М
еталлургические печи — гигантские
сооружения, внутри которых при
высоких температурах происходят
удивительные химические процес-
сы, просто поражают воображение.
Неудивительно, что людей, научившихся строить такие
агрегаты, частенько посещали мысли о собственном вели-
чии и полномерной власти над природой.
Как оказалось, с природой не все так просто. Железо,
самый распространенный на планете металл, в свободном
состоянии практически не встречается: при соприкоснове-
нии с воздухом он быстро окисляется, прочно соединяясь
с кислородом, и теряет ковкость и эластичность. Вот почему
древние люди довольствовались метеоритным железом,
которое еще не успело полностью окислиться в атмосфере.
Но с развитием ремесла человеку потребовалось боль-
шое количество металлических орудий труда, и пришлось
придумывать способы освобождения железа из окислов.
Для начала люди попробовали подогреть железную руду
до высокой температуры: засыпали ее вместе с древесным
углем в большой теплоизолированный объем — горн или
печку — и подожгли. В результате получилось вещество
с неоднородной структурой, причем его характеристики
каждый раз были разными — все зависело от качества топ-
лива и руды и времени реакции. Иногда из полученного
сплава получались неплохие изделия, иногда его прихо-
дилось выбрасывать. Так зародился первый этап развития
металлургии.
СНАЧАЛА ЧУГУН
Вскоре оказалось, что при восстановлении железа из окси-
дов с помощью угля оно слишком сильно насыщается угле-
родом, превращаясь в хрупкий и нековкий сплав — чугун.
Для получения из чугуна более эластичного металла —
стали — содержание углерода в нем нужно снизить до 1 %
или меньше.
В те времена, когда процесс разделился, первая его ста-
дия протекала уже в специально оборудованных доменных
печах, которые позволяли выплавлять чугун хорошего
качества и надежно отделять его от шлака. Благодаря
строению и расположению отверстий для подачи горячего
37
3 МАРТ
2 0 0 9
воздуха в печи на разной высоте устанавливается разная
температура, поэтому химические процессы там происхо-
дят послойно. В проветриваемой верхней части горна горит
топливо, выделяя большое количество углекислого газа
и тепла. Попадая в зоны, где недостаточно кислорода, газ
взаимодействует с углем и переходит в монооксид углерода.
Далее он вступает в реакцию с оксидами железа, восстанав-
ливая их до металла, который начинает' насыщаться углеро-
дом из окружающего пространства.
Чтобы превратить чугун в сталь, надо снова подогреть
его, уже в присутствии большого количества кислорода, он
свяжет углерод и другие вредные примеси в окислы, кото-
рые либо улетучатся (если это газы), либо выпадут в виде
шлака. Вот тут у древних металлургов начинались пробле-
мы — технология восстановления железа из чугуна была
только на начальном этапе развития. До конца XVIII века
они пользовались для этого так называемыми кричными
горнами, в которых чугун нагревался на горящем угле,
плавился и стекал сквозь продуваемую воздухом окисли-
тельную зону на дно печи. У этого способа было множество
недостатков: низкая производительность, малый выход
металла, неоднородность получаемого сплава, но это был
единственный по тем временам дешевый метод производ-
ства железа.
ДОБАВИМ Ш ЛАКА
В 1783 году англичанин Корт изобрел пудлингование
(puddlig, от puddle «перемешивать») — процесс производс-
тва ковкого железа в специально сооруженной печи. Там
предыдущая страница 30 Что нового в науке и технике 2009 3 читать онлайн следующая страница 32 Что нового в науке и технике 2009 3 читать онлайн Домой Выключить/включить текст