Jump to content

Блумери

(Перенаправлено с Блум (цветение) )

Цветущий завод в действии. Со временем цветок вытянется из нижнего отверстия.

Блумер , — это тип металлургической печи когда-то широко использовавшейся для выплавки железа из его оксидов . Блумер был самой ранней формой плавильного завода, способного выплавлять железо. Блюмери производят пористую массу железа и шлака, называемую блюмом . Смесь шлака и железа в блюме, называемая губчатым железом , обычно консолидируется и далее перековывается в кованое железо . Доменные печи , производящие чугун , в значительной степени вытеснили цветные печи.

Железный блюм, только что вынутый из печи: вокруг него лежат куски шлака, отколотые молотком.

Блумери представляет собой яму или дымоход с жаростойкими стенками из земли, глины или камня . Внизу через боковые стенки входят одна или несколько труб (из глины или металла). Эти трубы, называемые фурмами , позволяют воздуху поступать в печь либо посредством естественной тяги, либо принудительно с помощью сильфона или тромпа . Для удаления цветка можно использовать отверстие в нижней части цветка, или можно опрокинуть цветок и удалить цветок сверху.

Первый шаг, который необходимо сделать перед тем, как блумер можно будет использовать, — это подготовка древесного угля и железной руды. Древесный уголь представляет собой почти чистый углерод , который при сгорании создает высокую температуру, необходимую для процесса плавки, и дает окись углерода, необходимую для восстановления металла.

Руду . разбивают на мелкие куски и обычно обжигают на огне, чтобы каменную руду было легче раздробить, выпечь некоторые примеси и (в меньшей степени) удалить влагу из руды Любые крупные примеси (например, кремнезем) из руды можно удалить при ее измельчении. Желаемый размер частиц зависит, прежде всего, от того, какой из нескольких типов руды может быть доступен, что также будет иметь отношение к планировке и работе печи, существует ряд региональных, исторических/традиционных форм. Природные железные руды могут значительно различаться по форме оксидов ( Fe
2

3
/ Фе
3

4
/ FeO(OH) ), и что немаловажно относительного содержания железа. Поскольку шлак от предыдущих блюмов может иметь высокое содержание железа, его также можно раздробить и переработать в блюмовый завод вместе с новой рудой.

В процессе эксплуатации, после того как блумер прогревается, как правило, дровами, через верх вводятся древесный уголь, железная руда и дополнительный древесный уголь. Опять же, традиционные методы различаются, но обычно меньшие порции руды добавляются в начале основной последовательности плавки, а по мере плавки их количество увеличивается до большего. В целом, типичное соотношение общего количества добавляемого древесного угля и руды составляет примерно один к одному. Внутри печи окись углерода в результате неполного сгорания древесного угля восстанавливает оксиды железа в руде до металлического железа , не плавя руду; это позволяет установке работать при более низких температурах, чем температура плавления руды. Поскольку желаемым продуктом цветной фабрики является железо, которое легко поддается ковке , для него требуется низкое содержание углерода. Температуру и соотношение древесного угля и железной руды необходимо тщательно контролировать, чтобы железо не поглощало слишком много углерода и, следовательно, не становилось непригодным для ковки. Чугун образуется, когда железо поглощает от 2% до 4% углерода. Потому что цветение является самостоятельным. при флюсовании добавление известняка не требуется для образования шлака.

Полученные таким образом мелкие частицы железа падают на дно печи, где соединяются с расплавленным шлаком, часто состоящим из фаялита — соединения кремния , кислорода и железа, смешанного с другими примесями из руды. Горячий жидкий шлак, стекающий к нижней части печи, охлаждается у основания и нижних боковых стенок печи, эффективно образуя чашу, все еще содержащую жидкий шлак. По мере формирования отдельных частиц железа они падают в эту чашу и спекаются вместе под собственным весом, образуя губчатую массу, называемую налетом . Поскольку блюм обычно пористый , а его открытые пространства могут быть заполнены шлаком, извлеченную массу необходимо бить тяжелыми молотками, чтобы сжать пустоты и вытеснить оставшийся расплавленный шлак. Этот процесс может потребовать нескольких дополнительных циклов нагрева и уплотнения, работающих при высоких температурах «сварки». Железо, обработанное таким образом, считается кованым (обработанным), а полученное железо с уменьшенным количеством шлака называется кованым железом. или прутковое железо. Из-за процесса создания отдельные блюмы часто могут иметь различное содержание углерода между исходной верхней и нижней поверхностями, различия, которые также будут в некоторой степени смешаны вместе в процессе сплющивания, складывания и сварки молотком. Также возможно преднамеренное производство блюмов, покрытых сталью (т.е. железом с более высоким содержанием углерода) путем управления загрузкой и потоком воздуха в блюмере. [ 1 ]

Когда началась эра современного промышленного производства стали , слово «блюм» было расширено до другого значения , относящегося к куску стали промежуточной стадии , по размеру сравнимому со многими традиционными железными блюмами, который был готов к дальнейшей переработке в заготовку .

