ყველამ იცის, რომ ქიმიური ელემენტების პერიოდული ცხრილის თითქმის სამი მეოთხედი D.I. მენდელეევი, არის ლითონები. ლითონების ადგილი თანამედროვე სამყაროში ერთ-ერთი ცენტრალურია და მათი მნიშვნელობა თანამედროვე ადამიანისთვის ძნელად შეიძლება გადაჭარბებული იყოს. როგორც ჩანს, ადამიანმა ყველაფერი იცის ლითონების შესახებ, მისთვის საიდუმლო არ არის დარჩენილი ამ სფეროში, მაგრამ მოდით, Metall-SK კომპანიის თანამშრომლებმა, რომელიც დიდი ხანია წარმატებით ეწევა ლითონის გლინვას, ამაში ეჭვი შევიტანოთ. და გაგაცნობთ რამდენიმე საიდუმლოებას ადამიანის გამოყენების ლითონების ისტორიიდან. მოდით ჩავიხედოთ კაცობრიობის ისტორიის იდუმალ სიღრმეებში, რადგან სწორედ იქ გაეცნო ადამიანთა ახალგაზრდა ტომმა ლითონები, აღმოაჩინა მათი ჯადოსნური თვისებები, ისწავლა როგორ გამოეყენებინა ისინი. თუმცა, ზუსტად როდის მოხდა ეს და როგორ ზუსტად - ეს არის ლითონების ყველაზე დიდი საიდუმლო და ყველაზე მნიშვნელოვანი საიდუმლო, რომლის ამოხსნასაც იგი ამაოდ ცდილობს.

ლეგენდის თანახმად, პირველი რკინა ციდან მივიდა ხალხს. ის მეტეორიტებში აღმოაჩინეს. ამას ადასტურებს სხვადასხვა ენაზე რკინის აღმნიშვნელი სიტყვები - ძველ ეგვიპტურში რკინას უწოდებენ "ვაეპერე", ითარგმნება როგორც "სამოთხეში დაბადებული", ხოლო ძველ კოპტურში მას "სამოთხის ქვას" უწოდებენ. თუმცა, ბუნებაში რკინის მეტეორიტების იშვიათობა აბნევს, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს ძველი ხალხის მიერ მათი აღმოჩენის ალბათობას. მეცნიერები მიდრეკილნი არიან რკინის მიწიერი წარმოშობისკენ, რაც ადასტურებს ბუნების ძალზე იშვიათ გაჩენას ბუნებაში.

უძველესი ლითონის ნაწარმი აღმოაჩინეს დაახლოებით რვა ათასი წლის წინ არსებული დასახლებების ადგილზე! თავდაპირველად, ადამიანმა უბრალოდ იპოვა რამდენიმე ლითონი, რომლებიც ბუნებაში გვხვდება ბუნებრივ ან მშობლიურ მდგომარეობაში - ოქრო, ვერცხლი, სპილენძი. ისინი იდუმალ, თვალისთვის სასიამოვნო ბრწყინავდნენ და ამიტომ იყენებდნენ სამკაულების დასამზადებლად. თუმცა, ხალხმა მალე გამოიყენა მშობლიური სპილენძი, როგორც მასალა სხვადასხვა ხელსაწყოებისთვის: თევზის კაკვები, ისრისპირები და შუბები.

მაგრამ როგორ დაიწყო ადამიანმა ქვიდან ლითონის ამოღება? როგორ დაიწყო პირველად მადნის მოპოვება? ოჰ, ეს არ მოხდა მაშინვე და არა ღვთაებრივი ძალების დახმარების გარეშე, რომლებიც ამ შემთხვევაში წარმოადგენდნენ ცეცხლს. უძველესი ღვთაებები იცავდნენ ადამიანებს, მაგრამ მათ თავად სჭირდებოდათ დაცვა. ცეცხლი რომ არ ჩამქრალიყო, ქვებით იყო გარშემორტყმული და ამ ქვებს შორის იყო სპილენძის მადნის ნატეხებიც. ცეცხლის მაგიური ძალების გავლენით მადანი დნებოდა და სპილენძად გადაიქცა. დიდი ხნის განმავლობაში, ძველმა ადამიანმა ვერ შეამჩნია ეს ჯადოსნური გარდაქმნები, მაგრამ ბოლოს მან შენიშნა და დაიწყო ცეცხლში სპილენძის მადნის სპეციალურად ჩატვირთვა ლითონის მისაღებად. სპილენძი, რომელიც მადნიდან დნობდა, უფრო ძლიერი აღმოჩნდა, ვიდრე მშობლიური სპილენძი, თუმცა, ის მაინც ჩამორჩებოდა ქვას სიძლიერით - ის ძალიან რბილი იყო. გაცილებით ძლიერი აღმოჩნდა სპილენძისა და კალის შენადნობი, ბრინჯაო. ბრინჯაოს იარაღმა თანდათან შეცვალა მსგავსი სპილენძის იარაღები.

დიდი ხნის განმავლობაში რკინას აფასებდნენ ოქროსთან, რადგანაც ისეთივე მწირი იყო. მაგრამ საბოლოოდ, ადამიანმა აღმოაჩინა რკინის შედარებით იაფი წარმოება - მისი დნობა მადნიდან მეტალურგიულ ღუმელებში. დედამიწაზე დაიწყო რკინის ხანა, რომელიც დღემდე გრძელდება.

ახლა კი გადავიდეთ კიდევ ერთ საიდუმლოზე: როდესაც ადამიანმა გაარკვია, რატომ იღებენ ლითონებს. დიახ, ადამიანმა პირველად შეიტყო, როგორ იღებენ ლითონებს, მაგრამ ამის შემდეგ დიდი ხნის განმავლობაში ვერ ხვდებოდა რატომ. ადამიანი ვერ ხვდებოდა რკინის ყველა ტრანსფორმაციას: ხან ხისტი, მაგრამ მტვრევადი და ზოგჯერ, პირიქით, ზედმეტად რბილი, მაგრამ მისგან დამზადებული ხელსაწყოები იხრება, ბრტყელდება და სწრაფად დუნდება. ამრიგად, მადნის მოპოვების ისტორია არის სხვადასხვა ექსპერიმენტების ისტორია, რომლებიც ჩატარდა ლითონებთან და გაგრძელდა XIX საუკუნის ბოლო მეოთხედამდე. სწორედ მაშინ რუსმა მეცნიერმა პ.პ. ანოსოვმა მეცნიერულად დაასაბუთა ფოლადის წარმოება. მას 10 წელი დასჭირდა ამის გაკეთებას.

ჩვენს 21-ე საუკუნეში ფოლადი იწარმოება სპეციალურად აღჭურვილ მეტალურგიულ ქარხნებში. სადაც რკინის მადანი პირველად დნება უზარმაზარ აფეთქებულ ღუმელებში, რომლებშიც ის ღორის რკინად გადაიქცევა. თუჯი, თავის მხრივ, დნება, მაგრამ უკვე ღია ღუმელებში, კონვექტორებში ან ელექტრო ღუმელებში და შემდეგ იქცევა ფოლადად. სხვადასხვა პროფილის სპეციალისტები ამ ჯადოსნურ ტრანსფორმაციას „აგონებენ“: ადუღებულები, მეტალურგიის ინჟინრები, გადამყვანები, შემწვარები, დნობის მწარმოებლები, დამსხმელები, სლინგერები, რომლებიც ადვილად აკონტროლებენ სხვადასხვა მეტალურგიულ ერთეულებს.

