Produzione di ghisa in Russia, storia dello sviluppo

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-02 13:57

Per diverse centinaia di anni, la Federazione Russa è stata tra i leader mondiali nella produzione di ghisa. Questa lega è utilizzata in una varietà di industrie, viene utilizzata per creare prodotti artistici e decorativi. Dicono gli esperti: la ghisa è parte integrante della vita umana, è meritatamente considerata uno dei materiali più ricercati. Oggi vi proponiamo di parlare della metallurgia ferrosa, della produzione di ferro e acciaio, del loro impatto sull'uomo. Passiamo alla cronaca dello sviluppo dell'attività di fonderia in generale: vi aspettano fatti storici e informazioni interessanti!

Storia: età del rame

La ghisa è un metallo con migliaia di anni di storia, le sue radici risalgono al BC. In generale, gli storici datano le prime prove dell'emergere della metallurgia al VI-V millennio a. C. Quindi una persona usava ancora la pietra per creare strumenti, ma si era già imbattuto in pepite di rame. Prendendo pepite per pietre ordinarie e elaborandole nello stesso modo in cui veniva applicato a qualsiasi pietra - semplicemente colpendosi l'un l' altro - una persona ha capito: queste pietre non si rompono, ma si deformano e quindipuò essere modellato in quasi tutte le forme. Gli storici avrebbero poi chiamato questo metodo forgiatura a freddo. Quindi il rame divenne un sostituto della pietra, rendendo molto più facile realizzare ami, punte di lancia e pugnali, inoltre, la qualità di tali prodotti superava significativamente la qualità degli analoghi in pietra e osso. Allo stesso tempo, la lavorazione del legno è stata migliorata, è diventato possibile produrre piccole parti. A proposito, gli scienziati hanno dimostrato che in quei territori in cui il rame veniva utilizzato attivamente, l'aspetto della ruota è avvenuto molto prima. Ciò prova il fatto che lo sviluppo dell'umanità è indissolubilmente e strettamente legato allo sviluppo della metallurgia.

Età del bronzo

Quando le persone impararono a creare il bronzo, una lega composta da rame e stagno, l'umanità entrò nell'età del bronzo. Oggi, gli storici non possono rispondere alla domanda su come esattamente una persona abbia inventato una tale lega. La maggior parte dei ricercatori ritiene che ciò sia accaduto per puro caso, quando lo stagno è entrato in un contenitore con rame fuso. Resta il fatto che per mille anni si combatteva con spade di bronzo e si cucinava in pentole di bronzo.

Età del ferro

Gli storici dicono: era molto più facile procurarsi il ferro che il rame o lo stagno. Il fatto è che si trova ovunque sotto forma di ossido e ossido. Allora perché le persone non hanno iniziato a usare il ferro prima? La risposta è semplice: la produzione di questo metallo è un processo incredibilmente complesso e dispendioso in termini di tempo, che si svolge in più fasi. Ci è voluto più di un secolo di sviluppo per studiare questo processo. Ecco perchènon sorprende che i metallurgisti di quei tempi fossero considerati dalla gente dei veri stregoni, che bruciavano cose magiche.

Prima menzione della ghisa

Il paese in cui è iniziata la produzione di ferro è oggi considerato la Cina. Gli storici affermano che ciò avvenne intorno al V secolo a. C. Nel Celeste Impero, monete, utensili domestici e varie armi in ghisa erano estremamente popolari. Molte fusioni in ghisa sono sopravvissute ai nostri tempi, ad esempio un magnifico leone in ghisa, alto 6 metri e lungo 5. Gli scienziati hanno dimostrato che questa statua è stata fusa in una volta, il che testimonia senza dubbio la grande abilità dei primi metallurgisti cinesi.

Fatto interessante: in tutto il mondo, l'inizio della produzione della ghisa sferoidale è considerato il 19° secolo d. C., anche se è noto che in Cina le spade se ne ricavavano già prima della nascita di Cristo!

