Hekuri është një element që është i njohur për çdo person në planetin tonë. Dhe nuk ka asgjë për t'u habitur në këtë. Në të vërtetë, për sa i përket përmbajtjes së tij në koren e tokës (deri në 5%), ky komponent është më i zakonshmi. Megjithatë, vetëm një e dyzeta e këtyre rezervave mund të gjenden në depozita të përshtatshme për zhvillim. Mineralet kryesore xeherore të hekurit janë sideriti, minerali i hekurt kafe, hematiti dhe magnetiti.
Origjina e emrit
Pse hekuri e ka këtë emër? Nëse marrim parasysh tabelën e elementeve kimike, atëherë në të ky komponent është shënuar si "ferrum". Është shkurtuar si Fe.
Sipas shumë etimologëve, fjala "hekur" na erdhi nga gjuha protosllave, në të cilën tingëllonte si zelezo. Dhe ky emër erdhi nga leksiku i grekëve të lashtë. Ata e quajtën metalin kaq të famshëm sot "hekur".
Ka një version tjetër. Sipas saj, emri “hekur” na ka ardhur nga latinishtja, kudo të thoshte "yll". Shpjegimi për këtë qëndron në faktin se mostrat e para të këtij elementi të zbuluar nga njerëzit ishin me origjinë nga meteori.
Përdorimi i hekurit
Në historinë e njerëzimit, ka pasur një periudhë kur njerëzit e vlerësonin më shumë hekurin se arin. Ky fakt shënohet në Odisenë e Homerit, ku thuhet se fituesve të lojërave të organizuara nga Akili, përveç arit, iu dha edhe një copë hekuri. Ky metal ishte thelbësor për pothuajse të gjithë artizanët, fermerët dhe luftëtarët. Dhe ishte nevoja e madhe për të që u bë motori më i mirë për prodhimin e këtij materiali, si dhe përparimi i mëtejshëm teknik në prodhimin e tij.
9-7 cc. para Krishtit. konsiderohet epoka e hekurit në historinë njerëzore. Gjatë kësaj periudhe, shumë fise dhe popuj të Azisë dhe Evropës filluan të zhvillojnë metalurgjinë. Megjithatë, hekuri është ende në kërkesë të lartë sot. Në fund të fundit, ai është ende materiali kryesor që përdoret për prodhimin e veglave.
Produkt djathi
Cila është teknologjia për prodhimin e hekurit të lulëzimit, të cilin njerëzimi filloi ta nxjerrë në agimin e zhvillimit të metalurgjisë? Metoda e parë e shpikur nga njerëzimi quhej prodhimi i djathit. Për më tepër, ai u përdor për 3000 vjet, duke mos ndryshuar nga koha e fundit të epokës së bronzit deri në periudhën deri në shekullin e 13-të. Furra shpërthyese nuk u shpik në Evropë. Kjo metodë u quajt e papërpunuar. Brirët për të ishin ndërtuar prej guri ose b alte. Ndonjëherë pjesët e skorjeve vepronin si material për muret e tyre. Versioni i fundit i farkës nga brenda ishtee veshur me argjilë zjarrduruese, së cilës i shtohej rërë ose bri i grimcuar për të përmirësuar cilësinë.
Çfarë e bën hekurin flash? Gropat e përgatitura mbusheshin me mineral “të papërpunuar” livadhesh ose kënetash. Hapësira e shkrirjes së furrave të tilla mbushej me qymyr, i cili më pas nxehej plotësisht. Në fund të gropës ishte një vrimë për furnizimin me ajër. Në fillim fryhej me shakull dore, të cilat më vonë u zëvendësuan nga ato mekanike.
Që në farkëtimet e para u organizua drafti natyror. Ajo u krye përmes vrimave të veçanta - gryka, të cilat ishin të vendosura në muret e pjesës së poshtme të furrës. Shpesh, metalurgët e lashtë siguronin furnizimin me ajër nëpërmjet përdorimit të një modeli që bënte të mundur marrjen e efektit të një tubi. Ata krijuan një hapësirë të brendshme të lartë dhe në të njëjtën kohë të ngushtë. Shumë shpesh furra të tilla ndërtoheshin rrëzë kodrave. Këto vende kishin presionin më të madh natyror të erës, i cili përdorej për të rritur tërheqjen.
