Na zemi bol cenený oveľa viac ako zlato. Sovietsky historik G. Areshyan skúmal vplyv železa na starovekú kultúru stredomorských krajín.

Udáva nasledujúci pomer: 1:160: 1280: 6400. Toto je pomer ceny medi, striebra, zlata a železa medzi starými Chetitmi. Ako hovorí Homér v Odysei, víťaz hier usporiadaných Achilleom bol odmenený kúskom zlata a kúskom železa.

Bolo to rovnako potrebné pre bojovníka aj oráča a praktická potreba, ako viete, je najlepším motorom výrobného a technického pokroku.

Pojem „doba železná“ sa do vedy zaviedol v polovici 19. storočia. Dánsky archeológ K. Yu Thomsen. "Oficiálne" hranice tohto obdobia ľudských dejín: od IX-VII storočia. pred Kr e. keď sa u mnohých národov a kmeňov Európy a Ázie začalo rozvíjať hutníctvo železa a až kým medzi týmito kmeňmi nevznikla triedna spoločnosť a štát. Ale ak sú éry pomenované podľa hlavného materiálu nástrojov, je zrejmé, že doba železná pokračuje aj dnes.

Ako prijímali naši vzdialení predkovia? Po prvé, takzvaná metóda výroby syra. Syrové pece boli usporiadané priamo na zemi, zvyčajne na svahoch roklín a priekop. Vyzerali ako fajky. Toto potrubie bolo naplnené dreveným uhlím a železnou rudou. Uhlie bolo zapálené a vietor fúkajúci do svahu rokliny udržoval uhlie horiace.

Redukovala sa železná ruda a získavalo sa mäkké železo - železo s troskovými inklúziami. Takéto železo sa nazýva zváranie; obsahovala nejaký uhlík a nečistoty prenesené z rudy. Hámor bol kovaný, odpadávali kusy trosky a pod kladivom bolo železo, prepichnuté troskovými niťami. Kovali sa z neho rôzne nástroje.

Doba kujného železa bola dlhá, no ľudia staroveku a raného stredoveku poznali aj iné železo. Slávna damašková oceľ (alebo damašková oceľ) sa vyrábala na východe už za čias Aristotela (4. storočie pred Kristom). Ale technológia jeho výroby, ako aj proces výroby damaškových čepelí, boli dlhé stáročia utajené.

Z domu do domu

Proces výroby syra do značnej miery závisel od počasia: bolo potrebné, aby do „potrubia“ fúkal vietor. Túžba zbaviť sa rozmarov počasia viedla k vytvoreniu mechov, ktoré rozdúchavali oheň v surovej peci. S príchodom mechov už nebolo treba na svahoch stavať surové pece. Objavil sa nový typ pecí – takzvané vlčie jamy, ktoré sa kopali v zemi, a vysoké pece, ktoré sa týčili nad zemou. Boli vyrobené z kameňov spojených s hlinou. Do otvoru v základni domnitsa sa vložila rúrka mechu a pec sa začala nafukovať. Uhlie dohorelo a v ohnisku pece sa už ozýval nám známy krik. Zvyčajne, aby ho vytiahli, vylámali na dne pece niekoľko kameňov. Potom ich položili späť na miesto, pec naplnili uhlím a rudou a všetko začalo odznova.

Samotné slovo "domnitsa" pochádza zo slovanského slova "dmuti", čo znamená "fúkať". Slová „arogantný“ (nafúknutý) a „dym“ pochádzajú z toho istého slova. V angličtine sa vysoká pec nazýva, podobne ako v ruštine, vysoká pec. A vo francúzštine a nemčine sa tieto kachle nazývajú vysoké (nemecky Hochofen a francúzsky haut fourneau).

Dominika bola čoraz viac. Produktivita kožušín sa zvýšila; uhlie horelo horúcejšie a železo bolo nasýtené uhlíkom.

Keď sa krakovač vybral z pece, vyliala sa aj roztavená liatina – železo obsahujúce viac ako 2 % uhlíka a topiace sa pri nižších teplotách. V pevnej forme sa liatina nedá kovať, rozbije sa na kusy jedným úderom kladiva. Preto sa liatina, podobne ako troska, spočiatku považovala za odpadový produkt. Angličania ho dokonca nazvali „pig iron“ – surové železo. Až neskôr si hutníci uvedomili, že tekuté železo sa dá naliať do foriem a získať z neho rôzne výrobky, napríklad delové gule.

V XIV-XV storočí. do priemyslu rýchlo vstúpili vysoké pece, ktoré vyrábali surové železo. Ich výška dosahovala 3 m a viac, tavili zlievarenské železo, z ktorého sa liali nielen jadrá, ale aj samotné delá.

Skutočný obrat z vysokej pece do vysokej pece nastal až v 80. rokoch 18. storočia, keď jeden z Demidovových úradníkov prišiel s nápadom fúkať do vysokej pece nie jednou dýzou, ale dvoma dýzami. ich na oboch stranách ohniska. Problémy Down and Out začali! Počet dýz alebo dýz (ako sa im teraz hovorí) rástol, dúchanie sa stávalo stále rovnomernejšie, zväčšoval sa priemer ohniska a zvyšovala sa produktivita pecí.

Ďalšie dva objavy výrazne ovplyvnili rozvoj vysokopecnej výroby. Vysoké pece boli dlhé roky poháňané dreveným uhlím. Spaľovaniu uhlia z dreva sa venoval celý priemysel. V dôsledku toho boli lesy v Anglicku vyrúbané do takej miery, že bol vydaný zvláštny výnos kráľovnej o zákaze ničenia lesa pre potreby železiarskeho a oceliarskeho priemyslu. Potom začalo anglické hutníctvo rýchlo upadať. Británia bola nútená dovážať surové železo zo zahraničia, najmä z Ruska. Takto to pokračovalo až do polovice 18. storočia, kedy Abraham Derby našiel spôsob, ako získať koks z uhlia, ktorého zásoby v Anglicku sú veľmi veľké. Koks sa stal hlavným palivom pre vysoké pece.

S vynálezom koksu sa spája legenda o Dade Dudley, ktorý údajne vynašiel koksovanie v 16. storočí, dávno pred Derby. Výrobcovia dreveného uhlia sa však báli o svoj príjem a po súhlase zabili vynálezcu.

V roku 1829 J. Nilson v závode Kleid (Škótsko) prvýkrát použil fúkanie ohriateho vzduchu do vysokých pecí. Táto inovácia zvýšila produktivitu pecí a dramaticky znížila spotrebu paliva.

K poslednému výraznému zlepšeniu vysokopecného procesu došlo už dnes. Jej podstatou je nahradenie časti koksu lacným zemným plynom.

Čo je Bulat

Damašková oceľ aj damašková oceľ sa chemickým zložením nelíšia od bežnej nelegovanej ocele. Je to železo s uhlíkom. Ale na rozdiel od bežnej uhlíkovej ocele má damašková oceľ veľmi vysokú tvrdosť a elasticitu, ako aj schopnosť poskytnúť čepeli výnimočnú ostrosť.

Tajomstvo damaškovej ocele prenasledovalo metalurgov mnohých storočí a krajín. Čo len metódy a recepty neboli ponúkané! Do železa sa pridávali drahé kamene, slonovina. Boli vynájdené tie najdômyselnejšie (a niekedy aj najstrašnejšie) „technológie“. Jeden z najstarších tipov: na kalenie ponorte čepeľ nie do vody, ale do tela svalnatého otroka – aby sa jeho sila zmenila na oceľ.

