November 9th, 2012

Веселый

"Металлургия железа 3"

idler
Участник с 1-8-07
1800 постов, Рейтинг участника
16-01-11, 10:26 AM (Москва)
Послать EMail для idler Послать приватное сообщение для idler Посмотреть профиль этого участникаДобавить участника в список друзей
 Изменено 16-01-11 в 11:31 AM (Москва)
 
В предыдущей теме «Металлургия железа 2» было показано, что максимальная производительность по воздуху для ручных клинчатых мехов составляет не более 0,6 м3/мин.
http://chronologia.org/cgi-bin/dcforum/dcboard.cgi?az=show_thread&om=10592&forum=DCForumID14&viewmode=all#55

Прошло время. И в данные приходится вносить уточнения.

В 2007-2008 годах были проведены испытания клинчатых мехов Norse Double Bag,
http://chronologia.org/cgi-bin/dcforum/dcboard.cgi?az=show_thread&om=10592&forum=DCForumID14&viewmode=all#21
с контролем расхода воздуха по анемометру, при различном сопротивлении потоку, которое создавалось тканью, намотанной на выхлопной патрубок.
http://www.warehamforge.ca/ironsmelting/bellowstest.html
Результаты испытаний представлены в таблице:

Замеры с сопротивлением рассматривать, наверное не стоит, поскольку оное никак реальному сопоставлено быть не может.
Интересно, что по размерам, приведенным авторами, рабочий объем мехов составляет 16 литров. Ну, с учётом толщины досок, геометрии гармошки и прочих чудес готов уменьшить на 20% (честно признаюсь – цифра из справочника Стеля!). Значит – примерно 13 литров. Но по данным замеров тех же авторов – разовый выхлоп – от 1,6 до 3,4 литра!
Понятно, что потери в неплотностях, обратный подсос, неполный размах – и тем не менее от 12% до 26% от теоретически возможного выхлопа!

Вот эти-то данные позволяют подправить и данные для метровых мехов, которые авторы называют Norse Über Bellows (см. по ссылке)
http://chronologia.org/cgi-bin/dcforum/dcboard.cgi?az=show_thread&om=10592&forum=DCForumID14&viewmode=all#31
Вкратце: новые меха в два раза больше в каждом измерении, разовый объем 90 л, качать можно в темпе 8-10 раз в мин, производительность 900 л/мин, определена только расчётным образом.
А вот на этот раз ребята погорячились. Теоретический объем действительно похож (у меня получилось 100 литров), но с чего бы эффективность использования объема стала равной единице? Если помните, на меньших мехах – не более 26%. Конечно, за счёт увеличения разницы между площадями впускного и выпускного отверстий доля обратного подсоса уменьшится, но всё остальное-то останется! Как хотите, а более 50% эффективности использования объема я не дам! Тем более что размах при максимальном открытии – 50 см. А попробуйте так помахать рукой, в которой вы держите доску весом килограмм эдак пять. Причём не десять минут, в виде зарядки, а часиков шесть.

Как мы помним, был установлен темп работ для маленьких мехов – порядка 90 качков в минуту. Для больших - 8-10

Но тут всех поджидала маленькая засада:
We were measuring shifts on the bellows using the water jar, on a 6 minute rotation. After about two hours, we started to realize that we were going to kill ourselves. Kevin was by far the best on the bellows action, Dave had the muscle to manage, and Darrell was just managing to hang in there. A command decision was made, and we switched to the electric blower at 2 1/2 hours into the smelt. As we were getting ready, we let a number of our DARC support team try a shift on the bellows - I don't think any of them wanted a second shift on it. We did leave the belows out for the public to try. None of them would work it even a good part of a 6 minute shift by the water jar!
То есть, поработав менее двух часов в ритме 6 минут через 18, нехилые ребята сдохли, и включили воздуходувку. А из зевак никто не смог и одной смены продержаться! Поэтому реальной конечно будет нижннее значение частоты качков - то-есть не более 8 раз в минуту.
То есть, реальная производительность составила около 360 л/мин, но поддерживать её в течение сколько-нибудь продолжительного времени оказалось невозможным.

Для оценки реального темпа работы в течение продолжительного времени можно воспользоваться, например, классификационными нормативами по бегу. Вот они.
http://www.rusathletics.com/pro/nor.php
На рисунке изображена зависимость скорости бега, от времени работы, сиречь, длины дистанции.
Квалификация - 1 спортивный разряд. Прямая линия – аппроксимация, выполненная на глаз, без всяких маленьких квадратиков.

Так вот, чтобы обеспечить возможность работать в течение 4 часов, вместо 15 и 6 минут соответственно, на маленьких мехах темп следует снизить до 67%, а на больших – до 60% от имевшего место в испытаниях.
Соответственно производительность составит 172 л/мин и 216 л/мин.

Веселый

"Металлургия железа-4, или эксперимент раскрывает тайны"

http://chronologia.org/cgi-bin/dcforum/dcboard.cgi?az=read_count&om=10902&forum=DCForumID14

В своих предыдущих темах я значительное внимание уделил анализу работы академика Б.А.Колчина «ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ И МЕТАЛЛООБРАБОТКА В ДРЕВНЕЙ РУСИ (ДОМОНГОЛЬСКИЙ ПЕРИОД)»(1).
Работа эта, изданная в 1953 году базировалась на данных археологических раскопок и анализе литературных источников.
Но уже в середине 50 годов ХХ столетия стали появляться работы, посвящённые моделированию сыродутного процесса получения железа.
Естественно, советская историческая наука не могла отставать от зарубежья, и вот в 1961-1962 годах, академиком Б.А.Колчиным были организованы эксперименты по моделированию сыродутного процесса в полевых условиях, описанные в статье: Б. А Колчин. О. Ю Круг «ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СЫРОДУТНОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ЖЕЛЕЗА», опубликованной в сборнике «Археология и естественные науки» в 1965 году.

