Dəmir planetimizdəki hər bir insana tanış olan elementdir. Və bunda təəccüblü heç nə yoxdur. Həqiqətən, yer qabığında (5% -ə qədər) tərkibinə görə bu komponent ən çox yayılmışdır. Lakin bu ehtiyatların yalnız qırxda biri işlənməyə yararlı yataqlarda tapıla bilər. Dəmirin əsas filiz mineralları siderit, qəhvəyi dəmir filizi, hematit və maqnetitdir.
Adın mənşəyi
Niyə dəmirin bu adı var? Kimyəvi elementlər cədvəlini nəzərə alsaq, onda bu komponent "ferrum" kimi qeyd olunur. Fe kimi qısaldılmışdır.
Bir çox etimoloqların fikrincə, "dəmir" sözü bizə zelezo kimi səsləndiyi protoslavyan dilindən gəlib. Və bu ad qədim yunanların leksikonundan gəldi. Onlar bu gün məşhur olan metala "dəmir" deyirdilər.
Başqa versiya var. Onun sözlərinə görə, "dəmir" adı bizə Latın dilindən gəlib, haradandır“ulduzlu” mənasındadır. Bunun izahı bu elementin insanlar tərəfindən kəşf edilən ilk nümunələrinin meteorit mənşəli olması ilə bağlıdır.
Dəmirdən istifadə
Bəşəriyyət tarixində elə dövr olub ki, insanlar dəmirə qızıldan daha çox dəyər verirdilər. Bu fakt Homerin Odisseyasında qeyd olunur ki, Axillesin təşkil etdiyi oyunların qaliblərinə qızıldan əlavə bir dəmir parçası da verilirdi. Bu metal demək olar ki, bütün sənətkarlar, fermerlər və döyüşçülər üçün zəruri idi. Məhz ona olan böyük ehtiyac bu materialın istehsalı üçün ən yaxşı mühərrik oldu, eləcə də onun istehsalında sonrakı texniki tərəqqi oldu.
9-7 cc. e.ə. bəşər tarixində Dəmir dövrü hesab olunur. Bu dövrdə Asiya və Avropanın bir çox tayfaları və xalqları metallurgiyanı inkişaf etdirməyə başladılar. Bununla belə, dəmirə bu gün də yüksək tələbat var. Axı o, hələ də alətlərin istehsalı üçün istifadə edilən əsas materialdır.
Pendir məhsulu
Bəşəriyyətin metallurgiyanın inkişafının başlanğıcında hasil etməyə başladığı çiçəklənmə dəmirinin istehsalı texnologiyası nədir? Bəşəriyyət tərəfindən icad edilən ilk üsul pendir hazırlamaq adlanırdı. Üstəlik, Tunc dövrünün sonundan 13-cü əsrə qədər olan dövrə qədər dəyişmədən 3000 il istifadə edilmişdir. Domna sobası Avropada icad edilməmişdir. Bu üsul xam adlanırdı. Onun üçün buynuzlar daşdan və ya gildən tikilirdi. Bəzən şlak parçaları divarları üçün material kimi çıxış edirdi. Döşəmənin içəridən son versiyası idiodadavamlı gil ilə örtülmüşdür, keyfiyyəti yaxşılaşdırmaq üçün üzərinə qum və ya əzilmiş buynuz əlavə edilmişdir.
Flaş ütünü nə edir? Hazırlanmış çuxurlar "xam" çəmən və ya bataqlıq filizi ilə dolduruldu. Belə sobaların ərimə sahəsi kömürlə dolduruldu, sonra yaxşıca qızdırıldı. Çuxurun dibində hava tədarükü üçün bir çuxur var idi. Əvvəlcə əl körükləri ilə üfürülürdü, sonralar mexaniki körüklərlə əvəz olundu.
