Il ferro è un elemento familiare a ogni persona sul nostro pianeta. E non c'è nulla di sorprendente in questo. Infatti, in termini di contenuto nella crosta terrestre (fino al 5%), questo componente è il più comune. Tuttavia, solo un quarantesimo di queste riserve si trova in depositi adatti allo sviluppo. I principali minerali di ferro sono siderite, minerale di ferro marrone, ematite e magnetite.
Origine del nome
Perché il ferro ha questo nome? Se consideriamo la tabella degli elementi chimici, in essa questo componente è contrassegnato come "ferrum". È abbreviato in Fe.
Secondo molti etimologi, la parola "ferro" ci è venuta dalla lingua proto-slava, in cui suonava come zelezo. E questo nome deriva dal lessico degli antichi greci. Hanno chiamato il metallo così famoso oggi "ferro".
C'è un' altra versione. Secondo lei, il nome "ferro" ci è venuto dal latino, dovesignificava "stellato". La spiegazione di ciò sta nel fatto che i primi campioni di questo elemento scoperti dalle persone erano di origine meteoritica.
Uso del ferro
Nella storia dell'umanità, c'è stato un periodo in cui le persone apprezzavano il ferro più dell'oro. Questo fatto è riportato nell'Odissea di Omero, in cui si dice che i vincitori dei giochi organizzati da Achille ricevevano, oltre all'oro, un pezzo di ferro. Questo metallo era essenziale per quasi tutti gli artigiani, contadini e guerrieri. Ed è stata l'enorme necessità che è diventata il miglior motore per la produzione di questo materiale, nonché un ulteriore progresso tecnico nella sua produzione.
9-7 cc. AVANTI CRISTO. considerata l'età del ferro nella storia umana. Durante questo periodo, molte tribù e popoli dell'Asia e dell'Europa iniziarono a sviluppare la metallurgia. Tuttavia, il ferro è ancora molto richiesto oggi. Dopotutto, è ancora il materiale principale utilizzato per la produzione di utensili.
Prodotto a base di formaggio
Qual è la tecnologia per produrre il ferro da fiore, che l'umanità iniziò a estrarre all'alba dello sviluppo della metallurgia? Il primo metodo inventato dall'uomo è stato chiamato la produzione del formaggio. Inoltre, fu utilizzato per 3000 anni, non variando dall'epoca della fine dell'età del bronzo fino al periodo fino al XIII secolo. L' altoforno non è stato inventato in Europa. Questo metodo è stato chiamato crudo. Le corna per lui erano costruite di pietra o argilla. A volte pezzi di scoria fungevano da materiale per le loro pareti. L'ultima versione della fucina dall'interno erarivestito con argilla refrattaria, a cui è stata aggiunta sabbia o corno frantumato per migliorarne la qualità.
Cosa rende flash iron? Le fosse preparate sono state riempite con prato "crudo" o minerale di palude. Lo spazio di fusione di tali forni è stato riempito di carbone, che è stato quindi completamente riscaldato. In fondo alla fossa c'era un foro per l'alimentazione dell'aria. All'inizio veniva soffiato con soffietti manuali, poi sostituiti da quelli meccanici.
Nelle primissime fucine veniva organizzato il tiro naturale. È stato eseguito attraverso fori speciali - ugelli, che si trovavano sulle pareti della parte inferiore del forno. Spesso gli antichi metallurgisti fornivano l'aria attraverso l'uso di un design che permetteva di ottenere l'effetto di un tubo. Hanno creato uno spazio interno alto e allo stesso tempo stretto. Molto spesso tali forni venivano costruiti ai piedi delle colline. Questi luoghi hanno avuto la maggiore pressione naturale del vento, che è stata utilizzata per aumentare la trazione.
