Haakkoraudan tuotanto Venäjällä, kehityshistoria

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-02 13:54

Venäjän federaatio on ollut useiden satojen vuosien ajan yksi maailman johtavista harkkoraudan tuotannosta. Tätä seosta käytetään monilla teollisuudenaloilla, sitä käytetään taiteellisten ja koristeellisten tuotteiden luomiseen. Asiantuntijat sanovat: valurauta on olennainen osa ihmisen elämää, sitä pidetään ansaitusti yhtenä halutuimmista materiaaleista. Tänään aiomme puhua rautametallista, raudan ja teräksen tuotannosta, niiden vaikutuksista ihmisiin. Käännytään valimoliiketoiminnan kehityksen kroniikkaan yleisesti: historialliset tosiasiat ja mielenkiintoiset tiedot odottavat sinua!

Historia: kuparikausi

Valurauta on metalli, jolla on tuhansien vuosien historia, ja sen juuret ulottuvat eaa. Yleisesti ottaen historioitsijat päivämäärät ensimmäiset todisteet metallurgian syntymisestä 6.-5. vuosituhannelle eKr. Sitten ihminen käytti vielä kiveä työkalujen luomiseen, mutta hän törmäsi jo kuparikimpaleisiin. Ottamalla kimpaleita tavallisille kiville ja prosessoimalla niitä samalla tavalla kuin mihin tahansa kiviin - vain lyömällä toisiinsa - ihminen ymmärsi: nämä kivet eivät katkea, vaan vain muotoutuvat, ja siksi nevoidaan muotoilla melkein mihin tahansa muotoon. Historioitsijat kutsuivat tätä menetelmää myöhemmin kylmätakoiseksi. Joten kuparista tuli kiven korvike, koukkujen, keihäänkärkien ja tikarien tekeminen kävi paljon helpommaksi, ja lisäksi tällaisten tuotteiden laatu ylitti huomattavasti kivestä ja luusta valmistettujen analogien laadun. Samalla puunjalostusta parannettiin, pienten osien valmistus tuli mahdolliseksi. Muuten, tutkijat ovat osoittaneet, että niillä alueilla, joilla kuparia käytettiin aktiivisesti, pyörän ulkonäkö tapahtui paljon aikaisemmin. Tämä todistaa sen tosiasian, että ihmiskunnan kehitys liittyy erottamattomasti ja läheisesti metallurgian kehitykseen.

pronssikausi

Kun ihmiset oppivat luomaan pronssia – kuparista ja tinasta koostuvaa seosta, ihmiskunta astui pronssikaudelle. Nykyään historioitsijat eivät voi vastata kysymykseen siitä, kuinka tarkalleen henkilö keksi tällaisen seoksen. Useimmat tutkijat uskovat, että tämä tapahtui puhtaasti sattum alta, kun tina joutui astiaan, jossa oli sulaa kuparia. Tosiasia on, että tuhannen vuoden ajan ihmiset taistelivat pronssimekoilla ja keitettiin pronssisissa kattiloissa.

Rautakausi

Historialaiset sanovat: rautaa oli paljon helpompi saada kuin kuparia tai tinaa. Asia on, että sitä löytyy oksidin ja oksidin muodossa kaikkialla. Joten miksi ihmiset eivät alkaneet käyttää rautaa aikaisemmin? Vastaus on yksinkertainen: tämän metallin valmistus on uskomattoman monimutkainen ja aikaa vievä prosessi, joka tapahtuu useissa vaiheissa. Tämän prosessin tutkiminen kesti yli vuosisadan kehityksen. Siksiei ole yllättävää, että ihmiset pitivät noiden aikojen metallurgeja todellisina velhoina, jotka polttivat maagisia asioita.

Ensimmäinen maininta valuraudasta

Maa, jossa raudan tuotanto aloitettiin, katsotaan nykyään Kiinaksi. Historioitsijat sanovat, että tämä tapahtui noin viidennellä vuosisadalla eKr. Taivaallisessa v altakunnassa kolikot, talousvälineet ja erilaiset valuraudasta valmistetut aseet olivat erittäin suosittuja. Monet valurautavalut ovat säilyneet aikoihinmme, esimerkiksi upea valurautaleijona, jonka korkeus on 6 metriä ja pituus 5 metriä. Tutkijat ovat osoittaneet, että tämä patsas on valettu yhdellä kertaa, mikä epäilemättä todistaa suuresta taidosta ensimmäisistä kiinalaisista metallurgeista.