İlk fabriklərdə təbii qazma təşkil edildi. Ocağın aşağı hissəsinin divarlarında yerləşən xüsusi deşiklər - nozzlər vasitəsilə həyata keçirildi. Çox vaxt qədim metallurqlar bir borunun təsirini əldə etməyə imkan verən dizayndan istifadə edərək hava tədarükünü təmin etdilər. Onlar yüksək və eyni zamanda dar bir daxili məkan yaratdılar. Çox vaxt belə sobalar təpələrin ətəyində tikilirdi. Bu yerlərdə dartma qabiliyyətini artırmaq üçün istifadə edilən ən böyük təbii külək təzyiqi var idi.
Davam edən proses nəticəsində filiz metala çevrildi. Eyni zamanda boş qaya da yavaş-yavaş aşağı axırdı. Dəmir taxılları sobanın dibində əmələ gəlir. Onlar bir-birinə yapışaraq, "sürünməyə" çevrildilər. Bu, şlaklarla hopdurulmuş boş süngər kütləsidir. Fırında kraker ağ-isti idi. Məhz bu vəziyyətdə onu çıxarıb tez saxtalaşdırdılar. Şlak parçaları sadəcə düşdü. Sonra, əldə edilən material monolit bir parçaya qaynaqlandı. Nəticə parlaq dəmir idi. Son məhsul yastı çörəyə bənzəyirdi.
Nə idiçiçəklənmə dəmirinin tərkibi? Bu, son məhsulda çox kiçik olan Fe və karbon ərintisi idi (faiz nəzərə alsaq, onda yüzdə birdən çox deyil).
Lakin insanların xam sobada aldıqları çiçəklənən dəmir çox sərt və davamlı deyildi. Buna görə belə materialdan hazırlanan məhsullar tez uğursuz oldu. Nizələr, b altalar və bıçaqlar əyilmiş və uzun müddət iti qalmamışdı.
Polad
Dəmirin istehsalında onun yumşaq parçaları ilə yanaşı, daha yüksək sərtliyə malik olanlar da var idi. Bunlar əritmə prosesi zamanı kömürlə sıx təmasda olan filiz parçaları idi. Bir adam bu nümunəni gördü və kömürlə təmasda olan ərazini qəsdən artırmağa başladı. Bu, dəmiri karbürləşdirməyə imkan verdi. Yaranan metal ustaların və ondan hazırlanmış məmulatlardan istifadə edənlərin ehtiyaclarını ödəməyə başladı.
Bu material polad idi. Bu günə qədər çox sayda struktur və məhsulların istehsalında istifadə olunur. Qədim metallurqlar tərəfindən əridilmiş polad 2%-ə qədər karbon ehtiva edən dəmirdir.
Yumşaq polad kimi bir şey də var idi. Tərkibində 0,25%-dən az karbon olan flaş dəmir idi. Metallurgiya tarixini nəzərdən keçirsək, pendir istehsalının ilkin mərhələsində istehsal olunan yumşaq polad idi. Flaş ütünün başqa adı nədir? Üçüncü çeşid də var. Tərkibində 2%-dən çox karbon olduqda, o zamanbu çuqundur.
Domna sobasının ixtirası
Xam qanlı ocaqlardan istifadə edərək dəmir əldə etməyin çiçəkləmə üsulu havadan çox asılı idi. Axı, belə bir texnologiya üçün küləyin istehsal olunan boruya əsməsi vacib idi. İnsanı xəz yaratmağa vadar edən havanın şıltaqlığından uzaqlaşmaq istəyi idi. Bunlar çiy sobada yanğını yandırmaq üçün lazım olan cihazlar idi.
Körüklər meydana çıxdıqdan sonra dağ yamaclarında metal istehsalı üçün döymələr tikilmirdi. İnsanlar “qurd çuxurları” adlanan yeni tip sobalardan istifadə etməyə başladılar. Onlar bir hissəsi torpaqda olan, ikincisi (evlər) gillə bir-birinə bağlanmış daşlardan tikilmiş tikili şəklində onun üstündə ucaldılmış tikililər idi. Belə bir sobanın dibində yanğını yandırmaq üçün körük borusunun daxil edildiyi bir deşik var idi. Evə döşənmiş kömür yandırıldı, bundan sonra kraker almaq mümkün oldu. O, strukturun aşağı hissəsindən bir neçə daş götürüldükdən sonra yaranan dəlikdən çıxarılıb. Sonra divar bərpa edildi və yenidən başlamaq üçün soba filiz və kömürlə dolduruldu.