და როგორ მიიღეთ ფოლადი, როდესაც არ იყო ჭკვიანი მანქანების მთელი ეს არსენალი? აღმოსავლეთში, ისევე როგორც ეგვიპტეში, ასევე ბრიტანეთის კუნძულებზე, ძველ ელადაში და ძველ რუსეთში ფოლადი დნებოდა ფრთხილად მომზადებული რკინის საბადოდან პატარა თიხის ჭურჭელში (ჭურჭელში). რკინის საბადო ჯერ წვრილ ნაჭრებად აწურეს, შემდეგ ამ ნაჭრებს ცეცხლზე წვავდნენ. ამ პროცესში იწვა გოგირდი, ფოსფორი და სხვა ნივთიერებები, რომლებიც მადანში შეხვედრისას აუარესებს ლითონის თვისებებს. რა თქმა უნდა, ძველმა ოსტატებმა არ იცოდნენ ყველა ამ ნივთიერების არსებობისა და ლითონზე მათი გავლენის შესახებ, მათ უბრალოდ გამოცდილებიდან იცოდნენ, რომ ფოლადი უკეთესია დამსხვრეული და დამწვარი მადნისგან.

გამოწვის დასრულების შემდეგ მადანი ასხამდნენ ჭურჭელში, უფრო მეტიც, მას ფენებად ავსებდნენ ნახშირის ფხვნილით; ფენები, როგორც წესი, კეთდებოდა 10-12 (ქვანახშირის ფენა - მადნის ფენა - ქვანახშირის ფენა). ამ შემთხვევაში ქვანახშირი სითბოს გადამზიდველის როლს ასრულებდა, რადგან ის წვავდა და დნობდა მადანს. იმისათვის, რომ წვა უფრო ინტენსიური ყოფილიყო, ჭურჭლის ძირში გაჩნდა ხვრელი, სადაც ჰაერი ტყავის მსხვილ ბუხტში ამოტუმბავდა. ამრიგად, ჭურჭელში შეიქმნა უმაღლესი ტემპერატურა, რომლის გავლენითაც მადანი დნებოდა და ნახშირბადი, რომელიც ნახშირს ქმნის, ჟანგბადი ამოიღო მადნიდან და ის გადაიქცა რკინად. Metal-SK აკეთებს ამას.

მომავალში, თიხის ჭურჭელი შეიცვალა პატარა დომნიცას ღუმელებით, რომლებიც უკვე მეტ ლითონს აძლევდნენ. თუმცა, აღმოსავლეთში, ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში, ისინი ერთგულებას ინარჩუნებდნენ ფოლადის შექმნის ზუსტად იმ მეთოდის მიმართ, რომელიც საჭიროებდა ჭურჭლის გამოყენებას. შესაძლოა ამიტომაც აღმოსავლური ოსტატისთვის რკინის მიღება არ არის საბოლოო შედეგი. საბოლოო შედეგი იყო დამასკის ფოლადი, რომელიც ცნობილია და პატივს სცემენ მთელ მსოფლიოში, რადგან ვერავინ შეედრება მას სიმტკიცეთ და ამავე დროს მოქნილობით. დამასკის ფოლადის დამზადების საიდუმლო მამიდან შვილს გადაეცა და დანამდვილებით არ არის შემონახული. მაგრამ ცნობილია, რომ რკინის მიღების შემდეგ ოსტატმა იზოლირებული კუთხეებიდან ამოიღო სასწაულმოქმედი მცენარეები (ძველი ოსტატები დარწმუნებულნი იყვნენ, რომ მცენარის წვენები, რომლებსაც აქვთ ძალა, მოქნილობა, სიბლანტე, ამ თვისებებს ლითონს გადასცემენ) და ჩააგდო ჭურჭლის ხვრელში, მაგრამ რაც მთავარია - იმ პროპორციით, რომელიც მხოლოდ მისთვის იყო ცნობილი. ასე რომ, მცენარეები დაიწვა, მართლაც გადასცა მათი ჯადოსნური თვისებები რკინას, გადააქცია ფოლადად. რა თქმა უნდა შესაძლებელი იყო იმის დადგენა, რომ ფესვებთან და ფოთლებთან ერთად, ოსტატებმა ლითონს დაამატეს გრაფიტის ფხვნილი, რა თქმა უნდა, მხოლოდ გარკვეული პროპორციებით. და ბრძენმა ოსტატებმა არ იცოდნენ, რომ ეს იყო გრაფიტი, რომელსაც ისინი უფრო დამხმარე მასალად თვლიდნენ, რაც რკინას ფოლადად აქცევდა. ფაქტია, რომ გრაფიტი არის სუფთა ნახშირბადი, რომელიც ერთ-ერთ მთავარ როლს ასრულებს ლითონის წარმოებაში. მეტალურგიის პირველი ყველაზე მნიშვნელოვანი წესია ის, რომ მხოლოდ ის შენადნობი ითვლება ფოლადი, რომელშიც ნახშირბადის რაოდენობა არ აღემატება ორ პროცენტს. მეორე ყველაზე მნიშვნელოვანი წესი არის ის, რომ რაც მეტი ნახშირბადი, მით უფრო ძლიერია ფოლადი, მაგრამ ნაკლებად დრეკადი და პირიქით.

ასე რომ, გასული საუკუნის შუა რიცხვებამდე, ნახშირბადის ზუსტი რაოდენობის შერჩევით, მეტალში ორი საპირისპირო - სიძლიერისა და პლასტიურობის შერწყმის ურთულესი ამოცანა გადაიჭრა. ასე რომ, დადასტურდა გრაფიტის გადამწყვეტი სარგებელი. მაგრამ რაც შეეხება ყვავილებს, ფესვებს? რა არის მათი გამოყენება? ის ფაქტი, რომ ისინი შეიცავს დიდი რაოდენობით სხვადასხვა არაორგანულ ნივთიერებებს: რკინას, მოლიბდენს, ვანადიუმს. ეს ნივთიერებები სხვადასხვა გზით მოქმედებდნენ ფოლადზე, რაც მას განსაკუთრებულ უნიკალურ თვისებებს ანიჭებდა. ფოლადის უძველეს წარმოებაზე საუბრისას, შეუძლებელია არ შევეხოთ ისეთ მნიშვნელოვან პუნქტს, როგორიცაა მისი გამკვრივება. ეს არის ყველაზე იდუმალი, ყველაზე ამაღელვებელი მომენტი სპეციალური სახის ფოლადის დამზადებისას. წრთობა გამოიგონეს ძველ ეგვიპტეში, სადაც ხელოსნებს სურდათ ყალბი პროდუქტის სწრაფად გაგრილება, ჩაეფლო ძალიან ცივ წყალში და შედეგად აღნიშნეს, რომ ამ პროცედურის შემდეგ ლითონი გაცილებით ძლიერდება.