V prvej polovici minulého storočia sa pozoruhodnému ruskému metalurgovi P.P.Anosovovi podarilo odhaliť tajomstvo damaškovej ocele. Vzal najčistejšie bleskové železo a vložil ho do otvoreného téglika v peci na drevené uhlie. Tavené železo bolo nasýtené uhlíkom, pokryté troskou z kryštalického dolomitu, niekedy s prídavkom čistého železného kameňa. Pod touto troskou sa veľmi intenzívne zbavoval kyslíka, síry, fosforu a kremíka. Ale to bola len polovica bitky. Oceľ bolo tiež potrebné chladiť čo najpokojnejšie a najpomalšie, aby pri procese kryštalizácie mohli najskôr vzniknúť veľké kryštály rozvetvenej štruktúry, takzvané dendrity. Chladenie prebiehalo priamo v ohnisku, naplnenom horúcim uhlím. Nasledovalo zručné kovanie, ktoré nemalo narušiť výslednú štruktúru. Ďalší ruský metalurg D.K. Chernov následne vysvetlil pôvod jedinečných vlastností damaškovej ocele a spojil ich so štruktúrou. Dendrity sa skladajú zo žiaruvzdornej, ale relatívne mäkkej ocele a priestor medzi ich „vetvami“ je v procese tuhnutia kovu vyplnený uhlíkom viac nasýtenou, a teda tvrdšou oceľou. Z toho vyplýva väčšia tvrdosť a zároveň väčšia viskozita. Pri kovaní sa tento oceľový „hybrid“ nezničí, zachová sa jeho stromová štruktúra, ale len z priamky sa zmení na cik-cak. Vlastnosti kresby do značnej miery závisia od sily a smeru úderov, od zručnosti kováča.

Damašková oceľ staroveku je tá istá damašková oceľ, ale neskôr sa nazývala oceľ získaná kovaním zváraním z mnohých oceľových drôtov alebo pásov.Drôty boli vyrobené z ocelí s rôznym obsahom uhlíka, teda rovnakými vlastnosťami ako damašková oceľ. V stredoveku dosiahlo umenie výroby takejto ocele najväčší rozvoj. Známa je japonská čepeľ, v ktorej štruktúre sa našlo asi 4 milióny mikroskopicky tenkých oceľových nití. Prirodzene, proces výroby zbraní z damaškovej ocele je ešte pracnejší ako proces výroby damaškových šabľ.

Na čo slúži náš zdroj?

Hlavným cieľom našej stránky je pomôcť žiakom a študentom, ktorí majú problém vyriešiť konkrétnu úlohu, alebo im chýbala nejaká školská téma. Náš zdroj pomôže aj rodičom žiakov, ktorí čelia ťažkostiam pri kontrole domácich úloh svojich detí.

Na našom zdroji nájdete hotové domáce úlohy pre ktorýkoľvek ročník od 1. do 11. ročníka zo všetkých akademických predmetov. GDZ nájdete napríklad v matematike, cudzích jazykoch, fyzike, biológii, literatúre atď. Aby ste to dosiahli, stačí si vybrať požadovanú triedu, požadovaný predmet a knihy riešení GDZ vhodných autorov, po ktorých musíte nájsť potrebnú časť a získať odpoveď na úlohu. GDZ vám umožní rýchlo skontrolovať zadanú úlohu študenta doma, ako aj pripraviť dieťa na kontrolu.

Ako získať A za domácu úlohu?

Ak to chcete urobiť, musíte prejsť na náš zdroj, ktorý obsahuje hotové domáce úlohy vo všetkých disciplínach školských osnov. Zároveň sa nemusíte obávať chýb, preklepov a iných nedostatkov v GDZ, pretože všetky u nás zverejnené manuály boli skontrolované skúsenými odborníkmi. Všetky odpovede na domáce úlohy sú správne, takže môžeme s istotou povedať, že za ktorúkoľvek z nich dostanete 5-ku! Nemali by ste si však všetko bezhlavo prepisovať do zošita, naopak, úlohy musíte urobiť sami, potom ich skontrolovať pomocou GDZ a až potom ich prepísať do čistej kópie. To vám umožní získať potrebné znalosti a vysoké známky.

GDZ online

Teraz nikto nemá problémy s prístupom do GDZ, pretože náš internetový zdroj je prispôsobený pre všetky moderné zariadenia: počítače, notebooky, tablety a smartfóny s prístupom na internet. Teraz, dokonca aj cez prestávku, môžete prejsť na našu webovú stránku z telefónu a nájsť odpoveď na absolútne akúkoľvek úlohu. Pohodlná navigácia a rýchle načítanie stránky umožňuje čo najrýchlejšie a najpohodlnejšie vyhľadávanie a prezeranie GDZ. Prístup k nášmu zdroju je bezplatný, pričom registrácia je veľmi rýchla.

Nový program GDZ

Školský vzdelávací program sa periodicky mení, preto žiaci potrebujú neustále nové učebné pomôcky, učebnice a GDZ. Naši odborníci neustále sledujú inovácie a po ich implementácii okamžite uverejňujú nové učebnice a GDZ na zdroji, aby používatelia mali najnovšie vydania. Naším zdrojom je akási knižnica pre školákov, ktorá je potrebná pre každého študenta pre úspešné štúdium. Takmer každý rok sa školské osnovy sťažujú, pričom sa zavádzajú nové predmety a materiály. Učenie je čoraz náročnejšie, no naša stránka vám umožňuje zjednodušiť život rodičom a žiakom.

Pomoc pre študentov

Nezabúdame ani na ťažký rušný život študentov. Každý nový akademický rok zvyšuje latku v oblasti vedomostí, takže nie všetci študenti dokážu zvládnuť takú vysokú záťaž. Dlhé hodiny, rôzne eseje, laboratórium a diplomové práce zaberajú takmer všetok voľný čas študentov. Pomocou našej stránky si každý študent môže uľahčiť každodenný život. Na tento účel naši špecialisti takmer každý deň umiestňujú na portál nové diela. Teraz môžu študenti nájsť naše cheaty pre akúkoľvek úlohu a zadarmo.

Teraz už nemusíte nosiť do školy veľké množstvo učebníc každý deň

Aby sme sa mohli postarať o školákov, naši špecialisti zverejnili na stránke voľne prístupné všetky učebnice školských osnov. Preto ich dnes môže využiť každý žiak či rodič a žiaci už nemusia každý deň zaťažovať chrbát kvôli noseniu ťažkých učebníc do školy. Potrebné učebnice si stačí stiahnuť do tabletu, telefónu a iného moderného zariadenia a učebnice budú vždy so sebou kdekoľvek. Dajú sa čítať aj online priamo na stránke – je to veľmi pohodlné, rýchle a úplne zadarmo.

Pripravené školské eseje

Ak ste zrazu požiadaní, aby ste napísali esej o knihe, nezabudnite, že na našej webovej stránke vždy nájdete veľké množstvo hotových školských esejí, ktoré napísali majstri slov a schválili učitelia. Každý deň rozširujeme zoznam esejí, píšeme nové eseje na mnohé témy a zohľadňujeme odporúčania používateľov. To nám umožňuje uspokojiť každodenné potreby všetkých študentov.

Pre eseje, ktoré píšu samostatne, sme poskytli skrátené práce, ktoré si môžete pozrieť a stiahnuť aj na stránke. Obsahujú hlavný význam školských literárnych prác, čo výrazne znižuje štúdium kníh a šetrí žiakovi sily, ktoré potrebuje na štúdium iných predmetov.

Prezentácie na rôzne témy

Ak potrebujete súrne urobiť školskú prezentáciu na konkrétnu tému, o ktorej nič neviete, s pomocou našej webovej stránky to zvládnete. Teraz by ste nemali tráviť veľa času hľadaním obrázkov, fotografií, tlačených informácií a konzultácií na danú tému s odborníkmi atď., pretože náš zdroj vytvára vysokokvalitné prezentácie s multimediálnym obsahom na akúkoľvek tému. Naši odborníci zverejnili na stránke veľké množstvo autorských prezentácií, ktoré si možno bezplatne prezrieť a stiahnuť. Tréning bude preto pre vás informatívnejší a pohodlnejší, pretože budete mať viac času na oddych a na iné predmety.

