Výroba surového železa v Rusku, historie vývoje

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-02 13:51

Po několik set let patří Ruská federace mezi světové lídry ve výrobě surového železa. Tato slitina se používá v různých průmyslových odvětvích, používá se k vytváření uměleckých a dekorativních výrobků. Odborníci říkají: litina je nedílnou součástí lidského života, je zaslouženě považována za jeden z nejvyhledávanějších materiálů. Dnes navrhujeme mluvit o metalurgii železa, výrobě železa a oceli, jejich vlivu na člověka. Vraťme se do kroniky vývoje slévárenského podnikání obecně: čekají na vás historická fakta a zajímavé informace!

Historie: Věk měděný

Litina je kov s tisíciletou historií, jeho kořeny sahají až do př. n. l. Obecně historici datují první doklady o vzniku metalurgie do 6.-5. tisíciletí před naším letopočtem. Pak člověk ještě používal kámen k výrobě nástrojů, ale už narazil na měděné nugety. Vzít nugety za obyčejné kameny a zpracovat je stejným způsobem, jaký byl aplikován na jakékoli kameny - jen narážet do sebe - člověk pochopil: tyto kameny se nelámou, ale pouze deformují, a proto selze tvarovat do téměř jakéhokoli tvaru. Historici by později tuto metodu nazvali kování za studena. Měď se tak stala náhražkou kamene, výroba háčků, hrotů kopí a dýk se stala mnohem snazší, navíc kvalita těchto výrobků výrazně převyšovala kvalitu analogů vyrobených z kamene a kostí. Současně se zlepšilo zpracování dřeva, bylo možné vyrábět malé díly. Mimochodem, vědci dokázali, že na těch územích, kde se měď aktivně používala, se kolo objevilo mnohem dříve. To dokazuje skutečnost, že vývoj lidstva je nerozlučně a úzce spjat s rozvojem hutnictví.

Věk bronzový

Když se lidé naučili vyrábět bronz – slitinu mědi a cínu, lidstvo vstoupilo do doby bronzové. Historici dnes nedokážou odpovědět na otázku, jak přesně člověk takovou slitinu vynalezl. Většina badatelů se domnívá, že se tak stalo čirou náhodou, když se cín dostal do nádoby s roztavenou mědí. Faktem zůstává, že po tisíc let lidé bojovali s bronzovými meči a vařili v bronzových nádobách.

Doba železná

Historici říkají: bylo mnohem snazší získat železo než měď nebo cín. Jde o to, že se všude vyskytuje ve formě oxidu a oxidu. Proč tedy lidé nezačali používat železo dříve? Odpověď je jednoduchá: výroba tohoto kovu je neuvěřitelně složitý a časově náročný proces, který probíhá v několika fázích. Studium tohoto procesu trvalo více než jedno století vývoje. Protonení divu, že tehdejší metalurgové byli lidmi považováni za skutečné čaroděje, pálící magické věci.

První zmínka o litině

Země, ve které začala výroba železa, je dnes považována za Čínu. Historici říkají, že se to stalo kolem pátého století před naším letopočtem. V Nebeské říši byly nesmírně oblíbené mince, domácí potřeby a různé zbraně vyrobené z litiny. Do dnešních dob se dochovalo mnoho litinových odlitků, například nádherný litinový lev, který je 6 metrů vysoký a 5 metrů dlouhý. Vědci dokázali, že tato socha byla odlita jednou, což nepochybně svědčí o velké zručnosti z prvních čínských metalurgů.

Zajímavost: na celém světě je za počátek výroby tvárné litiny považováno 19. století našeho letopočtu, i když je spolehlivě známo, že v Číně se z ní vyráběly meče ještě před narozením Krista!

Původ výroby v Rusku

Kdy začala výroba železa v Rusku? Archeologické vykopávky prováděné na území velkých měst Zlaté hordy dokazují, že vznik a rozvoj této výroby v Rusku začal již v dobách tatarsko-mongolského jha! Určitou roli v tom hrála blízkost mongolského království k Číně.

Prakticky ve všech tatarsko-mongolských městech žili Rusichi, kteří zde měli své dílny a obchodní stánky. Převzali nejen znalosti místních mistrů, ale sdíleli i své. Po pádu Hordy se technologie dále vyvíjela a zdokonalovala. Již vV 16. století za Vasilije Třetího a Ivana Hrozného se výroba slévárenského železa začala aktivně využívat v dělostřelectvu, vyráběly se z něj hlavně dělové koule a malá děla. Litina se přitom podle historiků používala i při odlévání zvonů. Hlavní výroba probíhala ve městech jako Moskva a Tula. Stojí za zmínku, že až do 17. století Evropa takové technologie neznala, a proto mohly ruské továrny aktivně vyvážet různé nástroje a jádra z litiny do evropských zemí.