Come risultato del processo in corso, il minerale è stato convertito in metallo. Allo stesso tempo, la roccia vuota scorreva gradualmente verso il basso. Grani di ferro formati sul fondo della fornace. Si sono attaccati l'uno all' altro, trasformandosi nel cosiddetto "creep". Questa è una massa spugnosa sciolta impregnata di scorie. Nel forno, il cracker era incandescente. Fu in questo stato che lo tirarono fuori e lo forgiarono rapidamente. Pezzi di scoria sono appena caduti. Successivamente, il materiale risultante è stato saldato in un pezzo monolitico. Il risultato è stato un ferro appariscente. Il prodotto finale aveva la forma di una focaccia.
Cos'eracomposizione del ferro da fiore? Era una lega di Fe e carbonio, che era molto piccola nel prodotto finale (se consideriamo la percentuale, allora non più di centesimi).
Tuttavia, il ferro fiorito che le persone ricevevano nella fornace grezza non era molto duro e durevole. Ecco perché i prodotti realizzati con tale materiale hanno rapidamente fallito. Lance, asce e coltelli erano piegati e non sono rimasti affilati a lungo.
Acciaio
Nella produzione del ferro nelle fucine, insieme ai suoi pezzi teneri, c'erano anche quelli che avevano una durezza maggiore. Questi erano pezzi di minerale che erano a stretto contatto con il carbone durante il processo di fusione. Un uomo ha notato questo schema e ha iniziato ad aumentare deliberatamente l'area a contatto con il carbone. Ciò ha permesso di carburare il ferro. Il metallo risultante iniziò a soddisfare le esigenze degli artigiani e di coloro che utilizzavano i prodotti realizzati con esso.
Questo materiale era acciaio. È ancora utilizzato fino ad oggi nella produzione di un numero enorme di strutture e prodotti. L'acciaio, fuso dagli antichi metallurgisti, è ferro grezzo, che contiene fino al 2% di carbonio.
C'era anche una cosa come l'acciaio dolce. Era flash iron, che conteneva meno dello 0,25% di carbonio. Se consideriamo la storia della metallurgia, allora era l'acciaio dolce che veniva prodotto nella fase iniziale della produzione del formaggio. Qual è un altro nome per Flash Iron? C'è anche una terza varietà. Quando contiene più del 2% di carbonio, alloraè ghisa.
Invenzione dell' altoforno
Il metodo di fioritura per ottenere il ferro usando le fucine a sangue crudo dipendeva fortemente dal tempo. Dopotutto, per una tale tecnologia era importante che il vento soffiasse nel tubo fabbricato. Era il desiderio di allontanarsi dai capricci del tempo che portava una persona a creare pellicce. Questi erano i dispositivi necessari per accendere il fuoco nel forno grezzo.
Dopo la comparsa dei mantici, le fucine per la produzione di metallo non furono più costruite sui pendii delle colline. Le persone iniziarono a utilizzare un nuovo tipo di stufe, chiamate "fosse dei lupi". Erano strutture, una parte delle quali era interrata, e la seconda (case) torreggiava sopra di essa a forma di struttura di pietre tenute insieme da argilla. Alla base di tale fornace c'era un foro in cui era inserito un tubo di soffietto per alimentare il fuoco. Il carbone depositato nella casa è stato bruciato, dopo di che è stato possibile ottenere il cracker. È stata estratta attraverso il foro, che si è formato dopo la rimozione di diverse pietre dalla parte inferiore della struttura. Successivamente, il muro è stato restaurato e la fornace è stata riempita di minerale e carbone per ricominciare da capo.
La produzione di ferro lucido è stata costantemente migliorata. Nel tempo, le case iniziarono a essere costruite più grandi. Ciò ha reso necessario un aumento della produttività dei mech. Di conseguenza, il carbone iniziò a bruciare più velocemente, saturando il ferro di carbonio.
Ghisa
Come si chiama il ferro da stiro ad alto tenore di carbonio? Com'eramenzionato sopra, questa è la ghisa che è così comune oggi. La sua caratteristica distintiva è la capacità di sciogliersi a temperature relativamente basse.
