Процесс цементации
Процесс цементации — устаревшая технология изготовления стали путем цементации железа . В отличие от современного производства стали , оно увеличило количество углерода в чугуне. Судя по всему, он был разработан еще до 17 века. Сталелитейная печь Дервенткот , построенная в 1720 году, является самым ранним сохранившимся примером печи для цементации. Другим примером в Великобритании является цементационная печь на Донкастер-стрит, Шеффилд .
Происхождение
[ редактировать ]Процесс был описан в трактате, опубликованном в Праге в 1574 году. Его изобрел Иоганн Нуссбаум из Магдебурга , который начал работу в Нюрнберге (с партнерами) в 1601 году. Процесс был запатентован в Англии Уильямом Эллиотом и Матиасом Мейзи в 1614 году. [1] На тот момент «изобретение» могло заключаться просто во внедрении новой отрасли или продукта или даже в простой монополии . Очевидно, вскоре они передали патент сэру Бэзилу Бруку , но он был вынужден отказаться от него в 1619 году. Пункт патента, запрещающий импорт стали, был признан нежелательным, поскольку он не мог поставлять столько хорошей стали, сколько было необходимо. [2] Брука Печи , вероятно, находились в его поместье Мэдли в Коулбрукдейле (которое определенно существовало до гражданской войны в Англии ), где были раскопаны две цементационные печи. [3] Вероятно, он использовал прутковое железо из леса Дина , где в течение двух периодов был партнером в ведении королевского металлургического завода.
К 1631 году было признано, что шведское железо является лучшим сырьем, а затем или позже были особо отмечены определенные марки (марки), такие как двойная пуля (так называемая от марки ОО) из Остербю и обруч L из Леуфсты (ныне Лёвста ), чья марка состоял из буквы L в круге, оба принадлежали Луи Де Гиру и его потомкам. Это были одни из первых металлургических заводов в Швеции, которые использовали валлонский процесс облагораживания железа , производя то, что было известно в Англии как рудное железо . Он был назван так из шведского порта Эрегунд , к северу от Стокгольма, во внутренних районах которого находилась большая часть металлургических заводов. Используемая руда в конечном итоге поступила из рудника Даннемора . [2] [4]
Процесс
[ редактировать ]
Процесс начинается с кованого железа и древесного угля . используется один или несколько длинных каменных горшков Внутри печи . Обычно в Шеффилде каждый горшок имел размеры 14 на 4 фута и глубину 3,5 фута. Железные прутья и древесный уголь укладывают чередующимися слоями: верхний слой древесного угля, а затем огнеупорный материал, чтобы горшок или «гроб» был герметичным. Некоторые производители использовали смесь порошкообразного древесного угля, сажи и минеральных солей , называемую цементным порошком . На более крупных работах за каждый цикл обрабатывалось до 16 тонн железа, хотя это можно делать и в небольших масштабах, например, в небольшой печи или кузнечной кузне.
В зависимости от толщины железных прутьев горшки затем нагревали снизу в течение недели и более. Плитки регулярно осматривали, и когда было достигнуто правильное состояние, температуру отключали и горшки оставляли до остывания — обычно около четырнадцати дней. Железо увеличило массу углерода чуть более чем на 1% по сравнению с углеродом в древесном угле и превратилось в неоднородные куски черновой стали .
Затем стержни были укорочены, связаны, нагреты и сварены в кузнечной сварке, чтобы получить сталь, работающую на сдвиг . Его разрезали и повторно сваривали несколько раз, при этом каждый новый сварной шов давал более однородную сталь более высокого качества. Это можно сделать не более 3-4 раз, так как больше не требуется и потенциально может привести к потере углерода из стали.
В качестве альтернативы их можно было разбить и расплавить в тигле, используя тигельную печь с флюсом , чтобы получить тигельную сталь (в то время также называемую литой сталью ), процесс, разработанный Бенджамином Хантсманом в Шеффилде в 1740-х годах.
Похожие процессы
[ редактировать ]Латунное производство
[ редактировать ]В ранний современный период латунь , сплав меди цинка и , обычно производилась методом цементации, при котором металлическая медь нагревалась с каламином , цинковой рудой, для получения каламиновой латуни .
Примечания
[ редактировать ]- ^ К. К. Барраклаф, Сталь до Бессемера: I Блистерная сталь: рождение промышленности (Общество металлов, Лондон, 1984), 48-52.
- ^ Jump up to: а б П. У. Кинг, «Картель в железорудной зоне: торговля сырьем для производства стали в восемнадцатом веке», Journal of Industrial History 6 (1) (2003), 25–49.
- ^ П. Белфорд и Р. А. Росс, «Английское производство стали в семнадцатом веке: раскопки двух цементационных печей в Коулбрукдейле» Historical Metallurgy 41 (2) (2007), 105-123.
- ^ Барракло, Канзас (1990). Шведское железо и шеффилдская сталь . История технологий . Том. 12. стр. 1–39. ISBN 0-7201-2075-6 .
Ссылки
[ редактировать ]- К. К. Барраклаф, Сталь до Бессемера I: Черновая сталь: рождение промышленности (1985).
- К. К. Барракло, «Шведская металлургия и сталь Шеффилда», History of Technology 12 (1990), 1–39.
- Дориан Герхольд, «Сталелитейная промышленность в Англии, 1614–1740», в Р.В. Хойле (ред.), «Истории людей и ландшафта: очерки о регионе Шеффилда в память о Дэвиде Хее» (2021), 65–86.
- П. У. Кинг, «Картель в железорудной промышленности», Журнал промышленной истории 6 (2003), 25–48.
- Р. Дж. Маккензи и Дж. А. Уайтман, «Зачем платить больше? Археометаллургическое исследование шведского кованого железа XIX века и черновой стали Шеффилда», Historical Metallurgy 40 (2) (2006), 138–49.
| Производство железа ( металлургический завод ) |
|  | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Сталелитейное производство ( Сталелитейный завод ) |
| ||||||||
| термообработки Методы |
| ||||||||
| Производство по странам | |||||||||