Si rezultat i procesit të vazhdueshëm, minerali u shndërrua në metal. Në të njëjtën kohë, shkëmbi i zbrazët rrodhi gradualisht poshtë. Në fund të furrës formohen kokrra hekuri. Ata u mbërthyen me njëri-tjetrin, duke u kthyer në të ashtuquajturin "zvarritje". Kjo është një masë sfungjerore e lirshme e ngopur me skorje. Në furrë, krisur ishte e bardhë-nxehtë. Pikërisht në këtë gjendje e nxorrën dhe e falsifikuan shpejt. Sapo ranë copa skorje. Më pas, materiali që rezulton u ngjit në një pjesë monolit. Rezultati ishte hekuri i ndezur. Produkti përfundimtar kishte formën e një buke të sheshtë.
Çfarë ishtePërbërja e hekurit të lulëzimit? Ishte një aliazh Fe dhe karboni, i cili ishte shumë i vogël në produktin përfundimtar (nëse marrim parasysh përqindjen, atëherë jo më shumë se të qindtat).
Megjithatë, hekuri i lulëzuar që njerëzit morën në furrën e papërpunuar nuk ishte shumë i fortë dhe i qëndrueshëm. Kjo është arsyeja pse produktet e bëra nga një material i tillë dështuan shpejt. Shtizat, sëpatat dhe thikat u përkulën dhe nuk qëndruan të mprehta për një kohë të gjatë.
Çeliku
Në prodhimin e hekurit në farkë, së bashku me gungat e tij të buta, kishte edhe nga ato që kishin një fortësi më të madhe. Këto ishin copa xeherore që ishin në kontakt të ngushtë me qymyrin gjatë procesit të shkrirjes. Një burrë e vuri re këtë model dhe filloi të rrisë qëllimisht zonën në kontakt me qymyrin. Kjo bëri të mundur karburizimin e hekurit. Metali që rezulton filloi të plotësonte nevojat e zejtarëve dhe atyre që përdornin produkte të prodhuara prej tij.
Ky material ishte çeliku. Përdoret edhe sot e kësaj dite në prodhimin e një numri të madh strukturash dhe produktesh. Çeliku, i shkrirë nga metalurgët e lashtë, është hekur i ndezur, i cili përmban deri në 2% karbon.
Kishte gjithashtu një gjë të tillë si çeliku i butë. Ishte hekur i ndezur, i cili përmbante më pak se 0,25% karbon. Nëse marrim parasysh historinë e metalurgjisë, atëherë ishte çeliku i butë që prodhohej në fazën fillestare të prodhimit të djathit. Cili është emri tjetër për hekurin flash? Ekziston edhe një varietet i tretë. Kur përmban më shumë se 2% karbon, atëherëështë gize.
Shpikja e furrës shpërthyese
Metoda e lulëzimit për marrjen e hekurit duke përdorur farkët me gjak të papërpunuar varej shumë nga moti. Në fund të fundit, për një teknologji të tillë ishte e rëndësishme që era të frynte në tubin e prodhuar. Ishte dëshira për t'u larguar nga tepricat e motit që e shtyu një person të krijonte peliçe. Këto ishin pajisjet e nevojshme për të ndezur zjarrin në furrën e papërpunuar.
Pas shfaqjes së shakullit, farkët për prodhimin e metaleve nuk ndërtoheshin më në shpatet e kodrave. Njerëzit filluan të përdorin një lloj të ri sobash, të quajtura "gropa ujku". Ato ishin struktura, një pjesë e të cilave ishte në tokë dhe e dyta (shtëpitë) ngriheshin mbi të në formën e një strukture prej gurësh të mbajtur së bashku nga b alta. Në bazën e një furre të tillë kishte një vrimë në të cilën ishte futur një tub shakull për të ndezur zjarrin. Qymyri i vendosur në shtëpi u dogj, pas së cilës u bë e mundur të merrej krisur. Ajo u nxor nga vrima, e cila u formua pas heqjes së disa gurëve nga pjesa e poshtme e strukturës. Më pas, muri u restaurua dhe furra u mbush me mineral dhe qymyr për të filluar nga e para.
Prodhimi i hekurit të ndritshëm është përmirësuar vazhdimisht. Me kalimin e kohës, shtëpitë filluan të ndërtohen më të mëdha. Kjo bëri të nevojshme një rritje të produktivitetit të mekanizmave. Si rezultat, qymyri filloi të digjet më shpejt, duke e ngopur hekurin me karbon.
Gize
Si quhet hekuri i ndezjes me karbon të lartë? Siç ishtei përmendur më lart, ky është gize që është kaq e zakonshme sot. Karakteristika e tij dalluese është aftësia për t'u shkrirë në temperatura relativisht të ulëta.
