إنتاج الحديد الخنزير في روسيا ، تاريخ التنمية

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-02 13:49

لعدة مئات من السنين ، كان الاتحاد الروسي من بين رواد العالم في إنتاج الحديد الخام. تستخدم هذه السبائك في مجموعة متنوعة من الصناعات ، وتستخدم لإنشاء منتجات فنية وزخرفية. يقول الخبراء: إن الحديد الزهر جزء لا يتجزأ من حياة الإنسان ، ويعتبر بجدارة من أكثر المواد المرغوبة. نقترح اليوم الحديث عن المعادن الحديدية ، وإنتاج الحديد والصلب ، وتأثيرها على الإنسان. دعنا ننتقل إلى وقائع تطور أعمال السباكة بشكل عام: الحقائق التاريخية والمعلومات المثيرة في انتظارك!

التاريخ: العصر النحاسي

الحديد الزهر معدن يعود تاريخه إلى آلاف السنين ، تعود جذوره إلى ما قبل الميلاد. بشكل عام ، يؤرخ المؤرخون الدليل الأول لظهور علم المعادن إلى الألفية السادسة والخامسة قبل الميلاد. ثم لا يزال الشخص يستخدم الحجر لصنع الأدوات ، لكنه صادف بالفعل شذرات نحاسية. أخذ شذرات للأحجار العادية ومعالجتها بنفس الطريقة التي تم تطبيقها على أي حجارة - مجرد ضرب بعضها البعض - فهم الشخص: هذه الحجارة لا تنكسر ، ولكنها تشوه فقط ، وبالتالي فهييمكن تشكيلها في أي شكل تقريبًا. أطلق المؤرخون في وقت لاحق على هذه الطريقة اسم تزوير بارد. لذلك أصبح النحاس بديلاً للحجر ، مما جعل الخطافات ورؤوس الحربة والخناجر أسهل بكثير ، علاوة على ذلك ، فاقت جودة هذه المنتجات بشكل كبير جودة نظائرها المصنوعة من الحجر والعظام. في الوقت نفسه ، تم تحسين معالجة الأخشاب ، وأصبح من الممكن إنتاج أجزاء صغيرة. بالمناسبة ، أثبت العلماء أنه في تلك المناطق التي تم فيها استخدام النحاس بنشاط ، حدث ظهور العجلة قبل ذلك بكثير. هذا يثبت حقيقة أن تطور البشرية يرتبط ارتباطًا وثيقًا وثيقا بتطور علم المعادن.

العصر البرونزي

عندما تعلم الناس كيفية صنع البرونز - سبيكة تتكون من النحاس والقصدير ، دخلت البشرية العصر البرونزي. اليوم ، لا يستطيع المؤرخون الإجابة على سؤال حول كيف اخترع شخص ما مثل هذه السبيكة. يعتقد معظم الباحثين أن هذا حدث بمحض الصدفة ، عندما دخل القصدير في وعاء به نحاس مصهور. تبقى الحقيقة أنه منذ ألف عام قاتل الناس بالسيوف البرونزية وطبخوا في أواني برونزية.

العصر الحديدي

يقول المؤرخون: كان الحصول على الحديد أسهل بكثير من الحصول على النحاس أو القصدير. الشيء هو أنه يوجد على شكل أكسيد وأكسيد في كل مكان. فلماذا لم يبدأ الناس في استخدام الحديد عاجلاً؟ الجواب بسيط: إنتاج هذا المعدن عملية معقدة للغاية وتستغرق وقتًا طويلاً ، وتتم على عدة مراحل. استغرق الأمر أكثر من قرن من التطوير لدراسة هذه العملية. لهذاليس من المستغرب أن يكون علماء المعادن في تلك الأوقات يعتبرون من قبل الناس سحرة حقيقيين ، يحرقون الأشياء السحرية.

