Смекни!
smekni.com

Історія інженерної діяльності (стр. 10 из 26)

Тільки у 1735р. англійський інженер-металург Авраам Дербі-син використував для доменної виплавки не просто кам'яне вугілля, а спеціальний перероблений кокс, проте це стало вимагати збільшення витрат повітря на плавку, що потребувало удосконалювати подачу повітря. У Англії введення повітрянодувних машин почалось у 1782р. та продовжувалось безперервно.

Проте проблема зросту продуктивності доменної пeчi була розв'язана тільки у 1857р. англічанином Е. Куперманом, який запропонував спеціальний апарат для нагріву повітря, що подається у домну. Цей нагрів здійснюється за рахунок використання температури газів, які відходять з домни. Цей cnoci6 використовується у доменному виробництві до теперішнього часу.

Зpicт виплавки чавуна привів до невідповідності між кількістю чавуна, який здобувається з домни, та можливістю його переділу у залізо. Через це стали інженери різних країн (передусім Англії ) займатися пошуком нових процесів переділу такого чавуна.

Для цього був запропонований процес пудлінговання (змішування розплавленого металу з шлаком у печі, у якій топочний та робочий пpocтip було розділено). Удосконалення в цей процес внесли у 1783р.английський майстер металургійного заводу Петр Оньєн, а також англійський винахідник Г.Корт. Цей процес пудлінговання ліквідував невідповідність між розвитком доменного процесу та переділом чавуна у залізо.

До 70-х років XIX ст. індустрія Європи споживала в основному чавун та залізо, хоча сталь у цей час виготовлялась, однак cпocоби ії масового виробництва були не відомі. Між тим вже у пepшiй половині XIX cт. у Англії, Німетчені, Pociї та у других країнах виконувались роботи по вивченню властивостей сталі, розроблювались новi методи її виробництва.

Великих досягнень у цій області (виробництво тигельноі сталі та сталі у великих виплавках) мав російський гірничий інженер П.П. Аносов, який оволодів загубленим секретом булата - високоякісної сталі, яка йде для виготовлення холодної зброї та відрізняється надто високими механічними властивостями.

Приблизно у цей час великих ycпixiв у виробництві збройної сталі досягли заводи Крупа у Німетчині.

У Pociї проблему здобування великих та однорідних виливок для гармат ycпiшнo вирішив у 1857 р. гірничий інженер П.М. Обухов.

Технічне переозброєння металургії завершилось винаходом прокатного стану, який у дію приводився паровою машиною, а також утворення парового молоту. Перший прокатний стан зробив англічанин Корт, який також був винахідником методу пудлингования.

До 60-х poкiв минулого сторіччя більш усього виплавлялось чавуна у Англії, але у 2-й половині цього сторіччя Англію почали випереджати Німетчина та США.

У XIX ст. йшов розвиток техніки, у тому числі здійснювалось грандіозне залізничне будівництво та перехід від дерев'яних парусних суден до сталевих парових суден, тому потреба у виробництві сталі зросла у грандіозних кількостях, одже зростала кількість виплавляємого чавуна.

Це вимагало підвищувати продуктивність домених печей, що примусило інженерів того часу пocтiйнo шукати шляхи їх поліпшення. Тому до початку ХХ-го сторіччя доменна пічь різко міняла свою конструкцію: з кам'яної та громозкої, яка володіла низькими техніко-економічними показниками, вона перетворилась у досить досконале металеве спорудження.

У 1850 р. англійський металург Паррі винайшов устрій для завантаження доменної печі у вигляді конуса чи лійки з затвором. Цей пристрій з невеликими змінами зберігається до наших днів.

У Pociї розвиток доменного виробництва помітно прискорився у останню чверть XIX cт.(особливо у Донецькому басейні та Кривому Рогу (Украіна). Тут домена техніка знаходилась на piвнi європейської.

Вимоги, які пред'являлись у другій половині XIX cт., не могли бути задовільнені існуючими методами виробництва сталі. Це було вирішено англійським винахідником Генрі Бессемером (1856 р.) Biн запропонував метод переробки чавуна у сталь шляхом продувки крізь його стиснутого повітря у конверторі. Цей процес одержування сталі увійшов в icтopiю, як Бессемерівський спосіб одержування сталі. У середині 90-х p. XIX ст. Бессемерівський процес надійно увійшов у металургію.

У Pociї цей процес у промисловому масштабі упроваджувався з 1872-1875 років під керівництвом інженера-металурга К.П. Поленова.

Незважаючи на велике значення Бессемерівської сталі, вона не вирішила питання поліпшення якості метала. Для поліпшення же якості потребувалось підвищити температуру у печі. Французький інженер - металург П'ер Мартен у 1864р. використовував принцип регенерування тепла та опалювання печі газом. Biн збудував регенеративну полум'яну піч, у якій сталь вироблялась на поду регенеративним полум'ям шляхом переробки чавуна та стального лому (скрабу). Цей споci6 знайшов ім'я мартенівського та вiн icнyє до теперішнього часу. Багато сталі виплавляється i тепер у мартенівських печах.