Прошу прощения за обильное цитирование, но обойтись без этого при анализе работы никак невозможно. Кроме того, у данного обзора есть ещё один недостаток – я не смог отыскать в сети работ, на которые ссылается Б.А.Колчин, поэтому о результатах работы других авторов сужу с его слов. Надеюсь в будущем этот недостаток устранить.

Что же говорит Б.А.Колчин о своих предшественниках? (номера ссылок в тексте Колчина изменены мной).

Опыты по моделированию сыродутного про¬цесса производства железа начались в середи¬не 50-х годов. В 1956 г. впервые опубликовал свои работы бельгиец Жан Садзо (3). Затем, в 1958 г. в Лондоне была опубликована статья Уинна и Тайлкота о примитивной технике получения железа, В это же время начал свои работы по моделированию известный немецкий историк техники Гиллес. Все перечисленные работы были выполнены инженерами-металлургами, интересующимися историей железа, без привлечения археологов. И лишь только в конце 1960 г. за моделирование сыродутного процесса взялись археологи. Чешский археолог Р. Плейнер совместно с польским профессором М. Радваном провели в Кракове в 1960 и 1961 гг. свои опыты.
Опыты бельгийца и двух англичан не являлись моделированием в полном смысле слова. Они решали в первую очередь инженерную задачу: можно ли получить железо в низких, ямных горнах с естественным и искусственным дутьем? Изготовлялось несколько вариантов конструкций открытых горнов, и применялись разные режимы дутья.
Из восьми опытов Садзо без искусственного дутья в шести случаях ничего не получилось и лишь в двух опытах с очень маленькими горнами в массе конгломерата, образовавшегося на дне горна, были получены мелкие фракции восстановленного железа. В четырех опытах с искусственным дутьем (в последнем, наиболее удачном опыте) Садзо получил слиток весом в 5 кг, в котором, кроме шлака было много металлического железа.

Итак, в плавках без использования принудительного дутья, железо получить не удалось. С принудительным дутьём получили слиток, «…в котором, кроме шлака было много металлического железа». Колчин не конкретизирует какого рода воздуходувные приборы применялись, да этого и не надо. Поскольку во всех этих опытах получить железо, пригодное для дальнейшей обработки не удалось. И пусть вас не смущает фраза «…в котором, кроме шлака было много металлического железа». В ходе дальнейшего обзора мы выясним, что она означает.
Идём дальше.

Англичане Уинн и Р. Тайлкот в лабораторной установке с открытым горном при искусственном дутье провели несколько опытов. Некоторые их опыты увенчались успехом, т. е. они получили металлическое железо. Лучший результат был достигнут, когда уложили в гор¬не специально приготовленную шихту. Перед соплом они поместили большое количество угля, а затем дальше и выше — руду и дали мощное дутье через одно сопло. При этом опыте они получили в горне температуру выше 1100° b в итоге процесса — железную крицу в смеси со шлаком (4).

Вроде всё логично – дали мощное дутьё (опять таки, неизвестно чем) – получили железо в смеси со шлаком. Опять-таки неизвестно, пригодное ли к дальнейшей обработке.

Наибольшим приближением к исторической действительности были работы немецкого ин¬женера Гиллеса (5). Им была достроена шахтная наземная латенская печь типа Миннербах. Печь была построена в поле на специально выбран¬ном косогоре для работы с естественным дуть¬ем. Высота печи равнялась 172 см, диаметр горна — 90 см и диаметр колошника — 40 см.. Оба опыта прошли удачно. Вместе со шлаком было получено и металлическое железо. Из 162 кг руды было получено железа 17,4 кг, т. е. его выход составил 10,7%. Позже, Гиллес проделал еще опыт выплавки железа в шахтной печи с искусственным дутьем и интересные эксперименты по свариванию мелких кусков губчатого железа в монолитную крицу.

И опять-таки, ничего не говорится, в какой форме было получено это железо. Но судя по последнему предложению – как раз в такой, которую невозможно было использоват, без дополнительной обработки.

А теперь внимание!

Настоящее моделирование сыродутного процесса начали лишь Р. Плейнер и М. Радван. В сентябре 1960 г. в Польше на территории Горнометаллургической академии в Кракове они провели пять плавок в печах двух типов (6)
Были выбраны два типа печей римского времени {111—IV вв. н, э.). Первый тип, свентокшижский, из Южной Польши и второй тип наземной шахтной печи из Чехии — лоденицкий. Оба типа печей хорошо известны археологически. Дутье в этих печах искусственное, нагнетали его компрессором. В свентокшижской печи воздух подавался через два сопла, расположенных диаметрально, и в лоденицкой печи — через одно сопло…
… В результате каждой плавки получался металлургический конгломерат, со¬стоящий из шлака и некоторого количества губчатого железа.

Итак, в результате настоящего моделирования сыродутного процесса (с компрессором-то!) удалось получить только шлак, и некоторое(!) количество(!) губчатого железа!

Резюма: из данных, приведенных Б.А.Колчиным, следует, что никому из его предшественников при моделировании процесса сыродутной плавки не удалось получить, скажем так, «делового» железа, в виде компактной крицы, которую можно проковать сразу после извлечения из печи, как это замечательно описывал Б.А.Колчин в своей монографии (1).

Продолжение следует.

Библиография.

