Bloomery - Bloomery

Для использования в других целях см. Bloomery (значения).

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

А цветущий это тип печь когда-то широко использовался для плавка железо из своего оксиды. Bloomery была самой ранней формой плавильный завод способный плавить железо. Bloomeries производит пористую массу утюг и шлак называется цвести. Смесь шлака и железа в блюме, называемая губчатое железо, обычно консолидируется и в дальнейшем выковывается в кованое железо. Доменные печи, которые производят чугун, в значительной степени вытеснили цветущие.

Процесс

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

Bloomery состоит из яма или же дымовая труба с теплостойкими стенами из земли, глина, или же камень. Вблизи дна через боковые стенки проходят одна или несколько труб (из глины или металла). Эти трубы, называемые фурмы, позвольте воздуху поступать в печь либо естественной тягой, либо принудительно мехи или тромп. Отверстие в нижней части цветника можно использовать для удаления налетов, или же цветок можно перевернуть и удалить налет сверху.

Первый шаг, который нужно сделать перед использованием цветков, - это подготовка уголь и железная руда. Древесный уголь почти чистый углерод который обеспечивает высокую температуру, необходимую для процесса плавки, и обеспечивает углерод, необходимый для стального сплава.

В руда разбивается на мелкие кусочки и обычно жареный в огне, чтобы удалить влагу из руды. Любые крупные примеси в руде можно измельчить и удалить. С шлак от предыдущего цветения может иметь высокое содержание железа, он также может разрушаться и переработанный в цветник 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, монооксид углерода из неполного горение древесного угля уменьшает оксиды железа в руде металлическое железо, 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. Температура и соотношение древесного угля и железной руды должны тщательно контролироваться, чтобы железо не поглощало слишком много углерода и, таким образом, не становилось поддающимся ковке. Чугун возникает, когда чугун поглощает от 2% до 4% углерода. Потому что цветение само по себефлюсирование Добавление известняк не требуется для образования шлака.

Полученные таким образом мелкие частицы железа падают на дно печи, где они соединяются с расплавленным шлаком, часто состоящим из фаялит, соединение кремний, кислород и железо, смешанное с другими примесями из руды. Смешанное железо и шлак остывают, образуя губчатую массу, называемую блюмом. Потому что цветение сильно пористый, и его открытые пространства заполнены шлаком, блюм позже необходимо повторно нагреть и отбить молотком, чтобы вытеснить из него расплавленный шлак. Железо, обработанное таким образом, считается кованый (обработано), а полученное железо с пониженным количеством шлака называется кованое железо или пруток из железа. Также возможно производить цветы с покрытием стали манипулируя зарядом и потоком воздуха к цветнику.[1]

Как эпоха современной коммерции сталеплавильное производство началось, слово цвести был распространен на другой смысл ссылаясь на кусок стали промежуточной ступени, размером сравнимый со многими традиционными железными блюмами, которые были готовы к дальнейшей переработке в заготовка.

История

Смотрите также: Ранняя выплавка железа, История черной металлургии, и Бронзовый век
Рисунок простого шаровара и мехов.
Блумерская плавка во время Средний возраст, как показано на De Re Metallica к Георгиус Агрикола, 1556

Наступление Железный век в большинстве частей света совпадает с первым массовым использованием цветков. Хотя встречаются более ранние образцы железа, высокое содержание в них никеля указывает на то, что это метеоритное железо. Другие ранние образцы железа могли быть получены случайным попаданием железной руды в бронза плавильные операции. Железо, по-видимому, выплавляли на Западе еще в 3000 г. до н.э., 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

Китай долгое время считался исключением из общего использования цветников. Считалось, что китайцы полностью пропустили процесс цветения, начиная с доменная печь и нарядная кузница по производству кованого железа: к 5 веку до н.э. слесари южных штат Ву изобрел доменную печь и средства как для чугуна, так и для обезуглероживания богатого углеродом передельного чугуна, произведенного в доменной печи, до низкоуглеродистого кованого железа. Однако недавние данные показывают, что соцветия использовались раньше в древний Китай, 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 Герцог Цзин Цинь (ум. 537 г. до н. э.), могила которого находится в Уезд Фэнсян, Шэньси (сегодня на территории есть музей).[3]

К югу от Сахары

Все традиционные процессы выплавки железа в Африке к югу от Сахары являются вариантами процесса плавки.[4] В Западной Африке появились плавка в печах шаровидного типа и ковка инструментов. Нок культура центральной Нигерии, по крайней мере, 550 г. до н.э. и, возможно, несколькими веками раньше.[5][6] Есть также свидетельства плавки чугуна в печах с шаровидным вырезом, датируемых 750 г. до н.э. Opi (Августин Холл 2009) и Lejja датируется 2000 годом до нашей эры (Памела Эз-Узомака, 2009 г.), оба стоянки в Нсукка регион юго-востока Нигерии в том, что сейчас Игболенд.[7][8][9] Сайт Гбабири, в Центрально-Африканская Республика, также были получены 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 выплавленного железа и углерода в Нубия в древний судан датируется по крайней мере с 7 по 6 век до н.э. Известно, что древние цветники, производившие металлические орудия для нубийцев и кушитов, производили излишки для продажи.[11][12][13]

