Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для использования в других целях, см Bloomery (значения) .

Блумеры в действии. Со временем цветение будет извлечено из забоя.

Bloomery представляет собой тип печи когда - то широко используется для выплавки железа из его окислов . Цветник был самой ранней формой плавильного завода, способного выплавлять железо. Bloomeries производит пористую массу из железа и шлака, называемую блюмом . Смесь шлака и железа в блюме, называемая губчатым железом , обычно уплотняется и затем выковывается в кованое железо . Доменные печи , производящие чугун , в значительной степени вытеснили блочные печи.

Процесс [ править ]

Только что извлеченный из печи блюм. Вокруг него отбитые молотком куски шлака.

Цветник представляет собой яму или дымоход с жаропрочными стенками из земли, глины или камня . Вблизи дна через боковые стенки проходят одна или несколько труб (из глины или металла). Эти трубы, называемые фурмами , позволяют воздуху входить в топку либо за счет естественной тяги, либо нагнетаемого сильфоном или тромпом . Отверстие в нижней части цветника можно использовать для удаления налетов, или же цветок можно перевернуть и удалить налет сверху.

Первый шаг, который нужно сделать до того, как можно будет использовать bloomery, - это подготовка древесного угля и железной руды. Древесный уголь - это почти чистый углерод, который обеспечивает высокую температуру, необходимую для процесса плавки, и обеспечивает углерод, необходимый для стального сплава.

Руды разбивается на мелкие кусочки и обычно прокаливают в огне , чтобы удалить влагу в руде. Любые крупные примеси в руде можно измельчить и удалить. Поскольку шлак от предыдущих блюмов может иметь высокое содержание железа, он также может быть разбит и переработан в блюмер с новой рудой.

Во время работы блюмер предварительно нагревается путем сжигания древесного угля, и после нагрева железная руда и дополнительный древесный уголь вводятся через верх в соотношении примерно один к одному. Внутри печи окись углерода от неполного сгорания древесного угля восстанавливает оксиды железа в руде до металлического железа., без плавления руды; это позволяет блумеру работать при более низких температурах, чем температура плавления руды. Поскольку желаемым продуктом блюмера является железо, которое легко поддается ковке, для него требуется низкое содержание углерода. Температуру и соотношение древесного угля к железной руде необходимо тщательно контролировать, чтобы железо не поглощало слишком много углерода и, таким образом, не становилось не поддающимся ковке. Чугун возникает, когда чугун поглощает от 2% до 4% углерода. Поскольку блюмеры самофлюсуются, добавление известняка для образования шлака не требуется.

Полученные таким образом мелкие частицы железа падают на дно печи, где они соединяются с расплавленным шлаком, часто состоящим из фаялита , соединения кремния , кислорода и железа, смешанного с другими примесями из руды. Смешанное железо и шлак остывают, образуя губчатую массу, называемую блюмом. Поскольку блюм очень пористый , а открытые пространства заполнены шлаком, позже блюм необходимо повторно нагреть и отбить молотком, чтобы вытеснить из него расплавленный шлак. Считается, что железо, обработанное таким образом, является кованым (обработанным), а полученное железо с пониженным содержанием шлака называется кованым или прутковым. Также возможно изготовление блюмов с покрытием из стали.манипулируя зарядом и потоком воздуха к цветнику. [1]

В эпохе современных коммерческих сталеплавильном началась, слово цветение было распространено на другой смысл со ссылкой на промежуточную стадии кусок стал , с размером сравнимого с многими традиционными железными цветами, который был готов к дальнейшей обработке в заготовку .

