Төмөр эрин үеэс Bessemer процесс болон орчин үеийн ган үйлдвэрлэх
Төмрийн эрин үе
Өндөр температурт төмрийг хайлуулж эхэлснээр төмөр хайлалтын цэгийг багасгана. Энэ нь төмрөөр (2.5-5.5% нүүрстөрөгч) үүсгэдэг. МЭӨ 6-р зуунд Хятадыг анх хэрэглэсэн тэсэлгээний зуухыг Дундад зууны үед Европт өргөн хэрэглэж байсан бөгөөд төмрийн үйлдвэрлэлийг нэмэгдүүлсэн.
Гахайн төмс
Тэсэлгээний зуухнаас гарсан хайлуулсан төмрийг гол суваг болон хөрш зэргэлдээ хөрсөнд хөргөж, том, төвтэй, ойролцоох жижиг ембүү нь гахай, хөхөлтөт гахайнуудтай төстэй.
Цутгамал төмөр
Төмөр нь хүчтэй боловч нүүрстөрөгчийн агууламжаас шалтгаалан элэгдэлд ордог. Энэ нь ажиллах болон боловсруулахад тохиромжгүй байдаг. Төмөрлөгчүүд төмрийн агууламж өндөртэй нүүрстөрөгчийн агууламж нь цочролын асуудлын гол үндэс болсон гэдгийг мэдэж байсан тул төмрийг илүү үр дүнтэй болгохын тулд нүүрстөрөгчийн агууламжийг багасгах шинэ аргуудыг туршсан.
Төмөр
18-р зууны сүүлээр төмрийн үйлдвэрүүд төмрийн хүдэрийг нүүрстөрөгчийн агууламжтай төмрийн хүдрийг ялган хувиргах зуухыг (1784 онд Henry Cort-ийн боловсруулсан) зуухны аргаар хэрхэн яаж өөрчилж болохыг сурчээ. Хүчилтөрөгчөөр өдөөгдөж байсан хайлсан төмрийг халааж зуух нь хүчилтөрөгчтэй холилдож , нүүрстөрөгчийг аажмаар арилгадаг.
Нүүрстөрөгчийн агууламж буурах тул төмөр хайлалтын цэг нэмэгддэг тул төмрийн жинг зууханд бөөгнөрүүлэх болно. Эдгээр массуудыг хуудас болон төмөр зам руу ороохоосоо өмнө цөсний алхаар ажиллана. 1860 он гэхэд Их Британид 3000 гаруй пийшин зуух байсан боловч энэ ажил хөдөлмөр, түлшний эрчим хүчнээс үүдэлтэй.
Цавуу ган
17-р зууны үед ган, эртний гангийн нэг хэлбэр нь Германд, Англи улсад үйлдвэрлэлээ эхлүүлсэн бөгөөд хайлсан гахайн төмрийн нүүрстөрөгчийг канцлер гэж нэрлэдэг процессыг ашигласан юм. Энэ үйл явцын үед төмрөөр хийсэн төмөр бетонууд нь чулуун хайрцагт нунтаг нүүрсээр давхарласан бөгөөд халсан байв.
Долоо хоногийн дараа төмрийн нүүрс нүүрс шингээх болно. Давтсан халаалт нь нүүрстөрөгчийг жигд жигд тарааж, хөргөлтийн дараа цэврүү ган байсан. Нүүрстөрөгчийн агууламж өндөртэй цэврүү ган нь гагнуурын төмрийг бодвол илүү үр дүнтэй байдаг.
Блист ган үйлдвэрлэлийн 1740-ээд оны үед Английн цаг үеийн зохиолч Бенжамин Хантсмэн цагныхаа булгийн өндөр чанартай ганг бүтээх гэж оролдсоныхоо дараа метал шавар шаврыг хайлуулж, цементлэх процессор ард нь. Үр дүн нь тигль буюу цутгамал ган. Гэвч үйлдвэрлэлийн өртөгөөс болж цэврүү болон цутгамал ган аль аль нь тусгайлсан хэрэглээнд хэрэглэж байсан.
Үүний үр дүнд 19-р зууны ихэнх хугацаанд Их Британийг үйлдвэрлэхэд төмөр утсан төмрөөр хийгдсэн төмрийн цутгамал төмрөөр хийсэн.