أول ذكر للحديد الزهر

الدولة التي بدأ فيها إنتاج الحديد اليوم تعتبر الصين. يقول المؤرخون أن هذا حدث في حوالي القرن الخامس قبل الميلاد. في الإمبراطورية السماوية ، كانت العملات المعدنية والأواني المنزلية والأسلحة المختلفة المصنوعة من الحديد الزهر تحظى بشعبية كبيرة. وقد نجت العديد من المسبوكات من الحديد الزهر حتى عصرنا ، على سبيل المثال أسد رائع من الحديد الزهر يبلغ ارتفاعه 6 أمتار وطوله 5 أمتار ، وقد أثبت العلماء أن هذا التمثال صُبِك في وقت واحد ، وهو ما يشهد بلا شك على المهارة العظيمة من أول علماء المعادن الصينيين.

حقيقة مثيرة للاهتمام: في جميع أنحاء العالم ، تعتبر بداية إنتاج حديد الدكتايل القرن التاسع عشر الميلادي ، على الرغم من أنه من المعروف بشكل موثوق أنه في الصين تم صنع السيوف منه حتى قبل ولادة المسيح!

أصل الإنتاج في روسيا

متى بدأ إنتاج الحديد في روسيا؟ الحفريات الأثرية التي أجريت على أراضي المدن الكبيرة من القبيلة الذهبية تثبت أن ظهور هذا الإنتاج وتطوره في روسيا بدأ في أيام نير التتار المغول! لعب قرب المملكة المغولية من الصين دورًا معينًا في هذا

عمليا في جميع المدن التتارية المنغولية عاش روسيتشي ، الذي كان لديه ورش عمل وأكشاك تجارية خاصة به هنا. لم يتبنوا معرفة السادة المحليين فحسب ، بل شاركوا أيضًا معارفهم. بعد سقوط الحشد ، استمرت التكنولوجيا في التطور والتحسين. موجودة مسبقافي القرن السادس عشر ، تحت حكم فاسيلي الثالث وإيفان الرهيب ، بدأ استخدام الحديد المسبك بنشاط في المدفعية ، وخاصةً قذائف المدفعية والمدافع الصغيرة المصنوعة منه. في الوقت نفسه ، يقول المؤرخون ، تم استخدام الحديد الزهر أيضًا في صب الأجراس. تم الإنتاج الرئيسي في مدن مثل موسكو وتولا. من الجدير بالذكر أنه حتى القرن السابع عشر ، لم تكن أوروبا تعرف مثل هذه التقنيات ، وبالتالي كان بإمكان المصانع الروسية أن تصدر بنشاط العديد من الأدوات والنوى المصنوعة من الحديد الزهر إلى الدول الأوروبية.

تطوير نشط

في عهد البترين ، بدأ التطوير النشط لإنتاج الحديد والصلب. أدرك القيصر أن زيادة القدرات المعدنية من شأنها أن تقود روسيا إلى التنمية. لتنفيذ خطط لا تصدق ، كان لدى بيتر الأول كل ما هو ضروري: كل من المواد وتقنيات الإنتاج. في عهد هذا الملك بدأ البناء النشط للمصانع في سيبيريا ، في جبال الأورال. خلال فترة حكم بطرس الأكبر ، زاد إنتاج الحديد والصلب بمقدار 770 مرة ، وظهر 16 مصنعًا معدنيًا كبيرًا في روسيا. استمر التطور بعد وفاة الإمبراطور ، في نهاية القرن الثامن عشر كان هناك أكثر من مائة مصنع على أراضي الإمبراطورية الروسية ، وأصبحت البلاد رائدة على مستوى العالم في هذا المجال. جنبًا إلى جنب مع تطور الصناعة ، تطورت أيضًا صناعات تطبيقات المعادن. الآن لم يتم صنع الأسلحة فقط من الحديد الزهر ، ولكن أيضًا الأطباق والآثار والبوابات والأسوار.

