реферат. Железо. История железа
 Скачать 83.77 Kb.
|
ГЛАВА 4. МЕТАЛЛУРГИЯ ЖЕЛЕЗА В СРЕДНЕВЕКОВЬЕВ течение более чем двух тысячелетий тигельный и сыродутный способы экстракции железа из руд развивались параллельно практически на всей территории планеты, где была известна металлургия. Однако с наступлением Новой эры ситуация изменилась: на Востоке основное развитие получил тигельный способ производства. Этому способствовали, по крайней мере, две объективные причины: во-первых, в Азии существовало много (по меркам эпохи) легкодоступных месторождений природнолегированных железных руд, что позволяло получать в тиглях в результате плавки сразу высококачественную сталь В Европе ситуация была в корне иной: легкодоступных природно-легированных месторождений здесь всегда было меньше чем в Азии, а многие из известных были уже в значительной степени выработаны кельтами. Длительное господство в регионе Римской Империи, которая в последние столетия своего существования практически не развивала новых методов горно-металлургического производства, а ориентировалась на ввоз качественных металлургических материалов из Азии, привело к застою в отрасли: некоторые успехи были достигнуты лишь в технологии и организации переработки металлического лома. Крайне неблагоприятной была демографическая ситуация, которая усугублялась экспансией и опустошительными набегами восточных завоевателей. В сложившихся условиях требовался новый подход к металлургии железа: необходимо было добиваться высокой производительности каждого отдельного агрегата, чтобы обеспечивать потребности в инструментах всех слоев немногочисленного населения, и эффективно расходовать имеющиеся и не всегда качественные ресурсы. Достичь упомянутых целей можно было только одним путем, который уже был намечен предыдущим ходом развития металлургии: требовалось повысить интенсивность подачи дутья в агрегат, что и пытались планомерно осуществлять западные металлурги, начиная с эпохи Средневековья. То, что увеличение интенсивности подачи дутья в агрегат позволяет повысить его производительность, достаточно очевидно – уголь горит быстрее и быстрее заканчивается процесс производства кричного железа. В отношении же экономии ресурсов выигрыш заключался в повышении температурного уровня процесса, а затем, по мере увеличения размеров печей, в улучшении условий теплообмена и, как следствие, более полном восстановлении железа из оксидов. 4.1 Металлургия железа в АльпахВ Скандинавии и в Альпах в VII–VIII в. стали строить сыродутные горны высотой больше человеческого роста, причем увеличение высоты агрегата происходило очень интенсивно и к концу тысячелетия строились печи высотой до 5 м. С увеличением высоты горнов в них стали существенно улучшаться условия теплообмена между опускающимися сверху железорудными материалами и поднимающимся снизу, от фурм, восстановительным газом (оксидом углерода). Получаемая крица стала более равномерной по химическому составу, в ней повысилось содержание железа, а само железо стало более насыщено углеродом. В вышеупомянутых печах, также как и в сыродутных горнах, производимым продуктом оставалась крица, но, вместе с тем, в связи с развитием в агрегате процессов теплообмена их можно отнести к категории шахтных печей (которыми считаются, появившиеся позднее, домницы, доменные и ваграночные печи). В Скандинавии такие печи назывались «осмундскими», в альпийском регионе высокие сыродутные горны получили название «штюкофенов. Развитие металлургии железа в Альпах и в Скандинавии базировалось на прекрасном ресурсном фундаменте. В обоих регионах были в достатке легкодоступные богатые железные руды. Сначала их добывали непосредственно на поверхности земли, а по мере истощения открытых месторождений железную руду стали добывать из штолен – горизонтальных или наклонных горных выработок. Такое ведение горной добычи особенно широко практиковалось в Альпах, где распространенным видом геологической структуры являются «горсты» – поднятые по разломам участки земной коры, богатые рудами металлов. В Европе горсты образуют вершины с крутым обрывистым южным склоном и пологим северным. В распоряжении средневековых металлургов находились богатые ресурсы качественной древесины для выжига угля и мощные потоки воды для приведения в действие водоналивных колес, обеспечивавших подачу в штюкофены необходимого количества дутья. Север Европы часто называют страной ветров, возможно наиболее образно это отношение к природе Скандинавии и арктических архипелагов выразил великий французский романист Виктор Гюго, который писал: Постоянным движением воздуха отличается и Альпийский регион. Таким образом, средневековый металлург, работавший с крупнейшими агрегатами своего времени – штюкофенами и осмундскими печами, должен был быть специалистом-«ландшафтоведом», то есть должен был уметь, подобно мореплавателю управляющему кораблем, «поймать ветер», чтобы извлечь железо из руды. Штюкофены и осмундские печи обеспечивали самый высокий температурный уровень термических процессов раннего Средневековья. Температура продуктов плавки (крицы и шлака) в них гарантированно достигала 1400 ºС, но условия науглероживания металла в печах все же еще не позволяли получать в них чугун. Нужен был еще один шаг, еще некоторое увеличение высоты агрегата, чтобы получить новое качество – новый продукт процесса, высокоуглеродистый сплав чугун. Этот шаг был сделан после появления печей шахтного типа – «домниц» (русское название) или «блауофенов» (немецкий термин) в начале XIV столетия. То обстоятельство, что именно металлургическая индустрия обеспечивала наивысшие температуры в Средневековой промышленности, было хорошо известно современникам |