Рисунок простого шарфа и мехов.
Плавка цветов в средние века , как это изображено в De Re Metallica Георгия Агриколы , 1556 год.

Наступление железного века в большинстве частей мира совпадает с первым широким использованием цветущего растения. Хотя встречаются и более ранние образцы железа, высокое содержание в них никеля указывает на то, что это метеоритное железо . Другие ранние образцы железа, возможно, были получены в результате случайного попадания железной руды в операции по выплавке меди. Железо, судя по всему, выплавляли на Ближнем Востоке еще в 3000 году до нашей эры, но медники, не знакомые с железом, начали использовать его гораздо позже. На Западе железо начали использовать около 1200 г. до н.э. [ 2 ]

Восточная Азия

[ редактировать ]

Китай долгое время считался исключением из общего правила использования цветущих растений. Считается, что китайцы полностью пропустили процесс изготовления кованого железа, начав с доменной печи и кузницы для производства кованого железа; к пятому веку до нашей эры мастера по металлу в южном штате Ву изобрели доменную печь и средства как для литья чугуна, так и для обезуглероживания богатого углеродом чугуна, произведенного в доменной печи, до низкоуглеродистого материала, подобного кованому железу. . Однако недавние данные показывают, что блумери использовались раньше в древнем Китае , мигрируя с запада еще в 800 году до нашей эры, прежде чем их вытеснили местные доменные печи. Подтверждением этой теории стало открытие «более десяти» железных орудий для копания, найденных в гробнице герцога Цзин Цинь (ум. 537 г. до н. э.), чья могила находится в уезде Фэнсян , Шэньси (сегодня на этом месте существует музей). . [ 3 ]

Африка к югу от Сахары

[ редактировать ]

Самые ранние упоминания о печах типа «блюмери» в Восточной Африке — это открытия плавленого железа и углерода в Нубии в древнем Судане, датированные по крайней мере седьмым-шестым веками до нашей эры. Древние цветочные заводы, производившие металлические инструменты для нубийцев и кушитов, выставили на продажу излишки. Все традиционные процессы выплавки железа в странах Африки к югу от Сахары являются вариантами процесса цветения. [ 4 ] Существует значительная дискуссия о происхождении металлургии железа в Африке . Плавка в печах типа «блюмери» в Западной Африке и ковка инструментов появились в культуре Нок в центральной Нигерии по крайней мере 550 г. до н.э., а возможно, и на несколько столетий раньше. [ 5 ] [ 6 ] Кроме того, данные указывают на выплавку железа в печах в стиле блума, датируемую 750 г. до н. э. в Опи (Августин Холл, 2009 г.) и Ледже , датируемую 2000 г. до н. э. (Памела Эзе-Узомака, 2009 г.), оба места находятся в регионе Нсукка на юго-востоке Нигерии, на территории современного Игболанда. . [ 7 ] [ 8 ] [ 6 ] На месте Гбабири в Центральноафриканской Республике также были обнаружены свидетельства металлургии железа: восстановительная печь и кузнечная мастерская, самые ранние даты которых датируются 896–773 и 907–796 годами до нашей эры соответственно. [ 6 ]

Южная Азия

[ редактировать ]

Во время проекта строительства гидроэлектростанции в южных предгорьях Центрального нагорья Саманалавеа в Шри-Ланке на месте раскопок была обнаружена ветряная печь. Такие печи питались муссонными ветрами и были датированы 300 г. до н. э. с использованием методов радиоуглеродного датирования. В этих древних ланкийских печах, возможно, производилась сталь самого высокого качества для легендарных дамасских мечей, о которых упоминается в более ранних сирийских записях. [ 9 ] Полевые испытания с использованием копий печей подтвердили, что в этом типе печей используется принцип ветровой подачи воздуха, который отличается от принудительной или естественной тяги, а также показали, что они способны производить высокоуглеродистую сталь. [ 10 ]

Кованое железо использовалось при строительстве таких памятников, как железный столб Дели , построенный в третьем веке нашей эры во времена империи Гуптов . Последний был построен с использованием ряда высоких железных дисков в форме дисков. Как и в Китае, в Индии в конечном итоге стали использовать высокоуглеродистую сталь, хотя чугун не использовался в архитектуре до наших дней. [ 11 ]

Ранняя и средневековая Европа

[ редактировать ]
Каталонская печь с фурмой и сильфоном справа.