Hekur tulla - gize në formë të fortë - ishte e pamundur të farkëtohej. Kjo është arsyeja pse metalurgët e lashtë nuk i kushtuan aspak vëmendje në fillim. Nga një goditje e vetme me çekiç, ky material thjesht u copëtua në copa. Në këtë drejtim, giza, si dhe skorja, fillimisht u konsideruan si një produkt i mbeturinave. Në Angli, ky metal madje quhej "hekuri i derrit". Dhe vetëm me kalimin e kohës, njerëzit kuptuan se ky produkt, ndërsa është në formë të lëngshme, mund të derdhet në kallëpe për të marrë produkte të ndryshme, për shembull, topi. Falë këtij zbulimi në shekujt 14-15. në industri filloi të ndërtohej furrat e zjarrit për prodhimin e hekurit të derrit. Lartësia e strukturave të tilla arrinte 3 metra ose më shumë. Me ndihmën e tyre shkrihej hekuri i shkritores për prodhimin jo vetëm të topave, por edhe të vetë topave.
Zhvillimi i prodhimit të furrës shpërthyese
Një revolucion i vërtetë në biznesin metalurgjik ndodhi në vitet '80 të shekullit të 18-të. Ishte atëherë që një nga nëpunësit e Demidovit vendosi që për një efikasitet më të madh në funksionimin e furrave të shpërthimit, ajri duhet t'u furnizohej atyre jo përmes një, por përmes dy grykave, të cilat duhet të vendosen në të dy anët e vatrës. Gradualisht, numri i grykave të tilla u rrit. Kjo bëri të mundur që procesi i fryrjes të bëhej më uniform, të rritet diametri i vatrës dhe të rritet produktiviteti i furrave.
Zhvillimi i prodhimit të furrave shpërthyese u lehtësua gjithashtu nga zëvendësimi i qymyrit,për të cilat u prenë pyjet, për koks. Në vitin 1829, në Skoci, në fabrikën Clayde, ajri i nxehtë u hodh në furrën e shpërthimit për herë të parë. Një risi e tillë rriti ndjeshëm produktivitetin e furrës dhe uli konsumin e karburantit. Në ditët e sotme, procesi i furrës me shpërthim është përmirësuar duke zëvendësuar një pjesë të koksit me gaz natyror, i cili ka një kosto edhe më të ulët.
Bulat
Si quhet hekuri i ndezjes, i cili ka veti unike që përdoreshin në prodhimin e armëve? Ne e njohim këtë material si çelik damask. Ky metal, si çeliku i Damaskut, është një aliazh hekuri dhe karboni. Megjithatë, ndryshe nga speciet e tjera të tij, ai është një hekur i ndezur me cilësi të mira. Është elastik dhe i fortë dhe gjithashtu i aftë për të prodhuar mprehtësi të jashtëzakonshme në teh.
Metalurgët e shumë vendeve janë përpjekur të zbulojnë sekretin e prodhimit të çelikut damask për më shumë se një shekull. U propozuan një numër i madh recetash dhe metodash që përfshinin shtimin e fildishit, gurëve të çmuar, arit dhe argjendit në hekur. Sidoqoftë, sekreti i çelikut damask u zbulua vetëm në gjysmën e parë të shekullit të 20-të nga metalurgu i shquar rus P. P. Anosov. Ata morën hekurin e lulëzuar, i cili ishte hedhur në një furrë me qymyr, ku digjej një zjarr i hapur. Metali u shkri, i ngopur me karbon. Në atë kohë, ajo ishte e mbuluar me skorje dolomite kristalore, ndonjëherë me shtimin e shkallës më të pastër të hekurit. Nën një shtresë të tillë, metali u çlirua shumë intensivisht nga silikoni, fosfori, squfuri dhe oksigjeni. Megjithatë, kjo nuk ishte e gjitha. Çeliku që rezulton duhej të ftohej sa më shumë që të ishte e mundurmë i ngadalshëm dhe më i qetë. Kjo bëri të mundur formimin, para së gjithash, të kristaleve të mëdhenj që kishin një strukturë të degëzuar (dendrite). Një ftohje e tillë bëhej direkt në vatër, e cila ishte e mbushur me qymyr të nxehtë. Në fazën tjetër, u krye falsifikim i aftë, gjatë së cilës struktura që rezulton nuk duhet të shembet.
