Sản xuất gang ở Nga, lịch sử phát triển

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-02 14:05

Trong vài trăm năm, Liên bang Nga là một trong những quốc gia dẫn đầu thế giới về sản xuất gang. Hợp kim này được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp, được sử dụng để tạo ra các sản phẩm nghệ thuật và trang trí. Các chuyên gia cho biết: gang là một phần không thể thiếu trong cuộc sống của con người, nó xứng đáng được coi là một trong những vật liệu được tìm kiếm nhiều nhất. Hôm nay chúng tôi đề xuất nói về luyện kim màu, sản xuất sắt và thép, tác động của chúng đối với con người. Hãy cùng lật lại lịch sử phát triển của ngành kinh doanh đúc nói chung: những sự kiện lịch sử và thông tin thú vị đang chờ bạn!

Lịch sử: Thời đại đồng

Gang là kim loại có lịch sử hàng nghìn năm, nguồn gốc từ trước công nguyên. Nhìn chung, các nhà sử học xác định niên đại bằng chứng đầu tiên về sự xuất hiện của luyện kim là vào thiên niên kỷ 6 - 5 trước Công nguyên. Sau đó, một người vẫn sử dụng đá để tạo ra công cụ, nhưng anh ta đã bắt gặp cốm đồng. Lấy cốm cho những viên đá thông thường và xử lý chúng theo cách đã được áp dụng cho bất kỳ viên đá nào - chỉ va vào nhau - một người hiểu rằng: những viên đá này không vỡ ra, mà chỉ biến dạng, và do đó chúngcó thể được đúc thành hầu hết các hình dạng. Các nhà sử học sau này gọi phương pháp này là rèn nguội. Vì vậy, đồng đã trở thành vật thay thế cho đá, việc chế tạo lưỡi câu, mũi nhọn và dao găm trở nên dễ dàng hơn nhiều, hơn nữa, chất lượng của các sản phẩm đó vượt xa chất lượng của các chất tương tự làm bằng đá và xương. Đồng thời, quá trình chế biến gỗ được cải thiện, có thể sản xuất các bộ phận nhỏ. Bằng cách này, các nhà khoa học đã chứng minh rằng ở những vùng lãnh thổ mà đồng được sử dụng tích cực, sự xuất hiện của bánh xe đã xảy ra sớm hơn nhiều. Điều này chứng tỏ sự phát triển của loài người gắn bó và chặt chẽ với sự phát triển của ngành luyện kim.

Thời đại đồ đồng

Khi con người biết cách tạo ra đồng - một hợp kim bao gồm đồng và thiếc, nhân loại đã bước vào thời kỳ đồ đồng. Ngày nay, các nhà sử học không thể trả lời câu hỏi làm thế nào chính xác một người đã phát minh ra một hợp kim như vậy. Hầu hết các nhà nghiên cứu tin rằng điều này xảy ra một cách hoàn toàn tình cờ, khi thiếc lọt vào một thùng chứa đồng nóng chảy. Sự thật vẫn là trong hàng nghìn năm, con người đã chiến đấu bằng kiếm đồng và nấu nướng trong nồi đồng.

Thời kỳ đồ sắt

Các nhà sử học nói: lấy sắt dễ hơn đồng hay thiếc rất nhiều. Vấn đề là nó được tìm thấy ở dạng oxit và oxit ở khắp mọi nơi. Vậy tại sao mọi người không bắt đầu sử dụng bàn ủi sớm hơn? Câu trả lời rất đơn giản: sản xuất kim loại này là một quá trình vô cùng phức tạp và tốn thời gian, diễn ra trong nhiều giai đoạn. Phải mất hơn một thế kỷ phát triển để nghiên cứu quá trình này. Đó là lý do tại saoKhông có gì ngạc nhiên khi những người luyện kim thời đó được người đời coi là những thầy phù thủy thực thụ, đốt ra những thứ ma thuật.

Nhắc đến đầu tiên là gang

Quốc gia bắt đầu sản xuất sắt ngày nay được coi là Trung Quốc. Các nhà sử học nói rằng điều này xảy ra vào khoảng thế kỷ thứ năm trước Công nguyên. Trong Đế chế Celestial, tiền xu, đồ dùng gia đình và nhiều loại vũ khí khác nhau được làm từ gang là cực kỳ phổ biến. Nhiều vật đúc bằng gang còn tồn tại đến thời đại chúng ta, ví dụ như một con sư tử bằng gang tráng lệ, cao 6 mét và dài 5 mét. của những nhà luyện kim đầu tiên của Trung Quốc.