Mattoni di ferro - ghisa in forma solida - era impossibile forgiare. Ecco perché all'inizio gli antichi metallurgisti non gli prestarono alcuna attenzione. Da un solo colpo con un martello, questo materiale si è semplicemente frantumato in pezzi. A questo proposito, la ghisa, così come le scorie, era inizialmente considerata un prodotto di scarto. In Inghilterra, questo metallo veniva persino chiamato "ghisa". E solo con il tempo le persone si sono rese conto che questo prodotto, mentre è in forma liquida, può essere versato negli stampi per ottenere vari prodotti, ad esempio palle di cannone. Grazie a questa scoperta nei secoli 14-15. nell'industria iniziò a costruire altiforni per la produzione di ghisa. L' altezza di tali strutture ha raggiunto i 3 metri o più. Con il loro aiuto, il ferro della fonderia fu fuso non solo per la produzione di palle di cannone, ma anche per i cannoni stessi.
Sviluppo della produzione di altoforno
Una vera rivoluzione nel settore metallurgico avvenne negli anni '80 del 18° secolo. Fu allora che uno degli impiegati di Demidov decise che per una maggiore efficienza nel funzionamento degli altiforni, l'aria doveva essere fornita loro non attraverso uno, ma attraverso due ugelli, che dovrebbero essere posizionati su entrambi i lati del focolare. A poco a poco, il numero di tali ugelli è cresciuto. Ciò ha permesso di rendere più uniforme il processo di soffiaggio, aumentare il diametro del focolare e aumentare la produttività dei forni.
Lo sviluppo della produzione di altoforno è stato facilitato anche dalla sostituzione della carbonella,per il quale furono abbattute le foreste, per la cocaina. Nel 1829, in Scozia, presso lo stabilimento di Clayde, per la prima volta viene immessa aria calda nell' altoforno. Tale innovazione ha aumentato significativamente la produttività del forno e ridotto il consumo di carburante. Al giorno d'oggi, il processo dell' altoforno è stato migliorato sostituendo parte del coke con gas naturale, che ha un costo ancora più basso.
Bulat
Qual è il nome del ferro da stiro, che ha proprietà uniche che sono state utilizzate nella fabbricazione delle armi? Conosciamo questo materiale come acciaio damascato. Questo metallo, come l'acciaio di Damasco, è una lega di ferro e carbonio. Tuttavia, a differenza delle altre sue specie, è un ferro appariscente con buone qualità. È resistente e duro, e anche in grado di produrre un'eccezionale affilatura della lama.
I metallurgisti di molti paesi cercano da più di un secolo di svelare il segreto della produzione dell'acciaio damascato. Fu proposto un gran numero di ricette e metodi che includevano l'aggiunta di avorio, pietre preziose, oro e argento al ferro. Tuttavia, il segreto dell'acciaio damascato è stato rivelato solo nella prima metà del 20° secolo dal notevole metallurgista russo P. P. Anosov. Presero del ferro fiorito, che fu deposto in una fornace con carbone, dove ardeva un fuoco aperto. Il metallo fuso, saturo di carbonio. A quel tempo era ricoperta di scorie dolomitiche cristalline, a volte con l'aggiunta di scaglie di ferro purissimo. Sotto un tale strato, il metallo è stato rilasciato molto intensamente da silicio, fosforo, zolfo e ossigeno. Tuttavia, non era tutto. L'acciaio risultante doveva essere raffreddato il più possibilepiù lento e più calmo. Ciò ha permesso di formare, innanzitutto, grandi cristalli a struttura ramificata (dendriti). Tale raffreddamento avveniva direttamente nel focolare, che era riempito di carbone ardente. Nella fase successiva è stata eseguita un'abile forgiatura, durante la quale la struttura risultante non doveva crollare.