Mielenkiintoinen tosiasia: pallografiittiraudan tuotannon alkajaksi pidetään ympäri maailmaa 1800-lukua jKr, vaikka tiedetäänkin luotettavasti, että Kiinassa siitä valmistettiin miekkoja jo ennen Kristuksen syntymää!

Tuottamisen alkuperä Venäjällä

Milloin raudan tuotanto alkoi Venäjällä? Kultahorden suurten kaupunkien alueella tehdyt arkeologiset kaivaukset osoittavat, että tämän tuotannon syntyminen ja kehitys Venäjällä alkoi tatari-mongolien ikeen aikoina! Mongolien v altakunnan läheisyydellä Kiinaan oli tietty rooli tässä.

Käytännössä kaikissa tatari-Mongolian kaupungeissa asui Rusichi, jolla oli täällä omat työpajansa ja kauppakojunsa. He eivät vain omaksuneet paikallisten mestareiden tietämystä, vaan myös jakoivat omansa. Horden kaatumisen jälkeen teknologia jatkoi kehitystä ja parantumista. Jo sisään1500-luvulla Vasily Kolmannen ja Ivan Julman aikana valimoraudan tuotantoa alettiin käyttää aktiivisesti tykistössä, siitä valmistettiin pääasiassa tykinkuulat ja pieniä tykkejä. Samaan aikaan, historioitsijat sanovat, valurautaa käytettiin myös kellojen valussa. Päätuotanto tapahtui sellaisissa kaupungeissa kuin Moskova ja Tula. On syytä huomata, että Euroopassa ei 1600-luvulle asti tunnettu tällaisia teknologioita, ja siksi venäläiset tehtaat saattoivat viedä aktiivisesti erilaisia valuraudasta valmistettuja työkaluja ja hylsyjä Euroopan maihin.

Aktiivinen kehitys

Petrin aikakauden aikana raudan ja teräksen tuotannon aktiivinen kehitys alkoi. Tsaari ymmärsi, että metallurgisen kapasiteetin lisääminen johtaisi Venäjän kehitykseen. Uskomattomien suunnitelmien toteuttamiseksi Pietari I:llä oli kaikki tarvittava: sekä materiaalit että tuotantoteknologiat. Tämän kuninkaan aikana aloitettiin aktiivinen tehtaiden rakentaminen Siperiaan, Uralille. Koko Pietari Suuren hallituskauden aikana raudan ja teräksen tuotanto kasvoi 770 kertaa, Venäjälle ilmestyi 16 suurta metallurgista tehdasta. Kehitys jatkui keisarin kuoleman jälkeen, 1700-luvun lopussa Venäjän v altakunnan alueella oli yli sata tehdasta, maasta tuli tällä alalla maailman johtava. Alan kehityksen mukana kehittyi myös metallisovellusteollisuus. Nyt valuraudasta ei tehty vain aseita, vaan myös astioita, monumentteja, portteja ja aitoja.

On syytä huomata, että raudan valmistukseen käytetyt kotimaiset masuunit tunnustettiin maailman parhaiksi. Niille oli ominaista korkein tuottavuus jopa pienin kustannuksin. Vuonna XIXluvulla valimot erotettiin masuuneista, mikä mahdollisti paitsi prosessin erikoistumisen, myös sen mekanisoinnin. Tänä aikana ilmestyi putkivalimot ja tempervalurautaa tuottavat työpajat.

Venäjä on maailman johtava

Venäjä ei 1900-luvulla hidastanut vauhtia ja pysyi rautavalun edelläkävijänä. Neuvostoliitossa valuraudan määrä oli noin 75 % metallivalujen kokonaismäärästä, se oli ykkösraaka-aine, jonka pääasiallisia kuluttajia olivat puolustusteollisuus ja maatalous. Valurautasta asiantuntijat valmistivat osia ja erilaisia yksiköitä laitteille. On huomattava, että Venäjällä on edelleen johtava asema valuraudan tuotannossa ja käytössä. Siitä valmistetaan paitsi suurikokoisia tuotteita, myös sellaisia herkkiä töitä kuten porttielementtejä, koruja, uunivaluja ja matkamuistoja!