L'origine della produzione in Russia

Quando è iniziata la produzione di ferro in Russia? Gli scavi archeologici effettuati sul territorio delle grandi città dell'Orda d'Oro dimostrano che l'emergere e lo sviluppo di questa produzione in Russia iniziò ai tempi del giogo tataro-mongolo! La vicinanza del regno mongolo alla Cina ha giocato un certo ruolo in questo.

Praticamente in tutte le città tataro-mongole vivevano Rusichi, che qui aveva le proprie officine e bancarelle commerciali. Non solo hanno adottato le conoscenze dei maestri locali, ma hanno anche condiviso le proprie. Dopo la caduta dell'Orda, la tecnologia ha continuato a svilupparsi e migliorare. Già dentroNel XVI secolo, sotto Vasily III e Ivan il Terrible, la produzione di ferro da fonderia iniziò ad essere utilizzata attivamente nell'artiglieria, da essa furono ricavate principalmente palle di cannone e piccoli cannoni. Allo stesso tempo, dicono gli storici, la ghisa veniva usata anche per la fusione delle campane. La produzione principale ha avuto luogo in città come Mosca e Tula. Vale la pena notare che fino al 17° secolo, l'Europa non conosceva tali tecnologie, e quindi le fabbriche russe potevano esportare attivamente vari strumenti e anime in ghisa nei paesi europei.

Sviluppo attivo

Nel periodo dell'era petrina iniziò lo sviluppo attivo della produzione di ferro e acciaio. Lo zar capì che un aumento delle capacità metallurgiche avrebbe portato la Russia allo sviluppo. Per realizzare piani incredibili, Peter I aveva tutto il necessario: sia i materiali che le tecnologie di produzione. Fu sotto questo re che iniziò la costruzione attiva di fabbriche in Siberia, negli Urali. Durante l'intero regno di Pietro il Grande, la produzione di ferro e acciaio fu aumentata di 770 volte, in Russia apparvero 16 grandi impianti metallurgici. Lo sviluppo è continuato dopo la morte dell'imperatore, alla fine del 18 ° secolo c'erano più di cento fabbriche sul territorio dell'Impero russo, il paese è diventato un leader mondiale in questo campo. Insieme allo sviluppo del settore, si sono sviluppate anche le industrie di applicazione dei metalli. Ora non solo le armi erano fatte di ghisa, ma anche piatti, monumenti, cancelli e recinzioni.

Vale la pena notare che gli altiforni domestici utilizzati per la produzione di ferro sono stati riconosciuti come i migliori al mondo. Erano caratterizzati dalla massima produttività anche a costi minimi. Nel XIXsecolo, le fonderie furono separate dagli altiforni, il che rese possibile non solo la specializzazione del processo, ma anche la meccanizzazione. Fu durante questo periodo che comparvero fonderie di tubi e officine che producevano fusioni di ghisa malleabile.

La Russia è il leader mondiale

Nel 20° secolo, la Russia non ha rallentato ed è rimasta il leader nella fusione del ferro. In URSS, il volume della ghisa rappresentava circa il 75% della quantità totale di getti di metallo. Era la materia prima numero uno, i suoi principali consumatori erano l'industria della difesa e l'agricoltura. Fu dalla ghisa che gli specialisti realizzarono parti e varie unità per le attrezzature. Va notato che ancora oggi la Russia mantiene una posizione di leadership in termini di produzione e utilizzo della ghisa. Viene utilizzato per realizzare non solo prodotti di grandi dimensioni, ma anche lavori delicati come elementi per cancelli, gioielli, fusioni di fornaci e souvenir!