Naše výhody:

* veľká databáza kníh a GDZ;

* materiály sú denne aktualizované;

* prístup z akéhokoľvek moderného gadgetu;

* berieme do úvahy želania používateľov;

* urobiť život žiakov, študentov a rodičov slobodnejším a radostnejším.

Neustále vylepšujeme naše zdroje, aby bol život našich používateľov pohodlnejší a bezstarostnejší. S pomocou gdz.host z teba bude výborný študent, takže v dospelosti budeš mať skvelé vyhliadky. Výsledkom bude, že vaši rodičia budú na vás hrdí, pretože budete dobrým príkladom pre všetkých ľudí.

Pred mnohými tisícročiami sa národy obývajúce rôzne časti našej planéty takmer v rovnakom čase zoznámili s pôvodnými kovmi. Zoznámenie sa s železo patrí do neskoršieho obdobia. Niektoré národy sa ho naučili prijímať skôr a niektoré oveľa neskôr. Faktom je, že prírodné železo sa v prírode takmer nikdy nenachádza. Predpokladá sa, že prvé železo, ktoré padlo do ľudských rúk, bolo meteorického pôvodu. Prvá zmienka o železe sa vyskytuje asi pred 5 000 rokmi, keď bolo cenené viac ako domáce zlato, ktoré slúžilo ako kulisa pre železné výrobky.

Podľa historických faktov kmene žijúce na území moderného Arménska už na začiatku tretieho tisícročia pred Kristom dokázali získať železo. V Egypte a starovekom Grécku sa železo získavalo v druhom a v Číne - v polovici 1. tisícročia pred Kristom. e. Malé zásoby týchto stavov takých pôvodných kovov, akými sú meď a cín, slúžili ako impulz na hľadanie nových kovov. A v Amerike, bohatej na najväčšie ložiská medi, sa železo začalo ťažiť až s príchodom Európanov na kontinent. Africké kmene, naopak, okamžite vstúpili do doby železnej a obišli dobu medenú.

Je pravda, že proces získavania železa bol oveľa komplikovanejší ako meď. Starovekí majstri nemali ako získať takú vysokú teplotu, pri ktorej sa železo začalo topiť. Až v prvom tisícročí pred naším letopočtom sa objavila metóda redukcie surového železa a bola široko používaná pri výrobe zbraní, nástrojov a rôznych nástrojov, pretože to bol v tej dobe najsilnejší známy kov. Spočiatku sa kovové železo ťažilo zo železných rúd ich zahrievaním uhlím na dobre vetraných miestach. Spočiatku bolo takéto železo hubovité, krehké a obsahovalo veľa trosky. Poznamenalo sa, že kovové železo je možné získať bez privedenia k bodu topenia, len by malo byť viac paliva a malo by byť kvalitnejšie ako pri tavení medi, ale malo by byť veľmi „horúce“. To všetko si vyžadovalo dodatočné podmienky tavenia a špeciálnu konštrukciu pece.

Dôležitým krokom k výrobe železa bol vynález vyhne, ktorá bola vo vnútri obložená žiaruvzdornými materiálmi a bola otvorená zhora. Vďaka tejto metóde sa ukázalo, že železo je kvalitnejšie. Ďalšie spracovanie kovu prebiehalo v vyhni, kde sa kov zohriaty v peci upravoval údermi kladiva, aby sa zbavil trosky, po čom sa získalo železo vyhovujúcej kvality. Kovanie po mnoho storočí sa stalo hlavným druhom spracovania kovov a kováčstvo - dôležitý priemysel.

Pre jeho mäkkosť bolo ťažké použiť železo v jeho čistej forme, praktický význam nadobudla zliatina železa s uhlíkom. Ak železo obsahovalo až 1,7% uhlíka, získala sa oceľ a železo získalo schopnosť kalenia. Nástroj bol najskôr zahriaty do červena a potom ponorený do vody, po čom sa stal veľmi tvrdým s vynikajúcimi reznými vlastnosťami. Železo ako jeden z najdostupnejších a najlacnejších materiálov veľmi skoro preniklo do všetkých sfér ľudskej činnosti a urobilo obrovskú revolúciu v dejinách ľudského rozvoja.

Zliatiny železa

Je viac-menej známe, že materiál bežne nazývaný železo, aj v tom najjednoduchšom prípade, je zliatinou samotného železa, ako chemického prvku, s uhlíkom. Pri koncentrácii uhlíka menšej ako 0,3% sa získa mäkký ťažný žiaruvzdorný kov, za ktorým je priradený názov jeho hlavnej zložky, železa. Predstavu o železe, s ktorým sa zaoberali naši predkovia, možno teraz získať skúmaním mechanických vlastností nechtu.

Pri koncentrácii uhlíka vyššej ako 0,3 %, ale nižšej ako 2,14 %, sa zliatina nazýva oceľ. Oceľ sa vo svojej pôvodnej podobe podobá železu svojimi vlastnosťami, ale na rozdiel od neho sa dá kaliť - náhlym ochladením získava oceľ väčšiu tvrdosť - pozoruhodná výhoda, ktorú však takmer úplne neguje krehkosť získaná pri tom istom kalení.

Nakoniec pri koncentrácii uhlíka nad 2,14% dostaneme liatinu. Krehký, taviteľný, vhodný na odlievanie, ale nie je vhodný na kovanie.

Prvým krokom vo vznikajúcej metalurgii železa bolo získanie železa jeho redukciou z oxidu. Ruda sa zmiešala s dreveným uhlím a vložila do pece. Pri vysokej teplote vytvorenej spaľovaním uhlia sa uhlík začal spájať nielen so vzdušným kyslíkom, ale aj s tým, ktorý bol spojený s atómami železa.

Po vyhorení uhlia v peci zostal takzvaný kritz - hrudka hmoty s prímesou redukovaného železa. Kritsa sa potom znovu zahriala a podrobila sa kovaniu, pričom sa železo vyklepalo z trosky. V hutníctve železa bolo dlho hlavným prvkom technologického procesu kovanie, navyše to bolo to posledné, čo sa spájalo s tvarovaním výrobku. Samotný materiál bol kovaný.

Oceľ sa vyrábala z hotového železa jeho nauhličením. Pri vysokých teplotách a nedostatku kyslíka uhlík, ktorý nemá čas oxidovať, impregnuje železo. Čím viac uhlíka bolo, tým bola oceľ po kalení tvrdšia.

Ako vidíte, žiadna z vyššie uvedených zliatin nemá takú vlastnosť ako elasticita. Zliatina železa môže nadobudnúť túto kvalitu len vtedy, ak sa v nej objaví číra kryštalická štruktúra, ktorá vzniká napríklad v procese tuhnutia z taveniny. Problém starých hutníkov bol, že nevedeli roztaviť železo. Aby ste to dosiahli, musíte ho zahriať na 1540 stupňov, zatiaľ čo technológie staroveku umožňovali dosiahnuť teploty 1000-1300 stupňov. Do polovice 19. storočia sa považovalo za možné taviť iba liatinu do tekutého stavu, pretože tavivosť zliatin železa stúpa so zvyšujúcou sa koncentráciou uhlíka.

Preto ani železo, ani oceľ ako také neboli vhodné na výrobu zbraní. Nástroje a nástroje vyrobené z čistého železa boli príliš mäkké a nástroje vyrobené z čistej ocele boli príliš krehké. Preto na výrobu napríklad meča bolo potrebné vyrobiť sendvič z dvoch železných plátov, medzi ktoré bol položený oceľový plát. Pri ostrení sa brúsilo mäkké železo a objavila sa oceľová rezná hrana.

Takéto zbrane, zvárané z niekoľkých vrstiev s rôznymi mechanickými vlastnosťami, sa nazývali zvárané. Spoločnými nevýhodami tejto technológie bola nadmerná masívnosť a nedostatočná pevnosť výrobkov. Zváraný meč nedokázal pružiť, v dôsledku čoho sa pri náraze na neprekonateľnú prekážku nevyhnutne zlomil alebo ohol.