1. Б.А.Колчин. ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ И МЕТАЛЛООБРАБОТКА В ДРЕВНЕЙ РУСИ (ДОМОНГОЛЬСКИЙ ПЕРИОД)
Часть первая: http://www.archeologia.ru/Library/Book/d39ea32a7e62
Часть вторая: http://www.archeologia.ru/Library/Book/34ce49dd6c07
Часть третья: http://www.archeologia.ru/Library/Book/69d1d899e27f
Часть четвертая: http://www.archeologia.ru/Library/Book/9915f99c49aa
Приложения: http://www.archeologia.ru/Library/Book/74b39182d4fc

2. Б. А Колчин. О. Ю Круг «ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СЫРОДУТНОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ЖЕЛЕЗА». В сб. Археология и естественные науки. М., Наука, 1965 г.
(www.twirpx.com/file/256569/.

3. J. Sadzot, Les debuts de la fabrication du fer.
«Industrie, revue de la Federation des industries belges», 1956, t. X, стр. 564.

4. Е. Wynne, R. Туlecotе. An experimen¬tal investigation into primitive iron-smelting technique-(Journal of Iron and Steel Institutes London, 1958, v. 190, стр. 338

5. J. G i 11 e e. Yersuchschmclze in einem vorgeschictitlichen Rennofen. «Stahl und Eisen», 1958, B. 78, стр. 1690.

6. R. Plainer, M. Кadwan. Pobko-Czechoslowackie doswiadczenia wytopti zeleza w dymarkach z okresu Rzymskiego. «Kwartahiik historii nauki i techniki» 1962, t. 7, N 3

Веселый

Классификация железных продуктов

Классификация железных продуктов — Железные продукты, получаемые на заводах теми или другими способами, содержат в себе всегда углерод, от количества которого, а также и от других примесей они принимают разные физические свойства, по которым разделяются главным образом на нековкие — чугуны и ковкие — железо и сталь. Кроме того, существует еще промежуточный продукт — полуковкий, называемый ковким чугуном. Каждый из этих продуктов подразделяется и принимает разные названия, сообразно своей структуре, химическому составу, способу выделки и цели назначения. Чугуны разделяются: 1) по цвету излома — на два существенно отличающихся между собой по свойству и составу главных сорта: белые, к которым относятся — зеркальный, цветной или лучистый, полосатый или ленточный, и серые, которые подразделяются на темно-серые, светло-серые, половинчатые и пестрые. 2) По содержанию разных примесей: на марганцовистые, фосфористые, сернистые и кремнистые; эти последние — англичане разделяют еще на № 1, при содержании выше 2%, № 2 — между 1¼% и 2% и № 3 — ниже 1¼% кремния. 3) По назначению — на литейные и переделочные. Железо и сталь главным образом разделяются на кричные или сварные и на литые, которые подразделяются следующим образом:

Кричные

Литые

1) По способу выделкиИз руды, например каталанские (см.), из чугуна, например пудлинговые (см. Кричный передел) и цементацией (см.)Тигельные, бессемеровские, мартеновские, а эти два последних — на кислые и основные
2) По виду изломаВолокнистые, зернистыеМелкозернистые, крупнозернистые
3) По способу обработкиСырцовые или мильбарс и сварочные, а также кованные и прокатныеКованные, прокатные и штампованные
4) По наружному видуСортовые, листовые и фигурныеБолваночные, фасонные, сортовые и листовые
5)По условиям застыванияПрессованные и непрессованные
6) По плотностиПузыристые, беспузыристые

Сортовая сталь и железо, встречаемые в продаже, бывают следующих видов: полосовые, круглые, квадратные, обручные, подковные и фигурные, к которым принадлежат: угловые, швеллерные, тавровые, двутавровые и П-образные. Листовые сталь и железо разделяются по калибру, т. е. по толщине листа, и получают названия: котельная, лафетная и проч. и, наконец, кровельное железо (черная и белая жесть). Вышеупомянутые подразделения, основанные главным образом на наружных признаках, представляют собой рыночную или торговую Классификация железных продуктов продуктов железа. Что касается Классификация железных продуктов, основанной на химическом составе или на физических свойствах и на пригодности их к требованиям техники, то такая Классификация железных продуктов постоянно менялась, сообразно с развитием металлургии и техники. Разделение продуктов железа по химическому составу не дает точных пределов, где кончается один сорт и начинается другой. Что же касается других отличительных признаков, то только один чугун вполне резко выделяется из остальных продуктов своей хрупкостью, структурой, а главным образом неспособностью коваться и свариваться. Гораздо труднее отличать сталь от железа. Хотя, с другой стороны, уже с незапамятных времен, даже у древних народов, существовало это различие. Плиний в своем сочинении "Historia Naturalis" уже упоминает о способе погружения нагретого железа в воду. Карстен в "Handbuch des Eisenh ütten kunde" пишет, что египтянам еще до Рождества Христова было известно, что некоторые сорта железа при погружении в нагретом состоянии в воду принимали закалку, другие не принимали. Свойство стали принимать закалку служило и потом почти единственной чертой для разграничения железа от стали; даже теперь, несмотря на успехи, сделанные металлургией, закалка считается одним из характерных признаков стали, и вообще сталью называют всякое ковкое углеродистое железо, которое твердеет от закалки, а железом — такой же продукт, не твердеющий от закалки. Пока способ выделки стали был почти однообразен и она имела очень ограниченное применение, а именно, главным образом для пружин и инструментов, для которых требовалась большая эластичность и хорошая закалка, тогда этот отличительный признак вполне удовлетворял требованиям, и металл, не принимающий закалки, не признавался сталью. Но со временем, когда нашли возможность приготовлять сталь в расплавленном состоянии с разным содержанием углерода и она нашла более широкое применение в технике — прежнее различие между железом и сталью сохранить было неудобным. Поэтому Грейнер, директор сталелитейного отделения завода общества Кокериль, в Серене, предложил следующую Классификация железных продуктов: 1) Сталью называть всякий ковкий железный сплав, полученный посредством плавки, независимо от его твердости. 2) Железом — всякий ковкий продукт обработки, полученный посредством сварки. К ним относятся виды, распределенные по приблизительному содержанию углерода и указанные ниже, в таблице:

Углерод

Виды железа

Виды стали

От 0 до 0,15%Обыкновенное железо (Fer ordinaire)Сталь очень мягкая (acier extra doux)
От 0,15 до 0,45%Зернистое железо (Fer à grain)Мягкая сталь (acier doux)
От 0,45 до 0,55%Сталеватое железо, например пудлинговая сталь (Fer aci éreux)Сталь средней твердости (acier demi dur)
От 0,55 до 1%Цементованное железо, например цементная и штирийская сталь (Fer ou асiеr cementes)Твердая сталь (асiеr dur)

Это нововведение было принято очень не сочувственно и вызвало возражения со стороны разных ученых металлургов и заводчиков. Некоторые из них не хотели даже удостоить бессемеровский металл (см. Сталь) названием стали, а предлагали его называть литым металлом. Другие, принимая закалку как главное свойство стали, предлагали литой металл разделить на литую сталь (Go t stä l) и литое железо (Got jern), для отличия сварной стали и железа. Третьи называли все ковкое железо, плавленое и не плавленое сталью, когда оно принимает закалку, а железом — когда закалки не принимает. Однако классификация Грейнера нашла много сторонников, между которыми выдаются: Голлей, Жордан, Филиппар и проч. По их мнению, основная разница между железом и сталью состоит в различии структуры, которую легко узнать, между тем как химическим анализом не всегда можно различить сталь от плавленого железа. Поэтому сталью приняли называть сплав железа, отлитый в ковкую болванку. Этот важный вопрос Классификация железных продуктов железа и стали, как с научной, так и с практической стороны, сильно интересовал наших металлургов и заводчиков и в 1875 г. был поднят на съезде машиностроителей в Петербурге. В 1876 г., для рассмотрения и подробного обсуждения как этого вопроса, так и приискания средств скорого и верного различения железа от стали при Императорском техническом обществе была избрана комиссия, под председательством Н. А. Кулибина, которая решила принять классификацию Грейнера. Кроме того, одним из членов — Беляминым, был разработан способ для различия литого металла от сварочного, именно посредством вытравки поверхности кислотой. Наилучшим вытравляющим средством оказался следующий состав: 2 части купоросного масла, 3 части крепкой водки и 5 частей воды, по объему. Наконец, в 1878 г. на Филадельфийской выставке была образована международная комиссия для окончательного решения вопроса относительно Классификация железных продуктов стали и железа. Состав этой комиссии, за исключением Holley'я, принадлежал к противникам теории Грейнера, и можно было ожидать, что его Классификация железных продуктов будет отвергнута, что в действительности и случилось; предложено было принять следующие названия:

1) Сварочным железом (Fer soudé, Schweisseisen, Weld-iron, Vä lljern) называть ковкое углеродистое железо, полученное соединением тестообразных масс посредством составления пакетов или иным путем, кроме плавки, и которое заметно не твердеет от закалки.

2) Сварной сталью (Acier soudé, Schweissstahl, Weld-steel, Vällstä l) называть ковкое углеродистое железо, полученное таким же образом, как выше, и не бывшее в расплавленном состоянии, но принимающее закалку и называемое пудлинговой или сырцовой сталью.

3) Литым железом (Fer fondu, Flusseien, Ingot-iron, Götjern) называть ковкое углеродистое железо, которое получено и отлито в расплавленном состоянии и которое не принимает заметной закалки.

4) Литой сталью (Acier fondu, Ingot-steel, Flussstahl, Götstä l) называть ковкое углеродистое железо, которое получено и отлито путем расплавления и которое принимает заметную закалку.

Надо заметить, что для продуктов, которые немцы называют Flusseisen и Flussstahl, некоторые предлагали названия болваночная или слитковая сталь и железо, но подобное название не привилось, и называют их литым железом или литой сталью. Этой последней Классификация железных продуктов придерживаются еще и теперь в литературе некоторые страны, а в особенности Германия (хотя, правду сказать, подобное разделение нельзя назвать вполне точным и решающим, тем более что способность стали принимать закалку иногда определяется лишь очень условно). Но так как в настоящее время сталь вытеснила почти совсем из употребления сварное железо, а сварная сталь ныне почти не готовится, то это разделение теперь оказалось неполным и вызвало потребность новой Классификация железных продуктов самой стали, которая на разных заводах принимается довольно различно. Одни заводы, соответственно твердости стали, называют ее прямо номерами 0, 1, 2, 3 и т. д., принимая самую мягкую за 0. Другие, наоборот, самые твердые сорта обозначают № 1. В конце 1870-х годов Вёлер предложил более рациональную меру, основанную на физических свойствах стали, для обозначения пригодности ее к данной цели. Эту пригодность он выражает результатом испытания на разрыв бруска данного предмета, т. е. суммой удлинения в процентах и сжатия площади разрыва бруска (выраженного в процентном отношении относительно первоначального сечения). Профессор Л. Тетмайер, в Цюрихе, сделал еще более основательное предложение — чтобы каждый специальный сорт стали удовлетворял некоторому коэффициенту пригодности c= βα, где β — сопротивление разрыву, а α — удлинение в % бруска при его длине 200 мм. Кроме того, для каждого сорта стали, сообразно его назначению и выработанными данными, должны быть назначены пределы прочного сопротивления. Так, например, для бандажей c должно удовлетворять 93t% (тонно-процентов), причем для β пределы от 5,2 до 6,4 тонны. При усиленном спросе на литую сталь, в особенности для судостроения, многие заводчики начали производить такой неподходящий материал, что английское страховое общество Lloyd's Register вынуждено было объявить, что не будет принимать на страх судов, если сталь не будет удовлетворять определенным условиям. Для этой цели была составлена комиссия из специалистов и инженеров, которая на основании опытов выработала условия приемки стальных изделий для каждой отдельной части судна. Так, например, листовая сталь должна удовлетворять следующим механическим испытаниям: 1) пластинки, вырезанные вдоль или поперек листа, должны обладать при испытании на растяжение абсолютным сопротивлением не ниже 43,2 кг и не выше 49,6 кг на кв. мм, а удлинение минимум 20%, при длине образцов в 200 мм. 2) Эти пластинки, нагретые до умеренного красно-вишневого цвета, охлажденные в воде при 28°, должны загибаться так, чтобы расстояние между внутренними плоскостями пластинки было не больше тройной толщины листа. Эти условия были приняты повсеместно, также и нашим адмиралтейством, где прибавлена только проба планки в замороженном состоянии, т. е. что она до изгиба охлаждается искусственно до —18°. Условия, которым сталь должна удовлетворять для нужд артиллерии, принятые у нас в 1884 году, те же, что во Франции, а именно: испытания на растяжение ведутся до и после закалки в масле для всех составных частей орудия. Для этого вытачиваются из дисков, отрезанных от концов каждого предмета, цилиндрические бруски. Требования стали после закалки в масле следующие:

Образцы:

Пределы упругости, в атм.

Сопротивление разрыву, в атм.

Минимум окончательного удлинения

Длина образца

Казенной части

3200 ± 500

6200 ± 800

14%

4"

Казенной части

3500 ± 700

6500 ± 1000

14%

4"

Для колец

3200 ± 400

6200 ± 700

14%

4"

В 1890 году эти условия изменены таким образом, чтобы все части орудия обладали упругим сопротивлением не менее 3300 атм. при минимуме 14% удлинения, а в настоящее время для некоторых систем орудий приходится приготовлять сталь с упругим сопротивлением 4000 атм. при 16% минимальном удлинении. Таким образом, теперь для каждого назначения требуется особых качеств сталь; по роду назначения она принимает названия: листовой, угловой, проволочной, рессорной, пружинной, бандажной, рельсовой, для машинных частей; кроме того — броневой, снарядной, ружейной и орудийной. Эту последнюю еще подразделяют на ствольную, трубную и кольцевую. Каждый из этих сортов должен удовлетворять выработанным практикой требованиям, относительно предела упругости, сопротивления разрыву и удлинения. В случае если обыкновенная сталь не удовлетворяет необходимым требованиям, повышаются пределы упругости посредством закалки или повышается удлинение посредством отжига, а для специальных целей иногда прибегают к добавлению разных примесей, как, например, хрома, вольфрама, никеля, марганца и проч., и тогда сталь принимает название: хромовой, вольфрамовой, никелевой, марганцевой.

Литература. "Горный Журнал" (1870, III; 1875, II; 1876, I; 1879, II; 1885, IV); "Bulletin de l'Association des ingen. sortis de l'Ecole de Liege" (S. 5, 1870); "Revue universelles des mines" (XXXIII, XXXVII и XXXVIII); "Oester. Zeitschrift f. B. u. H." (1875, № 47); "Berg u. H. Zeitschrift" (1876 и 1882); "Морской Сборник" (1883); "Stahl und Eisen" (1885, №№ 2 и 3); "Zeitschrift des Berg u. H. Vereins f. Steiern u. Kern" (№№ 8—9, S. 325); Чернов, "Обзор успехов сталелитейного дела" (1878).

А. Ржешотарский. Δ .

Веселый

Кричный передел

Кричный передел* (Herdfrischen, affinage au petit foyer). — Кричный передел* переделом называется способ получения ковкого железа посредством свежевания или очищения чугуна в кричных горнах (см. также Горн, Железо, Крица). Кричный передел* процесс состоит в окислении составных частей чугуна кислородом вдуваемого воздуха и действием находящихся в горну шлаков. Чем медленнее чугун расплавляется, т. е. чем дольше он может находиться в переходном, так сказать, в кашицеобразном состоянии, тем резче сказывается окислительное действие воздуха. Поэтому белый чугун считается более пригодным для кричного процесса, чем серый и зеркальный, потому что последние при расплавлении, переходя сразу из твердого в жидкое состояние, быстро стекают вниз горна, где уже вгоняемый через фурму воздух не оказывает на них влияния. При этом железо и шлаки менее перемешиваются между собой и не могут вполне подействовать друг на друга. Содержание в чугуне графита и кремния сильно задерживает ход процесса и удаление последнего всегда сопряжено с большим угаром железа. Марганец тоже замедляет операцию, но зато влияет на очищение чугуна от вредных примесей. Сера, обусловливающая красноломкость железа, выделяется очень трудно, в особенности при легко обрабатывающихся чугунах. Фосфор считается самой опасной примесью в чугуне, так как при кричном способе почти не устраняется, а своим присутствием делает железо хладно-ломким. Горючим материалом при кричном способе служит исключительно древесный уголь, потому что он не содержит в себе вредных примесей, дает мало золы и развивает требуемую температуру в горну. Лучшим считается хорошо выжженный сосновый уголь, причем обожженный в кучах (кучный) лучше печного. Свеже выгребенный после обжига уголь растрескивается в огне, скоро сгорает и, давая очень сильный жар, сильно замедляет получение ковкого железа. Он не должен заключать много мусора, который можно удалить просеиваньем или промыванием. За ним по качеству следует еловый и пихтовый уголь, которые дают сравнительно больше золы и меньше жара. Березовый уголь, вследствие своей плотности, развивает чересчур высокую температуру. Были попытки применять торф, каменный уголь и кокс для кричного производства, но, вследствие заключающихся в них примесей, эти материалы оставлены. Кокс, кроме того, развивает чересчур высокую температуру в горне. Из примесей, применяемых в Кричный передел* производстве, наибольшее значение имеют богатые железом шлаки, которые получаются попутно при Кричный передел* процессе и при дальнейшей обработке крицы. Они заключают в себе 5-18% кремния и около 80% закиси-окиси железа. Шлаки действуют сильно окисляющим образом на чугун, вследствие чего происходит обезуглероживание и очищение чугуна от кремния, серы и частью от фосфора. Кроме шлаков употребляется иногда железная окалина из-под молота и вальцов. Песок и глина способствуют образованию жидких шлаков и употребляются часто при выделке Кричный передел* стали, чтобы замедлять быстрое выгорание углерода. С целью удаления серы и фосфора прибавляется извести в количестве от 2 до 5%. Кроме этих очистителей надо еще упомянуть о порошке Шавгаутля, состоящем из 6 частей повар. соли и 3 частей перекиси марганца. Смесь эта образует легкоплавкий шлак, содержащий закись марганца и способствующий выделению кремния, серы и фосфора. Приборы, употребляемые при Кричный передел* переделе: кричный горн, воздуходувки и молота. В зависимости от местных условий, а главным образом от качества чугуна и угля, а также от усовершенствований приемов, изменялась и форма Кричный передел* горна. По наружному виду горны вообще различаются на открытые и закрытые.