Produzione del ferro: attrezzatura necessaria

Iniziamo con una definizione. La ghisa è solitamente chiamata una lega di ferro con carbonio e il carbonio qui dovrebbe essere almeno del 2%. Allora, qual è il processo di produzione del ferro? Prima di tutto, questo richiede un enorme altoforno. Le sue dimensioni sono sorprendenti: l' altezza di un tale forno è di 30 m e il diametro interno è di 12 m La parte più larga del forno è chiamata cottura a vapore, quella inferiore, attraverso la quale l'aria calda entra nel forno, è un focolare, il quello superiore è un albero. A proposito, nella parte superiore c'è un foro speciale: una parte superiore, che è chiusa con un otturatore speciale. Il principio di funzionamento di un altoforno è controcorrente: dal basso verso di essol'aria viene fornita e i materiali vengono forniti dall' alto. I materiali necessari per produrre il ferro includono il flusso (senza di esso non si possono formare scorie), il coke (necessario per riscaldare l'acqua, scioglierla e ridurla) e il minerale (che è la principale materia prima).

Per la produzione avrai bisogno anche di:

• carrelli;
• trasportatori;
• bunker;
• rubinetto speciale, ecc.

Materie prime

Introduzione alle leghe, la produzione di ferro e acciaio inizia a scuola - questo argomento è previsto nel programma di lavoro in chimica. I libri di testo discutono della composizione del minerale di ferro: è la sostanza del minerale stesso, ovvero carbonati di ferro, silicati e ossidi, e roccia di scarto, costituita da dolomite, arenaria, calcare e quarzite. Va notato che diverse quantità di sostanza minerale possono essere presenti in minerali diversi. È in base a questo criterio che il minerale è diviso in povero e ricco. Il primo viene inviato per l'arricchimento e il secondo può essere immediatamente utilizzato in produzione.

Per produrre una tonnellata di ghisa, avrai bisogno di: tre tonnellate di minerale, una tonnellata di coke, venti tonnellate di acqua. La quantità di flusso dipende dal tipo di minerale.

Tipi di minerali di ferro

Prima di passare al processo di produzione del ferro, offriamo informazioni sui tipi di minerali di ferro. Potrebbe essere:

1. Minerale di ferro marrone. È caratterizzato dal contenuto di 25-50% di ferro sotto forma di cosiddetti ossidi acquosi. La roccia di scarto è argillosa.
2. Ematite(è anche chiamato minerale di ferro rosso). Questo è un ossido anidro, il contenuto di impurità nocive è minimo qui. Il ferro qui è di circa 45-55%.
3. Minerale di ferro magnetico. Il contenuto di ferro qui è di circa il 30-37%. La roccia di scarto è una massa di silice.
4. La siderite (il suo secondo nome è minerale di ferro) è estremamente facilmente ossidabile, trasformandosi in calcare marrone.

Tecnologia di produzione

La tecnologia di produzione del ferro consiste in diverse fasi. Tutto inizia con la preparazione del minerale: viene ordinato per composizione chimica e, ovviamente, per dimensione. Grandi materie prime vengono frantumate e piccole particelle o polvere di minerale vengono agglomerate. Nella stessa fase avviene anche l'arricchimento dei minerali poveri. Inoltre, durante il processo di preparazione, viene rimossa una parte significativa della roccia di scarto, rispettivamente, il contenuto di ferro aumenta. La fase successiva della tecnologia di produzione del ferro è la preparazione del combustibile. Tutto inizia con la coca cola. Durante questa fase, il coke viene sottoposto a screening: tutte le multe non necessarie vengono rimosse da esso, il che può portare alla perdita di carburante. La fase successiva della produzione del ferro d' altoforno è la preparazione dei flussi. I vantaggi vengono schiacciati, una sciocchezza viene setacciata. Dopo questa procedura, tutti i materiali vengono caricati nel forno. Quindi inizia direttamente la produzione in altoforno della ghisa: si riempie il forno di coke, si aggiunge un agglomeratore (questo è il nome del minerale sinterizzato con fondente) e si aggiunge ancora coke.