Nedostatok elasticity nevyčerpal nedostatky zváraných zbraní. Okrem spomínaných nedostatkov sa napríklad nedalo poriadne nabrúsiť. Železo mohlo dostať akúkoľvek ostrosť (hoci bolo brúsené strašnou rýchlosťou), ale mäkká rezná hrana železa bola takmer okamžite otupená. Oceľ nechcela brúsiť - rezná hrana sa rozpadla. Je tu úplná analógia s ceruzkami - mäkkú tuhu je ľahké urobiť veľmi ostrou, ale okamžite sa otupí a neprivediete ju k tvrdej tuhe - desaťkrát sa zlomí. Holiace strojčeky teda museli byť vyrobené zo železa a denne prebrúsené.

Vo všeobecnosti zvárané zbrane nepresahovali ostrosť stolového noža. Táto okolnosť sama o sebe vyžaduje, aby bol dostatočne masívny, aby poskytoval uspokojivé rezné vlastnosti.

Jediným opatrením, ktoré umožnilo dosiahnuť kombináciu ostrosti a tvrdosti v rámci technológie zvárania, bolo vytvrdenie výrobku po jeho naostrení. Táto metóda sa stala použiteľnou, ak bola oceľová rezná hrana privarená jednoducho k železnému tupu a nebola uzavretá v „sendviči“ železa. Alebo čepele mohli byť kalené po nabrúsení, v ktorom bolo železné jadro zviazané na vonkajšej strane oceľou.

Nevýhodou tejto metódy bolo, že ostrenie bolo možné len raz. Keď bola oceľová čepeľ zúbkovaná a otupená, musela byť celá čepeľ znovu vykovávaná.

Napriek tomu práve rozvoj zváracej techniky – napriek všetkým jej nedostatkom – urobil skutočnú revolúciu vo všetkých sférach ľudskej činnosti a viedol k obrovskému nárastu výrobných síl. Zvárané pištole boli celkom funkčné a navyše verejne dostupné. Až s ich rozšírením boli kamenné nástroje konečne vytlačené a začala sa doba kovu.

Železné nástroje rozhodujúcim spôsobom rozšírili praktické možnosti človeka. Bolo možné napríklad stavať domy vyrezané z guľatiny - koniec koncov, železná sekera porazila strom nie trikrát ako medený, ale 10-krát rýchlejšie ako kamenný. Rozšírila sa aj stavba z tesaného kameňa. Prirodzene sa používal aj v dobe bronzovej, no veľká spotreba pomerne mäkkého a drahého kovu takéto experimenty výrazne obmedzovala. Výrazne sa rozšírili aj možnosti farmárov.

Národy Anatólie sa prvýkrát naučili spracovávať železo. Staroveká grécka tradícia považovala za objaviteľa železa ľud Chalibov, pre ktorých sa v literatúre používal ustálený výraz „otec železa“ a samotný názov ľudu pochádza z gréckeho slova Χάλυβας („železo“).

Železná revolúcia sa začala na prelome 1. tisícročia pred Kristom. e. v Asýrii. Od 8. storočia pred Kr Zvárané železo sa v Európe rýchlo začalo rozširovať v 3. storočí pred Kristom. e. vytlačený bronz v Číne a Galii, objavil sa v Nemecku v 2. storočí nášho letopočtu a v 6. storočí nášho letopočtu bol už hojne využívaný v Škandinávii a medzi kmeňmi žijúcimi na území budúceho Ruska. V Japonsku prišla doba železná až v 8. storočí nášho letopočtu.

Hutníci mohli vidieť tekuté železo až v 19. storočí, no už na úsvite hutníctva železa - začiatkom 1. tisícročia pred Kristom - sa indickým remeselníkom podarilo vyriešiť problém získania elastickej ocele bez tavenia železa. Takáto oceľ sa nazývala bulat, ale kvôli zložitosti výroby a nedostatku potrebných materiálov vo väčšine sveta zostala táto oceľ dlho indickým tajomstvom.

Technologickejší spôsob získania elastickej ocele, ktorý nevyžadoval ani zvlášť čistú rudu, ani grafit, ani špeciálne pece, bol nájdený v Číne v 2. storočí nášho letopočtu. Oceľ bola mnohokrát prekovávaná, pričom každý výkovok preložil polotovar na polovicu, výsledkom čoho bol vynikajúci zbraňový materiál zvaný Damask, z ktorého sa vyrábali najmä slávne japonské katany.

V prvom rade treba povedať, že až do 18. storočia vrátane sa uhlie v hutníctve prakticky nepoužívalo - pre vysoký obsah nečistôt škodlivých pre kvalitu produktu, predovšetkým síry. Od 11. storočia v Číne a od 17. storočia v Anglicku sa však uhlie začalo používať v pudlovacích peciach na žíhanie liatiny, čo však umožnilo dosiahnuť len malú úsporu dreveného uhlia - väčšina paliva sa minula o tavení, kde nebolo možné vylúčiť styk uhlia s rudou.

Spotreba paliva v hutníctve bola už vtedy enormná - vysoká pec zhltla fúru uhlia za hodinu. Drevené uhlie sa stalo strategickou surovinou. Práve dostatok dreva v samotnom Švédsku a Fínsku, ktoré k nemu patrí, umožnilo Švédom rozširovať výrobu v takom rozsahu. Briti, ktorí mali menej lesov (a dokonca aj tie boli vyhradené pre potreby flotily), boli nútení nakupovať železo vo Švédsku, kým sa nenaučili používať uhlie.

Spracovanie kovov

Úplne prvou formou organizovania výroby železiarskych výrobkov boli amatérski kováči. Obyčajní roľníci, ktorí sa vo voľnom čase z obrábania pôdy venovali takémuto remeslu. Sám kováč našiel „rudu“ (hrdzavý močiar alebo červený piesok), sám pálil uhlie, sám tavil železo, sám ho koval, sám spracovával.

Zručnosť majstra sa v tomto štádiu prirodzene obmedzovala na kovanie najjednoduchšej formy. Jeho nástroje pozostávali z mechov, kamenného kladiva a nákovy a brúsneho kameňa. Železné nástroje sa vyrábali pomocou kamenných.

Ak by sa v blízkosti nachádzali ložiská rudy vhodné na ťažbu, potom by sa celá dedina mohla venovať výrobe železa, ale to bolo možné len vtedy, ak by existovala stabilná príležitosť na výnosný marketing produktov, čo v barbarských podmienkach prakticky nemohlo byť.

Ak by napríklad na kmeň 1000 ľudí existoval tucet výrobcov železa, z ktorých každý by postavil pár pecí na syr za rok, potom ich práca zabezpečila koncentráciu železných výrobkov len asi 200 gramov na obyvateľa. A nie za rok, ale všeobecne.

Tento údaj je, samozrejme, veľmi približný, faktom však je, že výrobou železa týmto spôsobom sa nikdy nepodarilo úplne pokryť všetky potreby najjednoduchších zbraní a najpotrebnejších nástrojov na jeho úkor. Naďalej sa vyrábali sekery z kameňa, klince a pluhy z dreva. Kovové brnenie zostalo nedostupné aj pre vodcov.

Najprimitívnejšie kmene Britov, Germánov a Slovanov na začiatku našej éry mali túto úroveň príležitostí. Balti a Fíni bojovali proti križiakom kamennými a kostenými zbraňami - a to sa už ukázalo ako XII-XIII storočia. Všetky tieto národy už samozrejme vedeli vyrábať železo, ale nevedeli ho ešte získať v požadovanom množstve.

Ďalším stupňom rozvoja železnej metalurgie boli profesionálni kováči, ktorí si kov stále tavili sami, no na ťažbu železného piesku a pálenie uhlia boli častejšie posielaní iní muži – výmenou v naturáliách. V tejto fáze už mal kováč spravidla ako-tak vybaveného pomocníka kladiva a vyhňu.