Sự thật thú vị: trên khắp thế giới, việc bắt đầu sản xuất gang dẻo được coi là vào thế kỷ 19 sau Công nguyên, mặc dù người ta tin rằng ở Trung Quốc kiếm được làm từ nó ngay cả trước khi Chúa giáng sinh!

Nguồn gốc sản xuất tại Nga

Việc sản xuất sắt ở Nga bắt đầu từ khi nào? Các cuộc khai quật khảo cổ được thực hiện trên lãnh thổ các thành phố lớn của Golden Horde chứng minh rằng sự xuất hiện và phát triển của ngành sản xuất này ở Nga bắt đầu từ thời Tatar-Mongol! Sự gần gũi của vương quốc Mông Cổ với Trung Quốc đóng một vai trò nhất định trong việc này.

Thực tế ở tất cả các thành phố Tatar-Mông Cổ đều có Rusichi, người có xưởng và quầy buôn bán riêng ở đây. Họ không chỉ tiếp thu kiến thức của các bậc thầy địa phương mà còn chia sẻ kiến thức của chính họ. Sau khi Horde sụp đổ, công nghệ tiếp tục phát triển và cải tiến. Đã tham giaVào thế kỷ 16, dưới thời Vasily Đệ Tam và Ivan Bạo Chúa, việc sản xuất sắt đúc bắt đầu được sử dụng tích cực trong pháo binh, chủ yếu là súng thần công và đại bác nhỏ được làm từ nó. Đồng thời, các nhà sử học cho biết, gang cũng được sử dụng trong việc đúc chuông. Việc sản xuất chính diễn ra ở các thành phố như Moscow và Tula. Điều đáng chú ý là cho đến thế kỷ 17, châu Âu vẫn chưa biết đến những công nghệ như vậy, và do đó các nhà máy của Nga có thể tích cực xuất khẩu các dụng cụ và lõi làm bằng gang sang các nước châu Âu.

Phát triển tích cực

Trong thời kỳ Petrine, sự phát triển tích cực của sản xuất sắt và thép đã bắt đầu. Sa hoàng hiểu rằng sự gia tăng năng lực luyện kim sẽ đưa Nga phát triển. Để thực hiện những kế hoạch đáng kinh ngạc, Peter I đã có mọi thứ cần thiết: cả vật liệu và công nghệ sản xuất. Dưới thời vị vua này, hoạt động xây dựng các nhà máy đã bắt đầu ở Siberia, trong vùng Ural. Trong toàn bộ thời kỳ trị vì của Peter Đại đế, sản lượng gang thép đã được tăng lên gấp 770 lần, 16 nhà máy luyện kim lớn đã xuất hiện ở Nga. Sự phát triển tiếp tục sau cái chết của hoàng đế, vào cuối thế kỷ 18 có hơn một trăm nhà máy trên lãnh thổ của Đế quốc Nga, đất nước trở thành quốc gia dẫn đầu thế giới trong lĩnh vực này. Cùng với sự phát triển của công nghiệp, các ngành ứng dụng kim loại cũng phát triển theo. Giờ đây không chỉ vũ khí được làm bằng gang, mà còn có bát đĩa, tượng đài, cổng và hàng rào.

Điều đáng chú ý là các lò cao trong nước được sử dụng để sản xuất sắt đã được công nhận là tốt nhất trên thế giới. Chúng được đặc trưng bởi năng suất cao nhất ngay cả với chi phí tối thiểu. Trong XIXthế kỷ này, các xưởng đúc được tách ra khỏi lò cao, điều này khiến nó không chỉ có thể chuyên môn hóa quá trình mà còn có thể cơ khí hóa nó. Chính trong thời kỳ này, các xưởng đúc ống và xưởng sản xuất gang đúc dễ uốn đã xuất hiện.

Nga là nước đứng đầu thế giới

Trong thế kỷ 20, Nga không hề chậm lại và vẫn là nước đi đầu trong lĩnh vực đúc sắt. Ở Liên Xô, khối lượng gang chiếm khoảng 75% tổng lượng đúc kim loại, là nguyên liệu thô số một, người tiêu dùng chính của nó là công nghiệp quốc phòng và nông nghiệp. Chính từ gang mà các chuyên gia đã chế tạo các bộ phận và các bộ phận khác nhau cho thiết bị. Cần lưu ý rằng ngay cả ngày nay Nga vẫn giữ vị trí hàng đầu về sản xuất và sử dụng gang. Nó không chỉ được sử dụng để tạo ra các sản phẩm có kích thước lớn mà còn là các tác phẩm tinh xảo như các chi tiết cổng, đồ trang sức, đúc lò và đồ lưu niệm!