Parlaq dəmir istehsalı daim təkmilləşdirilmişdir. Zaman keçdikcə evlər daha böyük tikilməyə başladı. Bu, mexaniklərin məhsuldarlığının artırılmasını zəruri edirdi. Nəticədə kömür daha sürətli yanmağa başladı və dəmiri karbonla doyurdu.
Çuqun
Yüksək karbonlu flaş dəmir nə adlanır? Olduğu kimiyuxarıda qeyd edildiyi kimi, bu, bu gün çox yayılmış çuqundur. Onun fərqləndirici xüsusiyyəti nisbətən aşağı temperaturda ərimə qabiliyyətidir.
Kərpic dəmir - bərk formada çuqun - döymək mümkün deyildi. Ona görə də qədim metallurqlar əvvəlcə ona əhəmiyyət vermirdilər. Bir çəkiclə bir zərbədən bu material sadəcə parçalara ayrıldı. Bu baxımdan, çuqun, eləcə də şlaklar əvvəlcə tullantı hesab olunurdu. İngiltərədə bu metal hətta "çuqun" adlanırdı. Və yalnız zaman keçdikcə insanlar başa düşdülər ki, bu məhsul maye formada olduğu halda, müxtəlif məhsullar, məsələn, top güllələri əldə etmək üçün qəliblərə tökülə bilər. 14-15 əsrlərdə bu kəşf sayəsində. sənayedə çuqun istehsalı üçün domna sobaları tikilməyə başladı. Belə strukturların hündürlüyü 3 metr və ya daha çox idi. Onların köməyi ilə təkcə top güllələrinin deyil, həm də topların özlərinin istehsalı üçün tökmə dəmiri əridilirdi.
Domna istehsalının inkişafı
Metallurgiya biznesində əsl inqilab 18-ci əsrin 80-ci illərində baş verdi. Məhz o zaman Demidovun məmurlarından biri qərara gəldi ki, domna sobalarının daha səmərəli işləməsi üçün onlara hava bir deyil, ocağın hər iki tərəfində yerləşməli olan iki ucluq vasitəsilə verilməlidir. Tədricən bu cür ucluqların sayı artdı. Bu, üfürmə prosesini daha vahid etməyə, ocağın diametrini artırmağa və sobaların məhsuldarlığını artırmağa imkan verdi.
Domna istehsalının inkişafına odun kömürünün dəyişdirilməsi də kömək etdi,koks üçün meşələr kəsildi. 1829-cu ildə Şotlandiyada Klayd zavodunda ilk dəfə yüksək sobaya isti hava üfürülür. Belə bir yenilik sobanın məhsuldarlığını əhəmiyyətli dərəcədə artırdı və yanacaq sərfiyyatını azaldıb. Hal-hazırda, koksun bir hissəsini təbii qazla əvəz etməklə, yüksək soba prosesi təkmilləşdirilmişdir ki, bu da daha aşağı qiymətə malikdir.
Bulat
Silah istehsalında istifadə edilən unikal xassələrə malik olan flaş dəmirin adı nədir? Biz bu materialı damask poladı kimi tanıyırıq. Bu metal, Dəməşq poladı kimi, dəmir və karbon bir ərintidir. Bununla belə, digər növlərindən fərqli olaraq, yaxşı keyfiyyətlərə malik parlaq bir dəmirdir. O, möhkəm və sərtdir, həmçinin bıçaqda müstəsna kəskinlik yaratmağa qadirdir.
