Demir, gezegenimizdeki herkesin aşina olduğu bir elementtir. Ve bunda şaşırtıcı bir şey yok. Gerçekten de, yerkabuğundaki içeriği (% 5'e kadar) açısından bu bileşen en yaygın olanıdır. Ancak bu rezervlerin ancak kırkda biri gelişmeye uygun mevduatlarda bulunabilir. Demirin ana cevher mineralleri siderit, kahverengi demir cevheri, hematit ve manyetittir.
Adın kökeni
Demir neden bu isme sahip? Kimyasal elementler tablosunu düşünürsek, içinde bu bileşen "ferrum" olarak işaretlenir. Fe olarak kıs altılır.
Birçok etimologa göre, "demir" kelimesi bize zelezo gibi geldiği Proto-Slav dilinden geldi. Ve bu isim eski Yunanlıların sözlüğünden geldi. Bugün çok ünlü olan metale "demir" dediler.
Başka bir versiyon daha var. Ona göre, "demir" adı bize Latince'den geldi, burada"yıldızlı" anlamına geliyordu. Bunun açıklaması, bu elementin insanlar tarafından keşfedilen ilk örneklerinin göktaşı kökenli olması gerçeğinde yatmaktadır.
Demir kullanımı
İnsanlık tarihinde insanların demire altından daha çok değer verdiği bir dönem olmuştur. Bu gerçek, Aşil tarafından düzenlenen oyunların kazananlarına altına ek olarak bir demir parçası verildiğini söyleyen Homer's Odyssey'de kaydedilir. Bu metal neredeyse tüm zanaatkarlar, çiftçiler ve savaşçılar için gerekliydi. Ve bu malzemenin üretimi için en iyi motor haline gelen büyük ihtiyaçtı ve ayrıca üretimindeki daha fazla teknik ilerleme oldu.
9-7 cc. M. Ö. insanlık tarihinde Demir Çağı olarak kabul edilir. Bu dönemde, Asya ve Avrupa'nın birçok kabilesi ve halkı metalurjiyi geliştirmeye başladı. Bununla birlikte, demir bugün hala yüksek talep görmektedir. Sonuçta, hala aletlerin üretiminde kullanılan ana malzemedir.
Peynir ürünü
İnsanlığın metalurjinin gelişiminin başlangıcında çıkarmaya başladığı çiçek demiri üretme teknolojisi nedir? İnsanoğlunun icat ettiği ilk yönteme peynir yapımı deniyordu. Ayrıca Tunç Çağı'nın bitiminden 13. yüzyıla kadar olan döneme kadar değişmeden 3000 yıl kullanılmıştır. Yüksek fırın Avrupa'da icat edilmedi. Bu yöntem ham olarak adlandırıldı. Onun için boynuzlar taş veya kilden yapılmıştır. Bazen cüruf parçaları duvarları için malzeme görevi gördü. Demirhanenin içeriden son versiyonukaliteyi artırmak için kum veya ezilmiş boynuz eklenmiş refrakter kil ile kaplanmıştır.
Flaş demiri yapan nedir? Hazırlanan çukurlar “ham” çayır veya bataklık cevheri ile dolduruldu. Bu tür fırınların eritme alanı, daha sonra iyice ısıtılan kömürle dolduruldu. Çukurun dibinde hava beslemesi için bir delik vardı. İlk başta el körüğü ile üflenirken, sonradan mekanik körüklerle değiştirildi.
İlk demirhanelerde doğal çekim düzenlendi. Fırının alt kısmının duvarlarına yerleştirilmiş özel delikler - nozullar aracılığıyla gerçekleştirildi. Çoğu zaman, eski metalürjistler, bir borunun etkisini elde etmeyi mümkün kılan bir tasarım kullanarak hava beslemesi sağladılar. Yüksek ve aynı zamanda dar bir iç mekan yarattılar. Çoğu zaman, bu tür fırınlar tepelerin eteğinde inşa edildi. Bu yerler, çekişi artırmak için kullanılan en büyük doğal rüzgar basıncına sahipti.