Sản xuất sắt: thiết bị cần thiết

Hãy bắt đầu với một định nghĩa. Gang thường được gọi là hợp kim của sắt với cacbon, và cacbon ở đây ít nhất phải là 2%. Vậy quy trình sản xuất sắt là gì? Trước hết, điều này đòi hỏi một lò cao rất lớn. Kích thước của nó thật đáng kinh ngạc: chiều cao của một cái lò như vậy là 30 m và đường kính bên trong là 12 m. Phần rộng nhất của lò được gọi là hơi, phần dưới, qua đó không khí nóng đi vào lò, là một lò sưởi, cái trên là một cái trục. Nhân tiện, ở phần trên có một lỗ đặc biệt - một lỗ trên cùng, được đóng bằng một cửa chớp đặc biệt. Nguyên lý hoạt động của lò cao là ngược dòng: từ bên dưới vàokhông khí được cung cấp, và vật liệu được cung cấp từ trên cao. Vật liệu cần thiết để tạo ra sắt bao gồm chất trợ dung (không có xỉ nào có thể hình thành nếu không có nó), than cốc (cần thiết để đun nóng nước, nấu chảy và khử nó) và quặng (là nguyên liệu chính).

Để sản xuất bạn cũng sẽ cần:

• xe;
• người vận chuyển;
• hầm;
• vòi đặc biệt, v.v.

Nguyên liệu

Giới thiệu về hợp kim, quá trình sản xuất sắt và thép bắt đầu ở trường - chủ đề này được cung cấp trong chương trình làm việc về hóa học. Sách giáo khoa thảo luận về thành phần của quặng sắt: bản thân quặng sắt, tức là sắt cacbonat, silicat và oxit, và đá thải, bao gồm dolomit, cát kết, đá vôi và thạch anh. Cần lưu ý rằng các lượng quặng khác nhau có thể có trong các loại quặng khác nhau. Theo tiêu chí này, quặng được phân chia thành nghèo và giàu. Đầu tiên được gửi để làm giàu và thứ hai có thể được sử dụng ngay lập tức trong sản xuất.

Để sản xuất một tấn gang, bạn sẽ cần: ba tấn quặng, một tấn than cốc, hai mươi tấn nước. Lượng từ thông phụ thuộc vào loại quặng.

Các loại quặng sắt

Trước khi chuyển sang quy trình sản xuất sắt, chúng tôi cung cấp thông tin về các loại quặng sắt. Nó có thể là:

1. Quặng sắt nâu. Nó được đặc trưng bởi hàm lượng 25-50% sắt ở dạng cái gọi là ôxít nước. Đá thải là đất sét.
2. Hematit(nó còn được gọi là quặng sắt đỏ). Đây là một oxit khan, hàm lượng tạp chất có hại ở đây là tối thiểu. Sắt ở đây là khoảng 45-55%.
3. Quặng sắt từ tính. Hàm lượng sắt ở đây khoảng 30-37%. Đá thải là một khối silica.
4. Siderite (tên thứ hai của nó là quặng sắt spar) cực kỳ dễ bị oxy hóa, biến thành đá vôi màu nâu.

Công nghệ sản xuất

Công nghệ sản xuất sắt bao gồm nhiều giai đoạn. Tất cả bắt đầu từ việc chuẩn bị quặng: nó được phân loại theo thành phần hóa học và tất nhiên là theo kích thước. Các nguyên liệu thô lớn bị nghiền nát, và các hạt nhỏ hoặc bụi quặng được kết tụ lại. Đồng thời, việc thụ hưởng quặng nghèo cũng diễn ra. Ngoài ra, trong quá trình chuẩn bị, một phần đáng kể đá thải bị loại bỏ, hàm lượng sắt tăng lên. Công đoạn tiếp theo của công nghệ sản xuất gang là chuẩn bị nhiên liệu. Tất cả bắt đầu với than cốc. Trong giai đoạn này, than cốc được sàng lọc - tất cả các khoản tiền phạt không cần thiết sẽ được loại bỏ khỏi nó, có thể dẫn đến hao hụt nhiên liệu. Giai đoạn tiếp theo của quá trình sản xuất gang bằng lò cao là chuẩn bị chất trợ dung. Mận bị nghiền nát, một mảnh vụn được sàng ra khỏi nó. Sau quy trình này, tất cả các vật liệu được nạp vào lò. Sau đó, quá trình sản xuất gang trong lò cao bắt đầu trực tiếp: lò chứa đầy than cốc, một chất kết tụ được thêm vào (đây là tên của quặng thiêu kết với chất trợ dung), và than cốc lại được thêm vào.