КРИЧНЫЙ ПЕРЕДЕЛ.

Фиг. 1. Открытый горн. Фиг. 3. Закрытый старонемецкий большекричный горн. Фиг. 5. Контуазский горн. Фиг. 6. Контуазский горн для тяжеловесных вещей. Фиг. 7. Шведско-Ланкаширский горн.

КРИЧНЫЙ ПЕРЕДЕЛ.

Фиг. 2. Закрытый старонемецкий большекричный горн. Фиг. 4. Контуазский горн. Фиг. 8. Среднебойный молот. Фиг. 9. Хвостовой молот. 10. Лобовой молот.

Фиг. 1 представляет самый простой вид открытого Кричный передел* горна. Прямоугольное углубление, в виде ящика, ограничено чугунными досками: доска а, имеющая наклон вовнутрь горна и над которой помещается фурма, назыв. подфурменной; противоположная доска b, с наклоном в обратную сторону — противофурменной; из боковых досок одна наз. (с) соковой или передней, с отверстием для выпуска шлаков, другая (d), имеющая наклон из горна — задней или хвостовой. Плита, лежащая на дне горна, назыв. донной доской; она имеет уклон к соковой и к противофурменной. В отверстие задней стенки вставляется медная фурма, а в нее одно или два сопла от воздуходувной машины или воздуховальных мехов s. Последние приводятся в движение валом М, кулаками с с' и противовесами p р'. Размеры такого горна зависят от качества перерабатываемого чугуна и угля. Обыкновенно длина горна 28"-32", шир. 18"-24", глубина 6"-10". Количество обрабатываемого чугуна 4-8 пд. Закрытые горны отличаются от предыдущего тем, что все рабочее пространство их со всех сторон закрыто. Горны эти бывают без подогревателя и с подогревателем, так наз. чугунником, для предварительного подогрева чугуногорячими газами, выходящими из горна. Те и другие бывают с холодным дутьем и нагретым. Горн, снабженный чугунником, где нагревается уходящими газами, также и воздухом для нагретого дутья, представляет значительное сбережение горючего материала, способствует ускорению хода процесса и уменьшает угар железа. Фиг. 2 и 3 представляют один из простейших типов большекричного или старонемецкого горна с холодным дутьем и без подогревателя. Рабочее пространство квадр. формы: сторона квадрата 35", глубина 12" . Наклон фурмы 26°. Количество обрабатываемого чугуна 12 пд. Фиг. 4 и 5 представляют обыкновенный тип французского горна, известного под названием Контуазского (Франш-Конте). А — рабочее пространство, ограниченное чугунными досками, имеющими точно определенные наклоны и такие же названия, как и открытого горна фиг. 1; D рабочее отверстие, f отверстие для чистки нижней стороны доски воздушной камеры с от приставших шлаков. Холодный воздух, входящий в эту камеру через трубу b, прогревается и через сопла p входит в рабочее пространство посредством вентиля Q; по желанию можно вгонять в горн холодный или нагретый воздух. Пространство B, снабженное дверками h и q, служит для предварительного подогрева чугуна уходящими газами, а каналы d и е — для отвода газов в дымовую трубу Е. Контуазский горн был введен в России в 1838 г. французскими мастерами Гранмонтанами сперва на Бабаевском заводе (ныне Никольском), потом через несколько лет на Ижевских заводах и, наконец, подвергаясь — сообразно местным условиям, разным незначительным видоизменениям, быстро распространился на Урале. В 6 0 -х гг. на Нижнетуринских заводах этот горн был видоизменен для выделки железа из тяжеловесных вещей, как наприм. забракованных пушек, негодных валов и проч. Пушка дульной частью закладывалась в горн (фиг. 6) в несколько наклонном положении; чтобы задняя часть ее не свешивалась, ее подпирали деревянным брусом (чуркой). По мере расплавления конца пушки, ее подвигали все дальше и дальше, а расплавленный материал беспрерывно обрабатывали на крицу. Фиг. 7. Шведско-Ланкаширский горн с нагретым дутьем. Донная доска а охлаждается водой, накачиваемой в пространство f. Горячие газы, поступая в пространство С, подогревают чугун, помещенный на плите n, и частью уходят прямо в трубу, частью же в пространство D, где подогревают трубу h, а вместе с тем и воздух, вдуваемый в горн через фурму q. Вообще надо заметить, что успех Кричный передел* работы зависит от хорошего установа рабочего пространства или центрального горна, так что если горн установлен неверно, то и при хороших материалах можно получить дурное железо. Главнейшее затруднение состоит в том, чтобы глубину горна согласовать с наклоном, который должна иметь донная доска. Этот наклон вырабатывается практикой в зависимости от сорта чугуна и угля и от величины насадки. Для Контуазского горна уклон к соковой доске равен около 20 лин., а к противофурменной ок. 18 лин.; подфурменная имеет уклон внутрь горна на 13 лин.; задняя на 3 линии из горна; противофурменная делается с уклоном из горна в 36 линий; соковая ставится совершенно прямо. Высов фурмы от подфурменной доски от 2 до 2,5 дюймов; уклон фурмы 2-2 1/2 линии. Для доставления в горн необходимого количества воздуха употреблялись раньше обыкновенные мехи, наподобие кузнечных мехов фиг. 1 табл., приводимые в движение водяным колесом, или же водостолбные воздуходувные приборы в виде тромп (см. Каталанский способ), воздуходувных бочек и т. п. В настоящее время для этой цели употребляется воздуходувная цилиндрическая машина (см. Воздуходувная машина), приводимая в движение или паром, или водяным колесом. Из всех этих приборов одни только водостолбные машины дают беспрерывную струю воздуха, прочие же гонят воздух толчками. Для устранения этого недостатка устраивают регуляторы или резервуары, куда сперва вгоняется воздух от машины, а оттуда уже, по воздухопроводу, равномерной струёй поступает в горн. При входе дутья в печь воздухопровод оканчивается соплом, т. е. конической насадкой, длиной от одного до 4 фт. при диаметре отверстия в 1-3 дюйма. Сопло всегда помещается в медную фурму, имеющую