Ранние европейские цветочные заводы были относительно небольшими, в первую очередь из-за механических ограничений мехов, приводимых в движение человеком, и количества силы, которую можно было применить с помощью кувалд с ручным приводом. Те, что известны археологически из доримского железного века, обычно весят 2 кг и производятся в низких шахтных печах. В производстве римской эпохи часто использовались печи, достаточно высокие, чтобы создать эффект естественной тяги (до 200 см в высоту), а также увеличивались размеры блюмов до 10–15 кг. [ 12 ] Современные экспериментаторы обычно изготавливали блюмы, используя североевропейские печи с «коротким валом» с подачей продуваемого воздуха в диапазоне 5–10 кг. [ 13 ] Использование водяных колес , распространившихся на рубеже первого тысячелетия и использовавшихся для приведения в действие более массивных сильфонов, позволило блюмеру стать больше и горячее, а соответствующие молотки позволили консолидировать созданные более крупные блюмы. В конце 14 века были построены все более крупные цветочные дома, вместимостью в среднем около 15 кг, хотя существовали исключения. Средний размер цветков в Европе быстро вырос до 300 кг, где они стабилизировались до исчезновения цветения.

По мере увеличения размера цветника железная руда подвергается воздействию горящего угля в течение более длительного времени. В сочетании с сильной струей воздуха, необходимой для проникновения в большую штабель руды и древесного угля, это может привести к плавлению части железа и насыщению углеродом в процессе, в результате чего образуется нековаемый чугун, требуется окисление для восстановления которого в чугун . сталь и железо. Этот чугун считался отходами, снижающими производительность крупнейших заводов, а первые доменные печи , идентичные по конструкции, но предназначенные для производства расплавленного железа, не строились до 14 века. [ 14 ] [ 15 ]

Печи типа Блумери обычно производят широкий спектр изделий из железа: от железа с очень низким содержанием углерода до стали, содержащей около 0,2–1,5% углерода. Мастеру-кузнецу приходилось выбирать куски низкоуглеродистого железа, науглероживать их и сваривать по образцу, чтобы получить стальные листы. Даже при применении к ненауглероженным блюмам этот процесс растирания, складывания и сварки привел к получению более однородного продукта и удалению большей части шлака. Процесс приходилось повторять до 15 раз, когда требовалась качественная сталь, как для меча. Альтернативой была цементация поверхности готового изделия. Тепло каждой сварки окисляет некоторое количество углерода, поэтому мастеру-кузнецу приходилось следить за тем, чтобы в исходной смеси было достаточно углерода. [ 16 ] [ 17 ]

В Англии и Уэльсе, несмотря на появление доменной печи в Уилде примерно в 1491 году, цветочные кузницы, вероятно, использовавшие гидроэнергию для изготовления молота и мехов, работали в регионе Уэст-Мидлендс после 1580 года. В Фернессе и Камберленде они работали в начала 17 века и последний в Англии (недалеко от Гарштанга ) закрылся примерно до 1770 года. [ 18 ] [ 19 ]

Одна из старейших известных доменных печей в Европе была найдена в Лапфитане в Швеции , углерод-14 датируется XII веком. [ 20 ] [ нужна полная цитата ] Самый старый цветочный завод в Швеции, также найденный в том же районе, датируется 700 годом до нашей эры по углероду-14. [ 21 ]

Блумери сохранились в Испании и на юге Франции, когда каталонская ковка середины XIX века [ 22 ] а в Австрии как Штюкофен [ фр ] до 1775 года.

Выплавка железа была неизвестна в доколумбовой Америке .

