Fremstilling af støbejern - grundlaget for jernholdig metallurgi

Der er en periode i menneskehedens historie kaldet jernalderen. I disse dage erstatte analoge produkter fremstillet af jern arbejdskraftens stenværktøjer. Selvom dette metal i små mængder smeltede og meget tidligere. Dybest set var det jern, udvundet af meteoritter. For eksempel blev jernobjekter fundet på monumentene i Irak og Syrien. Og "fødselsdatoen" af disse monumenter er det 27. århundrede f.Kr. Men en reel teknologisk revolution skete allerede, da folk lærte at smelte jern fra jernmalm. For det første lærte det at gøre i Vestasien, da denne teknologi kom til Grækenland, Italien og gradvist spredt over hele Europa. Denne proces blev perfektioneret gennem mange århundreder, og efterhånden blev produktionen af støbejern og stål grundlaget for andre grene af nationaløkonomien.

Og den største proces i støberiindustrien er højovnen. Og han sker i en højovn. Den moderne højovne er en kraftfuld og højtydende enhed, og i den enorme mængde opladning og blast er smelten af støbejern. En smeltemetallurgi kaldes en blanding af råmaterialer, som indføres i ovnen for yderligere smeltning. Dette er jernmalm i kombination med brændstof. Og brændstof, uden hvilket stekeovnens produktion af jern bliver umulig, er sædvanligvis koks, som undertiden erstattes af kulstøv eller naturgas. En cola - det er det samme kul, der blev calcineret uden luftadgang. Det har en høj forbrændingstemperatur og er et godt brændstof til højovneprocesser.

Blastovnen er konstrueret således, at produktionen af støbejern i den er en kontinuerlig proces. Jernoxid og kulstof bevæges kontinuerligt ned i ovnens skaft, og luften bevæger sig hen imod dem. Carbon er indeholdt i cola, som i denne proces spiller en dobbelt rolle. Når det bliver brændt, opvarmes ovnen selv til den ønskede temperatur og danner samtidig en CO-gas. Og ved hjælp af denne gas omdannes jernoxid til et metal. Som et resultat af denne reaktion produceres carbondioxid, som udledes oven i ovnen og et flydende metal, der frigives i bunden af det. Og denne proces stoppes kun, når det er nødvendigt at reparere højovnen. Normalt ved sådan reparation ændre indre murværk (foring), som til sidst brænder ud.

Og produktionen af støbejern i en sådan ovn kan beskrives ved hjælp af enkle ligninger. Den luft, der blæser i ovnen kommer i kontakt med cola og "gør" den brænder. Den sidste brændt, danner carbonmonoxid, som er i gasform. Denne gas spiller en vigtig rolle i reduktionen af jernoxid. Og denne genopretning sker, når temperaturen af en blanding af malm og koks når 600-700 grader. Som et resultat dannes der fast, men svampet og porøst jern. Så det ned i den nedre, varmere del af ovnen (bugle), hvor den smelter og frigives udenfor.

Men disse ligninger kan kun bruges til et ideelt system. Det vil sige, at jernoxid skal være ren, uden urenheder, det samme gælder for kulstof. Og luften til blæser skal bestå af ét ilt. Derefter vil produktionen af støbejern gå glat og ifølge ordningen beskrevet ovenfor. Men i virkeligheden indeholder jernmalm meget (mere end 50%) af en tom sten, der hovedsagelig består af silicater. Og luften, som alle ved, består i det væsentlige af kvælstof, som simpelthen passerer gennem ovnen uden at reagere. Men hovedproblemet er netop i silicater. Og at de er adskilt fra jernet og fjernet fra ovnen, skal disse silikater bringes i flydende tilstand. Og silicater smeltes kun efter interaktion med lime-CaO. Og for dette lægges en mængde kalksten (flux) i ovnen sammen med malmen. Den placeres i den øverste del af højovnen, og efter en tilsvarende reaktion bliver den til kalk. Og silicat urenheder af jernmalm, der reagerer med denne kalk, smeltes til flydende tilstand og udledes fra højovnen i form af slagge. Og slaggen af dette er lidt mindre end selve støbejernet.

Og efter størkning bliver sådan en slagge til et glasagtigt materiale af en mørk farve. Og i de seneste dage, i nærheden af de metallurgiske virksomheder, kunne du se hele bjerge af dette materiale. Men nu blev produktionen af råjern på en eller anden måde ubrugelig, fordi slaggen i vores tid har fundet bred anvendelse. Den bruges som fyldstof til beton og som jernbane ballast. Fra det er slaggen fremstillet, og med hjælp er der lavet en anti-skidbelægning af veje. Et strygejern produceret fra en højovne er allerede grundlaget for stålproduktionen og grundlaget for hele jern- og stålindustrien.