Devam eden süreç sonucunda cevher metale dönüştürüldü. Aynı zamanda, boş kaya yavaş yavaş aşağı aktı. Fırının dibinde oluşan demir taneleri. Birbirlerine yapıştılar ve sözde "sürünme" ye dönüştüler. Bu, cüruflarla emprenye edilmiş gevşek süngerimsi bir kütledir. Fırında, kraker beyaz-sıcaktı. Bu durumdaydı ve onu çıkardılar ve çabucak dövdüler. Sadece cüruf parçaları düştü. Daha sonra, ortaya çıkan malzeme monolitik bir parçaya kaynaklandı. Sonuç gösterişli demir oldu. Nihai ürün gözleme şeklindeydi.
Neydiçiçek demir bileşimi? Nihai üründe çok küçük olan bir Fe ve karbon alaşımıydı (yüzdeyi düşünürsek, o zaman yüzde birden fazla değil).
Ancak insanların ham fırında aldığı çiçek açan demir çok sert ve dayanıklı değildi. Bu nedenle, bu tür malzemeden yapılmış ürünler hızla başarısız oldu. Mızraklar, b altalar ve bıçaklar bükülmüştü ve uzun süre keskin kalmıyordu.
Çelik
Dövme demirlerinin üretiminde yumuşak topaklarının yanı sıra sertliği daha yüksek olanlar da vardı. Bunlar, eritme işlemi sırasında kömürle yakın temas halinde olan cevher parçalarıydı. Bir adam bu kalıbı fark etti ve kömürle temas eden alanı kasıtlı olarak artırmaya başladı. Bu, demiri karbonlaştırmayı mümkün kıldı. Ortaya çıkan metal, ustaların ve ondan yapılan ürünleri kullananların ihtiyaçlarını karşılamaya başladı.
Bu malzeme çelikti. Bu güne kadar çok sayıda yapı ve ürünün imalatında hala kullanılmaktadır. Eski metalürjistler tarafından eritilen çelik, %2'ye kadar karbon içeren flaş demirdir.
Yumuşak çelik diye bir şey de vardı. %0.25'ten daha az karbon içeren flaş demirdi. Metalurjinin tarihini düşünürsek, peynir üretiminin ilk aşamasında üretilen yumuşak çelikti. Flaş demirin diğer adı nedir? Bir de üçüncü çeşit var. %2'den fazla karbon içerdiğinde,bu dökme demir.
Yüksek fırının icadı
Çiğ kanlı demir ocakları kullanarak demir elde etmenin çiçek açma yöntemi büyük ölçüde hava durumuna bağlıydı. Sonuçta, böyle bir teknoloji için rüzgarın üretilen boruya esmesi önemliydi. İnsanı kürk yapmaya sevk eden havanın kaprislerinden uzaklaşma isteğiydi. Bunlar, ham ocaktaki ateşi havalandırmak için gereken cihazlardı.
Körüklerin ortaya çıkmasından sonra, metal üretimi için demirhaneler artık yamaçlara inşa edilmedi. İnsanlar "kurt çukurları" adı verilen yeni bir soba türü kullanmaya başladılar. Bir kısmı toprakta olan yapılardı ve ikincisi (evler), kil ile bir arada tutulan taşlardan yapılmış bir yapı şeklinde onun üzerinde yükseliyordu. Böyle bir fırının tabanında, yangını havalandırmak için içine bir körük tüpünün yerleştirildiği bir delik vardı. Evde bırakılan kömür yakıldı, bundan sonra kraker almak mümkün oldu. Yapının alt kısmından birkaç taş çıkarıldıktan sonra oluşan delikten dışarı çekildi. Ardından, duvar restore edildi ve fırın, baştan başlamak için cevher ve kömürle dolduruldu.
Parlak demir üretimi sürekli olarak geliştirildi. Zamanla evler daha büyük yapılmaya başlandı. Bu, makinelerin üretkenliğinde bir artış gerektirdi. Sonuç olarak kömür, demiri karbonla doyurarak daha hızlı yanmaya başladı.
Dökme demir
Yüksek karbonlu flaş demirin adı nedir? Olduğu gibiYukarıda bahsedilen, bugün çok yaygın olan dökme demirdir. Ayırt edici özelliği, nispeten düşük sıcaklıklarda erime yeteneğidir.