Раскопки в Л'Анс-о-Медоуз , Ньюфаундленд, обнаружили значительные свидетельства обработки болотного железа и производства железа на цветочном заводе норвежцами. [ 23 ] Скопление эпохи викингов ( ок. 1000–1022 гг. Н.э.) в Л'Анс-о-Медоуз расположено на возвышении над морской террасой, между осоковым торфяником и океаном. По оценкам, основанным на меньшем количестве шлака, обнаруженном археологами, 15 кг шлака было получено во время, по-видимому, единственной попытки плавки. Путем сравнения содержания железа в первичной болотной железной руде, найденной в специально построенной «печной хижине», с железом, оставшимся в этом шлаке, было получено примерно 3 кг железного блюма. При выходе в лучшем случае 20% от хорошей богатой железом руды это говорит о том, что рабочие, перерабатывающие руду, не имели особой квалификации. [ 23 ] Это подтверждает идею о том, что знания в области обработки железа были широко распространены и не ограничивались крупными центрами торговли и коммерции. [ 23 ] Археологи также обнаружили на этом месте 98 гвоздей и, что немаловажно, фрагменты корабельных заклепок, а также значительные свидетельства работы по дереву, что указывает на ремонт лодок или, возможно, кораблей на этом месте. [ 23 ] [ 24 ] (Остается важным соображение, что из потенциального сырого блюма весом 3 кг наверняка не получится достаточно очищенного слитка для производства 3 кг восстановленных гвоздей и заклепок.)

Вид на цветочные мастерские (каталонские кузницы) в миссии Сан-Хуан Капистрано , старейшем ( около 1790-х годов) существующем объекте такого рода в Калифорнии.

Во время испанской колонизации Америки цветочные мастерские или «каталонские кузницы» были частью «самообеспеченности» некоторых миссий , энкомьенд и пуэбло . 1790-х годов , являющиеся частью францисканских испанских миссий в Альта-Калифорнии «Каталонские кузницы» в миссии Сан-Хуан Капистрано , являются старейшими существующими объектами такого рода в современном штате Калифорния . Вывеска Bloomeries гласит, что это место является «частью первого промышленного комплекса округа Ориндж ».

Археология в Джеймстауне, Вирджиния ( около 1610–1615 гг.) . [ нужна ссылка ] ) обнаружил остатки простой печи для обжига с коротким валом, вероятно, предназначенной для еще одного «испытания ресурсов», подобного тому, что произошло в Винланде намного раньше. Английским поселенцам Тринадцати колоний закон запрещал заниматься производством; какое-то время британцы стремились разместить большую часть квалифицированных ремесленников у себя дома. Фактически, это была одна из проблем, приведших к революции. [ нужна ссылка ] Металлургический завод Фоллинг-Крик был первым в Соединенных Штатах. является Металлургический завод Неабско примером первых попыток Вирджинии сформировать работоспособную американскую промышленность.

Самой ранней кузницей железа в колониальной Пенсильвании была Томаса Раттера фабрика недалеко от Поттстауна , основанная в 1716 году. [ 25 ] В Адирондаксе , штат Нью-Йорк, горячего струйного песка . в 19 веке были построены новые цветочные мастерские с использованием техники [ 26 ]

