Для совершенствования орудий труда решающее значение имело улучшение плавки и обработки железа. Вначале основным способом получения железа был сыродутный процесс, при котором происходит прямое восстановление железа из руды, обычно при 1100…1350 °С. Сыродутный горн VI – VIII вв., который применялся на Руси, сооружался из глины и иногда обкладывался камнем (рис. 1.15). Высота сыродутного горна достигала 35 см, диаметр – 60 см, толщина стенок составляла 5-7 см. В горн закладывалась руда, и мехами нагнетался воздух. В результате восстановления руды получали железную крицу весом до 8 кг. Процесс восстановления железа длился в течение 2-2,5 часов. Извлекаемая из горна крица (кусок металла пористого железа губчатого строения с некоторым количеством серы, фосфора, кремния, марганца и др. примесей со шлаковыми включениями) в дальнейшем проковывалась, в результате чего получалось железо. Чтобы повысить степень извлечения железа из руды и производительность процесса, увеличили высоту самого горна, в результате горн превратился в домницу, и усилили дутье путем применения водяного колеса для приведения в действие воздуРисунок 1.15 – Схема ходувных мехов. В результате этих сыродутного горна VI – VIII вв. двух усовершенствований железная руда в верхней части горна, где температура составляла 750…900 °С, восстанавливалась раньше образования шлака. Благодаря этому уменьшились потери железа в шлаке, а само железо больше напитывалось углеродом. В результате в нижней части печи, где температура под воздействием дутья повысилась до 1350 °С, был получен чугун. Он был хрупким, не поддавался ковке и потому считался 32
браком. Со временем его стали применять для производства отливок, а позже непригодный для литья чугун пускали вместе с рудой на вторичную переплавку. При этом уменьшались затраты топлива и руды, поэтому сыродутный процесс постепенно вытесняется двухступенчатым способом получения стали, когда сначала в доменной печи получали чугун, а при вторичной переплавке в горне в результате так называемого передела крицы получали сталь. Первые доменные печи появились в Западной Европе в середине XIV в. По своим размерам они мало отличались от домниц, но постепенно их конструкция совершенствуется. Доменная печь ХV – XVI вв. (рис. 1.16) имела высоту 4,5 м, внутренний диаметр 1,8 м, и в ней получали 1,6 т чугуна за сутки. Обычно при одной доменной печи работало несколько кричных горнов, в которые загружался чугун (150-200 кг). Передел крицы протекал 1-2 часа. За сутки Рисунок 1.16 – Схема можно было получить около 1 т металла. доменной печи XV – XVI вв. Выход пригодного железа составлял 90…92 % веса чугуна.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Выплавка металла» з дисципліни «Історія інженерної діяльності»
