תנור פיצוץ. היסטוריה של המצאות וייצור

ספריה טכנית בחינם

היסטוריה של טכנולוגיה, טכנולוגיה, אובייקטים מסביב לנו
ספרייה חינם / מדריך / ההיסטוריה של הטכנולוגיה, הטכנולוגיה, החפצים סביבנו

תנור פיצוץ. היסטוריה של המצאות וייצור

ההיסטוריה של הטכנולוגיה, הטכנולוגיה, החפצים סביבנו

מדריך / ההיסטוריה של הטכנולוגיה, הטכנולוגיה, החפצים סביבנו

הערות למאמר

תנור פיצוץ, תנור פיצוץ - תנור התכה מתכתי גדול הממוקם אנכית מסוג פיר להיתוך ברזל וסגסוגות ברזל מעפרות ברזל. המאפיין החשוב ביותר בתהליך הכבשן הוא המשכיותו לאורך כל מסע התנור (מבניית הכבשן ועד לתיקון ה"גדול" שלו) והזרימה הנגדית של גזי הטיירה העולים עם עמודת חומרים היורדת ברציפות וגדלה מלמעלה עם חלקים חדשים של המטען.

תנור פיצוץ

במשך מאות שנים כרו ברזל בתנורי ניפוח גבינה בשיטה שהתגלתה בימי קדם. כל עוד נמצאו עפרות נמסות בשפע על פני כדור הארץ, שיטה זו סיפקה באופן מלא את צורכי הייצור. אבל בימי הביניים, כאשר הביקוש לברזל החל לעלות, המטלורגיה נאלצה יותר ויותר להשתמש בעפרות חסינות. כדי להפיק מהם ברזל, נדרשה טמפרטורת "התכה" גבוהה יותר. באותה תקופה, היו ידועות רק שתי שיטות להגדלתו: 1) הגדלת גובה הכבשן; 2) פיצוץ מוגבר.

כך בהדרגה, עד המאה ה-XNUMX, נוצר תנור התכה גבוה ומתקדם יותר מהכבשן לייצור גבינות, שקיבל את השם שטוקופן, כלומר "תנור שמייצר קרקרים". שתוקופן היו הצעד הראשון בדרך לכבשן הפיצוץ. הם הופיעו לראשונה בסטיריה העשירה בברזל, ולאחר מכן בצ'כיה ובאזורי כרייה אחרים. בתנורים אלה, ניתן היה להגיע לטמפרטורות גבוהות יותר ולעבד יותר עפרות עקשן. לפיר השוקופן היה צורה של חרוט קטום כפול, מתחדד לכיוון העליון (מה שנקרא החלק העליון והפתוח של הכבשן, שדרכו הועמסו עפרות ופחם בחלקים (ראשים)) ולכיוון התחתון. היה חור אחד בקיר לטוייר (צינור שדרכו נשפף אוויר לתוך הכבשן בעזרת מפוח) ולשליפה של העוף.

תהליך הפיכת העפרות לברזל התרחש בשטוקופן בדיוק באותו אופן כמו בתנורי פיצוץ גולמיים, אך הייתה התקדמות: המכרה הסגור ריכז היטב את החום, ובשל גובהו (עד 3 מ') המשיכה ההתכה באופן שווה יותר, לאט יותר ומלא יותר, כך שהעפרה הייתה בשימוש יותר. ללא קשר לכוונות המתכתים, כל שלושת סוגי חומרי הגלם של הברזל התקבלו בבת אחת בשטוקופן: ברזל יצוק, שזרם כמו אשפה יחד עם סיגים, ברזל מתגמש בתבניות ופלדה שכיסתה את התבנית בשכבה דקה. . (נזכיר כי ברזל, פלדה וברזל יצוק במטלורגיה נקראים הסגסוגת הממשית של ברזל כימי עם פחמן. ההבדל ביניהם טמון בכמות הפחמן: למשל, בברזל רך ופורח (מרותך) זה לא יותר מ-5% , בפלדה - עד 0, 04%, בברזל יצוק - יותר מ- 1%.

למרות העובדה שכמות הפחמן משתנה בגבולות כל כך קטנים, ברזל, פלדה וברזל יצוק שונים מאוד זה מזה בתכונותיהם: ברזל הוא מתכת רכה המתאימה את עצמה לזיוף, פלדה, להיפך, היא מתכת רכה. חומר קשה מאוד השומר על איכויות חיתוך מצוינות; ברזל יצוק היא מתכת קשה ושבירה שלא ניתן לזייף כלל. כמות הפחמן משפיעה באופן משמעותי על תכונות אחרות של המתכת. בפרט, ככל שהוא נמצא יותר בברזל, כך הוא נמס קל יותר. ברזל טהור הוא מתכת עקשן למדי, בעוד ברזל יצוק נמס בטמפרטורות נמוכות בהרבה.)