История [ править ]

Смотрите также: Ранняя выплавка железа , История черной металлургии и бронзовый век
Рисунок простого шаровара и мехов.
Bloomery выплавки во время средневековья , как показано в De Re Metallica на Георгия Агриколы , 1556

Начало железного века в большинстве частей мира совпадает с первым массовым использованием цветков. Хотя встречаются более ранние образцы железа, высокое содержание никеля в них указывает на то, что это метеоритное железо . Другие ранние образцы железа могли быть получены в результате случайного введения железной руды при плавке бронзы . Железо, по-видимому, выплавляли на Западе еще в 3000 году до нашей эры, но кузнецы из бронзы, не знакомые с железом, использовали его гораздо позже. На Западе железо начали использовать около 1200 г. до н.э. [2]

Восточная Азия [ править ]

Китай долгое время считался исключением из общего использования цветников. Считалось, что китайцы полностью пропустили процесс обжига, начав с доменной печи и кузницы для производства кованого железа: к 5 веку до нашей эры слесари в южном штате Ву изобрели доменную печь и средства для ее литья. железо и обезуглероживание передельного чугуна с высоким содержанием углерода, полученного в доменной печи, до низкоуглеродистого кованого железа. Однако недавние данные показывают, что цветы использовались раньше в Древнем Китае., мигрировавшие с запада еще в 800 г. до н.э., прежде чем были вытеснены доменной печью местного производства. Подтверждением этой теории стало открытие «более десяти» орудий для добычи железа, найденных в гробнице герцога Цзина Циньского (ум. 537 г. до н. Э.), Чья гробница находится в уезде Фэнсян , Шэньси (сегодня на этом месте существует музей). [3]

Африка к югу от Сахары [ править ]

Все традиционные процессы выплавки железа в Африке к югу от Сахары являются вариантами процесса плавки. [4] Плавка в печах шаровидного типа в Западной Африке и ковка инструментов появились в культуре Нок в центральной Нигерии по крайней мере в 550 г. до н.э. и, возможно, несколькими веками раньше. [5] [6] Существует также свидетельство выплавки чугуна с Bloomery печей типа приуроченных к 750 г. до н.э. в Опи (Augustin Холлем 2009) и Lejja от до 2000 г. до н.э. (Памела Эз-Uzomaka 2009), оба сайта в Nsukka области юго - востоке Нигерия на территории нынешнего Игболенда . [7] [8] [9] Сайт Гбабири, вЦентральноафриканская Республика также обнаружила свидетельства металлургии железа из восстановительной печи и кузнечной мастерской; с самыми ранними датами 896–773 гг. до н.э. и 907–796 гг. до н.э. соответственно. [10] Самые ранние упоминания о печах шаровидного типа в Восточной Африке - это открытия плавленого железа и углерода в Нубии в древнем Судане, датируемые, по крайней мере, с 7 по 6 век до нашей эры. Известно, что древние цветники, производившие металлические орудия для нубийцев и кушитов, производили излишки для продажи. [11] [12] [13]

Южная Азия [ править ]

Кованое железо использовалось при строительстве памятников, таких как Железный столб Дели , построенный в 3 веке нашей эры во времена империи Гупта . Последний был построен с использованием ряда возвышающихся дискообразных железных цветов. Подобно Китаю, высокоуглеродистая сталь в конечном итоге использовалась в Индии, хотя чугун не использовался в архитектуре до наших дней. [14]

Средневековая Европа [ править ]

Каталонская печь с фурмой и сильфоном справа

Ранние европейские bloomeries были относительно небольшими, выплавков менее 1 кг [ править ] железо с каждым выстрелом. В конце 14 века были построены все более крупные цветники со средней вместимостью около 15 кг, хотя были и исключения. Использование водяных колес для приведения в действие сильфонов позволило цветущим растениям стать больше и горячее. Средние европейские размеры соцветий быстро выросли до 300 кг, после чего стабилизировались до исчезновения цветения.

По мере увеличения размера цветника железная руда подвергается воздействию древесного угля в течение более длительного времени. В сочетании с мощной воздушной струей, необходимой для проникновения в большую руду и штабель угля, это может привести к расплавлению части чугуна и его насыщению углеродом в процессе, производя неплавкий передельный чугун, который требует окисления для восстановления до чугуна, стали. , и железо. Этот передельный чугун считался отходом, снижающим выход продукции самого крупного цветочного завода, и только в 14 веке были построены первые доменные печи , идентичные по конструкции, но предназначенные для производства жидкого чугуна. [15] [16]