ძველ ხალხს შეცდომით სჯეროდა, რომ გამკვრივება პირდაპირ დამოკიდებულია სითხის ხარისხზე, რომელშიც ჩაეფლო გახურებული ლითონი. მაგრამ ამ შეცდომამ მრავალი ფანტასტიკური, ყველაზე დახვეწილი ექსპერიმენტი გამოიწვია. ასე რომ, ბაღდადში გაცივდნენ ლითონი, ჩასვეს მონის დაკუნთულ სხეულში, რომელსაც ძალა უნდა გადაეტანა იარაღზე. შუა საუკუნეებში ცნობილი იყო ფოლადის გამაგრების რეცეპტი, რომელშიც მთავარი ინგრედიენტი წითური ბიჭის შარდი იყო. ვთქვათ, ბნელი ცრურწმენები? და მართალი იქნებით. უბრალოდ, პირები ნამდვილად უკეთესად ხასიათდება სისხლში ან შარდში, ვიდრე უბრალო ჭაბურღილის წყალში, რადგან ეს პროცესი იდეალურად უნდა იყოს ნელი, რაც ხდება მარილის ხსნარებში. ან თუ დანა ქარში გაცივდება, როგორც ძველ დამასკოში ფოლადი თბებოდა.

მაგრამ რაც შეეხება თანამედროვე მეთოდებს? რა არის მათი მიმზიდველობა? მეცნიერული ცოდნის კონფიდენციალურობაში მითოპოეტიკასთან მიმართებაში, რომელიც განასხვავებს თანამედროვე მეტალურგიას უძველესისგან, მაგრამ არავითარ შემთხვევაში არ გამორიცხავს მის სილამაზეს. ამას ადასტურებს კომპანია Metall-SK-ის კარგად კოორდინირებული და ზუსტი მუშაობა, სადაც ლითონისგან დამზადებული ყოველი დეტალი წვრილმანამდეა გათვლილი და ლამაზია თავისი უნაკლოობით. დიახ, თანამედროვე სამყაროში მათემატიკური ფორმულები, რიცხვითი დამოკიდებულებები, ზუსტი გამოთვლები ბევრს წყვეტს. ასე რომ, ქაღალდზეც კი, შესაძლებელია წინასწარ განჭვრიტოთ ის თვისებები, რასაც შედეგად ექნება ფოლადი, წინასწარ გამოთვლილი მისი წარმოების მთელი ტექნოლოგია. სწორედ ამიტომ, თანამედროვე ლითონის ინდუსტრია გაოცებულია ფოლადების უზარმაზარი ასორტიმენტით: მძიმე, აცვიათ მდგრადი, სითბოს მდგრადი, მჟავა რეზისტენტული. ამ მიდგომას ეწოდა კომპოზიციური, ხოლო მეტალურგიის მეცნიერები - კომპოზიტორები. მაგრამ მართალია, თუ ცნობილი აფორიზმი არქიტექტურას „ქვაში გაყინულ მუსიკას“ უწოდებს, მაშინ ბევრ მეტალის ნაწარმს ვერანაირად ვერ ვუწოდებთ, გარდა მეტალში გაყინული მუსიკისა.

ფოლადი არის რკინისა და ნახშირბადის შენადნობი. ფოლადს ყოველდღიურ ცხოვრებაში ზოგჯერ რკინას უწოდებენ. მაგრამ რკინა ფოლადის მხოლოდ საწყისი მასალაა.

VII საუკუნეში ძვ.წ კელტებმა იცოდნენ რკინის მადნიდან რკინის დნობა. მადნის გასათბობად ღია ღუმელში ნახშირის ალი იყენებდნენ. შედეგი იყო თუჯის შემცველი დიდი რაოდენობით ნახშირბადი. მაგრამ თუჯის გაყალბება შეუძლებელია, რადგან ის მყიფეა. და თუ შეამცირებთ ნახშირბადის შემცველობას შენადნობაში, მიიღებთ ფოლადს. ყოველივე ამის შემდეგ, მთავარი განსხვავება თუჯსა და ფოლადს შორის არის ნახშირბადის პროცენტული მაჩვენებელი. ფოლადში ნახშირბადი 2,14%-ზე ნაკლებია, თუჯში კი გაცილებით მეტს შეიცავს. ფოლადის ხარისხის გასაუმჯობესებლად მას ემატება შენადნობი ელემენტები. შენადნობი ფოლადი არის რკინის, ნახშირბადის და შენადნობი ელემენტების შენადნობი, რომელშიც რკინა შეიცავს მინიმუმ 45%.

ფოლადის გამოგონების ისტორია

ჟოლოსფერი გადანაწილება

ყვირილი რქა

თუჯის ხარისხის გასაუმჯობესებლად მისგან ჭარბი ნახშირბადი ამოიღეს მეთოდით კრიტიკული გადანაწილება. ეს პროცესი მიმდინარეობდა აყვავებულ - ღია ღუმელში, რომელშიც ღორის რკინას ათავსებდნენ პირდაპირ ცეცხლმოკიდებულ ნახშირზე. გამდნარი თუჯი გაწმენდილი იყო ზედმეტი ნახშირბადისგან ცხელი ჰაერის აფეთქებით. გარდა ამისა, იგი დაგროვდა სამჭედლოს ფსკერზე. შავი წიდის ჟანგვის მოქმედებამ განაპირობა დამატებითი დეკარბურიზაცია. ჩამოყალიბდა შლამი, რომელსაც ე.წ აყვავება. შემდეგ კრიცას ამზადებდნენ წიდის გამოსაწურავად. დანაშაულის გადანაწილება წარმოიშვა XIV საუკუნეში. XVIII საუკუნეში. იგი შეიცვალა პუდლინგის მეთოდით.

გუბეები

გუბე ღუმელი

წინ გადადგმული ნაბიჯია ფოლადის ტექნოლოგიაში გუბეები. პუდლინგის პროცესში გამდნარი რკინა გაწმენდილი იყო ნახშირბადისგან. პუდლინგის პროცესის ტექნოლოგია შეიმუშავა ინგლისელმა მეტალურგმა ჰენრი კორტი 1784 წელს. ბლუმერის მეთოდისგან განსხვავებით, ამ პროცესში ღორის რკინა დნებოდა სპეციალურ გუბე ღუმელში, სადაც ღორის რკინა არ იყო შეხებაში საწვავთან. გამდნარ ლითონს ურევდნენ სპეციალური ღეროებით, რომლებზეც ლითონის ნაწილაკები ეწებებოდა. თანდათან ცომის მსგავსი ძახილი ჩამოყალიბდა. მიღებული კრიცა გაყალბდა საჭირო დეტალის მისაღებად. მთავარი განსხვავება ღუმელსა და აყვავებულ ღუმელს შორის იყო ძვირადღირებული ნახშირის სხვა საწვავებით ჩანაცვლების შესაძლებლობა.

