Антрацитовый чугун - Википедия - Anthracite iron

После почти десяти лет экспериментов над двумя (холодно) доменные печи встроенный Mauch Chunk, White and Hazard из LC&N Co. отправились на работу в Уэльс после того, как до них дошли новости. Антрацитовый чугун регулярно и надежно производился на заводе Джорджа Крейна Yniscedwyn Iron Works, к Дэвид Томас. Catasauqua Creek, примерно в 6 милях ниже ущелья Лихай и в 14–15 милях (23–24 км) от офисов компании в г. Mauch Chunk, была выбрана для создания нового совместного предприятия LC&N и Дэвидом Томасом, Lehigh Crane Iron Works. После того, как строительство инфраструктуры, в том числе огнеупорных работ, вторая доменная печь находится в стадии строительства, когда 4 июля 1840 г. первого горячий доменный в Северной Америке производства Антрацита чугуна, необходимый предшественник (исходное сырье) для производства кованого железа и чугуна. В тот момент мир изменился.
В Lehigh Coal & Navigation Company (LC&N) открылась и приложила руку к созданию или финансированию большинства "дела человека" от девственной границы, которая теперь может быть замечена в нижней половине топографической карты USGS 1890-х годов, включая прямое строительство или помощь в финансировании очень многих показанных железных дорог, многих городов и шести из первых десяти успешных доменных печей в Северной Америке ( в Catasauqua пригород Аллентаун к юго-востоку от этой карты).[а]
Обратите внимание на отсутствие какой-либо современной дорожной сети - из-за отсутствия автомобилей автомобильные клубы, соединяющие города друг с другом, еще не были сформированы, поэтому политические силы еще не начали сворачивать уездные дороги и грязь с гравием. платные дороги в асфальтированные дороги.
Просто вне карты Mauch Chunk (сегодняшний Джим Торп, штат Пенсильвания, и место первых двух попыток доменных печей в США компанией LC&N) под тенью Mount Pisgah в конце Pisgah Ridge показано выше в правом нижнем углу карты. Эта область находится чуть ниже петли шоу Lehigh Gorge вдоль правого нижнего третьего края. Напротив устья этого ущелья было первое и ныне потерянное поселение временных рабочих, Лозанна Лэндинг, в котором проживали лесники, судостроители и шахтеры, первопроходцы в области над Lehigh Gap в «многолетних» экспедициях. Также недалеко от Лозанны Посадочная таверна, в 1805 г. была построена касса Трасса Лозанна-Нескопек были расположены в невысоких квартирах у устья Nesquehoning Creek (примерно на 1/3 высоты по правой стороне карты). На западе почти 15 миль по карте. Тамаква который также подключается через водные зазоры из Schuylkill Valley на равнины ниже откосов Голубой горы. Тамаква находится буквально у нижнего левого угла этой карты. Из него следует, что большая часть угольных земель новой LCAN расположена в нижней трети этой карты - Долина Пантер-Крик. LC&N также владела другими угольными месторождениями к северу от восточно-западной линии реки Нескехонинг.

Антрацитовое железо или же Антрацит 'Чугун' это вещество, созданное путем плавления вместе антрацитовый уголь и железная руда, который использует антрацитовый уголь вместо древесного угля для плавки железной руды - и был важным историческим прорывом в конце 1830-х годов, позволившим значительно ускорить промышленную революцию в Европе и Северной Америке.[1]

История

В отличие от многих важных достижений, авторы, место и дата этой эпохи хорошо записаны в определенные моменты в конце 1830-х годов. Первые воспроизводимые и надежно успешные печи и плавки управлялись одним и тем же человеком как в Соединенном Королевстве, так и в Соединенных Штатах, под главным контролем и надзором Железного мастера Дэвида Томаса, который уже начал экспериментировать с попытками использовать местные месторождения антрацита в Уэльсе. в 1820 году, вскоре после того, как он стал руководителем Yniscedewin Iron Works в Уэльсе. Примерно на этом временном интервале 1837-1838 годов эксперименты также проводились в Пенсильвании недалеко от Порт Карбон,[2] и в Mauch Chunk, но с большим успехом, чем в Уэльсе. White, Hazard и LC&N Co. начали систематические эксперименты по плавке с использованием антрацита в двух печах в Маух-Чанке в 1832–1837 годах с периодическими, но время от времени улучшающимися успехами с использованием процессов холодной дутья с двумя печами различной конструкции.