Tuğla demir - katı halde dökme demir - dövülmesi imkansızdı. Bu nedenle eski metalurjistler ilk başta ona hiç dikkat etmediler. Bir çekiçle tek bir darbeden, bu malzeme basitçe parçalara ayrıldı. Bu bağlamda, dökme demir ve cüruf başlangıçta atık bir ürün olarak kabul edildi. İngiltere'de bu metale "pik demir" bile deniyordu. Ve ancak zamanla, insanlar bu ürünün sıvı haldeyken, örneğin gülle gibi çeşitli ürünler elde etmek için kalıplara dökülebileceğini fark ettiler. 14-15 yüzyıllarda bu keşif sayesinde. sanayide pik demir üretimi için yüksek fırınlar inşa etmeye başladı. Bu tür yapıların yüksekliği 3 metre veya daha fazlasına ulaştı. Onların yardımıyla, sadece güllelerin değil, aynı zamanda topların da üretimi için dökümhane demiri eritildi.
Yüksek fırın üretiminin geliştirilmesi
Metalurji işinde gerçek bir devrim, 18. yüzyılın 80'lerinde meydana geldi. O zaman, Demidov'un katiplerinden biri, yüksek fırınların çalışmasında daha fazla verimlilik için, onlara havanın bir değil, ocağın her iki tarafına yerleştirilmesi gereken iki nozul yoluyla verilmesi gerektiğine karar verdi. Yavaş yavaş, bu tür nozulların sayısı arttı. Bu, üfleme işlemini daha homojen hale getirmeyi, ocak çapını artırmayı ve fırınların verimliliğini artırmayı mümkün kıldı.
Yüksek fırın üretiminin gelişimi de kömürün değiştirilmesiyle kolaylaştırıldı,hangi ormanlar kesildi, kok için. 1829'da İskoçya'daki Clayde fabrikasında ilk kez yüksek fırına sıcak hava üflendi. Böyle bir yenilik, fırının verimliliğini önemli ölçüde artırdı ve yakıt tüketimini az alttı. Günümüzde yüksek fırın prosesi, kok kömürünün bir kısmı daha da düşük maliyetli olan doğal gazla değiştirilerek iyileştirildi.
Bulat
Silah yapımında kullanılan benzersiz özelliklere sahip parlama demirinin adı nedir? Bu malzemeyi şam çeliği olarak biliyoruz. Bu metal, Şam çeliği gibi bir demir ve karbon alaşımıdır. Ancak diğer türlerinden farklı olarak iyi niteliklere sahip gösterişli bir demirdir. Esnek ve serttir ve ayrıca bıçakta olağanüstü keskinlik üretebilir.
Birçok ülkenin metalürji uzmanları, bir yüzyıldan fazla bir süredir şam çeliği üretiminin sırrını çözmeye çalışıyor. Fildişi, değerli taşlar, altın ve gümüşün demire eklenmesini içeren çok sayıda tarif ve yöntem önerildi. Bununla birlikte, şam çeliğinin sırrı, yalnızca 20. yüzyılın ilk yarısında, dikkat çekici Rus metalürji uzmanı P. P. Anosov tarafından ortaya çıkarıldı. Açık ateşin yandığı kömürlü bir fırına atılan çiçek açan demiri aldılar. Metal eridi, karbonla doyuruldu. O zaman, bazen en saf demir ölçeğinin eklenmesiyle kristalin dolomit cürufu ile kaplandı. Böyle bir tabaka altında metal, silikon, fosfor, kükürt ve oksijenden çok yoğun bir şekilde salındı. Ancak, hepsi bu değildi. Elde edilen çeliğin mümkün olduğunca soğutulması gerekiyordu.daha yavaş ve daha sakin. Bu, her şeyden önce, dallı bir yapıya (dendritler) sahip büyük kristaller oluşturmayı mümkün kıldı. Bu soğutma, doğrudan sıcak kömürle doldurulmuş ocakta gerçekleşti. Bir sonraki aşamada, ortaya çıkan yapının çökmemesi gereken ustaca dövme yapıldı.