تجدر الإشارة إلى أن أفران الصهر المحلية المستخدمة في إنتاج الحديد تم الاعتراف بها على أنها الأفضل في العالم. كانت تتميز بأعلى إنتاجية حتى بأقل تكلفة. في التاسع عشرفي القرن الماضي ، تم فصل المسابك عن أفران الصهر ، مما جعل من الممكن ليس فقط التخصص في العملية ، ولكن أيضًا ميكنتها. خلال هذه الفترة ظهرت مسابك الأنابيب وورش العمل لإنتاج مصبوبات حديدية قابلة للطرق.

روسيا هي رائدة العالم

في القرن العشرين ، لم تتباطأ روسيا وظلت رائدة في صناعة الحديد المصبوب. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، شكل حجم الحديد الزهر حوالي 75٪ من إجمالي كمية المعدن المسبوك.كانت المادة الخام الأولى ، وكان المستهلكون الرئيسيون لها هم صناعة الدفاع والزراعة. كان من الحديد الزهر أن المتخصصين صنعوا الأجزاء والوحدات المختلفة للمعدات. وتجدر الإشارة إلى أنه حتى اليوم تحتفظ روسيا بمكانة رائدة من حيث إنتاج واستخدام الحديد الزهر. لا يتم استخدامه لصنع منتجات كبيرة الحجم فحسب ، بل يتم استخدامه أيضًا في الأعمال الدقيقة مثل عناصر البوابة والمجوهرات وصب الأفران والهدايا التذكارية!

إنتاج الحديد: المعدات الضرورية

لنبدأ بتعريف. يُطلق على الحديد الزهر عادةً سبيكة من الحديد مع الكربون ، ويجب أن يكون الكربون هنا 2٪ على الأقل. إذن ما هي عملية إنتاج الحديد؟ بادئ ذي بدء ، هذا يتطلب فرن كبير. أبعادها مذهلة: ارتفاع هذا الفرن 30 م ، والقطر الداخلي 12 م ، ويسمى الجزء الأعرض من الفرن بالبخار ، الجزء السفلي ، الذي يدخل من خلاله الهواء الساخن إلى الفرن ، هو الموقد ، الجزء العلوي هو رمح. بالمناسبة ، يوجد في الجزء العلوي فتحة خاصة - قمة مغلقة بمصراع خاص. مبدأ تشغيل الفرن العالي هو تيار معاكس: من الأسفل إلى الداخليتم توفير الهواء ، ويتم توفير المواد من أعلى. تشمل المواد اللازمة لصنع الحديد التدفق (لا يمكن أن يتشكل الخبث بدونه) وفحم الكوك (ضروري لتسخين المياه ، وإذابتها وتقليلها) والركاز (وهو المادة الخام الرئيسية).

للإنتاج ستحتاج أيضًا:

• عربات ؛
• ناقلات ؛
• المخابئ ؛
• صنبور خاص ، إلخ.

المواد الخام

مقدمة في السبائك ، يبدأ إنتاج الحديد والصلب في المدرسة - يتم توفير هذا الموضوع في برنامج العمل في الكيمياء. تناقش الكتب المدرسية تكوين خام الحديد: إنه مادة الخام نفسها ، أي كربونات الحديد ، والسيليكات والأكاسيد ، ونفايات الصخور ، التي تتكون من الدولوميت والحجر الرملي والحجر الجيري والكوارتزيت. وتجدر الإشارة إلى أن كميات مختلفة من المادة الخام قد تكون موجودة في خام مختلف. بهذا المعيار ينقسم الخام إلى فقير وأغنياء. يتم إرسال الأول للتخصيب ، والثاني يمكن استخدامه على الفور في الإنتاج.

لإنتاج طن من الحديد الخام ، ستحتاج: ثلاثة أطنان من الخام ، طن من فحم الكوك ، عشرين طنًا من الماء. كمية التدفق تعتمد على نوع الخام.