ფოლადის მოპოვების ბესემერის მეთოდი

ბესემერის კონვერტორი

XIX საუკუნის მეორე ნახევარში. მექანიკურმა ინჟინერიამ სწრაფად დაიწყო განვითარება. აშენდა რკინიგზა, ხის მცურავი გემების ნაცვლად გამოჩნდა ფოლადის ორთქლის გემები. ამ ყველაფერს დიდი რაოდენობით ლითონი სჭირდებოდა. გაიზარდა მოთხოვნა ფოლადზე. ფოლადის მოპოვება კი ძალიან ნელი, შრომატევადი და ძვირი იყო. ფოლადის წარმოებაში განსაკუთრებით შეფერხება იყო გაყალბება. ბევრი მეცნიერი ფიქრობდა იმაზე, თუ როგორ გამოეყენებინათ თხევადი ფოლადი ჩამოსხმისთვის.

ეს პრობლემა ინგლისელმა ინჟინერმა მოაგვარა ჰენრი ბესემერი 1854 წელს

იმ დღეებში შორი დისტანციის იარაღს თუჯისგან ამზადებდნენ. ვინაიდან მათ დიდი რაოდენობის გასროლა უნდა გაუძლო, თუჯის ხარისხი მაღალი უნდა ყოფილიყო. ბესემერი მუშაობდა თუჯის ხარისხის გასაუმჯობესებლად. მან აღმოაჩინა, რომ თუჯის დნობის დროს, შემცირებული რკინა ჩნდება პირველ რიგში აფეთქების მილებში. ბესემერი ცდილობდა ფოლადი გაეკეთებინა გამდნარ რკინაში ჰაერის აფეთქებით. და მალე მან მიიღო შესანიშნავი ხარისხის ფოლადი. გარდა ამისა, ბესემერი მიხვდა, რომ არ იყო საჭირო გარედან სითბოს შემოტანა ტექნოლოგიურ პროცესში. თუჯის შეიცავს წვად მინარევებს: ნახშირბადს, სილიციუმს, მანგანუმს. წვისას ისინი ზრდიან დნობის ტემპერატურას. შედეგი არის თხევადი ფოლადი.

1856 წელს ბესემერმა აჩვენა კონვერტორი თხევადი ფოლადის წარმოებისთვის.

როგორ მუშაობს ბესემერის გადამყვანი?

აფეთქებული ღუმელიდან გამოსული ღორის რკინა შეედინება კონვერტორში - ავზში, რომელსაც ბოლოში ნახვრეტები აქვს ჰაერის მიწოდებისთვის. გადამყვანი ფიქსირდება მოძრავ საყრდენებზე, ამიტომ მისი ადვილად გადატანა შესაძლებელია ჰორიზონტალურიდან ვერტიკალურ მდგომარეობაში შევსების შემდეგ. ჰაერი იფეთქება ძირში არსებული ხვრელების მეშვეობით. ჰაერში არსებული ჟანგბადი ერწყმის თუჯის ნახშირბადს. გადამყვანი გადადის ჰორიზონტალურ მდგომარეობაში, როდესაც პროცესი დასრულებულია და კონვერტორში რკინა წარმოიქმნება. ამის შემდეგ რკინას ემატება ნახშირბადის შემცველი მინარევები. ხდება რკინის შემდგომი დაჟანგვა. შედეგი არის ფოლადი ნახშირბადის დაბალი პროცენტით. ეს პროცესი ძალიან სწრაფია. 10 წუთში შეიძლება 10 ტონა თუჯის გადაქცევა ფოლადად.

ბესემერის მეთოდით შესაძლებელი გახდა ფოლადის წარმოება შეუზღუდავი რაოდენობით.

საზოგადოება ხშირად მედიის საშუალებით იგებს ტექნოლოგიურ სიახლეებს, მაგრამ ასეთი გზავნილები, როგორც წესი, არ ეყრდნობა დიპლომატიურ წყაროებს. 1915 წლის 31 იანვარს ეს წესი დაირღვა. The New York Times-მა გამოაქვეყნა მოკლე სტატია სახელწოდებით A Non-Rusting Steel. გაზეთში ნათქვამია, რომ კომპანიამ ბრიტანეთის ქალაქ შეფილდში ბაზარზე გამოიტანა ახალი ტიპის ფოლადი "რომელიც არ კოროზირდება, არ ჭუჭყიანდება და არ ლაქავს". მწარმოებელი ამტკიცებდა, რომ ის უკიდურესად შესაფერისია დანაჩანგლის დასამზადებლად, რადგან მისგან პროდუქტები კარგად არის გარეცხილი და არ კარგავს ბზინვარებას ყველაზე მჟავე საკვებთან შეხებისას. ინფორმაციის წყაროდ ამერიკის კონსული შეფილდში ჯონ სევიჯი დასახელდა. ასე რომ, დიდი აურზაურის გარეშე და სამართლიანი დაგვიანებით, მსოფლიომ შეიტყო უჟანგავი ფოლადის გამოგონების შესახებ.

უჟანგავი ფოლადები განსხვავდებიან თვისებებით, შემადგენლობით და დანიშნულებით, მაგრამ ზოგადად ისინი შეიძლება დაიყოს რამდენიმე ძირითად ჯგუფად მათი კრისტალური სტრუქტურის მიხედვით: ფერიტული, ავსტენიტური, მარტენზიტული და ორფაზიანი (ფერიტულ-აუსტენიტური). ფერიტური უჟანგავი ფოლადი არის ქრომის (10-30% ქრომი) და დაბალნახშირბადიანი (0,1%-ზე ნაკლები) ფოლადი. ისინი საკმაოდ მტკიცე, პლასტიკური, შედარებით ადვილად დასამუშავებელი და ამავე დროს იაფია, მაგრამ არ ექვემდებარება თერმულ დამუშავებას (გამკვრივებას). მარტენზიტული უჟანგავი ფოლადი არის ქრომის (10-17% ქრომი) ფოლადი, რომელიც შეიცავს 1% ნახშირბადს. ისინი კარგად ერგებიან თერმულ დამუშავებას (ჩაქრობა და წრთობა), რაც მაღალ სიმტკიცეს ანიჭებს ასეთი ფოლადებისგან დამზადებულ პროდუქტებს (მათგან მზადდება დანები, საკისრები, საჭრელი იარაღები). მარტენზიტული ფოლადები უფრო რთული დასამუშავებელია და, ქრომის დაბალი შემცველობის გამო, ნაკლებად მდგრადია კოროზიის მიმართ, ვიდრე ფერიტული. Austenitic უჟანგავი ფოლადები არის ქრომი-ნიკელი. ისინი შეიცავს 16-26% ქრომს და 6-12% ნიკელს, ასევე ნახშირბადს და მოლიბდენს. ისინი აღემატება კოროზიის წინააღმდეგობას ფერიტულ და მარტენზიტულ ფოლადებზე და არამაგნიტურია. მაღალი სიმტკიცე მიიღება სამუშაო გამკვრივების დროს (სამუშაო გამკვრივება), თერმული დამუშავებისას (გამკვრივება), მათი სიმტკიცე მცირდება. დუპლექსის ფოლადები აერთიანებს ფერიტული და ავსტენიტური ფოლადების სხვადასხვა თვისებებს.