См. также

[ редактировать ]
Железная печь Блумери вдоль Блумери-Пайк (маршрут 127 Западной Вирджинии) недалеко от Блумери, Западная Вирджиния, США.
  1. ^ Торнтон, Джонатан; Уильямс, Скип; Шугар, Аарон. «Цветочный завод в Рокбридже - Отчеты: плавка обогащенной болотной руды в заводе с низкой шахтой» . Искусство плавильного завода: экспериментальное производство железа в Rockbridge Bloomery . Университет Вашингтона и Ли . Проверено 21 августа 2023 г.
  2. ^ «История ковки – сейчас и тогда» . Кантонская дроп-форж .
  3. ^ «Самое раннее использование железа в Китае» Дональда Б. Вагнера в книге «Металлы в древности» , Сюзанна М.М. Янг, А. Марк Поллард, Пол Бадд и Роберт А. Иксер (Международная серия BAR, 792), Оксфорд: Archaeopress, 1999 , стр. 1–9.
  4. ^ Клайн, WW (1937) Горное дело и металлургия в негритянской Африке . Мероэ становится центром выплавки железа в Восточной Африке Менаша, Висконсин: Джордж Банта
  5. ^ Эггерт, Манфред (2014). «Раннее железо в Западной и Центральной Африке». В Бройниге, П. (ред.). Нок: Африканская скульптура в археологическом контексте . Франкфурт, Германия: Африка Магна. стр. 51–59.
  6. ^ Jump up to: а б с Эггерт, Манфред (2014). «Раннее железо в Западной и Центральной Африке» . В Бройниге, П. (ред.). Нок: Африканская скульптура в археологическом контексте . Франкфурт, Германия: Африка Магна. стр. 53–54. ISBN  9783937248462 .
  7. ^ Эз-Узомака, Памела. «Железо и его влияние на доисторическое место Лея» . Академия.edu . Университет Нигерии, Нсукка, Нигерия . Проверено 12 декабря 2014 г.
  8. ^ Холл, Огюстен (6 ноября 2009 г.). «Ранняя металлургия Западной Африки: новые данные и старое православие». Журнал мировой предыстории . 22 (4): 415–438. дои : 10.1007/s10963-009-9030-6 . S2CID   161611760 .
  9. ^ Хойланд, Роберт Г. (2006). «Средневековые исламские мечи и изготовление мечей: трактат Кинди «О мечах и их видах» (издание, перевод и комментарии)» . Проверено 9 октября 2022 г. - через Google Scholar.
  10. ^ Джулефф, Гилл (январь 1996 г.). «Древняя технология выплавки железа с помощью ветра в Шри-Ланке» . Природа . 379 (6560): 60–63. дои : 10.1038/379060a0 . ISSN   1476-4687 . S2CID   205026185 .
  11. ^ Ранганатан, Шриниваса; Шринивасан, Шарада (1997). «Металлургическое наследие Индии» . Сувенир к золотому юбилею Индийского института науки . Университет Иллинойса , факультет материаловедения и инженерии. стр. 29–36 . Проверено 30 октября 2019 г.
  12. ^ Радомир Плинер, Железо в археологии - европейские металлургические заводы , глава XII, 2000 г.
  13. ^ Даррелл Маркевиц, «Если у вас нет ЖЕЛЕЗА - к эффективному методу для небольших печей для выплавки железа» , EXARC Journal 2012-1
  14. ^ Дуглас Алан Фишер, «Стальная эпопея» , Harper & Row 1963, стр. 26–29
  15. ^ Доменная печь, теория и практика , Американский институт горных, металлургических и нефтяных инженеров, Гордон и Breach Science, 1969, стр. 4–5.
  16. ^ «Некоторые аспекты металлургии и производства европейских доспехов» . Архивировано из оригинала 22 апреля 2002 года . Проверено 14 июля 2012 г.
  17. ^ Алан Р. Уильямс, Методы изготовления мечей в средневековой Европе , Gladius 1977, с. 70–77
  18. ^ HR Шуберт, История британской черной металлургии (1957).
  19. ^ РФ Тайлекот, История металлургии (1991).
  20. ^ «Домная печь в прежние времена» . Ернконторет . 21 декабря 2018 г. Архивировано из оригинала 26 декабря 2023 г.
  21. ^ Магнуссон, Г. (2015). Железо и средневековая модернизация Швеции . Йернконторет, Стокгольм.
  22. ^ «Процесс цветения» . Британская энциклопедия . Проверено 15 июля 2017 г. Окончательный вариант такого цветущего очага сохранился в Испании до 19 века.
  23. ^ Jump up to: а б с д Боулз, Г.; Боукер, Р.; Самсонов, Н. (2011). «Экспансия викингов и поиски болотного железа» . Платформа . 12 : 25–37.
  24. ^ Льюис-Симпсон, Шеннон (2000). Возвращение к Винланду: норвежский мир на рубеже первого тысячелетия . Сент-Джонс, Ньюфаундленд: Ассоциация исторических мест Ньюфаундленда и Лабрадора. ISBN  0-919735-07-Х .
  25. ^ Боллес, Альберт Сидней (1878). Промышленная история Соединенных Штатов, от самых ранних поселений до наших дней: полный обзор американской промышленности, включая сельское хозяйство и садоводство; в том числе выращивание хлопка, табака, пшеницы; разведение лошадей, скотоводства и т. д.; все важные производства, судоходство и рыболовство, железные дороги, шахты и горнодобывающая промышленность, а также нефть; также история шахтеров и Молли Магуайрс; банки, страхование и торговля; профсоюзы, забастовки и восьмичасовое движение; вместе с описанием канадской промышленности . Норидж, Коннектикут: Издательская компания Генри Билла. п. 193.
  26. ^ Гордон К. Поллард, «Эксперименты по производству цветущих растений в XIX веке: свидетельства Адирондака в Нью-Йорке», Historical Metallurgy 32 (1) (1998), 33–40.
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 48ac65c12acbd2979bd862b2a7a4ca1f__1719782820
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/48/1f/48ac65c12acbd2979bd862b2a7a4ca1f.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Bloomery - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)