Южная Азия

Кованое железо использовалось при строительстве памятников, таких как Железный столб Дели, построенный в III веке нашей эры во время Империя Гуптов. Последний был построен с использованием ряда высоких дисков из железа. Подобно Китаю, высокоуглеродистая сталь в конечном итоге использовалась в Индии, хотя чугун не использовался в архитектуре до наших дней.[14]

Средневековая Европа

Каталонская печь с фурмой и сильфоном справа

Ранние европейские соцветия были относительно небольшими, выплавка менее 1 кг.[нужна цитата ] железа при каждом обжиге. В конце 14 века были построены все более крупные цветники со средней вместимостью около 15 кг, хотя были и исключения. Использование водяные колеса приведение в действие сильфонов позволило цветущим растениям становиться 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 сильным воздушным потоком, необходимым для проникновения в большую толщу руды и угля, это может привести к расплавлению части чугуна и его насыщению углеродом, что приведет к получению не поддающихся ковке. чугун что требует окисление превратиться в чугун, сталь и железо. Этот чугун считался отходами, снижающими урожайность самых крупных цветников, и только в 14 веке это начало доменные печи идентичные по конструкции, но предназначенные для производства расплавленного 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, науглероживать их, и образец сварного шва их вместе, чтобы сделать 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 было науглероживать поверхность готового изделия. 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 приход доменных печей в Weald Примерно в 1491 году в горной местности действовали раскрученные кузницы, которые, вероятно, использовали гидроэнергию для молота и сильфона. западное Средиземье регион за пределами 1580 года. Фернесс и Камберленд, они действовали в начале 17 века, а последний - в Англии (около Гарстанг ) не закрывался примерно до 1770 года.[19]

Одна из старейших известных доменных печей в Европе была найдена в Лаппитантский в Швеция, 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 как Каталонский кузни в середине 19 века,[22] И в Австрия как Stückofen [fr ] по 1775 г.

Северная и Южная Америка

Вид на цветники (каталонские кузницы) в Миссия Сан-Хуан Капистрано, Старейший (около 1790-е годы), существующие в Калифорнии.

в Испанская колонизация Америки, цветники или «каталонские кузницы» были частью «самодостаточности» на некоторых миссии, энкомьенды, и пуэбло. В рамках Францисканские испанские миссии в Альта Калифорния, «Каталонские кузницы» на Миссия Сан-Хуан Капистрано с 1790-х годов являются старейшими существующими сооружениями такого типа в настоящее время штат Калифорния. Вывеска bloomeries объявляет сайт "... частью Orange County первый промышленный комплекс ".

Английские поселенцы 13 колоний запрещены законом к производству; какое-то время британцы стремились разместить большую часть квалифицированных ремесленников в домашних условиях. Фактически, это была одна из проблем, которые привели к революции.[нужна цитата ] В Металлургический завод Falling Creek был первым в Америке. В Neabsco Iron Works это пример раннего Вирджиния попытка сформировать работоспособную американскую промышленность.

в Адирондак, Нью-Йорк, новые цветы с использованием горячий взрыв техника были построены в 19 веке.[23]

Смотрите также

Рекомендации

Печь Bloomery чугунная вдоль Bloomery Pike (West Virginia Route 127) около Bloomery, West Virginia, США.
  1. ^ Выплавка обогащенной болотной руды в низкошахтной печи
  2. ^ «История ковки - время от времени». Кантонская кузница. Canton Drop Forge.
  3. ^ «Самое раннее использование железа в Китае» Дональда Б. Вагнера в Металлы в древности, Сюзанна М. М. Янг, А. Марк Поллард, Пол Бадд и Роберт А. Иксер (BAR International Series, 792), Oxford: Archaeopress, 1999, стр. 1–9.
  4. ^ Клайн, W.W. (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-Узомака, Памела. «Железо и его влияние на доисторический город Лейя». Academia.edu. Университет Нигерии, Нсукка, Нигерия. Получено 12 декабря 2014.
  8. ^ Холл, Огюстен Ф. К. (6 ноября 2009 г.). «Металлургия ранней Западной Африки: новые данные и старое православие». Журнал мировой предыстории. 22 (4): 415–438. Дои: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 О .; 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. ^ Хамфрис Дж., Чарльтон М.Ф., Кин Дж., Саудер Л., Альшишани Ф. (июнь 2018 г.). «Выплавка железа в Судане: экспериментальная археология в королевском городе Мероэ». Журнал полевой археологии. 43 (5): 399–416. Дои:10.1080/00934690.2018.1479085.
  14. ^ Ранганатан, Шриниваса; Шринивасан, Шарада. (1997). «МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ НАСЛЕДИЕ ИНДИИ», в Сувенир к золотому юбилею, Индийский институт науки, стр. 29-36, (Университет Иллинойса, Веб-страница Департамента материаловедения и инженерии). 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 оригинал 22 апреля 2002 г.. Получено 14 июля 2012.
  18. ^ Алан Р. Уильямс, Методы изготовления мечей в средневековой Европе, Gladius 1977, с. 70-77
  19. ^ Х. Р. Шуберт, 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 och Sveriges medeltida modernisering. Йернконторет, Стокгольм
  22. ^ «Процесс цветения». Британская энциклопедия. Получено 15 июля 2017. Окончательный вариант такого цветущего очага сохранился в Испании до 19 века.
  23. ^ Гордон К. Поллард, «Эксперименты в производстве цветников в XIX веке: свидетельства из Адирондак в Нью-Йорке» Историческая металлургия 32(1) (1998), 33–40.

внешняя ссылка