдың кезегінен кейін, болат өндірісінің эволюциясына қатты әсер ететін тағы бір даму орын алды. Пол Херулттің электр доғаның пеші (EAF) зарядталған материал арқылы электр тогынан өтуге арналған, бұл экзотермиялық тотығуға және 3272 ° F (1800 ° C) дейін температураға дейін, болатты өндірісті қыздыру үшін жеткілікті.
Алғашында мамандандырылған болаттар үшін пайдаланылған EAFs қолданысқа еніп, Ұлы Отан соғысы кезінде болат қорытпаларын дайындауға арналған. EAF фабрикаларын құруға жұмсалатын шығындардың төмен құны АҚШ Американдық Steel Corp. және Bethlehem Steel сияқты АҚШ-тың ірі өндірушілерімен, әсіресе көміртекті болаттарда немесе ұзақ өнімдермен бәсекелесуге мүмкіндік берді.
Себебі EAF-лер 100% шикізатты немесе суық темір шығарумен болат шығара алады, өндіріс бірлігіне аз энергия қажет. Негізгі оксигенді оттектерден айырмашылығы, операцияларды тоқтатуға және аз байланысты шығындармен басталуға болады. Осы себептерге байланысты, EAF арқылы өндіріс 50 жылдан астам тұрақты түрде өсіп келеді және қазіргі уақытта жаһандық болат өндірісінің шамамен 33% -ын құрайды.
Күкірт қышқылы
Жаһандық болат өндірісінің басым бөлігі - шамамен 66% - қазір негізгі оттегі қондырғыларында өндірілген. 1960 жылдары өнеркәсіптік ауқымдағы азоттан оттегін бөліп алу әдісін әзірлеу негізгі оттегі пештерін дамытуда үлкен жетістіктерге жол ашты.
Негізгі оттегі пештері оттегіді балқытылған темірден және сынықтан жасалған болаттан соқтырады және ашық омыртқа әдістеріне қарағанда зарядты әлдеқайда тездете алады. 350 метрлік тонна темірге ие ірі кемелер бір сағаттан аз уақытқа болатқа айналады.
Оттегілік болат өндірісінің шығындылық тиімділігі ашық отты фабрикалардың бәсекеге қабілетсіздігін қамтамасыз етті және 1960 жылдары оттегі болатының пайда болуынан кейін ашық ота операциялары жабылды. АҚШ-тың соңғы ашық аспалы қондырғысы 1992 жылы және 2001 жылы Қытайда жабылды.
Көздер:
Спёль, Джозеф С. Темір және болат өндірісінің қысқаша тарихы. Saint Anselm колледжі.
Әлемдік болат қауымдастығы. www.steeluniversity.org
Көше, Артур. & Alexander, WO 1944. Адам қызметіндегі металдар . 11-басылым (1998).