უჟანგავი ფოლადის წინაპრები

სინამდვილეში, ასეთი ფოლადი იწარმოებოდა ევროპასა და აშშ-ში შეფილდის მეტალურგებამდეც კი. ჩვეულებრივი ფოლადი, რკინისა და ნახშირბადის შენადნობი, ადვილად იფარება რკინის ოქსიდის ფირით - ანუ ჟანგდება. სხვათა შორის, ეს გარემოება იყო ამერიკელი მეწარმის, კინგ კემპ ჯილეტის ბრწყინვალე კომერციული წარმატების ერთ-ერთი მიზეზი, რომელმაც გამოიგონა უსაფრთხოების საპარსი. 1903 წელს მისმა კომპანიამ გაყიდა მხოლოდ 51 პირი, 1904 წელს - თითქმის 91000, ხოლო 1915 წლისთვის მთლიანი გაყიდვები 70 მილიონს გადააჭარბა.ხშირად ჩანაცვლება. საინტერესოა, რომ იმდროინდელი ინდუსტრიის მთავარი ლითონის ამ დაავადების წინააღმდეგ ბრძოლის რეცეპტი დიდი ხნის წინ იქნა ნაპოვნი. 1821 წელს ფრანგმა გეოლოგმა და სამთო ინჟინერმა პიერ ბერტიემ შენიშნა, რომ რკინა-ქრომის შენადნობები კარგი მჟავიანობის წინააღმდეგობა იყო და შესთავაზა მათგან სამზარეულოს და მაგიდის დანების, ჩანგლების და კოვზების დამზადება. თუმცა, ეს იდეა დიდხანს დარჩა კარგ სურვილად, რადგან რკინისა და ქრომის პირველი შენადნობები ძალიან მყიფე იყო. მხოლოდ მე-20 საუკუნის დასაწყისში გამოიგონეს რკინის შენადნობის ფორმულირებები, რომლებსაც შეეძლოთ უჟანგავი ფოლადის ტიტულის მოპოვება. მათ ავტორებს შორის იყო ამერიკული საავტომობილო ინდუსტრიის ერთ-ერთი პიონერი ელვუდ ჰეინსი, რომელიც აპირებდა თავისი შენადნობის გამოყენებას ლითონის საჭრელი ხელსაწყოების დასამზადებლად. 1912 წელს მან მიმართა შესაბამის პატენტს, რომელიც მხოლოდ შვიდი წლის შემდეგ მიიღო აშშ-ს საპატენტო ოფისთან ხანგრძლივი დავის შემდეგ.

Gillette მანქანების პირები მზადდებოდა მყარი ნახშირბადოვანი ფოლადისგან. ისინი არ იყვნენ ძალიან გამძლე, რადგან ადვილად ჟანგავდნენ ტენიანობის მუდმივი ზემოქმედებისგან.

შანსის პოვნა

მაგრამ ცნობილი უჟანგავი ფოლადის ოფიციალური მშობელი იყო ადამიანი, რომელიც მას საერთოდ არ ეძებდა და მხოლოდ ბედნიერი შემთხვევის წყალობით შექმნა. ეს ლოტი დაეცა თვითნასწავლ ინგლისელ მეტალურგს ჰარი ბრერლის, რომელიც 1908 წელს გახდა პატარა ლაბორატორიის ხელმძღვანელი, რომელიც შეიქმნა შეფილდის ფოლადის ორი კომპანიის მიერ. 1913 წელს მან ჩაატარა კვლევა ფოლადის შენადნობებზე, რომლებიც უნდა გამოეყენებინათ იარაღის ლულების დასამზადებლად. ლითონის სამეცნიერო მეცნიერება მაშინ ჯერ კიდევ ადრეულ ეტაპზე იყო, ამიტომ Brearley მუშაობდა საცდელი და შეცდომით, გამოცდა შენადნობები სხვადასხვა დანამატებით სიძლიერისა და სითბოს წინააღმდეგობისთვის. წარუმატებელი ბლანკები, უბრალოდ დაკეცა კუთხეში და ისინი მშვიდად დაჟანგდნენ იქ. ერთხელ მან შენიშნა, რომ ერთი თვის წინ ელექტრო ღუმელიდან ამოღებული ჩამოსხმა საერთოდ არ გამოიყურება დაჟანგული, მაგრამ ანათებს ახალივით. ეს შენადნობი შეიცავდა 85,3% რკინას, 0,2% სილიციუმს, 0,44% მანგანუმს, 0,24% ნახშირბადს და 12,8% ქრომს. სწორედ ის გახდა ფოლადის მსოფლიოში პირველი მაგალითი, რომელიც მოგვიანებით New York Times-მა გაავრცელა. იგი დნობდა 1913 წლის აგვისტოში.

და ერთ-ერთი შეფილდის კომპანიის მიერ დამზადებული მაგიდის დანები შესაძლოა არც ისე ბასრი იყო, მაგრამ კარგად გაუძლო კოროზიას.

წარუმატებლობა და წარმატება

Brearley დაინტერესდა უჩვეულო ქასთინგით და მალევე აღმოაჩინა, რომ იგი კარგად ეწინააღმდეგებოდა აზოტის მჟავას მოქმედებას. მიუხედავად იმისა, რომ ახალ შენადნობს არ მოუტანია წარმატება, როგორც იარაღის ფოლადი, ბრირლიმ გააცნობიერა, რომ ეს მასალა ბევრ სხვა გამოყენებას იპოვიდა. შეფილდი მე-16 საუკუნიდან ცნობილია ლითონის ნაკეთობებით, როგორიცაა დანები და დანაჩანგალი, ამიტომ ბრირლიმ გადაწყვიტა ამ კუთხით გამოეცადა თავისი შენადნობი. თუმცა, ორი ადგილობრივი მწარმოებელი, რომლებსაც მან კასტინგები გაუგზავნა, სკეპტიკურად უყურებდნენ მის წინადადებას. ისინი გრძნობდნენ, რომ ახალი ფოლადისგან დამზადებულ დანებს დიდი შრომა სჭირდებოდა, რათა დამზადდეს და გამაგრდეს. ფოლადის კომპანიები, მათ შორის ის, რომელზეც ბრირლი მუშაობდა, ასევე არ იყვნენ ენთუზიაზმით. გასაგებია, რომ დანაჭრები და ლითონის მწარმოებლები ერთნაირად შიშობდნენ, რომ უჟანგავი ფოლადის პროდუქტები ისეთი გამძლე იქნებოდა, რომ ბაზარი სწრაფად გაჯერდებოდა და მოთხოვნა შემცირდებოდა. ამიტომ, 1914 წლის ზაფხულამდე, ბრეარლის ყველა მცდელობამ დაარწმუნა მრეწველები ახალი შენადნობის პერსპექტივაში, არ მოჰყოლია რაიმე ღირებულს.