Пока эта предварительная работа велась по обе стороны Атлантики, работал еще один мозг [в Шотландии], который предоставил ключ, открывший секрет успеха г-на Нейлсона из Глазго, изобретателя горячего взрыва, который в 1828 году получил патент на свое ценное изобретение, важность которого долгое время не осознавалась. Брошюра о горячем взрыве, выпущенная Нилсоном, была с нетерпением прочитана мистером Томасом, который сразу же убедился в ценности открытия.

Однажды вечером, сидя с мистером Крейном в своей библиотеке, обсуждая этот вопрос, он взял мехи и начал задуть антрацитовый огонь в каминной решетке. «Тебе лучше не делать этого, Дэвид, - сказал мистер Крейн; "Вы взорвете это". И Томас ответил: «Если бы у нас здесь был только горячий воздух Нейлсона, антрацит горел бы, как сосна». Мистер Крейн сказал: «Дэвид, в этом и заключается идея». и эта идея была признана той, которая выдержала бы разработку; и благодаря неукротимой отваге и настойчивости мистера Томаса это удалось.

Фактически, это послужило источником успешного применения горячего дутья при производстве железа из антрацита. Тем временем на металлургическом заводе Клайд в Шотландии была запущена печь с использованием горячего дутья с полубитуминозный уголь в топке. Г-н Томас убедил г-на Крейна немедленно принять новое открытие, и его отправили в Шотландию, чтобы посмотреть, как работает этот процесс. После тщательного осмотра мистер Томас определил, что горячий дутье - это именно то, что нужно для антрацитовой печи. Он вернулся в Инишедвин с лицензией от мистера Нейлсона и опытного механика, который разбирался в конструкции нагревательных печей, и сразу же приступил к конструированию доменных печей и установил их у печи, известной как «Купольная печь». '11 футов чушь на 45 футов в высоту. Топку задули, 5 февраля 1837 г.; успех был полным; и антрацит-чугун продолжал рентабельно изготавливаться из указанной печи без перерыва [после этого].



Антрацитовое железо было новорожденным товаром в мировой торговле, а Дэвид Томас был его крестным отцом. Весть о его успехе распространилась по Соединенному Королевству; то Лондонский горный журнал придал ему большое значение; и отчет об открытии появился в прессе Соединенных Штатов.

— Сэмюэл Томас, Сделки Американского института горных инженеров (1899 г.)[1]

Первая выплавка антрацитового чугуна в Америке была произведена 4 июля 1840 года основными партнерами. Дэвид Томас, Джозайя Уайт и Эрскин Азард на их Lehigh Crane Iron Works в их первом горячей доменная печь вдоль Catasauqua Creek при помощи Сэмюэля Томаса и сотрудников LCIW, в результате чего Catasauqua в Northampton County, Пенсильвания. Технология предоставила отраслям возможность производить чугун достаточно, чтобы требовать и, в конечном итоге, адаптировать производство, чтобы также удовлетворить спрос для создания кованое железо и стали. Эти полезные материалы достигаются добавлением дополнительной обработки - взятием чугун в качестве ингредиента в отражательная печь (а в более поздние годы Бессемеровский конвертер ).


Антрацит, также известный как каменный уголь или каменный уголь, очень трудно воспламеняется,[3] добывать, очищать и разбивать на более мелкие куски и требует правильных условий для создания тепла или поддержания температуры и поддержания горения, что часто зависит от размера и однородности частиц угля. Тем не менее, в американских городах было мало топлива, лесистая местность была истощена возле больших городов, а Филадельфия, крупнейший город Америки, нуждался в топливе для заводов и литейных заводов, а также для поддержания производства. Изобретатель и промышленник Джозайя Уайт (владелец проволочного стана, Литейный завод и гвоздильный завод), определили, как сжигать антрацит в печах для обработки чугуна во время Война 1812 года,[4] но его использование в плавильных операциях было неудачным, в зависимости от материала геометрия упаковки любой конкретной загрузочной нагрузки в холодной доменной печи.[5] Раннее развитие коксование из битуминозный уголь, а также антрацитовый кокс позволил выплавить чугун с использованием местных каменный уголь источники с холодный взрыв Воздух в доменных печах после 1830-х годов позволил производить огромное количество железа, которое построило фундаментальную инфраструктуру ранней Северной Америки. Индустриальная революция - который был построен из изделий из железа и только из стали. В то время железо использовалось минимально по сравнению с деревом. Даже большинство железнодорожных путей были проложены деревянными рельсами, иногда обтянутыми железной лентой. По мере того, как становилось доступным все больше железа, железо находили все больше применений, создавая цикл возрастающего спроса, экспериментов и улучшений - часть революции в Индустриальная революция.