Rautatuotanto: tarvittavat laitteet

Aloitetaan määritelmästä. Valurautaa kutsutaan yleensä raudan seokseksi hiilen kanssa, ja hiiltä tulisi tässä olla vähintään 2%. Joten mikä on raudan tuotantoprosessi? Ensinnäkin tämä vaatii v altavan masuunin. Sen mitat ovat hämmästyttäviä: tällaisen uunin korkeus on 30 m ja sisähalkaisija on 12 m. Uunin leveintä osaa kutsutaan höyrytyksellä, alempaa, jonka kautta kuuma ilma tulee uuniin, on tulisija, ylempi on akseli. Muuten, yläosassa on erityinen reikä - yläosa, joka on suljettu erityisellä sulkimella. Masuunin toimintaperiaate on vastavirta: alha alta siihenilma syötetään ja materiaalit syötetään ylhäältä. Raudan valmistukseen tarvittavia materiaaleja ovat sulate (ilman sitä ei voi muodostua kuonaa), koksi (tarpee veden lämmittämiseen, sulattamiseen ja pelkistämiseen) ja malmi (joka on pääraaka-aine).

Tuotantoa varten tarvitset myös:

• kärryt;
• kuljetukset;
• bunkkerit;
• erikoishana jne.

Raaka-aineet

Seosten johdatus, raudan ja teräksen tuotanto alkaa koulussa - tästä aiheesta on säädetty kemian työohjelmassa. Oppikirjoissa käsitellään rautamalmin koostumusta: se on itse malmiaine eli rautakarbonaatit, -silikaatit ja -oksidit sekä jätekivi, joka koostuu dolomiitista, hiekkakivestä, kalkkikivestä ja kvartsiitista. On huomattava, että eri malmissa voi olla eri määriä malmiainetta. Tämän kriteerin mukaan malmi jaetaan köyhiin ja rikkaisiin. Ensimmäinen lähetetään rikastettaviksi, ja toinen voidaan heti käyttää tuotannossa.

Tonnin harkkorautaa varten tarvitset kolme tonnia malmia, tonni koksia, kaksikymmentä tonnia vettä. Juoksuaineen määrä riippuu malmin tyypistä.

Rautamalmityypit

Ennen kuin siirrymme raudan tuotantoprosessiin, tarjoamme tietoa rautamalmien tyypeistä. Se voisi olla:

1. Ruskea rautamalmi. Sille on ominaista 25-50 % rautapitoisuus niin kutsuttujen vesipitoisten oksidien muodossa. Jätekivi on savimaista.
2. Hematiitti(se kutsutaan myös punaiseksi rautamalmiksi). Tämä on vedetön oksidi, haitallisten epäpuhtauksien pitoisuus on tässä minimaalinen. Rautaa on täällä noin 45-55%.
3. Magneettinen rautamalmi. Rautapitoisuus on täällä noin 30-37%. Jätekivi on piidioksidimassaa.
4. Sideriitti (sen toinen nimi on rautamalmi) hapettuu erittäin helposti ja muuttuu ruskeaksi kalkkikiveksi.

Tuotantotekniikka

Rautatuotantotekniikka koostuu useista vaiheista. Kaikki alkaa malmin valmistuksesta: se lajitellaan kemiallisen koostumuksen ja tietysti koon mukaan. Suuret raaka-aineet murskataan ja pienet hiukkaset tai malmipöly agglomeroidaan. Samassa vaiheessa tapahtuu myös köyhien malmien rikastus. Lisäksi valmisteluprosessin aikana merkittävä osa jätekivestä poistetaan, vastaavasti rautapitoisuus kasvaa. Raudan valmistustekniikan seuraava vaihe on polttoaineen valmistus. Kaikki alkaa koksista. Tässä vaiheessa koksi seulotaan - siitä poistetaan kaikki tarpeettomat hienoaineet, jotka voivat johtaa polttoaineen hävikkiin. Masuuniraudan valmistuksen seuraava vaihe on sulatteiden valmistus. Plussat murskataan, siitä seulotaan pikkuinen. Tämän toimenpiteen jälkeen kaikki materiaalit ladataan uuniin. Sitten alkaa suoraan harkkoraudan masuunivalmistus: uuni täytetään koksilla, lisätään agglomeraattori (tämä on sulatteen kanssa sintratun malmin nimi) ja koksia lisätään uudelleen.