მაგრამ შემდეგ მას გაუმართლა. შუა ზაფხულში ბედმა მას სკოლის მეგობარი ერნესტ სტიუარტის წინააღმდეგ უბიძგა. სტიუარტი რ.ფ. Mosley & Co, რომელიც აწარმოებდა დანაჩანგალს, თავიდან არ სჯეროდა ჟანგის არმქონე ფოლადის არსებობის რეალობის, მაგრამ დათანხმდა მისგან რამდენიმე ყველის დანის დამზადებას ექსპერიმენტად. პროდუქტები შესანიშნავი აღმოჩნდა, მაგრამ სტიუარტმა ეს იდეა წარუმატებლად მიიჩნია, რადგან მისი ხელსაწყოები ამ დანების წარმოებაში სწრაფად გახდა მოსაწყენი. მაგრამ საბოლოოდ, სტიუარტმა და ბრეარლიმ მაინც აირჩიეს გათბობის რეჟიმი, რომელშიც ფოლადი იყო სამუშაოდ და არ გახდა მტვრევადი გაციების შემდეგ. სექტემბერში სტიუარტმა გააკეთა სამზარეულოს დანების მცირე პარტია, რომელიც დაურიგა მეგობრებს შესამოწმებლად ერთი პირობით: სთხოვა, დაებრუნებინათ, თუ დანის პირებზე ლაქები ან ჟანგი გაჩნდებოდა. მაგრამ არც ერთი დანა არ დაბრუნებულა მის სახელოსნოში და მალე შეფილდის მწარმოებლებმა აღიარეს ახალი ფოლადი.

ხშირად შეგიძლიათ იპოვოთ განცხადება, რომ მეტეორიული რკინა არ ჟანგდება. სინამდვილეში, ეს წმინდა მითია. რკინა-ნიკელის მეტეორიტებს შემადგენლობაში დაახლოებით 10% ნიკელი აქვთ, მაგრამ არ შეიცავს ქრომს, შესაბამისად არ აქვთ კოროზიის წინააღმდეგობა. ამაში დარწმუნდებით ბუნების ისტორიის ზოგიერთი მუზეუმის მინერალოგიური განყოფილების მონახულებით. თუ ყურადღებით დავაკვირდებით რკინა-ნიკელის მეტეორიტების ნიმუშებს (ვთქვათ, სიხოტე-ალინი, რომელიც ხშირად გვხვდება ასეთ ექსპოზიციებში), შეგიძლიათ ნახოთ ჟანგის მრავალი კვალი. მაგრამ მინერალოგიურ სუვენირების მაღაზიაში ნაყიდი რკინა-ნიკელის მეტეორიტის ნიმუში, სავარაუდოდ, ნამდვილად არ დაჟანგდება. მიზეზი არის "წინასწარი გაყიდვის მომზადებაში", რომელიც შედგება ნიმუშის სქელი დამცავი ლუბრიკანტით დაფარვაში. ღირს ამ ცხიმის გარეცხვა გამხსნელით - და შემდეგ ატმოსფეროს ტენიანობა და ჟანგბადი შურისძიებას მიიღებს.

საჭრელები და დანები

1915 წლის აგვისტოში ბრეარლიმ მიიღო პატენტი თავისი გამოგონებისთვის კანადაში, 1916 წლის სექტემბერში - შეერთებულ შტატებში, შემდეგ ევროპის რამდენიმე ქვეყანაში. მკაცრად რომ ვთქვათ, მან თავად კი არ დააპატენტა შენადნობი, არამედ მხოლოდ დანები, ჩანგლები, კოვზები და მისგან დამზადებული სხვა დანაჩანგალი. ჰეინსმა გააპროტესტა ბრირლის ამერიკული პატენტი, დაასახელა მისი პრიორიტეტი, მაგრამ მხარეებმა საბოლოოდ მიაღწიეს შეთანხმებას. ამან შესაძლებელი გახადა პიტსბურგში ერთობლივი ანგლო-ამერიკული კორპორაციის, ამერიკული უჟანგავი ფოლადის კომპანიის დაარსება. მაგრამ ეს სრულიად განსხვავებული ამბავია. აღსანიშნავია, რომ Haynes-ის უჟანგავი ფოლადი შეიცავდა ბევრად მეტ ნახშირბადს ვიდრე Brearley ფოლადი და, შესაბამისად, ჰქონდა განსხვავებული კრისტალური სტრუქტურა. ეს გასაგებია: ნახშირბადი უზრუნველყოფს სიმტკიცეს გამკვრივების დროს და ჰეინსი ცდილობდა შეექმნა შენადნობი ჩარხების და საღეჭი საჭრელების დასამზადებლად. ახლა ჰეინსის ტიპის ფოლადებს მარტენზიტულს უწოდებენ, ხოლო ფოლადებს, რომლებიც ისტორიულად ბრიერლის შენადნობით თარიღდება, უწოდებენ ფერიტულს (არსებობს სხვა სახის უჟანგავი ფოლადები).

რკინის (კუტუბოვის) სვეტი დელის ერთ-ერთი მთავარი ღირსშესანიშნაობაა. 415 წელს აშენებული, 1600 წლის მანძილზე თითქმის არ განიცდიდა კოროზიას - ზედაპირზე მხოლოდ ჟანგის მცირე ლაქები ჩანს, ხოლო ამ ზომის ჩვეულებრივი ფოლადის ნაწარმი თითქმის მთლიანად იჟანგება და ასეთ დროს იშლება მტვერში. ამ ფენომენის ახსნის მცდელობისას წამოაყენეს მრავალი ჰიპოთეზა: ძალიან სუფთა ან მეტეორიტული რკინის გამოყენება, ზედაპირის ბუნებრივი აზოტირება, დალურჯება, მუდმივი ზეთი და ბუნებრივი გამოსხივებაც კი, რამაც ზედა ფენა ამორფულ რკინად აქცია. იყო მცდელობები აეხსნა სვეტის უსაფრთხოება და გარე ფაქტორები - კერძოდ, ძალიან მშრალი კლიმატი. ანალიზებმა აჩვენა, რომ სვეტი 99,7% რკინისგან შედგება და არ შეიცავს ქრომს, ანუ არ არის უჟანგავი ამ სიტყვის თანამედროვე გაგებით. სვეტის მასალაში მთავარი მინარევებია ფოსფორი და ეს, მეცნიერთა აზრით, არის კოროზიის წინააღმდეგობის მთავარი მიზეზი. ზედაპირზე წარმოიქმნება ფოსფატების ფენა FePO4 H3PO4 4H2O 0,1 მმ-ზე ნაკლები სისქით და, ჟანგისაგან განსხვავებით, რომელიც იშლება და ხელს არ უშლის შემდგომ დაჟანგვას, ეს ფენა ქმნის ძლიერ დამცავ ფენას, რომელიც ხელს უშლის რკინის დაჟანგვას.

ბუნებრივი გემო

სტიუარტმა არა მხოლოდ გზა გაუხსნა ახალი ფოლადის გამოყენებას, არამედ იპოვა მისთვის ახლა საყოველთაოდ მიღებული ინგლისურენოვანი სახელი უჟანგავი ფოლადი, "უჟანგავი ფოლადი". სტანდარტული ახსნა-განმარტების თანახმად, მას მოუვიდა, როცა გაპრიალებული ფოლადის ფირფიტა ძმარში ჩაასო და, შედეგს რომ შეხედა, გაკვირვებით თქვა: „ეს ფოლადი ნაკლებად ლაქავს“, ანუ „ამ ფოლადზე ცოტა ლაქაა“. ბრეარლიმ თავის გონებას ცოტა სხვანაირად უწოდა - ჟანგიანი ფოლადი, რომელიც შეესაბამება რუსულ ტერმინს "უჟანგავი ფოლადი". სხვათა შორის, New York Times-ის ნოტის სათაურმა ზუსტად უჟანგავი (და არა დაჟანგული!) ფოლადის გარეგნობა გამოაცხადა.