היתרונות של השוקופן, לעומת זאת, לא הספיקו לכל העפרות העמידות. נדרשה מכה חזקה יותר. כוחות אנושיים כבר לא הספיקו לשמור על הטמפרטורה, וגלגל מים שימש להנעת הפרוות. פיר גלגל המים היה מצויד במצלמות שהוטמנו עליו בהתמוטטות, אשר משכו לאחור את כיסויי מפוח העור בצורת טריז. לכל תנור התכה היו שני מפוחים, שעבדו לסירוגין. יש לייחס את מראה המנועים והמפוחים הידראוליים לסוף המאה ה-XNUMX, שכן כבר במאה ה-XNUMX ירדו מפעלי היתוך רבים מההרים והגבעות אל העמקים וגדות הנהר. שיפור זה היה נקודת המוצא לשינוי הגדול ביותר בטכנולוגיית המטלורגיה, שכן הוא הוביל לגילוי של ברזל יצוק, תכונות היציקה והעיבוד מחדש שלו.

ואכן, העלייה בפיצוץ השפיעה על כל מהלך התהליך. כעת התפתחה טמפרטורה כה גבוהה בכבשן שהפחתת המתכת מהעפרה מתרחשת לפני היווצרות סיגים. הברזל החל להתגמש בפחמן ולהפוך לברזל יצוק, שכפי שצוין לעיל, יש לו נקודת התכה נמוכה יותר, כך שמסה מותכת לחלוטין (ברזל יצוק) החלה להופיע בכבשן במקום הבזק הצמיג הרגיל. בתחילה, המטמורפוזה הזו הכתה את המטלורגים מימי הביניים בצורה לא נעימה. מברזל יצוק קפוא נשלל כל התכונות הטבעיות של הברזל, הוא לא היה מזויף, לא מרותך, אי אפשר היה לייצר ממנו כלים עמידים, כלי נשק גמישים וחדים. לכן, ברזל יצוק נחשב זמן רב לבזבוז ייצור ומפעלי היתוך היו עוינים לו מאוד. עם זאת, מה היה לעשות עם זה?

במהלך השחזור של ברזל מעפרות חסינות, חלק ניכר ממנו נכנס לברזל יצוק, אל תזרקו את כל הברזל הזה יחד עם סיגים! בהדרגה החלו לבחור ברזל חזיר בלתי שמיש מהסיגים המקוררים ולהכניסו להמסה השנייה, תחילה הוסיפו אותו לעפרה, ולאחר מכן לבד. יחד עם זאת, התגלה במפתיע כי ברזל יצוק נמס במהירות בכבשן ולאחר פיצוץ מוגבר הופך בקלות לברזל פורח, אשר באיכותו לא רק שאינו נחות, אלא אפילו בהרבה בחינות טוב יותר מהברזל שהיה. מתקבל מעפרה. ומכיוון שברזל יצוק נמס בטמפרטורה נמוכה יותר, הפיזור מחדש הזה דרש פחות דלק ולקח פחות זמן. כך, במהלך המאה ה-XNUMX, תחילה באופן לא מודע ומגשש, ולאחר מכן באופן מודע, התגלית הגדולה ביותר במטלורגיה - תהליך העיבוד מחדש. הוא מצא יישום נרחב כבר במאה ה-XNUMX בקשר עם התפשטות תנורי הפיצוץ.

עד מהרה התגלו תכונות חיוביות אחרות בברזל יצוק. קשה היה לצאת מהתנור. זה בדרך כלל לקח כמה שעות. בינתיים, התנור התקרר, דלק נוסף שימש לחימוםו, והושקע זמן נוסף. היה הרבה יותר קל לשחרר ברזל מותך מהכבשן. לכבשן לא היה זמן להתקרר וניתן היה להעמיס אותו מיד במנה חדשה של עפרה ופחם. התהליך יכול להימשך ברציפות. בנוסף, לברזל יצוק היו איכויות יציקה מצוינות. (נזכיר שבמשך מאות שנים הדרך היחידה לעבד ברזל הייתה חישול.) באמצע המאה ה-XNUMX, יוחסו ליציקות הגסות הראשונות ממנו. עם התפתחות הארטילריה התרחב השימוש בברזל יצוק. בתחילה, הוא שימש ליציקת כדורי תותח, ולאחר מכן ליציקת חלקים בודדים של התותחים עצמם. עם זאת, עד סוף המאה ה-XNUMX, ברזל יצוק עדיין היה באיכות ירודה - הטרוגני, לא מספיק נוזלי, עם עקבות של סיגים. יצאו ממנו מצבות גסות וחסרות יומרות, פטישים, דודי תנורים ועוד מוצרים לא מסובכים.