Bessemer Process болон Modern Steelmaking
19-р зууны үед Европ, Америкт төмөр зам хөгжиж төмрийн үйлдвэрлэлд ихээхэн дарамт учруулж, үр ашиггүй үйлдвэрлэлийн процессуудтай тэмцэж байсан. Ган нь бүтцийн металлын хувьд батлагдаагүй хэвээр байсан бөгөөд үйлдвэрлэл нь удаан бөгөөд өртөг өндөртэй байсан. 1856 он хүртэл Генри Бессемер нүүрстөрөгчийн агууламжийг бууруулахын тулд хайлсан хүдрийг хүчилтөрөгч болгох илүү үр дүнтэй аргыг гаргаж иржээ.
Одоо Bessemer процесс гэж нэрлэгддэг Bessemer нь "хувиргагч" гэж нэрлэгддэг лийрийн хэлбэртэй савыг бүтээжээ. Төмөр нь хүчилтөрөгчийг хайлмаг металаар дамжуулж болно. Хайлмал хүчилтөрөгчөөр дамжуулан хүчилтөрөгчөөр дамжин нүүрстөрөгчтэй урвалд орж нүүрстөрөгчийн давхар ислийг ялгаруулж, цэвэр төмрийг үйлдвэрлэх болно.
Энэ процесс нь хурдан, хямдхан, нүүрстөрөгч, цахиурыг төмрөөс арай минутын дотор устгаж, амжилтанд хүрээгүй.
Хэт их нүүрстөрөгчийг зайлуулж, эцсийн бүтээгдэхүүнд хэт их хүчилтөрөгч үлдсэн. Бессемер эцсийн эцэст нүүрстөрөгчийн агууламжийг нэмэгдүүлэх арга замыг олж, хүсээгүй хүчилтөрөгчийг арилгах аргыг олох хүртэл эцэст нь хөрөнгө оруулагчдаа эргүүлэн төлөх ёстой байв.
Үүнтэй зэрэгцэн Британийн металлургичин Роберт Мурет нь төмрийн, нүүрстөрөгч, манганы элементийг туршиж эхэлсэн байна. Manganese нь хайлсан хүдрийг хүчилтөрөгчийг устгах чадвартай гэж үздэг ба сийрэгжүүлсэн тосонд агуулагдах нүүрстөрөгчийн агууламжийг зөв хэмжээгээр нэмсэн нь Bessemer-ийн асуудлыг шийдэх боломжийг олгоно. Bessemer өөрийн хөрвүүлэх процессыг амжилтанд хүргэж эхлэв.
Нэг асуудал үлдсэн. Bessemer фосфорыг устгах арга замыг хайж олсонгүй. Үүний үр дүнд, зөвхөн Швед, Уэльсийн фосфоргүй хүдэр ашиглаж болно.
1876 онд Уэльман Сидней Гуллрист Томас нь химийн үндсэн урсгал-шохойн чулууг Bessemer процесс руу нэмж шийдсэн. Шохойн чулуу нь гахайн төмрөөс фосфорыг зайлуулж, хүсээгүй элементийг зайлуулах боломжийг олгодог.
Энэхүү шинэчлэлт нь эцэст нь дэлхийн хаанаас ч төмрийн хүдрийг ган үйлдвэрлэхэд ашиглаж болно гэсэн үг юм. Гайхалтай нь гангийн үйлдвэрлэлийн зардал мэдэгдэхүйц буурч эхэлсэн. 1867 болон 1884 оны хооронд ган төмөр үйлдвэрлэх үнэ 80% -иар буурсан нь гангийн үйлдвэрлэлийн шинэ техник технологийн үр дүнд дэлхийн ган үйлдвэрлэлийн өсөлтийг эхлүүлсэн.
Нээлттэй хаалганы үйл явц:
1860-аад оны үед Германы инженер Карл Вильгельм Siemens нь ил задгай зуухны үйл явцыг бий болгох замаар гангийн үйлдвэрлэлийг сайжруулжээ. Нээлттэй галын процесс нь том гүехэн зууханд төмрийн төмрөөс үйлдвэрлэдэг.
Илүүдэл нүүрстөрөгч болон бусад хольцыг шатаахын тулд өндөр температурт ашиглахын тулд процесс нь халаалттай тоосгоны камерт байрладаг. Үүний дараа зуухны яндангийн зуухыг доорхи тоосгоны камерт өндөр температурт байлгах зорилгоор дахин боловсруулсан зуухыг ашигласан.
Энэ аргыг их хэмжээний (50-100 метр тонны нэг зууханд үйлдвэрлэх боломжтой) үйлдвэрлэхийг зөвшөөрсөн, хайлсан ган үеийг туршиж үзэх, тодорхойлолтын шаардлагыг хангах, хаягдал гангийн түүхий эд . Хэдийгээр уг процесс нь маш удаан байсан ч 1900 он гэхэд ил задгай зуух нь Bessemer процессыг сольсон.