მისი საიდუმლო მარტივია. ქრომის საკმარისი კონცენტრაციით (არანაკლებ 10,5% და 26%–მდე განსაკუთრებით აგრესიული გარემოსთვის), ქრომის ოქსიდის Cr 2 O 3 მყარი გამჭვირვალე ფილმი იქმნება უჟანგავი ფოლადის პროდუქტების ზედაპირზე, მტკიცედ შეკრული ლითონზე. ის ქმნის თვალისთვის უხილავ დამცავ ფენას, რომელიც არ იხსნება წყალში და ხელს უშლის რკინის დაჟანგვას და შესაბამისად არ აძლევს მას დაჟანგვას. ამ ფილმს აქვს კიდევ ერთი ღირებული თვისება - ის დაზიანებულ ადგილებში თავისთავად აღდგება, ამიტომ ნაკაწრების არ ეშინია. უჟანგავი ფოლადის დანაჩანგალი დიდი პოპულარობით სარგებლობს იმის გამო, რომ შესაძლებელი გახადა დაეღწია იაფფასიანი ლითონის ჭურჭლის დამახასიათებელი სპეციფიკური გემო. ქრომის ოქსიდის ფენა საშუალებას გაძლევთ დატკბეთ საკვების ბუნებრივი გემოთი, რადგან ის ხელს უშლის ენის გემოვნების კვირტების პირდაპირ კონტაქტს მეტალთან. ზოგადად, უჟანგავი ფოლადი, რომელსაც თანამედროვე ინდუსტრია აწარმოებს მრავალ ჯიშში, მართლაც მშვენიერი შემთხვევითი გამოგონებაა.

*საინფორმაციო მიზნებისთვის განთავსებული ინფორმაცია, მადლობის ნიშნად გაუზიარეთ გვერდის ბმული თქვენს მეგობრებს. შეგიძლიათ საინტერესო მასალა გაუგზავნოთ ჩვენს მკითხველს. მოხარული ვიქნებით ვუპასუხოთ თქვენს ყველა კითხვას და წინადადებას, ასევე მოვისმინოთ კრიტიკა და სურვილები [ელფოსტა დაცულია]

ფოლადის პირველი ნახსენები ჩვენს წელთაღრიცხვამდე შორეულ VIII-XII საუკუნეებში მოდის. მაშინაც კი, ინდოეთის მეფის პორის ჯარებს ჰქონდათ ძლიერი და ბასრი იარაღი. ინდოელმა ხელოსნებმა მოახერხეს მაღალი ნახშირბადოვანი ფოლადი, რომელსაც ბულატი ეწოდა. მისი დამზადება რთული იყო და წარმოების საიდუმლო გაურკვეველი რჩებოდა.

Ფოლადიეს არის რკინისა და ნახშირბადის შენადნობი. ნახშირბადის წყალობით ფოლადი ხდება მყარი და მტკიცე, ხოლო რკინის სიმტკიცე და გამტარიანობა მცირდება. ნახშირბადის შემცველობის პროცენტი 2,14-მდე.

ძველ დროში ადამიანები ბუნებაში ლითონებს პოულობდნენ. თავიდან ისინი მხოლოდ დეკორაციას წარმოადგენდნენ. შემდეგ იყო სპილენძის წვერები შუბებისა და ისრებისთვის. რკინა ღირდა მისი წონა ოქროში, სანამ ადამიანმა ისწავლა მისი დნობა ღუმელში მადნიდან, რაც რკინის ხანის დასაწყისს აღნიშნავდა. მრავალი წლის შემდეგ მათ მოახერხეს უჟანგავი ფოლადის და ნაგლინი ლითონის ნაწარმის წარმოება, რომლის ღირებულებაც შეგიძლიათ გაიგოთ ბმულზე დაწკაპუნებით http://www.allmetal.ru/ .

ძველმა მეტალურგებმაც კი შენიშნეს, რომ ლითონის თვისებები დამოკიდებულია შემადგენლობაზე და მის დამუშავებაზე. შემდეგ შენიშნა, რომ თუ რკინას წითლად გააცხელებთ, შემდეგ კი წყალში გაგრილებთ, მაშინ ლითონის სიმტკიცე იზრდება. ასეთი გამკვრივება კვლავ გამოიყენება ფოლადის დამუშავებაში. შემდეგ თითოეულ ოსტატს ჰქონდა ფოლადის გამკვრივების საკუთარი საიდუმლო, მაგრამ არ იყო ახსნა, თუ რატომ გაძლიერდა ლითონი.

უძველესი ალქიმიკოსები ცდილობდნენ მეტალურგიის პროცესის თეორიულად აღწერას. მე-13 საუკუნეში. ალქიმიკოსმა მაგნუსმა ხელი შეუწყო რკინის გადაქცევის ფოლადად ჩაწერას წყლიანი ნაწილის გამოხდით და ჩაქრობით. ის ამტკიცებდა, რომ ფოლადი უფრო თეთრი ხდება მინარევების გამოყოფის გამო და ასევე აღნიშნა, რომ ძალიან ძლიერი ლითონი საბოლოოდ იშლება ჩაქუჩის ქვეშ.

მომდევნო საუკუნეების მეცნიერებმა განაგრძეს მეტალში მომხდარი ფენომენების ძებნა. კერძოდ, გერმანიაში გამოიცა წიგნი, რომელშიც აღწერილი იყო ფოლადის თვისებები, რაც მას შეუცვლელს ხდის საჭრელი იარაღებისა და ხელსაწყოებისთვის. შენიშნა, რომ როდესაც გაცხელდა და ნელა გაცივდა, ფოლადი რბილი გახდა. და სითხეში სწრაფი გაგრილებით, ლითონი უკიდურესად გამაგრდა და დაკარგა სისუსტე. ბრიტანელები დიდი ხანია ინახავდნენ გამდნარ ტყვიაში ან თუნუქში ფოლადის გამკვრივების საიდუმლოს.

ფოლადის წარმოების ისტორია არის ლითონებზე ექსპერიმენტების ისტორია, რკინის ტრანსფორმაციის გაგება. მეცნიერებმა დიდი ხანია ამოიცნეს რკინის გამძლე შენადნობად გადაქცევის საიდუმლო. მრავალრიცხოვანმა ექსპერიმენტებმა მისცა ან მტკიცე, მაგრამ მყიფე ლითონი, ან რბილი, მოსახვევი და სწრაფად ბლაგვი ლითონი. 10 წელი დასჭირდა რუს მეცნიერს Anosov P.P. ძლიერი ხარისხის ფოლადის წარმოების გასამართლებლად. ცდისა და შეცდომის გზით ანოსოვი ცდილობდა გაემხილა დამასკის ფოლადის საიდუმლო.