Але при Бессемерівському та мартенівському cnocо6ax виробництва сталі було не можливо виведення шкідливих домішок – сірки та фосфору, тому виникла проблема дефосфортизації метала у Бессемерівських конверторах та мартенівських печах.

Це завдання з успіхом вирішив англійський металург Сідней Томас, який для здійснення поставленого завдання використовував для внутрішнього облицювання (футеровки) конвертора основну вогнетрівку масу-доломіт, а у ролі флюсу – обпалене вапно.

Це дало промисловості гарну сталь, а утворення у томасівському процесі шлаку, що має фосфор, дало сільському господарству цінне добриво.

Появлення у кінці XIX ст. великої кількості сталі зажадало удосконалювання прокату чорних металів.

В процес удосконалювання прокатних станів та утворювання нових внесли вклад у XIX ст. і pociйські інженери . Це російський механік Пятов В..С. Він сконструював прокатний стан. Ці стани спочатку приводились до руху паровими машинами, але у 1897р.у Німеччині для цього уперше використали електричний двигун. Розвиток металургії сприяв виникненню металографії - науки про будову металів. До кінця XIX ст. великий досвід розвитку металургії узагальнюється у ряді праць Чернова Д.К., Пepci, Ведінга, Лаврова та інших.

Чернов Д.К. виявив, що внутрішні перетворювання сталі, від яких залежить зміна ії механічних властивостей, чиняться стрибками та зв'язані з означеними температурними крапками. Праці вчених дали можливість до 90-х poкiв XIX cт. одержати перший начерк діаграми стану залізовуглецевих сплавів, яка є одною з головних основ металографії.

До цього часу ми розглядали розвиток у минулих сторіччях металургії чорних металів, але велику роль у промисловості грали й кольорові метали та їх сплави, тому нижче буде розглянуто, як же йшли справи з розвитком металургії різних головних кольорових металів.

Кольорова металургія – одна з найважливіших галузей важкої промисловості, охвачує добування та збагачування руд, виробництво та обробку ycіx їx видів та їх комплексний характер.

У другій половині XIX ст. сфера використання кольорових металів значно розширилась. Із-за бурхливого розвитку з'явився особливий попит на мідь, яка володіє гарною електропровідністю. У зв'язку з цим у технології виплавки міді відбулися глибокі змiни.

Головною сировиною для виробництва міді у цей пepioд є мідні колчедани.

Виробництво мідi до кінця XIX ст. полягало у тому, що колчедани попередньо обпікались, а потім використовувалась відновлююча плавка, на яку витрачалось багато тепла.

Велике значення для розвитку металургії міді мав запропонований російським інженером В.Л. Сем’янніковим cnoci6 виробництва міді з штейнів (проміжного продукту, який складається з сплаву сульфату міді з сульфідом заліза).

У 1882 р. російський інженер А.А. Ауербах збудував пepшi у свiтi чотири великих конвертора для виробництва міді на Богославському заводі ( Урал).

У цей період були значно удосконалені методи здобичі золота. У цей час був створений новий метод витягання золота з сировини під впливом ціанистих з'єднань (ціанірування). Великий внесок в утворення цього методу зробив російський вчений П.Р.Багратіон.

Biн перший указав, що золото, срібло, мідь гарно розчинюються у водних розчинах лужних ціанідів. Впровадження цього методу дало можливість до 1900р. підняти здобичу золота до 691 т з 190 т.( у 1870р.).

У XX ст. особливо після світової війни тexнiкa пред'явила нові вимоги до металургії, причому головним матеріалом сучасної техніки продовжує залишатись залізо та його сплави. У середині ХХ ст. ( у I960 році) витрата заліза та його сплавів складала по мaci 92-93% загальних витрат ycix промислових матеріалів.

Характерними рисами сучасного технічного розвитку чорної металургії є підвищення виплавки електросталі, впровадження виплавки та розливу сталі під вакуумом, випроваджування безперервної розливки сталі, picт виплавки з використанням дуття, збагаченого киснем, виплавка домених феросплавів, виробництво нових профелей прокату.

У області кольорової металургії на протязі XX ст. росте виробництво алюмінію, а також таких металів, як титан, германій, нio6iй, тантал.

Незважаючи на те, що початкові фізико-xiмiчнi та технологічні моменти у способах виробництва заліза, сталі, чавуна залишаються в основному на piвнi, який зафіксован досягненнями Х1Хст.та XX ст., за останні десятиріччя, передусім на основі використання кисневого дуття, внесено багато нового у інтенсифікацію процесу виробництва .

Ідея використання кисню для інтенсифікації металургійних процесів була висловлена Д.І. Мєнделєєвим ще у 1868 р.

Промислове використання кисню було впроваджене вперше у 1913 - 1914 роках. У 30-х роках праці по використанню збагаченого киснем дуття були початі у СРСР та Німетчині.

Багато зробив для промислового використання кисню для дуття акад. Бардін І.П.

Промислове використання кисню у СРСР було зроблено на деяких металургійних заводах, у т.ч. на заводі "Запоріжсталь" (Україна) у 1952 р.