Печи блумерского типа обычно производят ряд изделий из железа, от очень низкоуглеродистого железа до стали, содержащей приблизительно от 0,2% до 1,5% углерода. Мастер-кузнец должен был выбрать куски низкоуглеродистого железа, науглерожить их и сварить по шаблону, чтобы получить стальные листы. Даже при применении к не науглероженным блюмам этот процесс измельчения, складывания и сварки привел к получению более однородного продукта и удалил большую часть шлака. Этот процесс приходилось повторять до 15 раз, когда требовалась высококачественная сталь, как для меча. Альтернативой была науглероживание поверхности готового продукта. При каждой сварке происходит окисление углерода, поэтому мастер-кузнец должен был убедиться, что в исходной смеси было достаточно углерода. [17] [18]

В Англии и Уэльсе, несмотря на прибытие доменной печи в Пустоши в около 1491, рудоплавильнях горны, вероятно , используя водяную силу для молота, а также мехами, работали в Уэст - Мидлендс области за 1580. В Фернесс и Камберленд , они действовали в начале 17 века, а последний в Англии (недалеко от Гарстанга ) не закрывался примерно до 1770 года. [19]

Одна из старейших известных доменных печей в Европе была обнаружена в Лапфиттане в Швеции , C14 датируется XII веком. [20] Самым старым цветком в Швеции, также найденным в том же районе, был C14, датированный 700 годом до нашей эры. [21]

Bloomeries выжили в Испании и на юге Франции, когда каталонские кузницы были в середине 19 века, [22] и в Австрии как Stückofen  [ fr ] до 1775 года.

Америка [ править ]

Вид на цветущие растения («каталонские кузницы») в Mission San Juan Capistrano , старейших ( около 1790-х годов) существующих сооружений такого типа в Калифорнии.

В период испанской колонизации Америки цветники или «каталонские кузницы» были частью «самодостаточности» в некоторых миссиях , энкомьендах и пуэбло . В рамках францисканских испанских миссий в Альта-Калифорнии «Каталонские кузницы» в Миссии Сан-Хуан Капистрано с 1790-х годов являются старейшими существующими объектами такого рода в современном штате Калифорния . Вывеска цветочного завода объявляет это место «... частью первого промышленного комплекса округа Ориндж ».

Закон запрещал английским поселенцам 13 колоний заниматься производством; какое-то время британцы стремились разместить большую часть квалифицированных ремесленников в домашних условиях. Фактически, это была одна из проблем, которые привели к революции. [ Править ] Падение Крик Металлургические был первым в Америке. Neabsco Iron Works является примером раннего виргинского усилия , чтобы сформировать работоспособную американскую промышленность.

В Адирондаке , штат Нью-Йорк, в XIX веке были построены новые цветники с использованием технологии горячего дутья . [23]

См. Также [ править ]

  • Двойной молоток
  • Татара (печь)

Ссылки [ править ]