أنواع خامات الحديد

قبل أن ننتقل إلى عملية إنتاج الحديد ، نقدم معلومات حول أنواع خامات الحديد. يمكن أن يكون:

1. خام الحديد البني. يتميز بمحتوى 25-50٪ حديد على شكل ما يسمى بالأكاسيد المائية. نفايات الصخور صلصال.
2. الهيماتيت(ويسمى أيضا خام الحديد الأحمر). هذا أكسيد لا مائي ، ومحتوى الشوائب الضارة ضئيل هنا. الحديد هنا حوالي 45-55٪
3. خام الحديد المغناطيسي. محتوى الحديد هنا حوالي 30-37٪. صخور النفايات عبارة عن كتلة سيليكا.
4. Siderite (اسمه الثاني هو خام الحديد الصاري) يتأكسد بسهولة شديدة ، ويتحول إلى حجر جيري بني.

تكنولوجيا الإنتاج

تتكون تقنية إنتاج الحديد من عدة مراحل. يبدأ كل شيء بتحضير الخام: يتم فرزه حسب التركيب الكيميائي وبالطبع حسب الحجم. يتم تكسير المواد الخام الكبيرة ، وتتكتل الجزيئات الصغيرة أو غبار الخام. في نفس المرحلة ، يتم إثراء الخامات الفقيرة أيضًا. بالإضافة إلى ذلك ، أثناء عملية التحضير ، تتم إزالة جزء كبير من النفايات الصخرية ، على التوالي ، يزداد محتوى الحديد. المرحلة التالية من تكنولوجيا إنتاج الحديد هي تحضير الوقود. كل شيء يبدأ بفحم الكوك. خلال هذه المرحلة ، يتم فحص فحم الكوك - يتم إزالة جميع الغرامات غير الضرورية منه ، مما قد يؤدي إلى فقد الوقود. المرحلة التالية من إنتاج الحديد في أفران الصهر هي تحضير التدفقات. يتم سحق الإيجابيات ، ويتم غربلة تافه منها. بعد هذا الإجراء ، يتم تحميل جميع المواد في الفرن. ثم يبدأ إنتاج فرن الصهر من الحديد الخام مباشرة: يملأ الفرن بفحم الكوك ، ويضاف تكتل (هذا هو اسم الخام الملبد بالصهر) ، ويضاف فحم الكوك مرة أخرى.

يتم الحفاظ على درجة الحرارة المطلوبة للصهر عن طريق النفخ في الهواء الساخن. في عملية الاحتراقينتج فحم الكوك في الموقد ثاني أكسيد الكربون. يمر CO_{2عبر فحم الكوك ليصبح CO. علاوة على ذلك ، يستعيد أول أكسيد الكربون الجزء الرئيسي من الخام. في هذه العملية ، يصبح الحديد صلبًا ، ويمر إلى ذلك الجزء من الفرن ، والهواء الساخن جدًا. هنا يذيب الحديد الكربون بداخله. في الواقع ، هكذا يبدو إنتاج الحديد في فرن الصهر. يقع الحديد السائل من الفرن في مغارف خاصة ، حيث يتم سكبه في قوالب معدة مسبقًا. من الممكن أن تصب في خلاطات مجموعات خاصة ، حيث تبقى السبيكة في صورة سائلة لبعض الوقت. بالتزامن مع إنتاج الحديد الزهر في الفرن العالي ، يتم تقليل إنتاج السيليكون والمنغنيز وعدد من الشوائب الأخرى.}