Şam çeliğinin benzersiz özellikleri daha sonra başka bir Rus metalurji uzmanı D. K. Chernov'un çalışmalarında bir açıklama buldu. Dendritlerin refrakter ancak nispeten yumuşak çelik olduğunu açıkladı. Demirin katılaşması sürecinde "dalları" arasındaki boşluk daha doymuş karbonla doldurulur. Yani yumuşak çelik daha sert çelikle çevrilidir. Bu, viskozitesinde bulunan ve aynı zamanda yüksek mukavemetli şam çeliğinin özelliklerini açıklar. Erime sırasında böyle bir çelik hibrit, ağaç yapısını korur ve onu yalnızca düz bir çizgiden zikzak olana dönüştürür. Ortaya çıkan desenin özelliği büyük ölçüde darbelerin yönüne, gücüne ve demircinin becerisine bağlıdır.
Şam çeliği
Eski zamanlarda, bu metal aynı şam çeliğiydi. Ancak, biraz sonra, Şam çeliği, çok sayıda tel veya şeritten dövme kaynağı ile elde edilen bir malzeme olarak adlandırılmaya başlandı. Bu elemanlar çelikten yapılmıştır. Ayrıca, her biri farklı bir karbon içeriği ile karakterize edildi.
Böyle bir metal yapma sanatı en büyük gelişimine Orta Çağ'da ulaştı. Örneğin, araştırmacılar, ünlü Japon bıçağının yapısındamikroskobik kalınlıkta yaklaşık 4 milyon çelik iplik. Bu kompozisyon, silah yapma sürecini çok zahmetli hale getirdi.
Modern koşullarda üretim
Eski metalürji uzmanları, yalnızca silahlarda değil, becerilerinin bir örneğini de bıraktılar. Saf olgunlaşmış demirin en çarpıcı örneği, Hindistan'ın başkenti yakınında bulunan ünlü sütundur. Arkeologlar bu metalurjik sanat anıtının yaşını belirlediler. Sütunun 1.5 bin yıl önce inşa edildiği ortaya çıktı. Ancak en şaşırtıcı olan, yüzeyindeki küçük korozyon izlerinin bile bugün tespit edilememesi gerçeğinde yatmaktadır. Kolonun malzemesi dikkatli bir incelemeye tabi tutuldu. Bunun, safsızlıkların sadece% 0.28'ini içeren saf flaş demir olduğu ortaya çıktı. Böyle bir keşif, modern metalürjistleri bile hayrete düşürdü.
Zamanla gösterişli demir yavaş yavaş popülerliğini kaybetti. Açık ocakta veya yüksek fırında eritilen metal en büyük talebi almaya başladı. Ancak bu yöntemler uygulandığında yetersiz saflıkta bir ürün elde edilmektedir. Bu nedenle, bu malzemeyi üretmenin en eski yöntemi, son zamanlarda ikinci ömrünü almıştır ve bu da en yüksek kalite özelliklerine sahip metallerin üretilmesine olanak tanır.
Günümüzde flaş demirinin adı nedir? Bize doğrudan indirgeme metali olarak tanıdık geliyor. Tabii ki günümüzde çiçekli demir eski zamanlardaki gibi üretilmiyor. Üretimi için en modern teknolojiler kullanılmaktadır. Neredeyse hiç olmayan metal üretmeyi mümkün kılarlar.yabancı kirlilikler Üretimde döner borulu fırınlar kullanılmaktadır. Bu tür yapısal elemanlar, kimya, çimento ve diğer birçok endüstride yüksek sıcaklıklar kullanılarak çeşitli dökme malzemelerin pişirilmesi için kullanılır.
Şu anda flaş demirinin adı nedir? Saf olarak kabul edilir ve eski zamanlarda var olandan esasen çok farklı olmayan bir yöntemin elde edilmesinde kullanılır. Yine de metalürji uzmanları, nihai ürünü elde etme sürecinde ısıtılan demir cevheri kullanır. Ancak günümüzde hammaddeler başlangıçta ek işlemlere tabi tutulmaktadır. Bir tür konsantre oluşturarak zenginleştirilir.
Modern endüstri iki yöntem kullanır. Her ikisi de konsantreden flaş demir almanızı sağlar.