Vetitë unike të çelikut damask gjetën një shpjegim më pas në veprat e një metalurgu tjetër rus D. K. Chernov. Ai shpjegoi se dendritet janë çelik zjarrdurues, por relativisht të butë. Hapësira midis "degëve" të tyre në procesin e ngurtësimit të hekurit është e mbushur me më shumë karbon të ngopur. Kjo do të thotë, çeliku i butë është i rrethuar nga çelik më i fortë. Kjo shpjegon vetitë e çelikut damask, të përfshira në viskozitetin e tij dhe në të njëjtën kohë forcën e lartë. Një hibrid i tillë çeliku gjatë shkrirjes ruan strukturën e tij të pemës, duke e kthyer atë vetëm nga një vijë e drejtë në një zigzag. E veçanta e modelit që rezulton varet në një masë të madhe nga drejtimi i goditjeve, forca, si dhe aftësia e farkëtarit.
Çeliku i Damaskut
Në kohët e lashta, ky metal ishte i njëjti çelik damasku. Sidoqoftë, pak më vonë, çeliku i Damaskut filloi të quhej një material i marrë nga saldimi i farkëtimit nga një numër i madh telash ose shiritash. Këto elemente ishin prej çeliku. Për më tepër, secila prej tyre karakterizohej nga një përmbajtje e ndryshme karboni.
Arti i prodhimit të një metali të tillë arriti zhvillimin e tij më të madh në Mesjetë. Për shembull, në strukturën e tehut të njohur japonez, studiuesit zbuluanrreth 4 milionë fije çeliku me trashësi mikroskopike. Kjo përbërje e bëri shumë të mundimshëm procesin e prodhimit të armëve.
Prodhimi në kushte moderne
Metalurgët e lashtë lanë një mostër të aftësive të tyre jo vetëm në armë. Shembulli më i mrekullueshëm i hekurit të pastër të lulëzuar është kolona e famshme e vendosur pranë kryeqytetit të Indisë. Arkeologët përcaktuan moshën e këtij monumenti të artit metalurgjik. Doli se kolona u ndërtua 1.5 mijë vjet më parë. Por gjëja më befasuese qëndron në faktin se sot është e pamundur të zbulohen edhe gjurmë të vogla korrozioni në sipërfaqen e saj. Materiali i kolonës iu nënshtrua një ekzaminimi të kujdesshëm. Doli se ky është hekur i pastër flash, i cili përmban vetëm 0.28% të papastërtive. Një zbulim i tillë habiti edhe metalurgët modernë.
Me kalimin e kohës, hekuri i ndezur gradualisht humbi popullaritetin e tij. Metali i shkrirë në një vatër të hapur ose furrë shpërthyese filloi të gëzonte kërkesën më të madhe. Megjithatë, kur aplikohen këto metoda, fitohet një produkt me pastërti të pamjaftueshme. Kjo është arsyeja pse metoda më e vjetër e prodhimit të këtij materiali ka marrë kohët e fundit jetën e saj të dytë, e cila lejon prodhimin e metalit me karakteristikat më të larta cilësore.
Si quhet flakë hekuri sot? Është i njohur për ne si një metal reduktues i drejtpërdrejtë. Sigurisht, hekuri i lulëzuar sot nuk prodhohet në të njëjtën mënyrë si në kohët e lashta. Për prodhimin e tij përdoren teknologjitë më moderne. Ato bëjnë të mundur prodhimin e metalit që praktikisht nuk kapapastërtitë e huaja. Furrat me tuba rrotullues përdoren në prodhim. Elementë të tillë strukturorë përdoren për pjekjen e materialeve të ndryshme me shumicë duke përdorur temperatura të larta në industrinë kimike, çimento dhe shumë industri të tjera.
Si quhet tani flash hekuri? Ajo konsiderohet e pastër dhe përdoret për të marrë një metodë që në thelb nuk është shumë e ndryshme nga ajo që ekzistonte në kohët e lashta. Megjithatë, metalurgët përdorin mineral hekuri, i cili nxehet në procesin e marrjes së produktit përfundimtar. Sidoqoftë, sot lëndët e para fillimisht i nënshtrohen përpunimit shtesë. Është pasuruar, duke krijuar një lloj koncentrati.
Industria moderne përdor dy metoda. Të dyja ju lejojnë të merrni hekurin e ndezur nga koncentrati.
E para nga këto metoda bazohet në sjelljen e lëndëve të para në temperaturën e kërkuar duke përdorur lëndë djegëse të ngurtë. Një proces i tillë është shumë i ngjashëm me atë të kryer nga metalurgët e lashtë. Në vend të karburantit të ngurtë, mund të përdoret gaz, i cili është një kombinim i hidrogjenit dhe monoksidit të karbonit.
Çfarë i paraprin marrjes së këtij materiali? Cili është emri i hekurit flash sot? Pas ngrohjes së koncentratit të mineralit të hekurit, peletët mbeten në furrë. Është prej tyre që më pas prodhohet metal i pastër.
Metoda e dytë e përdorur për të rivendosur hekurin është shumë e ngjashme në teknologji me të parën. I vetmi ndryshim është se metalurgët përdorin hidrogjen të pastër si lëndë djegëse për ngrohjen e koncentratit. Me këtë metodë, hekuri përftohet shumë më shpejt. Pikërishtprandaj dallohet me cilësi më të lartë, sepse në procesin e bashkëveprimit të hidrogjenit me mineralin e pasuruar fitohen vetëm dy lëndë. E para prej tyre është hekur i pastër dhe i dyti është uji. Mund të supozohet se kjo metodë është shumë e popullarizuar në metalurgjinë moderne. Megjithatë, sot përdoret rrallë, dhe, si rregull, vetëm për prodhimin e pluhurit të hekurit. Kjo shpjegohet me faktin se është mjaft e vështirë për të marrë hidrogjen të pastër, si në aspektin e zgjidhjes së çështjeve teknike, ashtu edhe për shkak të vështirësive ekonomike. Ruajtja e karburantit të marrë është gjithashtu një detyrë e vështirë.
Relativisht kohët e fundit, shkencëtarët kanë zhvilluar një metodë tjetër, të tretë për prodhimin e hekurit të reduktuar. Ai përfshin marrjen e metalit nga koncentrati i xehes, pa kaluar në fazën e shndërrimit të tij në pelet. Studimet kanë treguar se me këtë metodë, hekuri i pastër mund të prodhohet shumë më shpejt. Megjithatë, kjo metodë nuk është zbatuar ende në industri, pasi kërkon ndryshime të rëndësishme teknologjike dhe një ndryshim në pajisjet e ndërmarrjeve të metalurgjisë.
Cili është emri i hekurit flash sot? Ky material është i njohur për ne si një metal reduktues i drejtpërdrejtë, ndonjëherë quhet edhe sfungjer. Ky është një material me kosto efektive, me cilësi të lartë, miqësor ndaj mjedisit që nuk ka papastërti të fosforit dhe squfurit. Për shkak të karakteristikave të tij, hekuri i lulëzuar përdoret në industritë inxhinierike (aviacioni, ndërtimi i anijeve dhe instrumentet).
Fechral
Siç mund ta shihni, sot kur përdorniteknologjitë më moderne përdorin materiale të tilla si hekuri i lulëzuar. Fechral është gjithashtu një aliazh i kërkuar. Përveç hekurit, ai përmban përbërës të tillë si krom dhe alumin. Nikel është gjithashtu i pranishëm në strukturën e tij, por jo më shumë se 0,6%.
Fechral ka rezistencë të mirë elektrike, fortësi të lartë, funksionon shkëlqyeshëm me qeramikë të lartë të aluminit, nuk ka tendencë ndaj gropave dhe është rezistent ndaj nxehtësisë në një atmosferë që përmban squfur dhe përbërjet e tij, hidrogjen dhe karbon. Por prania e hekurit në aliazh e bën atë mjaft të brishtë, duke e bërë të vështirë përpunimin e materialit në prodhimin e produkteve të ndryshme.
Fechral përdoret në prodhimin e elementeve ngrohëse për furrat laboratorike dhe industriale, temperatura maksimale e funksionimit të të cilave është 1400 gradë. Ndonjëherë pjesët nga kjo aliazh përdoren për qëllime të tjera. Ato vendosen në pajisjet e ngrohjes shtëpiake, si dhe në pajisjet elektrike të veprimit termik. Fechral është përdorur gjerësisht në prodhimin e cigareve elektronike. Gjithashtu, një aliazh hekuri, alumini dhe kromi është i kërkuar në fushën e prodhimit të elementeve rezistente. Këto mund të jenë, për shembull, rezistenca të frenimit të fillimit të lokomotivave elektrike.
Fechral përdoret për të prodhuar tela, si dhe për fije dhe fjongo. Ndonjëherë prej saj merren rrathë dhe shufra. Të gjitha këto produkte përdoren në prodhimin e formave të ndryshme të ngrohësve për furrat elektrike.