S príchodom kováčov sa koncentrácia železných výrobkov zvýšila štyri až päťkrát. Teraz mohla byť každá sedliacka domácnosť vybavená osobným nožom a sekerou. Zvýšila sa aj kvalita výrobkov. Kováči boli profesionáli, spravidla poznali techniku ​​zvárania a vedeli ťahať drôt. V zásade by taký remeselník mohol dostať aj Damask, keby vedel ako, ale výroba damašských zbraní si vyžadovala také množstvo železa, že sa ešte nedalo vyrábať sériovo.

Železo je chemický prvok s atómovým číslom 26 v periodickej sústave, označovaný symbolom Fe (lat. Ferrum), jeden z najbežnejších kovov v zemskej kôre. Jednoduchá látka železo je striebristo biely, kujný kov s vysokou chemickou reaktivitou: železo rýchlo koroduje pri vysokých teplotách alebo vysokej vlhkosti vzduchu. Železo sa v prírode vyskytuje len zriedkavo v čistej forme. Často používaný človekom na vytváranie zliatin s inými kovmi a uhlíkom, je hlavnou zložkou ocele. Prevalencia železa v zemskej kôre (4,65 %, 4. miesto po O, Si, Al) a kombinácia špecifických vlastností z neho robia „kov č. 1“ významu pre človeka. Tiež sa verí, že železo tvorí väčšinu zemského jadra.

Existuje niekoľko verzií pôvodu slovanského slova „železo“ (bieloruské zhalez, bulharské zhelyazo, ukrajinské zalizo, poľské Żelazo, slovinské Železo). Jedna z verzií spája toto slovo so sanskrtským „škoda“, čo znamená „kov, ruda“. Iná verzia vidí v slove slovanský koreň „lez“, rovnaký ako v slove „čepel“ (keďže železo sa používalo hlavne na výrobu zbraní). Existuje aj súvislosť medzi slovom „rôsol“ a želatínovou konzistenciou „močiarnej rudy“, z ktorej sa nejaký čas ťažil kov. Názov prírodného uhličitanu železa (sideritu) pochádza z lat. sidereus - hviezdny; skutočne prvé železo, ktoré sa dostalo do rúk ľudí, bolo meteorického pôvodu. Možno táto náhoda nie je náhodná. Najmä starogrécke slovo sideros pre železo a latinské sidus znamenajúce „hviezda“ majú pravdepodobne spoločný pôvod.

Z hľadiska prevalencie v litosfére je železo na 4. mieste medzi všetkými prvkami a na 2. mieste po hliníku medzi kovmi. Jeho hmotnostné percento v zemskej kôre je 4,65 %. Železo je súčasťou viac ako 300 minerálov, ale priemyselný význam majú len rudy s obsahom železa aspoň 16%: magnetit (magnetická železná ruda) - Fe3O4 (72,4% Fe), hematit (železný lesk alebo červená železná ruda) - Fe2O3 ( 70% Fe), hnedá železná ruda (goethit, limonit a pod.) s obsahom železa do 66,1% Fe, častejšie však 30-55%.

Železo sa v technológii už dlho používa, a to ani nie tak kvôli jeho širokému rozšíreniu v prírode, ale kvôli jeho vlastnostiam: je plastické, ľahko použiteľné na kovanie za tepla a za studena, razenie a ťahanie. Čisté železo má však nízku pevnosť a chemickú odolnosť (v prítomnosti vlhkosti na vzduchu oxiduje a pokrýva nerozpustnú hnedú sypkú hrdzu). Z tohto dôvodu sa železo vo svojej čistej forme prakticky nepoužíva. To, čo sme v každodennom živote nazývali „železo“ a „železné“ výrobky, je v skutočnosti vyrobené z liatiny a ocele – železo-uhlíkových zliatin, niekedy s pridaním ďalších takzvaných legujúcich prvkov, ktoré týmto zliatinám dodávajú špeciálne vlastnosti.

Boli časy, keď sa železo na zemi cenilo oveľa viac ako zlato. 1: 160: 1280: 6400. Toto je pomer hodnôt medi, striebra, zlata a železa medzi starými Chetitmi. Ako hovorí Homér v Odysei, víťaz hier usporiadaných Achilleom bol odmenený kúskom zlata a kúskom železa.
Železo bolo rovnako potrebné pre bojovníka aj oráča a praktická potreba, ako viete, je najlepším motorom výroby a technického pokroku. Pojem „doba železná“ sa do vedy zaviedol v polovici 19. storočia. Dánsky archeológ K.Yu. Thomsen. "Oficiálne" hranice tohto obdobia ľudských dejín: od IX...VII storočia. pred Kr. keď sa u mnohých národov a kmeňov Európy a Ázie začalo rozvíjať hutníctvo železa a až kým medzi týmito kmeňmi nevznikla triedna spoločnosť a štát. Ale ak sú epochy pomenované podľa hlavného materiálu nástrojov, potom samozrejme doba železná pokračuje aj dnes.

Ako naši vzdialení predkovia získavali železo? Po prvé, takzvaná metóda výroby syra. Syrové pece boli usporiadané priamo na zemi, zvyčajne na svahoch roklín a priekop. Vyzerali ako fajky. Toto potrubie bolo naplnené dreveným uhlím a železnou rudou. Uhlie bolo zapálené a vietor fúkajúci do svahu rokliny udržoval uhlie horiace. Železná ruda sa zredukovala a získal sa mäkký výkrik - železo s troskovými inklúziami. Takéto železo sa nazývalo zváranie; obsahovala nejaký uhlík a nečistoty prenesené z rudy. Critsu bol sfalšovaný. Kusy trosky odpadávali a pod kladivom zostalo železo prepichnuté troskovými vláknami. Kovali sa z neho rôzne nástroje. Doba kujného železa bola dlhá, no ľudia staroveku a raného stredoveku poznali aj iné železo. Slávna damašková oceľ (alebo damašková oceľ) bola vyrobená na východe v dobe Aristotela (4. storočie pred Kristom). Ale technológia jeho výroby, ako aj postup výroby damaškových čepelí zostali utajené.

Damašková oceľ aj damašková oceľ sa chemickým zložením nelíšia od bežnej nelegovanej ocele. Ide o zliatiny železa a uhlíka. Ale na rozdiel od bežnej uhlíkovej ocele má damašková oceľ veľmi vysokú tvrdosť a elasticitu, ako aj schopnosť poskytnúť čepeli výnimočnú ostrosť.
Tajomstvo damaškovej ocele prenasledovalo metalurgov mnohých storočí a krajín. Čo len metódy a recepty neboli ponúkané! Do železa sa pridávalo zlato, striebro, drahé kamene, slonovina. Boli vynájdené tie najdômyselnejšie (a niekedy aj najstrašnejšie) „technológie“. Jeden z najstarších tipov: na kalenie čepeľ neponárajte do vody, ale do tela svalnatého otroka, aby sa jeho sila zmenila na oceľ.

V prvej polovici minulého storočia sa podarilo odhaliť tajomstvo damaškovej ocele pozoruhodnému ruskému metalurgovi P.P. Anosov. Vzal najčistejšie bleskové železo a vložil ho do otvoreného téglika v peci na drevené uhlie. Tavené železo bolo nasýtené uhlíkom, pokryté troskou z kryštalického dolomitu, niekedy s prídavkom čistého železného kameňa. Pod touto troskou sa veľmi intenzívne zbavoval kyslíka, síry, fosforu a kremíka. Ale to bola len polovica bitky. Oceľ bolo tiež potrebné chladiť čo najpokojnejšie a najpomalšie, aby pri procese kryštalizácie mohli najskôr vzniknúť veľké kryštály rozvetvenej štruktúry, takzvané dendrity. Chladenie prebiehalo priamo v ohnisku, naplnenom horúcim uhlím. Nasledovalo zručné kovanie, ktoré nemalo porušiť výslednú štruktúru.