Le proprietà uniche dell'acciaio damascato hanno successivamente trovato una spiegazione nei lavori di un altro metallurgista russo D. K. Chernov. Ha spiegato che i dendriti sono acciai refrattari ma relativamente morbidi. Lo spazio tra i loro "rami" nel processo di solidificazione del ferro è riempito con carbonio più saturo. Cioè, l'acciaio dolce è circondato da acciaio più duro. Questo spiega le proprietà dell'acciaio damascato, contenute nella sua viscosità e allo stesso tempo nell'elevata resistenza. Un tale ibrido d'acciaio durante la fusione mantiene la sua struttura ad albero, trasformandola solo da una linea retta a una a zigzag. La particolarità del modello risultante dipende in larga misura dalla direzione dei colpi, dalla forza e dall'abilità del fabbro.
Acciaio di Damasco
Nei tempi antichi, questo metallo era lo stesso acciaio damascato. Tuttavia, poco dopo, l'acciaio di Damasco iniziò a essere chiamato un materiale ottenuto mediante saldatura per forgiatura da un gran numero di fili o nastri. Questi elementi erano realizzati in acciaio. Ciascuno di essi, inoltre, era caratterizzato da un diverso contenuto di carbonio.
L'arte di creare un metallo del genere raggiunse il suo massimo sviluppo nel Medioevo. Ad esempio, nella struttura della famosa lama giapponese, i ricercatori hanno trovatocirca 4 milioni di fili di acciaio di spessore microscopico. Questa composizione ha reso molto laborioso il processo di fabbricazione delle armi.
Produzione in condizioni moderne
Gli antichi metallurgisti hanno lasciato un esempio delle loro abilità non solo nelle armi. L'esempio più eclatante di puro ferro fiorito è la famosa colonna situata vicino alla capitale dell'India. Gli archeologi hanno determinato l'età di questo monumento di arte metallurgica. Si è scoperto che la colonna è stata costruita altri 1,5 mila anni fa. Ma la cosa più sorprendente sta nel fatto che oggi è impossibile rilevare anche piccole tracce di corrosione sulla sua superficie. Il materiale della colonna è stato sottoposto ad attento esame. Si è scoperto che si tratta di puro flash iron, che contiene solo lo 0,28% di impurità. Una tale scoperta ha sbalordito anche i moderni metallurgisti.
Nel tempo il ferro appariscente ha gradualmente perso la sua popolarità. Il metallo fuso a focolare aperto o altoforno iniziò a godere della maggiore richiesta. Tuttavia, quando si applicano questi metodi, si ottiene un prodotto di purezza insufficiente. Ecco perché il metodo più antico di produzione di questo materiale ha recentemente ricevuto la sua seconda vita, che consente di produrre metallo con le caratteristiche di qualità più elevate.
Come si chiama Flash Iron oggi? Ci è familiare come metallo a riduzione diretta. Naturalmente, oggi il ferro fiorito non viene prodotto come nei tempi antichi. Per la sua produzione vengono utilizzate le più moderne tecnologie. Consentono di produrre metallo che praticamente non haimpurità estranee. Nella produzione vengono utilizzati forni a tubi rotanti. Tali elementi strutturali vengono utilizzati per la cottura di vari materiali sfusi utilizzando temperature elevate nell'industria chimica, del cemento e in molti altri settori.
Come si chiama adesso Flash Iron? È considerato puro e viene utilizzato per ottenere un metodo sostanzialmente non molto diverso da quello che esisteva nell'antichità. Tuttavia, i metallurgisti usano il minerale di ferro, che viene riscaldato nel processo di ottenimento del prodotto finale. Tuttavia, oggi le materie prime sono inizialmente soggette a lavorazioni aggiuntive. Si arricchisce, creando una specie di concentrato.
L'industria moderna utilizza due metodi. Entrambi ti permettono di ottenere ferro fulmineo dal concentrato.