أنواع الحديد الزهر

لا يوجد سوى نوعين من الحديد الزهر: أبيض ورمادي. يكمن الاختلاف بينهما في التركيب الكيميائي وعملية المعالجة الحرارية. وبالتالي ، فإن مكاوي الصب البيضاء هي نتيجة التبريد السريع للغاية ، بينما يتم الحصول على مكاوي الصب الرمادية نتيجة التبريد البطيء. يتميز البيض بصفات مثل الهشاشة والصلابة. من الصعب للغاية قطعها ؛ وفي هذه العملية ، تنفصل القطع عنها. لذلك ، يتم استخدام مكاوي الزهر البيضاء فقط كفراغات لإنتاج درجات أخرى من الحديد الزهر. على سبيل المثال ، نتيجة لإطلاق هذا النوع ، يتم الحصول على حديد الصب القابل للطرق. يرجى ملاحظة: الاسم مرن لا علاقة له بعملية تزوير. وفقًا للمؤرخين ، فقد ظهر ذلك بسبب حقيقة أن حدوات الخيول كانت مصنوعة سابقًا من الحديد الزهر بمثل هذه الخصائص. هذا النوع يستخدم على نطاق واسع فيالهندسة الزراعية وصناعة السيارات. الفرق الرئيسي بين الحديد الزهر الرمادي هو اللدونة مع القوة العالية. وهذا يسمح باستخدامها في مجالات مثل الأدوات الآلية والزراعة وصناعة السيارات والاستخدام المنزلي.

بالمناسبة ، هناك ما يسمى بالحديد نصف المصبوب. لديهم خصائص وسيطة للأنواع البيضاء والرمادية. بالإضافة إلى ذلك ، من خلال تعديل شدة تبريد هذه السبيكة ، يمكن الحصول على مجموعة متنوعة من المسبوكات التي ستختلف في القوة والليونة وغيرها من الخصائص. تشمل مكاوي الصب ذات الخصائص الخاصة ما يلي:

• مضاد للاحتكاك ، يستخدم لتصنيع البطانات ، الأعمدة ، المحامل ؛
• مقاومة للاهتراء ، ضرورية لإنشاء معدات الضخ ، أجزاء مختلفة لصناعة النيتروجين ، صب الفرن ؛
• مقاومة للحرارة ، والتي تستخدم في تصنيع مصبوبات الأفران وأنظمة الأنابيب ومحركات التوربينات الغازية ؛
• مقاومة للحرارة ، ومناسبة لتركيبات الفرن وأجزاء الغلاية ؛
• مقاومة للتآكل ، لا غنى عنها لتصنيع الأجزاء المختلفة في الصناعات الكيميائية وصناعات الطيران ، والتي تستخدم في البيئات العدوانية.

خصائص الحديد الزهر

جودة الحديد الزهر تتميز بالصفات التالية:

• سعة حرارية ممتازة ؛
• مقاومة جيدة للتآكل ؛
• زيادة مقاومة الحرارة.

هذه وغيرها من الخصائص تسمح باستخدام الحديد الزهر فيالحياة اليومية ، وفي الصناعات الثقيلة. تحظى تجهيزات المطابخ المصنوعة من الحديد الزهر في روسيا بشعبية خاصة. ليس فقط أواني القلي مصنوعة من هذه المواد ، فهناك مخفوق بالجبن ، ونحاس ، وأطباق للخبز ، وأواني الطبخ والمشاوي.

وتجدر الإشارة إلى أن الأطباق المصنوعة من هذه المادة مناسبة تمامًا لقلي الفطائر وطهي اليخنات والحبوب ولطهي بيلاف. الحقيقة هي أن الحديد الزهر يسخن ببطء إلى حد ما ، لكنه يتراكم الحرارة بشكل مثالي ويوزعها بالتساوي. يقول الخبراء: تعمل شركات مختلفة في إنتاج تجهيزات المطابخ المصنوعة من الحديد الزهر. جميعهم ينتجون منتجات بنفس الجودة تقريبًا. من بين كل هذا التنوع ، تبرز منتجات مصنع سانت بطرسبرغ "نيفا". يعتبر هذا المصنع من أكبر الشركات المصنعة لأواني الطبخ المصنوعة من الحديد الزهر في الاتحاد الروسي.