Ďalší ruský metalurg - D.K. Chernov následne vysvetlil pôvod jedinečných vlastností bulatu a spojil ich so štruktúrou. Dendrity pozostávajú zo žiaruvzdornej, ale pomerne mäkkej ocele a priestor medzi ich „konármi“ je v procese tuhnutia kovu vyplnený uhlíkom viac nasýtenou, a teda tvrdšou oceľou. Z toho vyplýva väčšia tvrdosť a zároveň väčšia viskozita. Pri kovaní sa tento oceľový „hybrid“ nezničí, zachová sa jeho stromová štruktúra, ale len z priamky sa zmení na cik-cak. Vlastnosti kresby do značnej miery závisia od sily a smeru úderov, od zručnosti kováča.

Damašková oceľ staroveku je rovnaká damašková oceľ, ale neskôr takzvaná oceľ získaná kováčskym zváraním z mnohých oceľových drôtov alebo pásov. Drôty boli vyrobené z ocelí s rôznym obsahom uhlíka, teda rovnakými vlastnosťami ako damašková oceľ. V stredoveku dosiahlo umenie výroby takejto ocele najväčší rozvoj. Známa je japonská čepeľ, v ktorej štruktúre sa našlo asi 4 milióny mikroskopicky tenkých oceľových nití. Prirodzene, proces výroby zbraní z damaškovej ocele je ešte pracnejší ako proces výroby damaškových šabľ.

Proces výroby syra do značnej miery závisel od počasia: bolo potrebné, aby do „potrubia“ fúkal vietor. Túžba zbaviť sa rozmarov počasia viedla k vytvoreniu mechov, ktoré rozdúchavali oheň v surovej peci. S príchodom mechov už nebolo treba na svahoch stavať surové pece. Objavil sa nový typ pecí – takzvané vlčie jamy, ktoré sa kopali v zemi, a vysoké pece, ktoré sa týčili nad zemou. Boli vyrobené z kameňov spojených s hlinou. Do otvoru v základni domnitsa sa vložila rúrka mechu a pec sa začala nafukovať. Uhlie dohorelo a v ohnisku pece sa už ozýval nám známy krik. Zvyčajne, aby ho vytiahli, vylámali na dne pece niekoľko kameňov. Potom ich položili späť na miesto, pec naplnili uhlím a rudou a všetko začalo odznova.

Pri vyberaní kraku z pece sa vyliala aj roztavená liatina - železo s obsahom uhlíka nad 2%, topiace sa pri nižších teplotách. V pevnej forme sa liatina nedá kovať, rozbije sa na kusy jedným úderom kladiva. Preto sa liatina, podobne ako troska, spočiatku považovala za odpadový produkt. Angličania ho dokonca nazvali „pig iron“ – surové železo. Až neskôr si hutníci uvedomili, že tekuté železo sa dá naliať do foriem a získať z neho rôzne výrobky, napríklad delové gule. Do XIV ... XV storočia. do priemyslu pevne vstúpili vysoké pece, ktoré vyrábali surové železo. Ich výška dosahovala o 3 m viac, tavili zlievarenské železo, z ktorého sa liali nielen jadrá, ale aj samotné delá. Skutočný obrat z vysokej pece do vysokej pece nastal až v 80. rokoch 18. storočia, keď jeden z Demidovových úradníkov prišiel s nápadom fúkať do vysokej pece nie jednou dýzou, ale dvoma dýzami. ich na oboch stranách ohniska. Počet dýz alebo dýz (ako sa im teraz hovorí) rástol, dúchanie sa stávalo stále rovnomernejšie, zväčšoval sa priemer ohniska a zvyšovala sa produktivita pecí.

Ďalšie dva objavy výrazne ovplyvnili rozvoj vysokopecnej výroby. Vysoké pece boli dlhé roky poháňané dreveným uhlím. Spaľovaniu uhlia z dreva sa venoval celý priemysel. V dôsledku toho boli lesy v Anglicku vyrúbané do takej miery, že bol vydaný zvláštny výnos kráľovnej o zákaze ničenia lesa pre potreby železiarskeho a oceliarskeho priemyslu. Potom začalo anglické hutníctvo rýchlo upadať. Británia bola nútená dovážať surové železo zo zahraničia, najmä z Ruska. Takto to pokračovalo až do polovice 18. storočia, kedy Abraham Derby našiel spôsob, ako získať koks z uhlia, ktorého zásoby v Anglicku sú veľmi veľké. Koks sa stal hlavným palivom pre vysoké pece. V roku 1829 J. Nilson v závode Kleid (Škótsko) prvýkrát použil fúkanie ohriateho vzduchu do vysokých pecí. Táto inovácia zvýšila produktivitu pecí a dramaticky znížila spotrebu paliva. K poslednému výraznému zlepšeniu vysokopecného procesu došlo už dnes. Jej podstatou je nahradenie časti koksu lacným zemným plynom.

Proces výroby ocele sa v podstate redukuje na vypaľovanie nečistôt z liatiny, na ich oxidáciu vzdušným kyslíkom. To, čo robia metalurgovia, sa obyčajnému chemikovi môže zdať nezmysel: najprv redukujú oxid železa, pričom kov súčasne saturujú uhlíkom, kremíkom, mangánom (výroba železa) a potom sa ich snažia vypáliť. Najnepríjemnejšie je, že chemik má úplnú pravdu: metalurgovia používajú zjavne smiešnu metódu. Ale nič iné nemali. Hlavné hutnícke prerozdelenie – výroba ocele z liatiny – vzniklo v 14. storočí. Oceľ sa potom získavala v hutníckych dielňach. Liatina bola umiestnená na lôžko z dreveného uhlia nad vzdušnicou. Počas spaľovania uhlia sa liatina roztavila a po kvapkách kvapkala dolu, pričom prechádzala zónou bohatšou na kyslík - popri výfučnici. Tu sa železo čiastočne oslobodilo od uhlíka a takmer úplne od kremíka a mangánu. Potom skončil na dne ohniska pokrytý vrstvou železitej trosky, ktorá tu zostala z predchádzajúcej tavby. Troska postupne oxidovala uhlík, ktorý bol ešte v kove, čo spôsobilo zvýšenie teploty topenia kovu a jeho zahustenie. Výsledný mäkký ingot sa zdvihol pomocou páčidla. V zóne nad dúchacou trubicou došlo k jeho opätovnému pretaveniu, pričom došlo k oxidácii časti uhlíka obsiahnutého v železe. Keď sa po pretavení na dne pece vytvoril 50 ... 100-kilogramový výkrik, bol z pece vybratý a ihneď odoslaný na kovanie, ktorého účelom bolo nielen zhutniť kov, ale aj vydávať z neho tekuté trosky.

Najvyspelejšou jednotkou na výrobu železa v minulosti bola pudlingová pec, ktorú vynašiel Angličan Henry Cort na konci 18. storočia. (Mimochodom, vynašiel aj valcovanie tvarového železa na valcoch, do ktorých boli vyrezané meradlá. Ich tvar nadobudol rozžeravený pás kovu, ktorý prechádzal cez meradlá.). Kortova pudlovacia pec bola zaťažená liatinou a jej dno (spodok) a steny boli vyložené železnou rudou. Po každom tavení sa obnovovali. Horúce plyny z pece roztavili železo a potom vzdušný kyslík a kyslík obsiahnutý v rude oxidovali nečistoty. Pudler stojaci pri piecke miešal kúpeľ železnou palicou, na ktorej sa usadzovali kryštály tvoriace železný ražeň. Po vynájdení pudlovacej pece sa v tejto oblasti železnej metalurgie dlho neobjavilo nič nové, okrem téglikovej metódy výroby vysoko kvalitnej ocele vyvinutej Angličanom Gunstmanom. Ale tégliky boli neefektívne a rozvoj priemyslu a dopravy si vyžadoval stále viac ocele.