Развитие процесса

Во время первого в США энергетический кризис лесные насаждения возле крупных городов и городов Восточного побережья Америки становились все дальше и дальше от населенных пунктов и промышленных центров, что привело к повышению цен на топливо для отопления и кузниц, особенно для экологически чистого сжигания уголь - долгое время предпочитали топливо для плавки и производства стекла, что привело к десятилетнему поиску альтернативных видов топлива. К середине 1792 года видные филадельфийцы сформировали Lehigh Coal Mine Company (LHCM Co.) принести Антрацит в города, до которых можно добраться Река Делавэр Долина, особенно Филадельфия - крупнейший и наиболее промышленно развитый город страны, хотя никто до конца не понимал, как использовать антрацит в качестве единственного топлива - просто он мог 'гореть' некоторое время с достаточно горячим основным огнем, поэтому можно увеличить топочное топливо.

Компании LHCM было очень трудно получить много ковчеги угля в доки в Филадельфии, не говоря уже о том, чтобы иметь возможность надежно доставлять топливо предприятиям, рискующим его использованием, на расстояние 46–47 миль (74–76 км) от Лозанна вдоль Lehigh River переменная высота воды и множество скал и порогов, которые затем пережили более 70 миль (110 км) на столь же необузданной Река Делавэр. Посреди Война 1812 года магнат черной металлургии Джозайя Уайт поручил своим мастерам систематически проводить эксперименты, как заставить надежно гореть «каменный уголь». Было признано, что некоторые используют другие виды топлива, и грузы вьючных животных иногда доходили до города, где были заводы и литейные заводы, отчаянно нуждающиеся в обходе британской военно-морской блокады, поэтому прибрежные поставки битумного угля из Вирджинии могли возобновиться. Эти эксперименты установили нижнюю тягу и закрытые двери (отражение или отражательная печь техники) были ключевыми. Перед войной промышленники Балтимора, Нью-Йорка, Ньюарка, Нью-Хейвена, Бостона и Филадельфии ввозили битумный товар кораблями из Вирджинии и Великобритании, и эти поставки стало трудно получить или политически заблокировать из-за войны и предшествовавших ей эмбарго на британские товары. . После войны действие санкций продолжалось до разрешения различных пограничных споров вплоть до г. Страна Орегон и бассейн реки Колумбия.

Исторический фон

Между тем, между 1814-1818 годами промышленность Восточного побережья все еще жаждала помощи в энергоснабжении, когда Hazard & White обратился к LHCM Co. с запросом, который показал, что деятельность и права компании доступны.[6] Разочарованный медленным прогрессом улучшений, которые стали Канал Шуйлкилл, White & Hazard обратилась в законодательный орган Пенсильвании за правами на улучшение и эксплуатацию навигации на порогах Lehigh River инициирование процесса, ведущего к Lehigh Canal - начало регулярных крупных и надежных поставок угля в конце 1820 года - и огромные изменения, которые наводнение антрацита произведет в следующем столетии.

Железо из плавки антрацита

Исследования по выплавке чугуна с использованием антрацитового угля (без предварительного коксования) начались в 1820-х гг. Уэльс Томас,[1] эксперименты во Франции, в первую очередь Gueymard и Robin в Визиль в 1827 г.,[7] а в 1830-х гг. в Pottsville[7] & Мауч Чанк, Пенсильвания.[4] Ранние попытки пытались постепенно заменить антрацит другими видами топлива, такими как кокс или же уголь, но все не удалось из-за использования холодный взрыв методы, которые генерировали недостаточно тепла, чтобы удерживать антрацит в регенеративном сгорании.[7] В то же время Томас продолжал экспериментировать со смесями антрацита и других видов топлива, прежде чем он объединил эти эксперименты с новым горячий взрыв обработка.