La temperatura richiesta per la fusione viene mantenuta soffiando aria riscaldata. Nel processo di combustioneil coke nel focolare produce anidride carbonica. CO_{2 passa attraverso la coca per diventare CO. Inoltre, il monossido di carbonio ripristina la parte principale del minerale. In questo processo, il ferro diventa solido, passando in quella parte del forno, l'aria in cui è molto calda. Qui il ferro dissolve il carbonio al suo interno. In re altà, ecco come appare la produzione di ferro in un altoforno. Il ferro liquido dal forno cade in speciali mestoli, da cui viene versato in stampi pre-preparati. È possibile versare in speciali raccolte-miscelatori, in cui la lega rimarrà in forma liquida per qualche tempo. Contemporaneamente alla produzione di ghisa nell' altoforno, si stanno riducendo silicio, manganese e una serie di altre impurità.}

Tipi di ghisa

Ci sono solo due tipi di ghisa: bianca e grigia. La differenza tra loro risiede nella composizione chimica e nel processo di trattamento termico. Pertanto, le ghise bianche sono il risultato di un raffreddamento molto rapido, mentre le ghise grigie si ottengono come risultato di un raffreddamento lento. I bianchi sono caratterizzati da qualità come fragilità e durezza. Sono estremamente difficili da tagliare; nel processo, i pezzi si staccano da loro. Pertanto, le ghise bianche vengono utilizzate solo come grezzi per la produzione di altri tipi di ghisa. Ad esempio, come risultato della cottura di questo tipo, si ottengono ghise malleabili. Nota: il nome malleabile non ha nulla a che fare con il processo di forgiatura. Secondo gli storici, sembrava dovuto al fatto che i ferri di cavallo erano precedentemente realizzati in ghisa con tali caratteristiche. Questo tipo è ampiamente utilizzato iningegneria agraria e industria automobilistica. La principale differenza tra le ghise grigie è la duttilità unita all'elevata resistenza. Ciò consente loro di essere utilizzati in settori quali macchine utensili, agricoltura e industria automobilistica e uso domestico.

A proposito, ci sono le cosiddette mezze ghise. Hanno proprietà intermedie di specie bianche e grigie. Inoltre, regolando l'intensità del raffreddamento di questa lega, è possibile ottenere una varietà di getti che differiranno per resistenza, duttilità e altre proprietà. Le ghise con proprietà speciali includono:

• antifrizione, utilizzato per la fabbricazione di boccole, alberi, cuscinetti;
• resistente all'usura, necessario per la realizzazione di apparecchiature di pompaggio, parti varie per l'industria dell'azoto, fusione di forni;
• resistenti al calore, utilizzati nella produzione di fusioni di forni, sistemi di tubazioni e motori a turbina a gas;
• resistente al calore, adatto per accessori di forni e parti di caldaie;
• resistente alla corrosione, indispensabile per la fabbricazione di vari pezzi nell'industria chimica e aeronautica, utilizzati in ambienti aggressivi.

Caratteristiche della ghisa

La ghisa di qualità è caratterizzata dalle seguenti qualità:

• ottima capacità termica;
• buona resistenza alla corrosione;
• maggiore resistenza al calore.

Queste ed altre caratteristiche consentono l'utilizzo della ghisavita quotidiana e nell'industria pesante. Le pentole in ghisa di fabbricazione russa sono particolarmente apprezzate. Non solo padelle e pentole sono realizzate con questo materiale, ci sono fonduta, bracieri, teglie, pentole e griglie.

Vale la pena notare che i piatti realizzati con questo materiale sono ugualmente adatti per friggere frittelle, cuocere stufati, cereali e per stufare pilaf. Il fatto è che la ghisa si riscalda piuttosto lentamente, ma accumula perfettamente il calore e lo distribuisce uniformemente. Gli esperti dicono: diverse aziende sono impegnate nella produzione di pentole in ghisa. Tutti producono prodotti approssimativamente della stessa qualità. Di tutta questa diversità, spiccano i prodotti dello stabilimento di San Pietroburgo "Neva". È questo stabilimento che è uno dei maggiori produttori di pentole in ghisa nella Federazione Russa.