ברזל יצוק דרש כמה שינויים בעיצוב הכבשן; הופיע מה שנקרא blauofen (תנורי ניפוח), המייצגים את הצעד הבא לקראת תנור הפיצוץ. הם היו מובחנים בגובה גדול יותר (5-6 מ') מאשר שוקופן, ואפשרו את המשכיות ההמסה בטמפרטורה גבוהה מאוד. נכון, הרעיון שניתן לחלק את תהליך ייצור הברזל לשני שלבים (כלומר, ברזל יצוק מותך ברציפות בתנור אחד, וברזל יצוק הופך לברזל באחר) לא הגיע מיד. Blauofen ייצר גם ברזל וגם ברזל יצוק בו זמנית.

כשההמסה הושלמה, הסיגים שוחררו דרך פתח שנמצא מתחת לטייר. לאחר הקירור, הוא נמחץ והפרידו כדורי ברזל יצוק. הקריטסה נשלפה עם מלקחיים גדולים ומוט, ולאחר מכן עבדה בפטיש. הקריטי הגדול ביותר שקל עד 40 פאונד. בנוסף, עד 20 פאונד של ברזל יצוק נשלפו מהכבשן. חום אחד נמשך 15 שעות. לקח 3 שעות לחלץ את העוף, ו-4-5 שעות להכין את התנור להמסה.

לבסוף הגה את הרעיון של תהליך התכה דו-שלבי. blauofen משופר הפך לסוג חדש של תנור - תנור פיצוץ, אשר נועד אך ורק לייצור ברזל חזיר. יחד איתם, תהליך העיבוד מחדש הוכר לבסוף. תהליך ייצור הגבינה החל להיות מוחלף בכל מקום בשיטה הדו-שלבית של עיבוד ברזל. ראשית, ברזל יצוק הושג מהעפרה, ולאחר מכן, במהלך ההיתוך המשני של ברזל יצוק, ברזל. השלב הראשון נקרא תהליך התחום, השני - ההפצה מחדש הקריטית.

תנור פיצוץ במאות XV-XVI

הופעת תנור פיצוץ אנגלי באמצע המאה ה-XNUMX.

תנורי הפיצוץ העתיקים ביותר הופיעו בסיגרלנד (וסטפאליה) במחצית השנייה של המאה ה-4. העיצובים שלהם נבדלו מה-Blauofen בשלוש דרכים: גובה פיר גבוה יותר, מפוח חזק יותר ונפח מוגבר של החלק העליון של הפיר. בתנורים אלו הושגה עלייה משמעותית בטמפרטורה והושגה התכה אחידה עוד יותר של העפרה. תחילה בנו תנורי פיצוץ עם חזה סגור, אך עד מהרה נפתח הקיר הקדמי והאח הורחב, והשיג כבשן פיצוץ עם חזה פתוח. תנור פיצוץ כזה בגובה 5 מ' הפיק עד 1600 ק"ג ברזל חזיר ליום.

ברזל חזיר עובד לברזל בפריחה, דומה בעיצובו לכבשן פיצוץ גבינה. המבצע החל בהעמסת פחם ואספקת פיצוץ. לאחר שהפחם התלקח ליד הזרבובית, הונחו מטילי ברזל יצוק. תחת פעולת הטמפרטורה הגבוהה, הברזל היצוק נמס, טפטף למטה טיפה אחר טיפה, עבר באזור שממול לטיירות ואיבד כאן חלק מהפחמן. כתוצאה מכך, המתכת התעבה ועברה מהמצב המותך למסה דביקה של ברזל דל פחמן. מסה זו הורמה על ידי ברזל אל הזרבובית.

בהשפעת הפיצוץ, הפחמן נשרף עוד יותר, והמתכת שוב התיישבה על תחתית האח הפכה במהירות לרכה, ניתנת לריתוך בקלות. בהדרגה נוצר גוש בתחתית - זעקה במשקל 50-100 ק"ג ומעלה, שהוצא מהאח לצורך חישול מתחת לפטיש על מנת לדחוס ולסחוט סיגים נוזליים.