მისი იდეების გამგრძელებელი გახდა ჩერნოვი დ.კ., რომელმაც მეცნიერული თვალსაზრისით აღწერა მადნის ფოლადად გადაქცევა. მან მოახერხა მაღალი ხარისხის ფოლადის ზოდის ჩამოსხმა და მისგან დამასკის ხანჯლების დამზადება, ეს პროცესი აღწერა სამეცნიერო ნაშრომში. მისი მნიშვნელოვანი აღმოჩენა იყო ფოლადის კრიტიკული წერტილების აღმოჩენა.

ახლა რკინის მადანი დნება უზარმაზარ აფეთქებულ ღუმელებში მეტალურგიულ ქარხნებში. მადანი ჯერ რკინად გადაიქცევა. შემდეგ ის დნება ღია ღუმელში და იქცევა ფოლადად. ამ პროცესს აკონტროლებენ კვალიფიციური სპეციალისტები.

ფოლადს უწოდებენ რკინა-ნახშირბადის შენადნობებს, ნახშირბადის შემცველობით 2% -მდე.ფოლადის წარმოებისას თუჯის შემადგენლობაში არსებული ნახშირბადის და მინარევების შემცველობა (Mn, Si, S, P და ა.შ.) მცირდება ჰაერის ჟანგბადით და მადნში შემავალი ჟანგბადით დაჟანგვის გამო. ნახშირბადის და მინარევების შემცველობის შემცირებას ხელს უწყობს რკინის ოქსიდი FeO, რომელიც წარმოიქმნება დნობის დასაწყისში 2Fe + O 2 = 2FeO და შემდეგ C + FeO = CO + Fe. ვინაიდან ჭარბი რკინის ოქსიდი იწვევს ფოლადის მტვრევადობას, თხევადი ფოლადის დეოქსიდიზაცია ხდება ფეროშენადნობების (ფერომანგანუმი, ფეროსილიციუმი, ფეროალუმინი) შეყვანით შემდეგი სქემების მიხედვით:

Mn + FeO->MnO + Fe; Si + 2FeO->SiO 2 +2Fe; 2А1 + 3FeO->Al 2 O 3 + 3Fe.

წარმოქმნილი ოქსიდები ცურავს მაღლა და იხსნება წიდასთან ერთად.

დეოქსიდაციის სისრულის ხარისხიდან გამომდინარე გამოირჩევა მშვიდი ფოლადი (si), ე.ი. ყველაზე დეგრადირებული. ასეთ ფოლადს ინგოტში აქვს მკვრივი და ერთგვაროვანი სტრუქტურა, უფრო ხარისხიანი და უფრო ძვირი; მდუღარე ფოლადი (კპ), რომელშიც დეოქსიდაციის პროცესი არ დასრულებულა, შეიცავს CO გაზის ბუშტებს, რომლებიც რჩება ნაგლინში. მდუღარე ფოლადი შედუღებულია, დამუშავებულია დამაკმაყოფილებლად, მაგრამ 10 ° C ტემპერატურაზე იგი ავლენს მტვრევადობას. დუღილი ფოლადი უფრო იაფია ვიდრე მშვიდი. ნახევრად მშვიდი ფოლადი (ps) თვისებების მიხედვით იკავებს შუალედურ პოზიციას (sp) და (kp) შორის.

ფოლადი დნება ღია ღუმელში, კონვერტორებსა და ელექტრო ღუმელებში.

ღია კერის მეთოდი

ღია კერის ღუმელის მუშაობის სქემა A. აირისა და ჰაერის ნარევის ინექცია ბ. სითბოს გადამცვლელი (გათბობა) გ. თხევადი რკინა დ. კერა E. სითბოს გადამცვლელი (გაგრილება) F. დამწვარი აირების გამონაბოლქვი

ღია კერის მეთოდით ფოლადის წარმოების პროცესში ჩართულია სპეციალური რევერბერატორული ღუმელი. ფოლადის სასურველ ტემპერატურამდე (2000 გრადუსი) გასათბობად ღუმელში დამატებითი სითბო შეჰყავთ რეგენერატორების გამოყენებით. ეს სითბო მიიღება გაცხელებული ჰაერის ჭავლში საწვავის დაწვით. საწვავი არის გაზი (აფეთქებული ღუმელის, კოქსის და გენერატორის ნარევი). წინაპირობაა, რომ საწვავი მთლიანად დაიწვას სამუშაო სივრცეში. ფოლადის წარმოების ღია კერის მეთოდის თავისებურება ის არის, რომ ღუმელში მიწოდებული ჟანგბადის რაოდენობა აღემატება საჭირო დონეს. ეს საშუალებას გაძლევთ შექმნათ ეფექტი ჟანგვის ატმოსფეროს ლითონზე. ნედლეულის (თუჯის, რკინის და ფოლადის ჯართი) ჩაეფლო ღუმელში, სადაც დნება 4 ... 6 ან 8 ... 12 საათის განმავლობაში. ღუმელის პროდუქტიულობა ერთი დნობისთვის არის 900 ტონამდე, დნობის პროცესში შესაძლებელია ლითონის ხარისხის შემოწმება სინჯის აღებით. შესაძლებელია სპეციალური კლასების ფოლადის მიღება ღია ღუმელში. ამისათვის საჭირო მინარევები შეჰყავთ ნედლეულში.

ღია კერის ღუმელებში (9.3), გარდა ღორის რკინისა, შესაძლებელია ჯართის, მადნისა და ნაკადის ხელახალი დნობა. ღია კერის ღუმელებში (9.3) შესაძლებელია ლითონის ჯართის ხელახალი დნობა (60 ... 70%-მდე), შესაძლებელია დნობის პროცესის ავტომატიზაცია, ფოლადის ქიმიური შემადგენლობის გაზრდილი სიზუსტე. ფოლადის დნობის უარყოფითი მხარეები ღია ღუმელებში: დნობის პროცესის სიხშირე, აღჭურვილობის სირთულე, ფოლადის დნობის მაღალი ღირებულება. ჟანგბადი ფართოდ გამოიყენება ფოლადის წარმოების გასაძლიერებლად ღია ღუმელებში, რაც უზრუნველყოფს ღუმელის პროდუქტიულობის გაზრდას 25 ... მეზობლად, შემდეგ კი ხდება დინების, სითბოს მიმართულების ცვლილება.

ფოლადის წარმოების ღია კერის მეთოდი, ყველაზე გავრცელებული (90%), მოიცავს ფოლადის მიღებას ღია ღუმელში თუჯის და ლითონის ჯართის ხელახალი დნობის გზით. ღუმელში დამწვარი გაზიდან გაცხელებისას იწვება სილიციუმი, მანგანუმი და ნახშირბადი. პროცესი რამდენიმე საათს გრძელდება, რაც ლაბორატორიას საშუალებას აძლევს დაადგინოს დნობის სხვადასხვა პერიოდში დნობის ფოლადის ქიმიური შემადგენლობა და მიიღოს ნებისმიერი ხარისხის ფოლადი. ღია ღუმელების სიმძლავრე 500 ტონას აღწევს.