Sulatukseen tarvittava lämpötila ylläpidetään puh altamalla sisään lämmitettyä ilmaa. Palamisprosessissatulisijassa oleva koksi tuottaa hiilidioksidia. CO_{2 kulkee koksin läpi CO:ksi. Lisäksi hiilimonoksidi palauttaa suurimman osan malmista. Tässä prosessissa raudasta tulee kiinteää ja siirtyy uunin siihen osaan, jonka ilma on erittäin kuumaa. Täällä rauta liuottaa hiiltä itsestään. Itse asiassa raudan tuotanto masuunissa näyttää tältä. Uunista tuleva nestemäinen rauta putoaa erityisiin kauhoihin, joista se kaadetaan valmiiksi valmistettuihin muotteihin. On mahdollista kaataa erikoiskokoelmiin-sekoittimiin, joissa seos pysyy nestemäisessä muodossa jonkin aikaa. Samanaikaisesti masuunin harkkoraudatuotannon kanssa piitä, mangaania ja monia muita epäpuhtauksia vähennetään.}

Valurautatyypit

Valurautaa on vain kahta tyyppiä: valkoinen ja harmaa. Niiden välinen ero on kemiallisessa koostumuksessa ja lämpökäsittelyprosessissa. Siten valkoiset valuraudat ovat tulosta erittäin nopeasta jäähdytyksestä, kun taas harmaat valuraudat saadaan hitaalla jäähdytyksellä. Valkoisille on ominaista sellaiset ominaisuudet kuin hauraus ja kovuus. Niitä on erittäin vaikea leikata, sillä prosessissa niistä irtoaa paloja. Siksi valkoista valurautaa käytetään vain aihioina muiden valurautalaatujen valmistukseen. Esimerkiksi tämän tyyppisen polton seurauksena saadaan tempervalurautaa. Huomaa: nimellä muokattava ei ole mitään tekemistä taontaprosessin kanssa. Historioitsijoiden mukaan se ilmeni johtuen siitä, että hevosenkengät valmistettiin aiemmin valuraudasta, jolla oli tällaiset ominaisuudet. Tätä tyyppiä käytetään laaj altimaataloustekniikka ja autoteollisuus. Suurin ero harmaan valuraudan välillä on sitkeys yhdistettynä korkeaan lujuuteen. Tämä mahdollistaa niiden käytön esimerkiksi työstökoneissa, maataloudessa ja autoteollisuudessa sekä kotitalouskäytössä.

Muuten, on olemassa niin sanottuja puolivalurautoja. Niillä on valkoisten ja harmaiden lajien keskitason ominaisuuksia. Lisäksi säätämällä tämän seoksen jäähdytyksen voimakkuutta on mahdollista saada erilaisia valukappaleita, jotka eroavat lujuudesta, sitkeydestä ja muista ominaisuuksista. Erikoisominaisuuksilla varustettuja valuraudoita ovat:

• kitkanesto, käytetään holkkien, akselien, laakerien valmistukseen;
• kulumista kestävä, tarvitaan pumppauslaitteiden, erilaisten typpiteollisuuden osien, uunivalujen luomiseen;
• lämmönkestävät, joita käytetään uunivalujen, putkijärjestelmien ja kaasuturbiinimoottorien valmistuksessa;
• lämmönkestävä, sopii uunin varusteisiin ja kattilan osiin;
• korroosionkestävä, välttämätön kemian- ja ilmailuteollisuuden eri osien valmistuksessa, joita käytetään aggressiivisissa ympäristöissä.

Valuraudan ominaisuudet

Laadukkaalle valuraudalle on tunnusomaista seuraavat ominaisuudet:

• erinomainen lämpökapasiteetti;
• hyvä korroosionkestävyys;
• parempi lämmönkestävyys.

Nämä ja muut ominaisuudet mahdollistavat valuraudan käytönjokapäiväisessä elämässä ja raskaassa teollisuudessa. Venäläiset valurautaastiat ovat erityisen suosittuja. Tästä materiaalista ei ole valmistettu vain paistinpannuja ja kattiloita, vaan tarjolla on fonduea, partalevyjä, uunipannuja, pannuja ja grillejä.

On syytä huomata, että tästä materiaalista valmistetut astiat sopivat yhtä hyvin pannukakkujen paistamiseen, muhennosten, murojen ja pilafin paistamiseen. Tosiasia on, että valurauta lämpenee melko hitaasti, mutta se kerää lämpöä täydellisesti ja jakaa sen tasaisesti. Asiantuntijat sanovat: eri yritykset harjoittavat valurautaisten keittiövälineiden tuotantoa. Kaikki ne tuottavat suunnilleen samanlaatuisia tuotteita. Kaikesta tästä monimuotoisuudesta erottuvat Pietarin tehtaan "Neva" tuotteet. Tämä tehdas on yksi suurimmista valurautaisten keittiövälineiden valmistajista Venäjän federaatiossa.