כל התהליך לקח בין שעה לשעתיים. ניתן היה להשיג כ-1 טון מתכת ביום בכבשן פורח, והתפוקה של ברזל פורח מוגמר הייתה 2-1% ממשקל הברזל. איכות הברזל הפורח הייתה גבוהה יותר מברזל גולמי, מאחר והכיל פחות סיגים.

המעבר מתהליך חד-שלבי (בצק גולמי) לתהליך דו-שלבי (תנור פיצוץ ופריחה) איפשר להגדיל את פריון העבודה פי כמה. הביקוש המוגבר למתכת נענה. אך עד מהרה נתקלה המטלורגיה בקשיים מסוג אחר. ההתכה של ברזל דרשה כמות עצומה של דלק. במשך כמה מאות שנים, עצים רבים נכרתו באירופה ואלפי הקטרים של יער נהרסו.

בחלק מהמדינות התקבלו חוקים האוסרים רישום בלתי מבוקר. נושא זה היה חריף במיוחד באנגליה. בשל המחסור בפחם, נאלצו הבריטים לייבא את רוב הברזל להם נזקקו מחו"ל. בשנת 1619, דודלי השתמש לראשונה בפחם בהתכה. עם זאת, השימוש הנרחב בפחם הפריע לנוכחות הגופרית בו, המפריעה לייצור טוב של ברזל.

רק בשנת 1735 דרבי מצא דרך להסיר גופרית מפחם, כאשר דרבי מצא דרך לספוג גופרית באמצעות סיד חצוי במהלך טיפול בחום של פחם בכור היתוך סגור. אז התקבל חומר צמצום חדש - קולה.

ערכת ייצור תנור הפיצוץ (לחץ להגדלה): 1 - עפרות ברזל + אבן גיר; 2 - קולה; 3 - מסוע; 4 - למעלה עם מתקן המונע בריחת גז כבשנים לאטמוספירה; 5 - שכבת קולה; 6 - שכבות של אבן גיר, תחמוצת ברזל, עפרות; 7 - אוויר חם (עם טמפרטורה של כ 1200 מעלות צלזיוס); 8 - סיגים; 9 - ברזל חזיר נוזלי; 10 - מצקת סיגים; 11 - מנשא ברזל; 12 - ציקלון לניקוי גז כבשנים מאבק לפני שריפתו במחדשים 13; 13 - רגנרטורים (קופרים); 14 - ארובה; 15 - אספקת אוויר למחדשים (קופרים); 16 - אבקת פחם; 17 - תנור קולה; 18 - מיכל לקולה; 19 - שקע גז לגז חם

מחבר: Ryzhov K.V.

אנו ממליצים על מאמרים מעניינים סעיף ההיסטוריה של הטכנולוגיה, הטכנולוגיה, החפצים סביבנו:

▪ יאכטות אוקיינוס מסוג W-60

▪ מנוע קיטור

▪ גנרטור סטרטר

ראה מאמרים אחרים סעיף ההיסטוריה של הטכנולוגיה, הטכנולוגיה, החפצים סביבנו.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

קיומו של כלל אנטרופיה להסתבכות קוונטית הוכח 09.05.2024

מכניקת הקוונטים ממשיכה להדהים אותנו עם התופעות המסתוריות והתגליות הבלתי צפויות שלה. לאחרונה הציגו ברטוס רגולה ממרכז RIKEN למחשוב קוונטי ולודוביקו לאמי מאוניברסיטת אמסטרדם תגלית חדשה הנוגעת להסתבכות קוונטית והקשר שלה לאנטרופיה. להסתבכות קוונטית יש תפקיד חשוב במדע ובטכנולוגיה של מידע קוונטי מודרני. עם זאת, מורכבות המבנה שלו הופכת את ההבנה והניהול שלו למאתגרים. התגלית של רגולוס ולמי מראה שההסתבכות הקוונטית פועלת לפי כלל אנטרופיה דומה לזה של מערכות קלאסיות. תגלית זו פותחת נקודות מבט חדשות בתחום מדע וטכנולוגיה של מידע קוונטי, ומעמיקה את הבנתנו את ההסתבכות הקוונטית והקשר שלה לתרמודינמיקה. תוצאות המחקר מצביעות על אפשרות הפיכה של טרנספורמציות של הסתבכות, מה שיכול לפשט מאוד את השימוש בהן בטכנולוגיות קוונטיות שונות. פתיחת כלל חדש ... >>

