|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
SEJARAH TEKNOLOGI, TEKNOLOGI, OBJEK DI SEKITAR KITA
Keluli tuang. Sejarah ciptaan dan pengeluaran
Buku Panduan / Sejarah teknologi, teknologi, objek di sekeliling kita Dalam sejarah metalurgi besi, terdapat tiga pergolakan revolusioner yang mempunyai kesan mendalam pada keseluruhan perjalanan sejarah manusia: yang pertama berlaku pada zaman purba, apabila relau perapian mentah muncul; yang kedua berlaku pada Zaman Pertengahan, selepas penemuan proses pengubahan; yang ketiga berlaku pada separuh kedua abad ke-XNUMX dan dikaitkan dengan permulaan pengeluaran keluli tuang. Keluli pada setiap masa kekal sebagai produk metalurgi besi yang paling diperlukan dan dikehendaki, kerana hanya ia mempunyai kekerasan dan kekuatan yang diperlukan untuk pembuatan alat, senjata dan bahagian mesin. Tetapi sebelum bertukar menjadi produk keluli, logam itu perlu menjalani beberapa operasi intensif buruh. Pertama, besi dilebur daripada bijih. Kemudian besi tuang itu dikurangkan kepada besi lembut. Akhirnya, dengan penempaan jangka panjang cincin besi, bahagian keluli yang diperlukan diperoleh daripadanya (atau hanya kosong untuknya, yang kemudiannya tertakluk kepada kemasan akhir pada mesin pemotong logam). Pengeluaran besi lembut, dan khususnya penempaan, telah lama menjadi halangan dalam proses pemprosesan besi. Mereka mengambil banyak usaha dan masa, dan hasilnya tidak selalu memuaskan. Masalah ini menjadi sangat teruk pada abad ke-XNUMX, apabila permintaan untuk keluli murah meningkat dengan mendadak. Sememangnya, ramai saintis dan pencipta mempunyai idea, yang Bessemer kemudiannya menyatakan: bagaimana untuk mendapatkan logam dengan sifat besi dan keluli, tetapi dalam bentuk cecair, supaya ia boleh digunakan untuk tuangan? Penyelesaian masalah ini memerlukan beberapa dekad kerja keras banyak ahli metalurgi. Sepanjang perjalanan, beberapa penemuan dan ciptaan penting telah dibuat, setiap satu daripadanya membentuk era dalam sejarah pemprosesan besi. Sehingga penghujung abad ke-XNUMX, penukaran besi tuang kepada besi lembut boleh ditempa hanya berlaku dalam relau berbunga. Kaedah ini, bagaimanapun, menyusahkan dalam banyak aspek. Logam yang diperoleh semasa ia adalah heterogen - di tempat ia mendekati kualitinya kepada besi mudah tempa, di tempat - kepada keluli. Di samping itu, kerja itu memerlukan banyak masa dan usaha fizikal. Oleh kerana bahan api (arang batu) bersentuhan langsung dengan besi, permintaan yang sangat tinggi telah dikenakan ke atasnya, kerana sebarang kekotoran menjejaskan kualiti produk akhir. Penggunaan arang batu adalah sangat tinggi (secara purata, ia mengambil masa sehingga 1 kg arang batu untuk memulihkan 4 kg besi). Dalam tempaan terbesar, adalah mungkin untuk mendapatkan tidak lebih daripada 24 kg besi dalam masa 400 jam. Sementara itu, pasaran menuntut lebih banyak besi dan keluli. Untuk memenuhi permintaan ini, adalah perlu untuk mencari cara yang lebih sempurna untuk membuat semula besi tuang. Satu langkah penting ke hadapan di laluan ini ialah proses lopak yang dicadangkan pada tahun 1784 oleh orang Inggeris Cort dalam ketuhar yang direka khas.
Lopak adalah proses metalurgi untuk menukar besi tuang kepada besi rendah karbon lembut (besi tempa). Intipati prosesnya terdiri daripada mencairkan besi tuang dalam relau khas tanpa bersentuhan dengan bahan api dan mengaduk logam cair dengan batang khas, di mana zarah besi cair melekat, secara beransur-ansur membentuk kerak seperti doh dengan berat sehingga 40-60 kg. Di pintu keluar dari ketuhar lopak, kritsa yang diperolehi dipalsukan dan dihantar untuk diratakan. Besi puding dikimpal dengan baik, mempunyai kemuluran yang tinggi, mengandungi sedikit kekotoran (fosforus, sulfur, rangkuman bukan logam). Peranti utama ketuhar lopak adalah seperti berikut. Bahan api dibakar di dalam relau. Hasil pembakaran melalui ambang batu jatuh ke dalam ruang kerja relau, di mana besi tuang yang dimuatkan dengan sanga ferrugin terletak di atas perapian. Sanga di bawah tindakan nyalaan melepasi keadaan pekat dan sebahagiannya cair. Dengan peningkatan suhu, besi tuang mula cair dan kekotorannya terbakar kerana oksigen yang terkandung dalam sanga. Oleh itu, besi tuang telah dinyahkarburkan, iaitu, ia berubah menjadi tangisan besi spongy. Perbezaan penting antara relau lopak dan relau kembang ialah ia membenarkan sebarang bahan api digunakan sebagai bahan api, termasuk arang batu tidak ditapis yang murah, dan isipadunya lebih besar.
Ketuhar puding menjadikan seterika lebih murah. Pada masa yang sama, tidak seperti tanduk yang menjerit, ketuhar Kort tidak memerlukan tiupan paksa. Akses udara dan draf yang baik dicapai berkat paip yang tinggi. Ini adalah salah satu sebab mengapa ketuhar puding tersebar luas di seluruh dunia. Walau bagaimanapun, kelemahan ketara relau ini ialah udara hanya meniup bahagian atas besi tuang. Agar pengurangan besi berjalan sama rata dan sepanjang isipadu, perlu membuka relau secara berkala dan kacau besi tuang. Ia adalah kerja manual yang sukar. Di samping itu, kerana kekuatan dan keupayaan pekerja adalah terhad, relau tidak boleh terlalu besar. (Untuk membenarkan pengadukan, Kort menyediakan dua paip, satu daripadanya berada di bawah relau, dan yang kedua - di hujung relau. Ia dibuka pada masa yang diperlukan untuk mengurangkan suhu.) Menjelang pertengahan abad ke-XNUMX, ketuhar lopak tidak lagi memenuhi keperluan industri baharu. Untuk memenuhi permintaan, beberapa relau terpaksa dibina untuk setiap relau letupan besar (secara purata, sepuluh relau lopak menyediakan satu relau letupan). Ini meningkatkan kos dan menyukarkan pengeluaran. Ramai pencipta telah memikirkan cara menggantikan lopak dengan cara yang lebih baik untuk memulihkan besi. Sebelum yang lain, masalah ini diselesaikan oleh jurutera Inggeris Bessemer. Bessemer datang ke metalurgi selepas bertahun-tahun bekerja pada penambahbaikan kepingan artileri dan peluru. Dia menetapkan matlamat untuk mencari jalan untuk menghasilkan keluli tuang berkualiti tinggi yang boleh digunakan untuk meriam. Memerhatikan pencairan besi tuang berkali-kali, dia mendapati bahawa besi terkurang pepejal terbentuk pertama sekali berhampiran paip blower. Ini membawanya kepada idea untuk mendapatkan keluli dengan meniup udara secara intensif melalui besi tuang cair. Bessemer menjalankan eksperimen pertamanya dalam mangkuk bertutup, yang dipanaskannya dalam tempaan dengan kok. Hasilnya melebihi jangkaan paling liar. Dalam masa