Nhiệt độ cần thiết để nấu chảy được duy trì bằng cách thổi không khí nóng vào. Trong quá trình đốt cháythan cốc trong lò sưởi tạo ra carbon dioxide. CO_{2đi qua than cốc để trở thành CO. Hơn nữa, carbon monoxide phục hồi phần chính của quặng. Trong quá trình này, sắt trở nên rắn, đi vào phần đó của lò, không khí trong đó rất nóng. Tại đây sắt sẽ hòa tan cacbon trong chính nó. Trên thực tế, đây là cách sản xuất sắt trong lò cao. Sắt lỏng từ lò được đổ vào các gáo đặc biệt, từ đó nó được đổ vào các khuôn đã chuẩn bị trước. Có thể rót vào các bộ trộn-thu gom đặc biệt, trong đó hợp kim sẽ vẫn ở dạng lỏng trong một thời gian. Đồng thời với quá trình sản xuất gang bằng lò cao, silic, mangan và một số tạp chất khác đang được giảm thiểu.}

Các loại gang

Chỉ có hai loại gang: trắng và xám. Sự khác biệt giữa chúng nằm ở thành phần hóa học và quá trình xử lý nhiệt. Do đó, gang trắng là kết quả của quá trình làm nguội rất nhanh, trong khi gang xám thu được do làm nguội chậm. Người da trắng được đặc trưng bởi những phẩm chất như dễ vỡ và cứng. Chúng cực kỳ khó cắt; trong quá trình này, các mảnh vỡ ra khỏi chúng. Vì vậy, gang trắng chỉ được sử dụng làm phôi để sản xuất các loại gang khác. Ví dụ, kết quả của việc nung kiểu này, người ta thu được các loại gang đúc dễ uốn. Xin lưu ý: tên dễ uốn không liên quan gì đến quá trình rèn. Theo các nhà sử học, nó xuất hiện do trước đây móng ngựa được làm từ gang với những đặc điểm như vậy. Loại này được sử dụng rộng rãi trongcơ khí nông nghiệp và công nghiệp ô tô. Sự khác biệt chính giữa gang xám là độ dẻo kết hợp với độ bền cao. Điều này cho phép chúng được sử dụng trong các lĩnh vực như máy công cụ, nông nghiệp và công nghiệp ô tô cũng như sử dụng trong gia đình.

Nhân tiện, có cái gọi là một nửa gang. Chúng có đặc tính trung gian của các loài màu trắng và xám. Ngoài ra, bằng cách điều chỉnh cường độ làm nguội của hợp kim này, có thể thu được nhiều loại vật đúc sẽ khác nhau về độ bền, độ dẻo và các tính chất khác. Bàn là có đặc tính đặc biệt bao gồm:

• chống ma sát, dùng để sản xuất ống lót, trục, ổ trục;
• chống mài mòn, cần thiết cho việc tạo ra thiết bị bơm, các bộ phận khác nhau cho ngành công nghiệp nitơ, đúc lò;
• chịu nhiệt, được sử dụng trong sản xuất đúc lò, hệ thống ống và động cơ tuabin khí;
• chịu nhiệt, thích hợp cho các phụ kiện lò nung và các bộ phận lò hơi;
• chống ăn mòn, không thể thiếu để sản xuất các bộ phận khác nhau trong ngành công nghiệp hóa chất và hàng không, được sử dụng trong môi trường khắc nghiệt.

Đặc điểm của gang

Gang chất lượng được đặc trưng bởi các phẩm chất sau:

• khả năng tỏa nhiệt tuyệt vời;
• chống ăn mòn tốt;
• tăng khả năng chịu nhiệt.

Những đặc điểm này và các đặc điểm khác cho phép sử dụng gang trongcuộc sống hàng ngày và trong công nghiệp nặng. Đồ nấu nướng bằng gang do Nga sản xuất đặc biệt được ưa chuộng. Không chỉ chảo và nồi chiên được làm từ chất liệu này, còn có nước xốt, món hầm, món nướng, món hầm và đồ nướng.

Điều đáng chú ý là các món ăn làm bằng chất liệu này đều rất thích hợp để chiên bánh kếp, nấu các món hầm, ngũ cốc và hầm cơm thập cẩm. Thực tế là gang nóng lên khá chậm, nhưng nó tích tụ nhiệt hoàn hảo và phân bổ đều. Các chuyên gia cho biết: các công ty khác nhau đang tham gia sản xuất dụng cụ nấu ăn bằng gang. Tất cả đều tạo ra những sản phẩm có chất lượng tương đương nhau. Trong tất cả sự đa dạng này, các sản phẩm của nhà máy St. Petersburg "Neva" là nổi bật. Chính nhà máy này là một trong những nhà sản xuất đồ nấu nướng bằng gang lớn nhất ở Liên bang Nga.