Henry Bessemer si v roku 1856 patentoval spôsob výroby ocele fúkaním vzduchu cez tekuté železo v konvertore – nádobe hruškovitého tvaru vyrobenej zo železného plechu, zvnútra vystlanej kremenným žiaruvzdorným materiálom. Žiaruvzdorné dno s mnohými otvormi slúži na napájanie výbuchu. Prevodník má zariadenie na otáčanie v rozsahu 300°. Pred začatím práce sa konvertor položí „na chrbát“, naleje sa do neho liatina, ofúkne sa a až potom sa konvertor umiestni vertikálne. Vzduchový kyslík oxiduje železo na FeO. Ten sa rozpúšťa v liatine a oxiduje uhlík, kremík, mangán ... Trosky vznikajú z oxidov železa, mangánu a kremíka. Proces taxislužby sa vykonáva až do úplného vyhorenia uhlíka. Potom sa konvertor opäť položí "na chrbát", vypne sa fúkanie, do kovu sa zavedie vypočítané množstvo feromangánu - na deoxidáciu. Výsledkom je vysoko kvalitná oceľ.
Metóda premeny surového železa sa stala prvou metódou hromadnej výroby liatej ocele.

Prerozdelenie v Bessemerovom prevodníku, ako sa neskôr ukázalo, malo aj nevýhody. Z liatiny boli odstránené najmä škodlivé nečistoty – síra a fosfor. Preto sa na spracovanie v konvertore používala najmä liatina bez síry a fosforu. Neskôr sa naučili zbavovať sa síry (samozrejme čiastočne), pridávaním „zrkadlovej“ liatiny bohatej na mangán do tekutej ocele a neskôr feromangánu. S fosforom, ktorý sa neodstránil vo vysokopecnom procese a nebol viazaný mangánom, bola situácia komplikovanejšia. Niektoré rudy, ako napríklad Lotrinsko, ktoré sú bohaté na fosfor, zostali nevhodné na výrobu ocele. Riešenie našiel anglický chemik S.D. Thomas, ktorý navrhol viazať fosfor vápnom. Thomasov konvertor bol na rozdiel od Bessemerovho obložený páleným dolomitom, nie oxidom kremičitým. Pri fúkaní sa do liatiny pridávalo vápno. Vznikla vápenno-fosforová troska, ktorá sa ľahko oddeľovala od ocele. Následne sa táto troska dokonca používala ako hnojivo.

Najväčšia revolúcia v oceliarstve nastala v roku 1865, keď otec a syn Pierre a Emile Martinovi použili na výrobu ocele regeneračnú plynovú pec postavenú podľa výkresov W. Siemensa. V ňom sa vďaka ohrevu plynu a vzduchu v špeciálnych komorách so žiaruvzdornou dýzou dosiahla taká vysoká teplota, že oceľ v peci už neprechádzala do pasty ako v pudlovacej peci, ale do kvapaliny. štát. Dalo sa liať do naberačiek a foriem, vyrábať z neho ingoty a valcovať koľajnice, nosníky, stavebné profily, plechy... A to všetko v obrovskom meradle! Okrem toho bolo možné využiť obrovské množstvo železného šrotu nahromadeného počas mnohých rokov v hutníckych a strojárskych závodoch. Posledná okolnosť zohrala pri vývoji nového procesu veľmi dôležitú úlohu. Na začiatku XX storočia. otvorené pece takmer úplne nahradili konvertory Bessemer a Thomas, ktoré síce spotrebovali šrot, ale vo veľmi malom množstve.

Výroba konvertorov by sa mohla stať historickou raritou, rovnako ako kaluže, nebyť tryskania kyslíkom. Myšlienka odstránenia dusíka zo vzduchu, ktorý nie je zapojený do procesu, a fúkania surového železa samotným kyslíkom, napadla mnohých významných metalurgov minulosti; najmä v 19. storočí. Ruský metalurg D.K. Napísali o tom Černov a Švéd R. Åkerman. Ale v tom čase bol kyslík príliš drahý. Až v 30. – 40. rokoch 20. storočia, keď sa zaviedli lacné priemyselné spôsoby získavania kyslíka zo vzduchu, dokázali hutníci využiť kyslík pri výrobe ocele. Samozrejme, v otvorených peciach. Pokusy prefúknuť kyslík cez surové železo v konvertoroch neboli úspešné; vznikla taká vysoká teplota, že spodná časť prístroja sa prepálila. V otvorenej peci bolo všetko jednoduchšie: kyslík sa privádzal do horáka na zvýšenie teploty plameňa a do kúpeľa (do tekutého kovu) na vypálenie nečistôt. To umožnilo výrazne zvýšiť produktivitu otvorených nístejových pecí, no zároveň v nich natoľko zvýšilo teplotu, že sa žiaruvzdorné materiály začali taviť. Preto sa aj tu kyslík používal v miernom množstve.

V roku 1952 v rakúskom meste Linz závod Fest po prvýkrát začal používať nový spôsob výroby ocele - kyslíkový konvertor. Liatina sa liala do meniča, ktorého dno nemalo otvory na fúkanie, bolo hluché. Na povrch tekutého železa bol privádzaný kyslík. Vyhorením nečistôt vznikla taká vysoká teplota, že tekutý kov sa musel ochladzovať pridávaním železnej rudy a šrotu do konvertora. A to v pomerne veľkom množstve. V hutníckych závodoch sa opäť objavili meniče. Nový spôsob výroby ocele sa začal rýchlo rozširovať vo všetkých priemyselných krajinách. Teraz je považovaný za jeden z najsľubnejších vo výrobe ocele. Výhodou konvertora je, že zaberá menej miesta ako pec s otvorenou nístejom, jeho konštrukcia je oveľa lacnejšia a jeho produktivita je vyššia. Najprv sa však v konvertoroch tavili iba nízkouhlíkové mäkké ocele. V nasledujúcich rokoch bol vyvinutý postup na tavenie vysoko uhlíkových a legovaných ocelí v konvertore.

Vlastnosti ocelí sú rôzne. Existujú ocele určené na dlhodobý pobyt v morskej vode, ocele, ktoré odolávajú vysokým teplotám a agresívnemu pôsobeniu horúcich plynov, ocele, z ktorých sa vyrábajú mäkké viazacie drôty, a ocele na výrobu pružných a tvrdých pružín. Takáto rozmanitosť vlastností vyplýva z rozmanitosti zloženia ocele. Takže vysokopevnostné guľôčkové ložiská sú vyrobené z ocele obsahujúcej 1% uhlíka a 1,5% chrómu; oceľ s obsahom 18 % chrómu a 8 ... 9 % niklu je dobre známa „nehrdzavejúca oceľ“ a sústružnícke nástroje sú vyrobené z ocele s obsahom 18 % volfrámu, 4 % chrómu a 1 % vanádu. Vďaka tejto rozmanitosti zloženia ocele je veľmi ťažké taviť. V peci s otvorenou nístejou a v konvertore totiž atmosféra oxiduje a prvky ako chróm ľahko oxidujú a menia sa na trosku, t.j. sú stratené. To znamená, že na získanie ocele s obsahom chrómu 18% sa musí do pece dodať oveľa viac chrómu ako 180 kg na tonu ocele. Chróm je drahý kov. Ako nájsť východisko z tejto situácie?

Východisko sa našlo na začiatku 20. storočia. Na tavenie kovov bolo navrhnuté použiť teplo elektrického oblúka. Kovový šrot sa naložil do kruhovej pece, naliala sa liatina a spustili uhlíkové alebo grafitové elektródy. Medzi nimi a kovom v peci („kúpeľ“) vznikol elektrický oblúk s teplotou asi 4000 °C. Kov sa ľahko a rýchlo roztavil. A v takejto uzavretej elektrickej peci môžete vytvoriť akúkoľvek atmosféru - oxidačnú, redukčnú alebo úplne neutrálnu. Inými slovami, cenné predmety možno predísť vyhoreniu. Tak vznikla metalurgia vysokokvalitných ocelí. Neskôr bol navrhnutý ďalší spôsob elektrického tavenia – indukcia. Z fyziky je známe, že ak je kovový vodič umiestnený v cievke, ktorou prechádza vysokofrekvenčný prúd, tak sa v nej indukuje prúd a vodič sa zahrieva. Toto teplo stačí na roztavenie kovu za určitý čas. Indukčná pec pozostáva z téglika so špirálou zapustenou do obloženia. Cez špirálu prechádza vysokofrekvenčný prúd a kov v tégliku sa roztaví. V takejto peci môžete tiež vytvoriť akúkoľvek atmosféru.