kurang sejam meniup, dia menukar besi menjadi keluli kelas pertama. Di samping itu, eksperimen lanjut telah menunjukkan bahawa tidak ada keperluan untuk memasukkan haba ke dalam proses metalurgi dari luar. Hakikatnya ialah besi tuang mengandungi bahan mudah terbakarnya sendiri sebagai kekotoran: silikon, mangan, karbon - secara keseluruhan kira-kira 45 kg bahan mudah terbakar untuk setiap tan besi tuang. Dengan pembakaran mereka, mereka memungkinkan untuk meningkatkan suhu lebur dengan ketara dan mendapatkan keluli dalam keadaan cair. Pada tahun 1856, Bessemer secara terbuka menunjukkan penukar tetap yang telah dia cipta. Penukar mempunyai bentuk dapur menegak rendah, ditutup di atas dengan peti besi dengan lubang untuk keluar gas. Di sisi relau terdapat lubang kedua untuk menuang besi tuang. Keluli siap dilepaskan melalui lubang di bahagian bawah relau (semasa operasi penukar, ia tersumbat dengan tanah liat). Tiub blower (tuyeres) terletak berhampiran perapian relau. Memandangkan penukar tidak bergerak, pembersihan dimulakan sebelum seterika dituangkan. Jika tidak, logam itu akan membanjiri tuyeres. Atas sebab yang sama, ia perlu ditiup sehingga semua logam dilepaskan. Keseluruhan proses mengambil masa tidak lebih daripada 20 minit. Sedikit kelewatan dalam pembebasan memberikan perkahwinan. Kesulitan ini, serta beberapa kelemahan lain penukar pegun, memaksa Bessemer untuk beralih kepada tanur berputar. Pada tahun 1860, beliau mengeluarkan paten untuk reka bentuk penukar baru, yang telah bertahan secara umum hingga ke hari ini.
Kaedah Bessemer adalah revolusi sebenar dalam bidang metalurgi. Dalam 8-10 minit, penukarnya menukarkan 10-15 tan besi tuang menjadi besi mulur atau keluli, yang sebelum ini akan mengambil masa beberapa hari operasi relau lopak atau beberapa bulan operasi bekas bunga. Walau bagaimanapun, selepas kaedah Bessemer mula digunakan dalam keadaan industri, hasilnya ternyata lebih buruk daripada di makmal, dan keluli keluar dari kualiti yang sangat buruk. Selama dua tahun Bessemer cuba menyelesaikan masalah ini dan akhirnya mendapati bahawa dalam eksperimennya besi tuang mengandungi sedikit fosforus, manakala di England besi tuang yang dilebur daripada bijih besi dengan kandungan fosforus yang tinggi digunakan secara meluas. Sementara itu, fosforus dan sulfur tidak terbakar bersama dengan kekotoran lain; daripada besi tuang, mereka jatuh ke dalam keluli dan mengurangkan kualitinya dengan ketara. Ini, dan selain kos penukar yang tinggi, membawa kepada fakta bahawa kaedah Bessemer sangat perlahan diperkenalkan ke dalam pengeluaran. Dan 15 tahun kemudian di England, kebanyakan besi tuang telah dicairkan dalam relau lopak. Penukar lebih banyak digunakan di Jerman dan Amerika Syarikat.
Bersama-sama dengan kaedah pengeluaran keluli Bessemer, kaedah perapian terbuka tidak lama lagi memperoleh peranan yang besar. Intipatinya ialah besi tuang dicantumkan dengan besi buruk dalam relau regeneratif khas. Relau ini telah dicipta dan dibina pada tahun 1861 oleh jurutera Jerman Friedrich dan William Siemens untuk keperluan industri kaca, tetapi ia paling banyak digunakan dalam metalurgi. Komposisi relau termasuk pengeluar gas (atau penjana gas), relau itu sendiri dengan penjana semula haba (atau penjana semula) untuk memanaskan gas dan udara, dan petak faundri (halaman).