Aktivní vývoj

V době Petrovy éry začal aktivní rozvoj výroby železa a oceli. Car pochopil, že zvýšení hutních kapacit povede Rusko k rozvoji. K realizaci neuvěřitelných plánů měl Peter I vše potřebné: materiály i výrobní technologie. Právě za tohoto krále začala aktivní výstavba továren na Sibiři na Uralu. Za celou dobu vlády Petra Velikého se výroba železa a oceli zvýšila 770krát, v Rusku se objevilo 16 velkých hutních závodů. Rozvoj pokračoval i po smrti císaře, koncem 18. století bylo na území Ruské říše více než sto továren, země se v tomto oboru stala světovou špičkou. Spolu s rozvojem průmyslu se rozvíjel i průmysl aplikací kovů. Nyní se z litiny nevyráběly jen zbraně, ale také nádobí, pomníky, brány a ploty.

Za zmínku stojí, že domácí vysoké pece používané k výrobě železa byly uznávány jako nejlepší na světě. Vyznačovaly se nejvyšší produktivitou i při minimálních nákladech. V XIXstoletí byly slévárny odděleny od vysokých pecí, což umožnilo proces nejen specializovat, ale i mechanizovat. V tomto období se objevily slévárny trubek a dílny vyrábějící odlitky z kujné litiny.

Rusko je světovým lídrem

Ve 20. století Rusko nezpomalilo a zůstalo lídrem v odlévání železa. V SSSR tvořil objem litiny asi 75 % z celkového množství odlitků kovů, byla surovinou číslo 1, jejími hlavními spotřebiteli byl obranný průmysl a zemědělství. Právě z litiny specialisté vyráběli díly a různé jednotky pro zařízení. Je třeba poznamenat, že i dnes si Rusko zachovává vedoucí postavení, pokud jde o výrobu a použití litiny. Vyrábí se z něj nejen velkorozměrové výrobky, ale také tak jemné práce, jako jsou vratové prvky, šperky, odlévání pecí a suvenýry!

Výroba železa: potřebné vybavení

Začněme definicí. Litina se obvykle nazývá slitina železa s uhlíkem a uhlík by zde měl být alespoň 2%. Jaký je tedy proces výroby železa? Za prvé to vyžaduje obrovskou vysokou pec. Její rozměry jsou úžasné: výška takové pece je 30 m, vnitřní průměr je 12 m. Nejširší část pece se nazývá paření, spodní, kterou do pece vstupuje horký vzduch, je topeniště, tzv. horní je hřídel. Mimochodem, v horní části je speciální otvor - vršek, který je uzavřen speciální uzávěrkou. Princip činnosti vysoké pece je protiproudý: zdola do nívzduch je dodáván a materiály jsou dodávány shora. Mezi materiály potřebné k výrobě železa patří tavidlo (bez něj nemůže vzniknout žádná struska), koks (nezbytný pro ohřev vody, její tavení a redukci) a ruda (což je hlavní surovina).

Pro výrobu budete také potřebovat:

• carts;
• transporters;
• bunkery;
• speciální faucet atd.

Suroviny

Úvod do slitin, výroba železa a oceli začíná ve škole – toto téma je součástí pracovního programu v chemii. Učebnice pojednávají o složení železné rudy: jde o samotnou rudní látku, tedy uhličitany, křemičitany a oxidy železa, a hlušinu, sestávající z dolomitu, pískovce, vápence a křemence. Je třeba poznamenat, že různá množství rudy mohou obsahovat různé rudy. Podle tohoto kritéria se ruda dělí na chudé a bohaté. První je odeslána k obohacení a druhá může být okamžitě použita ve výrobě.

Abyste mohli vyrobit tunu surového železa, budete potřebovat: tři tuny rudy, tunu koksu, dvacet tun vody. Množství tavidla závisí na typu rudy.

Druhy železných rud

Než přejdeme k procesu výroby železa, nabízíme informace o typech železných rud. Může to být:

1. Hnědá železná ruda. Vyznačuje se obsahem 25-50% železa ve formě tzv. vodných oxidů. Odpadní kámen je jílovitý.
2. Hematit(říká se jí také červená železná ruda). Jedná se o bezvodý oxid, obsah škodlivých nečistot je zde minimální. Železo je zde asi 45-55%.
3. Magnetická železná ruda. Obsah železa je zde asi 30-37%. Odpadní hornina je křemičitá hmota.
4. Siderit (jeho druhé jméno je železná ruda) extrémně snadno oxiduje a mění se na hnědý vápenec.