Г-н Томас определил, что горячий дутье - это именно то, что нужно для антрацитовой печи. Он вернулся в Инишедвин с лицензией от г-на Нейлсона и опытным механиком, который разбирался в конструкции ударных печей, и сразу же приступил к конструированию дутьевых печей и установил их у печи, известной как «Купольная печь». 11 футов буша на 45 футов высотой. Топка была выдувана 5 февраля 1837 г .; успех был полным, и антрацитовый чугун продолжал рентабельно изготавливаться из указанной печи без перерыва.

Антрацитовое железо было новорожденным товаром в мировой торговле, а Дэвид Томас был его крестным отцом. Весть о его успехе распространилась по Соединенному Королевству; Лондонский горнодобывающий журнал уделил этому большое внимание, и отчет об открытии появился в прессе Соединенных Штатов.
В мае 1837 г. Соломон В. Робертс из Филадельфии прибыл в Инисседвин, увидел печь в действии и сразу же сообщил своему дяде Джозайе Уайту из Lehigh Coal and Navigation Company об успешном применении там горячего дутья. В то время, 1837-1838 гг., Lehigh Coal & Navigation Company и другие компании, чьи великолепные рудники располагались в окрестностях Мауч-Чанка, штат Пенсильвания, экспериментировали с использованием антрацита в доменной печи, но без особого успеха. что было решено послать г. Эрскин Азард, один из ведущих духов компании, а затем ведущий дух Lehigh Crane Iron Company в Уэльс, чтобы изучить практику в Инишедвине и нанять компетентного человека, который приедет в эту страну, чтобы руководить возведением печей на Лихайе.
Г-н Азар прибыл в ноябре 1838 г. и обнаружил, что печь работает полностью и успешно.

— Сэмюэл Томас, адрес 1899 года[1]

В США, где Lehigh Coal & Navigation Company (LC&N) начала отгрузку антрацита в Филадельфия в 1820 году, потому что принципы не могли получить достаточно топлива для своих металлургических заводов на 'Водопад Шуйкилл' - так построил Lehigh Canal и взял на себя работы случайных Lehigh Coal Mine Company - к концу 1820-х годов наладив бесперебойные работы, после строительства Вторая действующая железная дорога Америки в 1827 году они проявили большой интерес к разработке огромных месторождений антрацита в Schuylkill County для производства чугуна, основным направлением деятельности которого были литейные заводы.

В Институт Франклина в 1830 году предложил золотую медаль производителю наибольшего количества антрацитового железа, и Николас Биддл и его соратники предложили приз в размере 5000 долларов первому человеку, выплавившему определенное количество железной руды в течение заданного времени с использованием антрацита. Компания Lehigh Coal & Navigation, к тому времени являвшаяся промышленным гигантом того времени, также предлагала бесплатную воду и скидки на уголь и доставку, чтобы стимулировать развитие этого процесса.[8]

Первый ключевой прорыв произошел в 1828–1829 гг.[1] когда шотландец Джеймс Бомонт Нейлсон запатентовал горячий взрыв техника и процесс, которые он задумал в попытке повысить эффективность печей, работающих на традиционном топливе.[9] Первым, кто применил технологию горячего дутья для плавки антрацита, был доктор Фредерик В. Гезенхайнер, который подал заявку на патент на процесс в 1831 году и получил его в 1833 году. В 1836 году он попытался выплавлять антрацитовое железо в практических масштабах на своем предприятии. недвижимость, Долина Печь, рядом Поттсвилл, Пенсильвания, а в том же году LC&N Co., принадлежащая White & Hazard, построила две экспериментальные доменные печи в г. Mauch Chunk. Он произвел небольшое количество железа, но из-за механических поломок не мог эксплуатировать печь более двух месяцев.[10] А уважаемые гости, в том числе губернатор Джозеф Ритнер, признав свой успех, он продал свою долю в Valley Furnace и пошел в Нью-Йорк.[11]

Исследования проходили параллельно через Атлантику. Джордж Крейн, владелец, и Дэвид Томас, суперинтендант Yniscedwyn Iron Works, имели себя[b] возникла идея использования горячего дутья для плавки антрацита. Томас был отправлен в Шотландия изучить установку Нейлсона и воспроизвести ее в Иниседвине. Крейн подал заявку на британский патент на плавку чугуна с использованием антрацита и горячего дутья в 1836 году и получил его в 1837 году. К тому времени, когда патент был запечатан, Инисседвин производил около 35 тонн железа, используя только антрацит в качестве топлива.[12]