מזגן מיני Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

הקיץ הוא זמן להירגעות ולנסיעות, אבל לעתים קרובות החום יכול להפוך את הזמן הזה לייסורים בלתי נסבלים. הכירו מוצר חדש מבית סוני - מזגן המיני Reon Pocket 5, המבטיח להפוך את הקיץ לנוח יותר עבור המשתמשים בו. סוני הציגה מכשיר ייחודי - המיני-מרכך Reon Pocket 5, המספק קירור הגוף בימים חמים. בעזרתו, המשתמשים יכולים ליהנות מקרירות בכל זמן ובכל מקום פשוט על ידי לענוד אותו על צווארם. מזגן מיני זה מצויד בהתאמה אוטומטית של מצבי פעולה, כמו גם בחיישני טמפרטורה ולחות. הודות לטכנולוגיות חדשניות, Reon Pocket 5 מתאים את פעולתו בהתאם לפעילות המשתמש ולתנאי הסביבה. משתמשים יכולים להתאים בקלות את הטמפרטורה באמצעות אפליקציה ייעודית לנייד המחוברת באמצעות Bluetooth. בנוסף, זמינים לנוחות חולצות טי ומכנסיים קצרים בעיצוב מיוחד, אליהם ניתן לחבר מזגן מיני. המכשיר יכול הו ... >>

אנרגיה מהחלל עבור ספינת הכוכבים 08.05.2024

ייצור אנרגיה סולארית בחלל הופך לאפשרי יותר עם כניסתן של טכנולוגיות חדשות ופיתוח תוכניות חלל. ראש הסטארט-אפ Virtus Solis שיתף את החזון שלו להשתמש בספינת הכוכבים של SpaceX כדי ליצור תחנות כוח מסלוליות המסוגלות להניע את כדור הארץ. הסטארט-אפ Virtus Solis חשף פרויקט שאפתני ליצירת תחנות כוח מסלוליות באמצעות ספינת הכוכבים של SpaceX. רעיון זה עשוי לשנות באופן משמעותי את תחום הפקת האנרגיה הסולארית, ולהפוך אותו לנגיש וזול יותר. ליבת התוכנית של הסטארט-אפ היא להפחית את עלות שיגור לוויינים לחלל באמצעות Starship. פריצת דרך טכנולוגית זו צפויה להפוך את ייצור אנרגיה סולארית בחלל לתחרותי יותר עם מקורות אנרגיה מסורתיים. Virtual Solis מתכננת לבנות פאנלים פוטו-וולטאיים גדולים במסלול, באמצעות Starship כדי לספק את הציוד הדרוש. עם זאת, אחד האתגרים המרכזיים ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

הסכנות ברכיבה על קורקינטים חשמליים 07.02.2019

מחקר שנערך על ידי Consumer Reports, כתב העת של הארגון האמריקאי ללא מטרות רווח, Consumers Union, מצא כי היו לפחות 1545 תאונות עם קטנועים חשמליים בארה"ב בשנה שעברה.

ההתפשטות הפתאומית של קטנועים ברחובות הערים עוררה חשש שמספרם גדל מהר יותר מאשר משתנים החוקים המסדירים אותם.

דאגה גדולה היא הבטיחות של שימוש בקורקינטים חשמליים. היצרנים ממליצים לנהגים לחבוש קסדות, למרות שהם לא מספקים אותן ללקוחותיהם בעת השכרת קורקינטים חשמליים.

בשנה שעברה טיפלו מוסדות רפואיים ב-1545 חולים עם פציעות שנגרמו במהלך רכיבה על קטנועים.

עוד חדשות מעניינות:

▪ הגבלת מהירות מרחוק ברכבי טסלה

▪ שיטה חדשה לפוטוסינתזה תעזור לפתור את בעיית הרעב

▪ מאיץ חלקיקים מיניאטורי המניע את הלייזר

▪ שלושה מוחות אנושיים קשורים לרשת

▪ נורה חכמה מחוברת Cree LED נורת

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר אינטרקום. בחירת מאמרים

▪ מאמר מעשה טרור. יסודות החיים בטוחים

▪ מאמר מהו היפוך טמפרטורה? תשובה מפורטת

▪ מאמר סיווג גורמי ייצור מסוכנים ומזיקים

▪ מאמר על הכללת מנוע תלת פאזי ברשת חד פאזית. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר התאמות חריגות. פוקוס סוד

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר