Сайт о развитии Металлургии

Неравномерность прочности листового металла в средние века


Для получения металлического листа из крицы, скажем, весом всего в 30-35 килограммов молотобоец должен был напряженно работать 12-15 часов. А попробуйте-ка столько времени помахать огромной кувалдой! С появлением же механического молота для выполнения подобной работы уже не требовалось таких усилий, да и занимала она всего4-6 часов, включая время на разогрев металла. Развивая большую ударную силу, молоты позволяли получать металл гораздо большей прочности, чем в ручной кузнице. Хвостовой молот, применявшийся для отковки полосового металла на одном из шведских заводов, имел боек весом около 80 килограммов и делал 120 ударов в минуту. Разумеется, никакому молотобойцу подобное было не под силу.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat.
trem

Механические молоты


Примечательно, что идею механического молота впервые высказал замечательный механик древности Герон Александрийский. В своем сочинении "Об искусстве изготовлять автоматы" он описывает механизм, при помощи которого двигается рука марионетки, изображающей бога кузнечного искусства Гефеста. Однако в эпоху Герона такой механизм не получил технического применения, как и многие другие изобретения этого замечательного механика (например, паровая турбина).
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat.
trem

Молот и наковальня



Ручное волочение довольно скоро обнаружило свои недостатки. Оно было малопроизводительно, к тому же проволока часто рвалась, ибо вручную трудно достигнуть необходимой равномерности в протяжке. Так что применение водяного колеса прямо-таки напрашивалось в проволочном производстве. Как, собственно, и во многих других отраслях металлургии, например в прокатке.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat.
trem

Кольчуги и кольчатые панцири


Солнце перевалило за гору, а Степка все тянул брусок за бруском, с трудом распрямляя трясущиеся от усталости ноги, еле удерживая клещи в онемевших руках. Отдохнуть бы, глотнуть свежего воздуха, да нельзя: управляющий увидит - запорет. Очередной брусок просунул в "ушко" раскаленный клюв, Степка наложил клещи, с усилием отъехал на качелях. И вдруг нога дрогнула, соскользнула с доски. Пытаясь удержать равновесие, волочильщик выронил клещи, взмахнул руками- и качели понесли его вперед, прямо на раскаленное острое жало
Так тянули проволоку в Белорецке два века назад. Так много веков подряд тянули ее во всем мире.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat.
trem

Волочильщик



Степка, пригибаясь, вышел из землянки, вырытой на склоне горы. Краешек солнца высунулся из распадка между двумя вершинами. Далеко внизу раскинулась река Белая, окаймленная заливными лугами. Богатейшая, благодатная земля. Но уже не раскидывает здесь юрты вольный башкир, не бьет зверя, не тянет сетями рыбу. В 1752 году два симбирских промышленника - Иван Борисов сын Твердышев да Иван Семенов сын Мясников, подпоив башкирского старшину, приобрели 300 тысяч десятин "лесов, гор и рек" за 300 рублей ассигнациями.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat.
trem

Способ получения стали


Для налаживания выпуска пудлингового железа он занял деньги у казначея военного министерства. В 1789 году казначей внезапно умер. И тотчас казна наложила руку на имущество покойного, так как было подозрение, что он растратил казенные деньги. От Корта потребовали немедленно вернуть ссуду. Все его имущество было продано с молотка и даже патент конфискован. Это позволило металлургам всего мира беспрепятственно совершенствовать пудлингование.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat.
trem

Томас и Джордж Кранеджи


Для окисления чугуна в пудлинговой печи использовали не только кислород воздуха, но и жидкий шлак, образовывавшийся в процессе плавки (вещества, находившиеся в шлаке, очень интенсивно отнимали углерод). Поэтому перемешивать чугун надо было очень тщательно, чтобы вся масса его вступила во взаимодействие со шлаком. Между тем, по мере накопления шлака смесь начинала густеть, становиться тестообразной. Попробуйте ложкой помешать густое тесто, и вы получите очень отдаленное представление о том, какое усилие приходилось затрачивать пудлинговщику для выполнения этой операции. А ведь в печи находилось 250-300, иногда и 500 килограммов металла.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat.
trem

Оригинальное устройство - пламенный порог


Для того чтобы ускорить процесс обезуглероживания чугуна и сделать его более равномерным, братья Кранеджи переконструировали фришевальный горн, придумав оригинальное устройство - перегородку, делящую горн на две части. Эта перегородка называется пламенным порогом. В одну половину горна загружали чугун, а во вторую - уголь, который затем поджигали. Пламя не касалось чугуна, лежавшего на своей половине в специальном углублении - ванне. Это выглядело примерно так, как если бы пытались нагреть кастрюлю с водой, ставя ее не на конфорку с газом, а рядом.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat.
trem

Ведущий материал промышленности


Сначала дерево пытались заменить чугуном. Но одно дело отливать простейшие пушечные ядра и совсем другое - сложные изделия. Чтобы детали из хрупкого чугуна не разрушались под нагрузкой, их изготавливали очень массивными, громоздкими, неудобными. Как и в случае с деревом, это ограничивало изобретательскую мысль, не позволяло придумывать для новых изделий наиболее подходящие и компактные формы. И тем не менее чугун приходилось применять. Первые металлические рельсы, проложенные взамен деревянных в 1767 году между копями и доменными печами английского города Коабрукделя, были отлиты из чугуна. По этим рельсам лошади везли тележки с рудой. В России отец и сын Черепановы, построив первый в мире паровоз, также пустили его по чугунным рельсам.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat.
trem

Работа часовщика

Крупных изделий Гентсман делать не мог: его тигли давали очень небольшое количество стали, которого на крупные изделия просто не хватило бы. Но ведь можно было сделать очень просто: вылить в форму для отливки крупного изделия содержимое нескольких тиглей. Увы, до этого предприимчивый экспериментатор не додумался. Это сделали специалисты фирмы Круппа, которая значительно позднее купила патент Гентсмана.
Работы шеффилдского часовщика показали, что сталь может так же хорошо заполнять литейную форму, как и чугун. Это открывало перед машиностроителями огромные возможности. Дело было за малым: не хватало стали. Потребности развивающегося общества далеко опережали скромные возможности тогдашней металлургии. Поэтому из стали изготовляли только самые ответственные детали станков, машин, сооружений.
А из чего же делали неответственные детали? Сначала из. дерева. Материала, издавна известного и прекрасно освоенного. Из дерева изготовляли станины многих станков (например, ткацких) , строительные сооружения, рельсы, мосты и т.п. Очевидно, что если подобные деревянные изделия еще годились в первый период развития техники, то в дальнейшем они только тормозили ее прогресс, поскольку были непрочны, громоздки, а главное, не позволяли создавать новые, рациональные формы изделий. Дело в том, что дерево гораздо более "консервативный"материал, чем металл. Возможности делать из дерева различные изделия сложной формы весьма ограничены. Вспомните обыкновенный водопроводный тройник с краном, который легко отливается из любого металла, и попробуйте представить, каких трудов стоило бы изготовить эту деталь из дерева. А ведь технике требовались гораздо более сложные детали.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat.
trem

Промышленный шпионаж


Лишь человек со свободным раскованным мышлением может изобрести что-то новое, оригинальное. Недаром некоторые западные фирмы берут сейчас к себе на работу специалистов совсем из других областей. И, представьте, нередко это приводит к крупным открытиям.
Но вернемся к Гентсману. Свои опыты он держал в тщательном секрете. Однако слухи о том, что часовщик изобрел какую-то необыкновенную сталь, которая и куется отлично, и отливается великолепно, распространились по всему Шеффилду. Множество любопытных толпилось у плотно закрытых ворот мастерской, но неприветливый хозяин всех гнал прочь. И вот однажды в двери постучал нищий.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat.
trem

Часовщик


Иногда (очень редко!) пробы рождали открытия. Так было и на этот раз. Часовщик из Шеффилда опытным путем открыл возможность получать металл с заранее заданными механическими свойствами в зависимости от назначения тех изделий, которые собирались изготовлять. Это была большая победа металлургии.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat.
trem

Тонкие часовые пружины


Цементная сталь зачастую оказывалась то слишком твердой снаружи и мягкой внутри, то, наоборот, мягкой сверху и твердой в середине. А из такой стали уже нельзя было сделать хороший инструмент. Кроме того, цементная сталь не годилась для литья: слишком вязкая, она плохо заполняла литейные формы.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat.
trem

Способ цементации железа



Под действием тепла углерод проникал в наружные слои железа и соединялся с ним. Таким образом, на поверхности железного изделия образовывалась стальная "корочка". Чем больше времени ящики находились в печи, тем на большую глубину проникал углерод в железо, тем толще становилась "корочка". Цементацию широко применяли при изготовлении режущих и рубящих инструментов.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat.
trem

Вековой опыт восточных мастеров



В 1613 году был разработан новый способ получения так называемой цементной или, как ее еще называли, томленой стали. Его одновременно предложили оружейники Пьер Гудрон и Джон ван Булль из бельгийского города Льежа, а также совершенно независимо от них два лондонских ремесленника Вильям Эллиот и Матиас Мейсей. Это были более чем своевременные предложения.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat.
trem

Бельгийские и английские мастера


Зададим вопрос, который напрашивается сам собой: зачем такой сложный обходной путь? Разве не проще было прекратить фришевание в тот момент, когда металл в печи потерял столько углерода, что уже перестал быть чугуном, но еще не превратился в железо? Конечно, это было бы проще. Но кто, какой самый искусный металлург знал в те времена, как происходит реакция окисления металла кислородом, как управлять этой реакцией? Да и протекала она весьма неравномерно из-за крайне несовершенной конструкции горна и отсутствия равномерного распределения тепловых потоков.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat.
trem

Поиски путей изготовления прочной стали


Кричное железо, из которого делались котлы, не выдерживало большого давления пара. Стоило кочегару не рассчитать, бросить в топку лишнюю лопату угля, и котел взрывался.
Поиски путей изготовления прочной стали в промышленных масштабах начали предприниматься сразу же после применения чугуна для отливки пушек. Именно тогда чугун для улучшения его свойств стали переплавлять в специальных горнах, очищая от примесей, - рафинировать. Так родился первый промышленный процесс получения стали из чугуна, названный фришеванием.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat.
trem

Первая мануфактура в России



В цеховой мастерской каждый работник был универсалом - сам ковал железо, точил, резал, пока не получалось готовое изделие. Производительность труда при этом была, понятно, крайне низкой. В старой игольной мастерской, например, один ремесленник выполнял ни много ни мало 92 операции - тянул проволоку вручную, выпрямлял ее молотком на наковальне, рубил зубилом, выпрямлял катком, затачивал на точильном камне, штамповал под молотком ушки и шлифовал их на круглом камне, пробивал дырки, закаливал, еще раз выпрямлял катком, опять закаливал, полировал несколько раз и т.д., и т.д. Работая целый день, один цеховой ремесленник мог сделать не более двадцати иголок.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat.
trem