Төмөр зэвсгийн үеийн түүхийг цахилгаан архивын зуухнаас суралцах
Хэдэн мянган жилийн туршид үйлдвэрлэсэн төмрийн үйлдвэрлэлийн чанар нь үйлдвэрлэлийн аргын дагуу хүдрээс хамаарна.
17-р зууны үед төмрийн шинж чанарыг сайтар ойлгож байсан боловч Европын хотжилтыг улам бүр өргөжүүлж, илүү уян хатан бүтцийн металл шаардав.
19-р зуунд төмрийн хэмжээг нэмэгдүүлсэнээр төмөрлөг судлаачдад төмөр урамшуулал, үр ашиггүй үйлдвэрлэлийн процессийг шийдэхэд санхүүгийн урамшуулал олгожээ.
Генерал Бессемер төмрийн нүүрстөрөгчийг багасгахын тулд хүчилтөрөгч хэрэглэх үр дүнтэй аргыг боловсруулсан 1856 онд гангийн түүхэн дэх томоохон нээлт болсон нь эргэлзээгүй юм. Орчин үеийн гангийн үйлдвэрлэл бий болсон.
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 төмрөөр хайлсан төмөр нь тэсэлгээний зуухнаас гадагшлагдаж гол суваг болон хөрзөн хэвэнд хөргөнө. Том, төвтэй, баруун талд нь жижигхэн ембүү тарих, хөхөө хөхрөхтэй төстэй.
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.
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. Хүчилтөрөгч төмрийн хүдрийг халааж халаахад хүчилтөрөгчийг хольж, 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.
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.
Гэсэн хэдий ч ган төмөр бүтцийн металлын хувьд батлагдаагүй хэвээр байсан бөгөөд үйлдвэрлэл нь удаан бөгөөд өртөг өндөртэй байсан. 1856 он хүртэл Генри Бессемер нүүрстөрөгчийн агууламжийг багасгахын тулд хайлсан хүчилтөрөгчийг хүчилтөрөгч болгон ашиглах 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 Британий металлургер Роберт Мотегийн олж авсан бөгөөд төмрийн, нүүрстөрөгч, манганы нийлмэл шинж тэмдэг илэрсэн байна. Manganese нь хайлсан хүдрийг хүчилтөрөгчийг устгах чадвартай гэж үздэг бөгөөд хэрэв зөв хэмжээгээр нэмбэл Bessemer-ийн асуудлыг шийдэх болно. Bessemer өөрийн хөрвүүлэх процессыг амжилтанд хүргэж эхлэв.
Гэсэн хэдий ч нэг асуудал хэвээр үлдсэн. Bessemer фосфорыг устгах арга замыг хайж олсонгүй. Иймд Швед, Уэльсээс зөвхөн фосфоргүй хүдэр хэрэглэж 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 процесс
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 үйлдвэрлэл
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.
Цахилгаан аркат зуух
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 харьцуулахад үйл ажиллагаа нь 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
Дэлхийн ган холбоо. www.steeluniversity.org
Гудамж, Артур. & Александр, WO 1944. Хүний үйл ажиллагааны метал . 11-р хэвлэл (1998).