V elektrických oblúkových peciach proces tavenia zvyčajne prebieha v niekoľkých fázach. Najprv sa z kovu vypália zbytočné nečistoty, ktoré ich oxidujú (oxidačná perióda). Potom sa z pece odstráni (stiahne) troska obsahujúca oxidy týchto prvkov a naložia sa ferozliatiny - zliatiny železa s prvkami, ktoré je potrebné zaviesť do kovu. Pec sa uzavrie a tavenie pokračuje bez prístupu vzduchu (obdobie regenerácie). Výsledkom je, že oceľ je nasýtená požadovanými prvkami v danom množstve. Hotový kov sa pustí do naberačky a naleje.

Ocele, najmä tie kvalitné, sa ukázali ako veľmi citlivé na obsah nečistôt. Aj malé množstvá kyslíka, dusíka, vodíka, síry, fosforu veľmi zhoršujú ich vlastnosti – pevnosť, húževnatosť, odolnosť proti korózii. Tieto nečistoty tvoria so železom a ďalšími prvkami obsiahnutými v oceli nekovové zlúčeniny, ktoré sa vklinia medzi zrná kovu, zhoršujú jeho rovnomernosť a znižujú kvalitu. Takže so zvýšeným obsahom kyslíka a dusíka v oceliach sa ich pevnosť znižuje, vodík spôsobuje výskyt vločiek - mikrotrhlín v kove, ktoré vedú k neočakávanému zničeniu oceľových častí pri zaťažení, fosfor zvyšuje krehkosť ocele za studena, síra spôsobuje červenú krehkosť - deštrukciu ocele pri zaťažení pri vysokých teplotách. Hutníci už dlho hľadajú spôsoby, ako tieto nečistoty odstrániť. Po tavení v otvorených peciach, konvertoroch a elektrických peciach sa kov dezoxiduje – pridáva sa doň hliník, ferosilícium (zliatina železa a kremíka) alebo feromangán. Tieto prvky sa aktívne spájajú s kyslíkom, plávajú do trosky a znižujú obsah kyslíka v oceli. Kyslík však stále zostáva v oceli a pre vysokokvalitné ocele je jeho zostávajúce množstvo príliš veľké. Bolo potrebné nájsť iné, efektívnejšie spôsoby.

V 50. rokoch 20. storočia začali metalurgovia evakuovať oceľ v priemyselnom meradle. Naberačka s tekutým kovom je umiestnená v komore, z ktorej sa odčerpáva vzduch. Kov začne prudko vrieť a uvoľňujú sa z neho plyny. Predstavte si však naberačku s 300 tonami ocele – ako dlho bude trvať, kým sa úplne uvarí, a ako veľmi sa kov počas tejto doby ochladí. Hneď vám bude jasné, že tento spôsob je vhodný len pre malé množstvá ocele. Preto boli vyvinuté iné, rýchlejšie a efektívnejšie metódy vysávania. Teraz sa používajú vo všetkých rozvinutých krajinách, čo zlepšilo kvalitu ocele. Začiatkom 60. rokov bola vyvinutá metóda elektrotroskového pretavovania ocele, ktorá sa veľmi skoro začala používať v mnohých krajinách. Táto metóda je veľmi jednoduchá. Do vodou chladenej kovovej nádoby - formy - je umiestnený kovový ingot, ktorý musí byť vyčistený a pokrytý troskou špeciálneho zloženia. Potom sa ingot pripojí k zdroju prúdu. Na konci ingotu vznikne elektrický oblúk a kov sa začne taviť. Tekutá oceľ reaguje s troskou a čistí sa nielen od oxidov, ale aj od nitridov, fosfidov a sulfidov. Vo forme stuhne nový ingot očistený od škodlivých nečistôt. Použila sa aj alternatívna metóda: trosky špeciálneho zloženia na čistenie kovu sa roztavia a nalejú do panvy a potom sa do tejto tekutej trosky uvoľní kov z pece. Troska sa zmieša s kovom a absorbuje nečistoty. Táto metóda je rýchla, efektívna a nevyžaduje veľké množstvo elektriny.

V minulom storočí sa zaoberalo získavaním železa priamo z rudy, obchádzaním vysokopecného procesu. Potom sa tento proces nazýval priama redukcia. Až donedávna však nenašiel širokú distribúciu. Po prvé, všetky navrhované spôsoby priamej redukcie boli neefektívne a po druhé, výsledný produkt – železná huba – bol nekvalitný a znečistený nečistotami. A predsa nadšenci pokračovali v práci týmto smerom. Od rozšíreného využívania zemného plynu v priemysle sa situácia radikálne zmenila. Ukázalo sa, že je ideálnym prostriedkom na zhodnocovanie železnej rudy. Hlavná zložka zemného plynu, metán CH4, sa rozkladá oxidáciou za prítomnosti katalyzátora v špeciálnych zariadeniach – reformátoroch podľa reakcie 2CH4 + O2 → 2CO + 2H2.

Ukazuje sa, že zmes redukčných plynov - oxidu uhoľnatého a vodíka. Táto zmes vstupuje do reaktora, ktorý je napájaný železnou rudou.
Tvary a konštrukcie reaktorov sú veľmi rôznorodé. Niekedy je reaktor rotačná rúrová pec, ako je cementová pec, niekedy šachtová pec, niekedy uzavretá retorta. To vysvetľuje rôznorodosť názvov metód priamej redukcie: Midrex, Purofer, Ohalata-i-Lamina, SL-RN atď. Počet spôsobov už presiahol dve desiatky. Ale ich podstata je zvyčajne rovnaká. Bohatá železná ruda sa redukuje zmesou oxidu uhoľnatého a vodíka. Zo železnej huby nielen dobrá sekera - dobrý klinec sa nedá ukuť. Bez ohľadu na to, aká bohatá je pôvodná ruda, čisté železo z nej stále nevyjde. Podľa zákonov chemickej termodynamiky ani nebude možné obnoviť všetko železo obsiahnuté v rude; časť z neho zostane v produkte vo forme oxidov. Hubovité železo sa ukazuje ako takmer ideálna surovina pre elektrometalurgiu. Obsahuje málo škodlivých nečistôt a dobre sa topí. Výhodou schémy priameho zhodnocovania - elektrickej pece je jej nízka cena. Zariadenia na priamu redukciu sú oveľa lacnejšie a spotrebujú menej energie ako vysoké pece. Priame pretavenie nie je jediným spôsobom využitia železnej huby v metalurgii železa. Môže sa použiť aj ako náhrada kovového šrotu v otvorených nístejových peciach, konvertoroch a elektrických oblúkových peciach.

Doba železná pokračuje. Približne 9/10 všetkých kovov a zliatin používaných ľudstvom sú zliatiny na báze železa. Železa sa vo svete taví asi 50-krát viac ako hliníka, o iných kovoch ani nehovoriac. Plasty? V súčasnosti však najčastejšie hrajú samostatnú úlohu v rôznych dizajnoch a ak sa ich v súlade s tradíciou snažia zaradiť medzi „nenahraditeľné náhrady“, potom častejšie nahrádzajú farebné kovy, nie železné. Len niekoľko percent plastov, ktoré spotrebujeme, nahrádza oceľ. Zliatiny na báze železa sú univerzálne, technologicky vyspelé, dostupné a lacné vo veľkom. Surovinová základňa tohto kovu tiež nespôsobuje obavy: už preskúmané zásoby železnej rudy by stačili na minimálne dve storočia dopredu. Železo je už dlho základom civilizácie.