Výrobní technologie

Technologie výroby železa se skládá z několika stupňů. Vše začíná přípravou rudy: třídí se podle chemického složení a samozřejmě podle velikosti. Velké suroviny se drtí a malé částice nebo rudný prach se aglomerují. Ve stejné fázi probíhá i benefice chudých rud. Kromě toho se během procesu přípravy odstraní významná část hlušiny, respektive se zvýší obsah železa. Dalším stupněm technologie výroby železa je příprava paliva. Všechno to začíná koksem. Během této fáze je koks proséván - jsou z něj odstraněny všechny zbytečné jemné částice, které mohou vést ke ztrátě paliva. Dalším stupněm výroby vysokopecního železa je příprava tavidel. Plusy se drtí, maličkost se z toho prosívá. Po tomto postupu se všechny materiály naloží do pece. Poté začíná přímo vysokopecní výroba surového železa: pec se naplní koksem, přidá se aglomerátor (takto se nazývá ruda slinovaná tavidlem) a znovu se přidá koks.

Teplota potřebná pro tavení se udržuje vháněním ohřátého vzduchu. V procesu spalováníkoks v topeništi produkuje oxid uhličitý. CO_{2 prochází koksem a stává se CO. Dále oxid uhelnatý obnovuje hlavní část rudy. V tomto procesu železo ztuhne a přejde do té části pece, kde je vzduch velmi horký. Zde železo v sobě rozpouští uhlík. Vlastně takto vypadá výroba železa ve vysoké peci. Tekuté železo z pece padá do speciálních pánví, ze kterých se nalévá do předem připravených forem. Je možné nalít do speciálních kolekcí-mixérů, ve kterých slitina zůstane nějakou dobu v tekuté formě. Současně s výrobou vysokopecního surového železa dochází k redukci křemíku, manganu a řady dalších nečistot.}

Druhy litiny

Existují pouze dva typy litiny: bílá a šedá. Rozdíl mezi nimi spočívá v chemickém složení a procesu tepelného zpracování. Bílé litiny jsou tedy výsledkem velmi rychlého ochlazení, zatímco šedé litiny se získávají v důsledku pomalého ochlazování. Běloši se vyznačují takovými vlastnostmi, jako je křehkost a tvrdost. Velmi obtížně se řežou, při tom se z nich odlamují kousky. Proto se bílé litiny používají pouze jako polotovary pro výrobu jiných jakostí litiny. Například v důsledku vypalování tohoto typu se získají kujné litiny. Vezměte prosím na vědomí: název kujný nemá nic společného s procesem kování. Podle historiků se to objevilo kvůli skutečnosti, že podkovy byly dříve vyrobeny z litiny s takovými vlastnostmi. Tento typ je široce používán vzemědělská technika a automobilový průmysl. Hlavním rozdílem mezi šedými litinami je tažnost spojená s vysokou pevností. To umožňuje jejich použití v oblastech, jako jsou obráběcí stroje, zemědělství a automobilový průmysl a domácí použití.

Mimochodem, existují takzvané poloviční litiny. Mají střední vlastnosti bílých a šedých druhů. Navíc úpravou intenzity chlazení této slitiny je možné získat různé odlitky, které se budou lišit pevností, tažností a dalšími vlastnostmi. Mezi litiny se speciálními vlastnostmi patří:

• antifrikční, používané pro výrobu pouzder, hřídelí, ložisek;
• odolné proti opotřebení, nezbytné pro vytvoření čerpacího zařízení, různé díly pro dusíkatý průmysl, odlévání pecí;
• tepelně odolné, které se používají při výrobě odlitků pecí, potrubních systémů a motorů plynových turbín;
• tepelně odolné, vhodné pro armatury pecí a části kotlů;
• odolné proti korozi, nepostradatelné pro výrobu různých dílů v chemickém a leteckém průmyslu, které se používají v agresivním prostředí.

Charakteristiky litiny

Kvalitní litina se vyznačuje následujícími vlastnostmi:

• výborná tepelná kapacita;
• dobrá odolnost proti korozi;
• zvýšená tepelná odolnost.

Tyto a další vlastnosti umožňují použití litiny vv každodenním životě a v těžkém průmyslu. Oblíbené je zejména litinové nádobí ruské výroby. Z tohoto materiálu se vyrábí nejen pánve a hrnce, ale také fondue, pánve, zapékací mísy, dušené pánve a grily.

Za zmínku stojí, že pokrmy z tohoto materiálu se stejně dobře hodí ke smažení palačinek, vaření dušeného masa, cereálií a k dušení pilafů. Litina se totiž zahřívá spíše pomalu, ale skvěle akumuluje teplo a rovnoměrně ho rozvádí. Odborníci říkají: různé společnosti se zabývají výrobou litinového nádobí. Všechny vyrábí produkty přibližně stejné kvality. Ze vší této rozmanitosti vynikají produkty petrohradského závodu "Neva". Právě tento závod je jedním z největších výrobců litinového nádobí v Ruské federaci.