Вдохновленные как Гейзенхайнером, так и Крейном (за успехом которых внимательно следил LC&N), эксперименты в США продолжались. Боуман, Гито и компания использовали старую печь недалеко от Mauch Chunk для производства антрацитового железа в конце 1837 года. Неподалеку построили еще одну экспериментальную печь, которая проработала около двух месяцев осенью и зимой 1838 года и некоторое время в 1839 году.[13][14] но механические недостатки заставили их отказаться от печи в конце 1839 года.[15] Тем временем печь Pioneer в Поттсвилле была взорвана с использованием антрацитового топлива в 1839 году.[16] Он был построен Уильямом Лайманом и получил помощь от валлийского эмигранта Бенджамина Перри, который был знаком с технологией Нейлсона и работами Инишедвина, для вдувания. В течение трех месяцев печь работала только на антраците и выполнила условия для получения приза в размере 5000 долларов.[17][18] В разработке Pioneer Furnace Лайману также помогал Дэвид Томас, который прибыл в Соединенные Штаты в мае 1839 года. LC&N нанял Томаса для создания Lehigh Crane Iron Company и его первая печь на Catasauqua, который был взорван в 1840 году вместе с пятью другими антрацитовыми печами. Это ознаменовало начало промышленного производства антрацитового железа в Соединенных Штатах.[19][20]

Отклонить

Открытие битуминозный уголь месторождения пригодные для коксования в западной части Плато Аллегейни привело к постепенному вытеснению антрацита в качестве топлива. В 1875 году производство коксовых печей превысило производство антрацитовых печей.[21] и последние антрацитовые печи в США, бывшие Lock Ridge Iron Company, переоборудованный на кокс в 1914 году.[22]

Примечания

  1. ^ re: «шесть из первых десяти доменных печей в Северной Америке» - фактически, две вышедшие из строя доменные печи спонсировались компанией в Mauch Chunk перед Эрскин Азард ездил в Шотландию и Уэльс, чтобы получить помощь экспертов от Crane
  2. ^ Суперинтендант Yniscedwyn Металлургический завод, Дэвид Томас эксплуатировал завод более двадцати двух лет, когда Крейн купил Iron Works, и много лет экспериментировал со смесями антрацита.

Сноски

  1. ^ а б c d е Томас, Самуэль, Сентябрь 1899 г.
  2. ^ Жозефина Рид Гарцеллони; Кэрол Лин Карр; Р. Стеффи, ред. (1998) [1881]. История округа Шуйлкилл: с иллюстрациями и биографическими зарисовками некоторых из его выдающихся людей и пионеров (PDF). Нью-Йорк: W. W. Munsell & Co. Получено 5 сентября 2016.
  3. ^ Bartholomew, Ann M .; Metz, Lance E .; Кнейс, Майкл (1989). КАНАЛЫ ДЕЛАУЭР и ЛЕХАЙ, 158 стр. (Первое изд.). Oak Printing Company, Вифлеем, Пенсильвания: Центр истории и технологий каналов, Исторический парк и музей Хью Мура, Inc., Истон, Пенсильвания. С. 4–5. ISBN  0930973097. LCCN  89-25150.
  4. ^ а б Варфоломей, Мец и Кнейс, стр. 4-6.
  5. ^ Сэмюэл Томас, Катасаукуа, Пенсильвания (1899 г.). Адрес доставлен на собрание в Калифорнии 1899 г., переиздано из Advanced Sheets of Vol. XXIX сделок (ред.). «Ранняя антрацитово-железная промышленность». Американский институт горных инженеров. (с иллюстрациями)CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  6. ^ Бренкман, с. 200.
  7. ^ а б c Бартоломью и Мец, стр. 14–15.
  8. ^ Корсон, стр. 104
  9. ^ Бартоломью и Мец, стр. 16
  10. ^ Бартоломью и Мец, стр. 17
  11. ^ Корсон, стр. 106
  12. ^ Бартоломью и Мец, стр. 17–18.
  13. ^ Бартоломью и Мец, стр. 19
  14. ^ Гордон, стр. 155–156.
  15. ^ Корсон, стр. 107
  16. ^ Гордон, стр. 156
  17. ^ Гордон П. 156
  18. ^ Бартоломью и Мец, стр. 31–32.
  19. ^ Бартоломью и Мец, стр. 32–33.
  20. ^ Гордон, стр. 156–157.
  21. ^ Гордон, стр. 158
  22. ^ Бартоломью и Мец, стр. 79

Рекомендации