вид конического колпачка, узкое отверстие которого называется рылом или глазом фурмы, широкое — дном, а выпуклая часть — грудью. Вышина глаза фурмы от 7/8 до 1 дюйма, ширина от 1 до 1,5 дюймов, длина 9-14 дюймов. Для обжимки криц и их дальнейшей обработки употребляются молота паровые, или приводимые в движение водой. Эти последние, в зависимости от расположения оси вращения молотовища и от точки приложения силы, разделяются на: среднебойные, хвостовые и лобовые. Среднебойные (фиг. 8) имеют ось вращения на конце молотовища A, которое приподнимается вместе с головой Р, посредством кулаков, насаженных на приводный вал B. Характерную часть среднебойного молота составляет отбой или долонь С. При поднимании молота молотовище ударяет о долонь, которая своей упругостью ускоряет и усиливает удары молота. Вес головы около 20 пл., высота подъема 15-20 дюймов, число ударов в минуту 80-160. Хвостовые молота (фиг. 9) имеют ось вращения на некотором расстоянии от конца молотовища, которое захватывается сверху давящими кулаками вала. Вес головы от 6 до 15 пудов при высоте подъема около 2 футов, число ударов от 150 до 300 в минуту. Они употребляются для вытягивания полосового железа. Лобовые молота (фиг. 10) отличаются тем, что ось вращения и точка приложения силы находятся на противоположных концах. Они служат исключительно для обжимки криц, и поэтому вес их доходит от 300-350 пл. Высота подъема 2 фт., число ударов от 40-100 в минуту. Кричный передел* производство состоит главным образом из двух операций: 1) из получения в горну железной крицы и 2) из механической обработки крицы под молотом. Процесс получения крицы состоит: а) из расплавления чугуна в горну, причем он теряет некоторую часть кремния и вследствие этого отбеливается, б) из очищения чугуна от других примесей действием кислорода вдуваемого воздуха и в) из обезуглероживания массы, т. е. получения готовой крицы. В зависимости от чистоты чугуна, от его предварительной подготовки и от требуемой степени обезуглероживания крицы, чугун подвергается в горну или всем трем операциям, или же которая-нибудь из них является лишней. На этом основании все способы Кричный передел* передела можно разделить на три группы. В I-ой все операции совершаются в одном и том же горну; это так называемый немецкий способ. Сюда относятся главнейшие видоизменения: а) шведский или обыкновенный немецкий фиг. 1 и 2, б) контуазский (Франш-Конте) фиг. 4 и 5, в) малокричный, гарцский, г) венгерский (Раницкий). II. Здесь перерабатываются очень чистые сорта чугуна, который уже после одного сплавления приобретает те же свойства, какие при немецком способе достигаются второй операцией. Сюда относится валонский способ, который характеризуется тем, что получение крицы и ее прогревание для обработки совершается в двух горнах. Этот способ подразделяется на: а) шведский валонский, б) англо-валонский или ланкаширский, в) шведско-ланкаширский, г) южно-уэльский и д) эйфлер-валонский. III. Кричный передел* способ без подъема, когда легко обрабатывающиеся чистые чугуны подвергаются только второй операции для получения Кричный передел* стали, не требующей обезуглероживающего процесса. Сюда относятся: а) способы без предварительного подогрева чугуна, как, напр., австрийский, штирийский, зигенский и осмундский и б) способы с предварительной подготовкой, как, напр., каринтийский, ломбардский и зальцбургский. Различия всех главнейших способов Кричный передел* передела изложены в ст. Горн (см.), что же касается экономической стороны процесса, то она для всех способов одинакова. Весь процесс получения железа из чугуна состоит в удалении из него углерода и других примесей. Цель эта достигается кислородом вдуваемого воздуха и шлаками. Чугун при расплавлении, проходя мимо фурм, лишается части углерода и кремния. От взаимодействия окислов кремния и железа получается кремнекислая закись железа, образующая шлак, который, стекая вместе с чугуном вниз, производит дальнейшее окисление оставшихся примесей. Результатом этого окисления являются жидкие и бедные железом шлаки, которые выпускаются из горна через отверстие в соковой доске. Оставшаяся в горну полужидкая масса при следующем подъеме снова расплавляется перед фурмой и опять теряет некоторое количество примесей, причем окисляется значительное количество железа и образуется шлак, богатый его окислами. Этот шлак производит дальнейшее окисление примесей. При конце операции, вследствие добавки в горн богатых шлаков, окончательно удаляются все примеси, действием же сильного дутья образовавшиеся железные окислы энергично обезуглероживают крицу. Механическая обработка крицы состоит из обжимки и проковки ее. Обжимание крицы имеет целью выжать шлак, который остался еще в жидком виде в промежутках между частицами железа. Для этого вынутую крицу из горна обжимают сперва слабыми и редкими ударами лобового молота, чтобы дать возможность выдавиться всем шлакам. Потом более частыми ударами уплотняют всю массу, поворачивая при этом крицу на наковальне так, чтобы она приняла вид продолговатого бруска. Обжатую крицу подогревают еще раз в том же горну или в особой подогревательной печи и обжимают ее вторично (пробивают), придавая куску квадратное сечение (от 6" до 8" в стороне). Таким образом отделанная крица носит название Кричный передел* куска или Кричный передел* болванки. Кричный передел* болванку потом опять подогревают в сварочных печах и проковывают, а чаще всего прокатывают в полосы, называемые красными болванками. Размеры красной болванки зависят от дальнейшего ее назначения; так, напр., для кровельного железа она имеет 3"-4" в ширину и 1" в толщину; для котельных листов ширина 7 1/2 " и толщина 1 1/2".