Il primo di questi metodi si basa sul portare le materie prime alla temperatura richiesta usando combustibile solido. Tale processo è molto simile a quello svolto dagli antichi metallurgisti. Al posto del combustibile solido si può utilizzare il gas, che è una combinazione di idrogeno e monossido di carbonio.
Cosa precede l'ottenimento di questo materiale? Qual è il nome di Flash Iron oggi? Dopo aver riscaldato il concentrato di minerale di ferro, i pellet rimangono nel forno. È da loro che viene successivamente prodotto metallo puro.
Il secondo metodo utilizzato per ripristinare il ferro è molto simile nella tecnologia al primo. L'unica differenza è che i metallurgisti usano l'idrogeno puro come combustibile per riscaldare il concentrato. Con questo metodo, il ferro si ottiene molto più velocemente. Esattamentepertanto, si distingue per una qualità superiore, perché nel processo di interazione dell'idrogeno con il minerale arricchito si ottengono solo due sostanze. Il primo di questi è ferro puro e il secondo è acqua. Si può presumere che questo metodo sia molto popolare nella metallurgia moderna. Tuttavia, oggi viene utilizzato raramente e, di regola, solo per la produzione di polvere di ferro. Ciò si spiega con il fatto che è abbastanza difficile ottenere idrogeno puro, sia in termini di risoluzione di problemi tecnici che per difficoltà economiche. Anche lo stoccaggio del carburante ricevuto è un compito difficile.
Relativamente di recente, gli scienziati hanno sviluppato un altro, terzo metodo per la produzione di ferro ridotto. Si tratta di ottenere metallo dal concentrato di minerale, senza passare attraverso la fase della sua trasformazione in pellet. Gli studi hanno dimostrato che con questo metodo, il ferro puro può essere prodotto molto più velocemente. Tuttavia, questo metodo non è stato ancora implementato nell'industria, poiché richiede significativi cambiamenti tecnologici e un cambiamento nelle attrezzature delle imprese metallurgiche.
Qual è il nome di Flash Iron oggi? Questo materiale ci è familiare come metallo a riduzione diretta, a volte viene anche chiamato spugnoso. Questo è un materiale economico, di alta qualità ed ecologico che non ha impurità di fosforo e zolfo. Per le sue caratteristiche, il ferro bloomery viene utilizzato nelle industrie metalmeccaniche (aviazione, cantieristica e strumentazione).
Federale
Come puoi vedere, oggi durante l'utilizzole più moderne tecnologie utilizzano materiali come il ferro fiorito. Fechral è anche una lega ricercata. Oltre al ferro, contiene componenti come cromo e alluminio. Anche il nichel è presente nella sua struttura, ma non più dello 0,6%.
Fechral ha una buona resistenza elettrica, un'elevata durezza, funziona benissimo con ceramiche ad alto contenuto di allumina, non ha tendenza alla vaiolatura ed è resistente al calore in un'atmosfera contenente zolfo e suoi composti, idrogeno e carbonio. Ma la presenza di ferro nella lega la rende piuttosto fragile, rendendo difficile la lavorazione del materiale nella fabbricazione di vari prodotti.
Fechral viene utilizzato nella produzione di elementi riscaldanti per forni da laboratorio e industriali, la cui temperatura massima di esercizio è di 1400 gradi. A volte le parti di questa lega vengono utilizzate per altri scopi. Sono collocati negli apparecchi di riscaldamento domestici e nei dispositivi elettrici ad azione termica. Fechral è stato ampiamente utilizzato nella produzione di sigarette elettroniche. Inoltre, una lega di ferro, alluminio e cromo è richiesta nel campo della produzione di elementi resistivi. Questi possono essere, ad esempio, resistori di avviamento e frenatura di locomotive elettriche.
Fechral viene utilizzato per produrre filo, filo e nastro. A volte da esso si ottengono cerchi e aste. Tutti questi prodotti sono utilizzati nella produzione di varie forme di riscaldatori per forni elettrici.