Penjana dan penjana semula disambungkan oleh sistem saluran khas untuk gas, udara dan produk pembakaran. Yang terakhir telah dilepaskan ke dalam cerobong sehingga 40 m tinggi, yang menyediakan draf yang diperlukan. Penjana terletak di bawah perapian atau di sisi relau. Penjana semula adalah ruang khas untuk memanaskan gas dan udara. Injap pembolehubah khas mengarahkan gas dan udara ke dalam satu ruang atau yang lain, dan hasil pembakaran dilepaskan ke dalam paip. Pembakaran berlaku dengan cara berikut. Gas dan udara masing-masing dipanaskan di dalam ruang mereka sendiri, dan kemudian memasuki ruang lebur, di mana pembakaran berlaku. Hasil pembakaran, setelah melepasi bahagian bawah relau, bergegas ke dalam penjana semula dan menyerahkan sebahagian besar haba mereka di sini untuk meletakkan penjana semula, dan kemudian masuk ke dalam cerobong. Agar proses berjalan secara berterusan, dengan bantuan injap, udara dan gas diarahkan terlebih dahulu ke sepasang penjana semula, kemudian ke yang lain. Hasil daripada pertukaran haba yang bernas sedemikian, suhu dalam relau mencapai 1600 darjah, iaitu, ia melebihi suhu lebur besi bebas karbon tulen. Penciptaan relau suhu tinggi membuka ufuk baharu untuk metalurgi. Menjelang pertengahan abad ke-1864, semua negara perindustrian mempunyai stok besi buruk yang besar. Oleh kerana sifat refraktori yang tinggi, ia tidak boleh digunakan dalam pengeluaran. Jurutera Perancis Émile dan Pierre Martin (bapa dan anak lelaki) mencadangkan untuk menggabungkan besi buruk ini dengan besi tuang dalam relau regeneratif dan dengan itu mendapatkan keluli. Pada tahun XNUMX, di kilang Sireil, di bawah pimpinan Siemens, mereka melakukan peleburan pertama yang berjaya. Kemudian kaedah ini mula digunakan di mana-mana. Relau perapian terbuka adalah lebih murah daripada penukar dan oleh itu lebih banyak digunakan. Walau bagaimanapun, baik Bessemer mahupun kaedah perapian terbuka tidak memungkinkan untuk mendapatkan keluli berkualiti tinggi daripada bijih yang mengandungi sulfur dan fosforus. Masalah ini kekal tidak dapat diselesaikan selama satu setengah dekad, sehingga pada tahun 1878 ahli metalurgi Inggeris Sidney Thomas datang dengan idea untuk menambah sehingga 10-15% kapur kepada penukar. Dalam kes ini, sanga telah terbentuk yang boleh mengekalkan fosforus dalam sebatian kimia yang kuat. Akibatnya, fosforus terbakar bersama dengan kekotoran lain yang tidak diperlukan, dan besi tuang bertukar menjadi keluli berkualiti tinggi. Kepentingan ciptaan Thomas sangat besar. Ia memungkinkan untuk menghasilkan keluli secara besar-besaran daripada bijih yang mengandungi fosforus, yang dilombong dalam kuantiti yang banyak di Eropah. Secara umum, pengenalan proses Bessemer dan perapian terbuka memungkinkan untuk menghasilkan keluli dalam kuantiti tanpa had. Keluli tuang dengan cepat memenangi tempatnya dalam industri, dan sejak 70-an abad XIX, besi tempa hampir tidak digunakan sepenuhnya. Sudah dalam lima tahun pertama selepas pengenalan pengeluaran perapian terbuka dan Bessemer, pengeluaran keluli dunia meningkat sebanyak 60%. Pengarang: Ryzhov K.V.
▪ Belon ▪ Vakum
Kulit tiruan untuk emulasi sentuhan
15.04.2024 Petgugu Global kotoran kucing
15.04.2024 Daya tarikan lelaki penyayang
14.04.2024
▪ Mesir Purba dimusnahkan oleh gunung berapi ▪ Texas Instruments DRV5055 dan DRV5056 Hall Sensors ▪ Tahun baru akan datang sedetik kemudian ▪ Pertahanan udara laser Skyranger 30 HEL
▪ Bahagian palindrom tapak. Pemilihan artikel ▪ artikel Faktor merosakkan letupan nuklear. Asas kehidupan selamat ▪ artikel Apakah satelit? Jawapan terperinci ▪ pasal Velvet bob. Legenda, penanaman, kaedah aplikasi ▪ artikel Pembersihan minyak pelincir. Resipi dan petua mudah
Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web
www.diagram.com.ua |
Kami mengesyorkan artikel yang menarik bahagian 
Lihat artikel lain bahagian 
Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:
Semua bahasa halaman ini