Литература: Rinmann, "Geschichte des Eisens"; Tunner, "Die Stabeisen und Stahlbereitung"; Carl Hartmann, "Hohofen und Hammermeister"; Wedding, "Die Darstellung des schmiedbaren Eisen"; Karsten, "Handbuch der Eisenhüttenkunde"; Kerpely, "Bericht über die Fortschritte der Eisenhü ttentechnik" и "Die Anlage und Einrichtung der Eisenh ütten"; Durre, "Das Eisenhüttenwesen"; Ledebur, "Handbuch der Eisenhüttenkunde"; Percy, "Traité complet du Metallurgie"; "Горный Журнал": 1836 г., V, 146; 1838, I, 129; 1842, II, 468; 1846, II, 443 и III, 172; 1850, II, 325; 1852, IV, 83; 1855, I, 115; 1858, III, 116; 1866, IV; 1867, I, 1; 1869, I; 1876, II, 101; 1889, III, 267; 1890, I, 244.

А. Ржешотарский. Δ.

Веселый

Бронзовый коллапс

Катастрофа бронзового века или бронзовый коллапс, англ. Bronze Age collapse — термин, которым археологи и историки обозначают переход от бронзового к железному веку в регионе Ближнего Востока и Восточного Средиземноморья. В этом регионе смена эпох была связана с катастрофическими изменениями в общественном укладе, утратой многих традиций, в том числе письменности, разрушением всех крупных государств и многих городов того времени. На большой территории наступает период «тёмных веков» (в Греции период известен как Греческие тёмные века).

В период 1206—1150 гг. до н. э. крушение микенских царств, Хеттского царства в Анатолии и Сирии[1] и конец доминирования Египетской империи в Сирии и Ханаане[2] привели к угасанию торговых путей и снижению грамотности (в связи с чем исчезли микенская линейная и лувийская письменности). На первом этапе данного периода почти каждый город между Троей и Газой был разрушен и зачастую после этого больше не был населён: так, были заброшены Хаттуса, Микены, Угарит.

В каждом важном хеттском городе обнаружен слой разрушений, связанный с поздним бронзовым веком, и как показывают археологические данные, хеттская цивилизация так и не смогла вернуться на уровень, предшествовавший катастрофе.

КИПР. Ряд... городов также оказались покинутыми, хотя и не подверглись разрушениям. Коккинокремос был недолго существовавшим поселением, где наличие многочисленных кладов металлических предметов указывает на то, что их обладатели так и не вернулись за имуществом.

СИРИЯ. Все городские центры вдоль приморской Дороги Хора — Газа, Ашдод, Ашкелон, Акко и Яффа — были разрушены и не заселялись вновь в течение до тридцати лет. На материке были разрушены города Хацор, Вефиль, Бейт-Шемеш, Эглон, Дебир и ряд других.

На Крите население спасалось от "набегов с моря" в высокогорных убежищах

До 90 % небольших поселений на Пелопоннесе были заброшены, есть свидетельства резкого снижения численности населения

Роберт Дрюс (Robert Drews) описывает «бронзовый коллапс» как «крупнейшую катастрофу в древней истории, цитируя при этом Ф. Броделя, по мнению которого культуры Восточного Средиземноморья вернулись почти к тому, с чего они начинали («нулевому уровню»)

В качестве потенциального стимула катастрофы рассматривалось увеличение тектонической активности в указанное время, в частности, сверхмощное извержение вулкана Гекла, которое датировалось 1159 г до н. э

в Центральной Европе произошёл заметный регресс между периодом культуры полей погребальных урн и появлением гальштатской культуры, что было синхронно греческим тёмным векам после упадка микенской цивилизации.