Печь Bloomery чугунная вдоль Bloomery Pike (Маршрут 127 Западной Вирджинии) около Bloomery, Западная Вирджиния, США.
  1. ^ Выплавка Обогащенная болотная руды в Низком вал Bloomery
  2. ^ "История ковки - время от времени" . Canton Drop Forge . Canton Drop Forge.
  3. ^ «Самое раннее использование железа в Китае» Дональда Б. Вагнера в Металлах в древности , Сюзанн М. М. Янг, А. Марк Поллард, Пол Бадд и Роберт А. Иксер (BAR International Series, 792), Oxford: Archaeopress, 1999 , стр. 1–9.
  4. ^ Клайн, WW (1937) Горное дело и металлургия в негритянской Африке . Менаша, Висконсин: Джордж Банта
  5. ^ Эггерт, Манфред (2014). «Раннее железо в Западной и Центральной Африке». In Breunig, P (ed.). Нок: африканская скульптура в археологическом контексте . Франкфурт, Германия: Africa Magna Verlag Press. С. 51–59.
  6. ^ Эггерт, Манфред (2014). «Раннее железо в Западной и Центральной Африке» . In Breunig, P (ed.). Нок: африканская скульптура в археологическом контексте . Франкфурт, Германия: Africa Magna Verlag Press. С. 53–54. ISBN 9783937248462.
  7. ^ Эз-Uzomaka, Памела. «Железо и его влияние на доисторический город Лейя» . Academia.edu . Университет Нигерии, Нсукка, Нигерия . Проверено 12 декабря 2014 .
  8. ^ Holl, Augustin FC (6 ноября 2009). «Металлургия ранней Западной Африки: новые данные и старое православие». Журнал мировой предыстории . 22 (4): 415–438. DOI : 10.1007 / s10963-009-9030-6 . S2CID 161611760 . 
  9. ^ Эггерт, Манфред (2014). «Раннее железо в Западной и Центральной Африке» . In Breunig, P (ed.). Нок: африканская скульптура в археологическом контексте . Франкфурт, Германия: Africa Magna Verlag Press. С. 53–54. ISBN 9783937248462.
  10. ^ Эггерт, Манфред (2014). «Раннее железо в Западной и Центральной Африке» . In Breunig, P (ed.). Нок: африканская скульптура в археологическом контексте . Франкфурт, Германия: Africa Magna Verlag Press. С. 53–54. ISBN 9783937248462.
  11. ^ Коллинз, Роберт O .; Бернс, Джеймс М. (8 февраля 2007 г.). История Африки к югу от Сахары . Издательство Кембриджского университета. ISBN 9780521867467 - через Google Книги.
  12. ↑ Эдвардс, Дэвид Н. (29 июля 2004 г.). Нубийское прошлое: археология Судана . Тейлор и Фрэнсис. ISBN 9780203482766 - через Google Книги.
  13. ^ Humphris J Чарльтон MF, Keen J, L Sauder, Alshishani F (июнь 2018). «Выплавка железа в Судане: экспериментальная археология в королевском городе Мероэ» . Журнал полевой археологии . 43 (5): 399–416. DOI : 10.1080 / 00934690.2018.1479085 .
  14. ↑ Ранганатан, Шриниваса; Шринивасан, Шарада. (1997). «МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ НАСЛЕДИЕ ИНДИИ» , в сувенире к золотому юбилею , Индийский институт науки, стр. 29–36 (веб-страница Департамента материаловедения и инженерии Университета Иллинойса ). Доступ 30 октября 2019 г.
  15. ^ Дуглас Алан Фишер, The Epic of Steel, Harper & Row 1963, стр. 26–29
  16. ^ Доменная печь, теория и практика, Американский институт горных, металлургических и нефтяных инженеров, Gordon and Breach science 1969, стр. 4-5
  17. ^ "Некоторые аспекты металлургии и производства европейской брони" . Архивировано из оригинального 22 апреля 2002 года . Проверено 14 июля 2012 года .
  18. ↑ Алан Р. Уильямс, Методы изготовления мечей в средневековой Европе, Gladius 1977, стр. 70-77
  19. ^ HR Schubert, История британской черной металлургии (1957). Р.Ф. Тайлекот, История металлургии (1991).
  20. ^ http://www.jernkontoret.se/en/the-steel-industry/the-history-of-swedish-steel-industry/blast-furnace-in-earlier-times/
  21. ^ Magnusson G (2015) Järnet оч Sveriges medeltida modernisering. Йернконторет, Стокгольм
  22. ^ "Процесс цветения" . Encyclopdia Britannica . Проверено 15 июля 2017 года . Окончательный вариант такого цветущего очага сохранился в Испании до 19 века.
  23. ^ Гордон С. Поллард, «экспериментирование в производстве 19 кричного века: данные Адирондака НьюЙорк» Историческая металлургия 32 (1) (1998), 33-40.

Внешние ссылки [ править ]

  • Технология и археология древнейшего чугуна и кузнечного дела.
  • Рокбридж расцветает
  • Норвежские техники эпохи викингов от DARC
  • WIRG экспериментальный цветок
  • Прекурсоры доменной печи
  • Статья Роджера Смита о конструкции цветников
  • Как это работает
  • Экспериментальное производство чугуна на заводе The Rockbridge Bloomery
  • Раннее использование железа в Китае
  • Каталонский процесс прямого производства ковкого чугуна и его распространение в Европе и Америке PDF Эстанислау Томас (получено 23 марта 2010 г.)