Ган аж үйлдвэрийн төрөлт:
Хямд, чанартай материалаар хангаж байсан гангийн үйлдвэрлэлийн хувьсгал өнөөдрийн олон бизнесмэн хөрөнгө оруулалтын боломж болсныг хүлээн зөвшөөрчээ. 19-р зууны сүүлч капиталистууд, түүний дотор Эндрю Карнеги, Чарльз Шваб нар ган үйлдвэрлэлийн салбарт сая сая (Карнегигийн хувьд хөрөнгө оруулсан) хөрөнгө оруулалт хийсэн. 1901 онд байгуулагдсан Карнеги АНУ-ын Ган Корпораци нь нэг тэрбум гаруй долларын үнэ цэнэтэй анхны корпораци юм.
Steel Arc Furnace Steelmaking:
Зууны эргэлтээс хойш ган үйлдвэрлэлийн хувьсал өөрчлөгдөхөд хүчтэй нөлөөлөх өөр нэг хөгжил үүссэн. Paul Heroult-ийн цахилгаан нумын зуух нь цэнэгийн материалаар дамжуулан цахилгаан гүйдлийг дамжуулах зориулалтаар хийгдсэн бөгөөд ган үйлдвэрлэхэд хангалттай хүрэлцэхүйцээр 3272 ° F (1800 ° C) хүртэлх экототерм исэлдэлт, температурыг бий болгодог.
Эхэндээ тусгай зориулалтын гангийн зориулалтаар ашиглагддаг EAFs нь ашигласан бөгөөд Дэлхийн 2-р дайны үед ган хайлш үйлдвэрлэхэд ашиглагдаж байсан. ХҮИ-г үйлдвэрлэхэд шаардагдах хөрөнгө оруулалтын зардал бага байдаг нь АНУ-ын томоохон үйлдвэрлэгч нар болох US Steel Corp., Bethlehem Steel, ялангуяа нүүрстөрөгчийн бонд, урт бүтээгдэхүүнтэй өрсөлдөх боломжийг олгожээ.
EAF нь 100% хаягдал буюу хүйтэн төмрийн тэжээлээс ган үйлдвэрлэж чаддаг тул үйлдвэрлэлийн нэгжид бага эрчим хүч шаардагддаг. Хүчилтөрөгчийн үндсэн суурьтай харьцуулахын оронд үйл ажиллагааг зогсоож, бага зардлаар эхэлдэг. Эдгээр шалтгааны улмаас EAF-ээр дамжуулан үйлдвэрлэл 50 гаруй жил тасралтгүй өсч, дэлхийн гангийн үйлдвэрлэлийн 33 орчим хувийг эзэлж байна.
Хүчилтөрөгч үүсгэгч:
Дэлхийн ган үйлдвэрлэлийн дийлэнх нь ойролцоогоор 66% нь одоо хүчилтөрөгчийн үндсэн байгууламжид үйлдвэрлэгддэг. 1960-аад онд үйлдвэрлэлийн хэмжээгээр азотоос хүчилтөрөгчийг хүчилтөрөгчөөс салгаж авах аргыг боловсруулах нь хүчилтөрөгчийн үндсэн зуухны хөгжилд томоохон ахиц дэвшил гаргах боломжийг олгосон.
Үндсэн хүчилтөрөгчийн зуух нь хүчилтөрөгчийг их хэмжээний хайлсан төмөр ба хаягдал гангаар хийдэг ба задгай зуухны аргыг бодвол илүү хурдан цэнэглэгддэг. 350 метр тонн төмрөөс бүрдсэн томоохон хөлөг онгоцнуудаас нэг цаг хүрэхгүй хугацаанд гангаар хийдэг.
Хүчилтөрөгчийн гангийн үйлдвэрлэлийн зардлын үр ашиг нь нээлттэй хаалганы үйлдвэрийг 1960-аад оны үед хүчилтөрөгчийн ган үйлдвэрлэх хүчин чадлаас сэргийлсэн. АНУ-ын хамгийн сүүлчийн задгай газар нь 1992 онд, 2001 онд Хятадад хаагдсан байна.
Эх сурвалж:
Spoerl, Joseph Joseph S. Төмөр ба ган үйлдвэрлэлийн товч түүх . Гэгээн Анелмм коллеж
Боломжтой: http://www.anselm.edu/homepage/dbanach/h-carnegie-steel.htm
Дэлхийн ган холбоо. Вэбсайт: www.steeluniversity.org
Гудамж, Артур. & Александр, WO 1944. Хүний үйл ажиллагааны метал . 11-р хэвлэл (1998).