Bu yöntemlerden ilki, katı yakıt kullanarak hammaddelerin gerekli sıcaklığa getirilmesine dayanmaktadır. Böyle bir süreç, eski metalurjistler tarafından gerçekleştirilene çok benzer. Katı yakıt yerine hidrojen ve karbon monoksit karışımı olan gaz kullanılabilir.
Bu materyali almadan önce ne var? Günümüzde flaş demirin adı nedir? Demir cevheri konsantresini ısıttıktan sonra peletler fırında kalır. Daha sonra saf metal onlardan üretilir.
Ütüyü eski haline getirmek için kullanılan ikinci yöntem, teknoloji açısından birincisine çok benzer. Tek fark, metalürjistlerin konsantreyi ısıtmak için yakıt olarak saf hidrojen kullanmasıdır. Bu yöntemle demir çok daha hızlı elde edilir. Aynen öylebu nedenle, daha yüksek bir kalite ile ayırt edilir, çünkü hidrojenin zenginleştirilmiş cevher ile etkileşimi sürecinde sadece iki madde elde edilir. Bunlardan birincisi saf demir, ikincisi ise sudur. Bu yöntemin modern metalurjide çok popüler olduğu varsayılabilir. Bununla birlikte, bugün nadiren ve kural olarak sadece demir tozu üretimi için kullanılmaktadır. Bu, hem teknik sorunların çözümü açısından hem de ekonomik zorluklar nedeniyle saf hidrojen elde etmenin oldukça zor olmasıyla açıklanmaktadır. Alınan yakıtın depolanması da zor bir iştir.
Nispeten yakın zamanda, bilim adamları indirgenmiş demir üretimi için başka bir üçüncü yöntem geliştirdiler. Pelet haline dönüşme aşamasından geçmeden cevher konsantresinden metal elde etmeyi içerir. Çalışmalar bu yöntemle saf demirin çok daha hızlı üretilebileceğini göstermiştir. Ancak bu yöntem, önemli teknolojik değişiklikler ve metalurji işletmelerinin ekipmanlarında değişiklik gerektirdiğinden henüz endüstride uygulanmamıştır.
Günümüzdeki flaş demirinin adı nedir? Bu malzeme bize doğrudan indirgeme metali olarak tanıdık geliyor, bazen süngerimsi olarak da adlandırılıyor. Bu, fosfor ve kükürt safsızlıkları olmayan uygun maliyetli, yüksek kaliteli, çevre dostu bir malzemedir. Özellikleri nedeniyle, gelişmiş demir, mühendislik endüstrilerinde (havacılık, gemi yapımı ve enstrümantasyon) kullanılmaktadır.
Fechral
Gördüğünüz gibi, bugün kullanırkenen modern teknolojiler, çiçek açan demir gibi malzemeleri kullanır. Fechral ayrıca aranan bir alaşımdır. Demirin yanı sıra krom ve alüminyum gibi bileşenler içerir. Nikel de yapısında bulunur ancak %0,6'dan fazla değildir.
Fechral iyi elektrik direncine, yüksek sertliğe sahiptir, yüksek alümina seramiklerle harika çalışır, çukurlaşma eğilimi yoktur ve kükürt ve bileşikleri, hidrojen ve karbon içeren bir atmosferde ısıya dayanıklıdır. Ancak alaşımda demir bulunması onu oldukça kırılgan hale getirerek çeşitli ürünlerin imalatında malzemenin işlenmesini zorlaştırır.
Fechral, maksimum çalışma sıcaklığı 1400 derece olan laboratuvar ve endüstriyel fırınlar için ısıtma elemanlarının imalatında kullanılır. Bazen bu alaşımdan parçalar başka amaçlar için kullanılır. Ev tipi ısıtma cihazlarına ve ayrıca termal hareketli elektrikli cihazlara yerleştirilirler. Fechral, elektronik sigara üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca dirençli elemanların üretimi alanında bir demir, alüminyum ve krom alaşımı talep edilmektedir. Bunlar, örneğin elektrikli lokomotiflerin başlangıç-fren dirençleri olabilir.
Fechral tel, iplik ve şerit üretmek için kullanılır. Bazen ondan daireler ve çubuklar elde edilir. Bu ürünlerin tamamı elektrikli fırınlar için çeşitli şekillerde ısıtıcıların imalatında kullanılmaktadır.