Bir çox ölkələrin metallurqları bir əsrdən artıqdır ki, damask polad istehsalının sirrini açmağa çalışırlar. Dəmirə fil sümüyü, qiymətli daşlar, qızıl və gümüşün əlavə edilməsini ehtiva edən çoxlu sayda reseptlər və üsullar təklif edildi. Lakin damask poladının sirri yalnız 20-ci əsrin birinci yarısında görkəmli rus metallurq P. P. Anosov tərəfindən açılmışdır. Açıq atəşin yandığı kömürlə sobaya qoyulmuş çiçəklənən dəmiri götürdülər. Metal əriyib, karbonla doymuşdur. O dövrdə kristal dolomit şlakları ilə örtülmüşdür, bəzən ən təmiz dəmir şkalası əlavə edilmişdir. Belə bir təbəqənin altında metal silikon, fosfor, kükürd və oksigendən çox intensiv şəkildə ayrıldı. Bununla belə, hamısı deyildi. Yaranan polad mümkün qədər soyudulmalı ididaha yavaş və daha sakit. Bu, ilk növbədə, budaqlanmış quruluşa (dendritlərə) malik böyük kristalların əmələ gəlməsinə imkan verdi. Belə soyutma birbaşa isti kömürlə doldurulmuş ocaqda baş verdi. Növbəti mərhələdə məharətlə döymə aparıldı, bu müddət ərzində yaranan struktur dağılmamalıdır.
Damask poladının unikal xüsusiyyətləri sonradan başqa bir rus metallurq D. K. Çernovun əsərlərində izahat tapdı. O izah etdi ki, dendritlər odadavamlıdır, lakin nisbətən yumşaq poladdır. Dəmirin bərkiməsi prosesində onların "budaqları" arasındakı boşluq daha çox doymuş karbonla doldurulur. Yəni yumşaq polad daha sərt poladla əhatə olunub. Bu, damask poladının özlülüyündə və eyni zamanda yüksək gücündə olan xüsusiyyətlərini izah edir. Belə bir polad hibrid ərimə zamanı ağac quruluşunu saxlayır, onu yalnız düz bir xəttdən ziqzaqa çevirir. Yaranan naxışın özəlliyi böyük ölçüdə zərbələrin istiqamətindən, gücündən, eləcə də dəmirçinin məharətindən asılıdır.
Dəməşq poladı
Qədim zamanlarda bu metal eyni damask poladı idi. Ancaq bir az sonra Şam poladı çox sayda tel və ya zolaqdan döymə qaynağı ilə əldə edilən bir material adlandırılmağa başladı. Bu elementlər poladdan hazırlanmışdır. Üstəlik, onların hər biri fərqli karbon tərkibi ilə xarakterizə olunurdu.
Belə bir metal hazırlamaq sənəti özünün ən böyük inkişafını orta əsrlərdə əldə etmişdir. Məsələn, tanınmış Yapon bıçağının strukturunda tədqiqatçılar tapdılarmikroskopik qalınlıqda təxminən 4 milyon polad sap. Bu kompozisiya silahların hazırlanması prosesini çox zəhmətli edirdi.
Müasir şəraitdə istehsal
Qədim metallurqlar təkcə silahda deyil, öz bacarıqlarının nümunəsini qoyublar. Saf çiçəklənən dəmirin ən parlaq nümunəsi Hindistanın paytaxtı yaxınlığında yerləşən məşhur sütundur. Arxeoloqlar bu metallurgiya sənəti abidəsinin yaşını müəyyən ediblər. Məlum olub ki, sütun daha 1,5 min il əvvəl tikilib. Ancaq ən təəccüblü şey budur ki, bu gün onun səthində kiçik korroziya izlərini belə aşkar etmək mümkün deyil. Köşə materialı diqqətlə araşdırıldı. Məlum oldu ki, bu, yalnız 0,28% çirkləri ehtiva edən təmiz flaş dəmirdir. Belə bir kəşf hətta müasir metallurqları da heyrətə gətirdi.
Zaman keçdikcə çılpaq ütü tədricən populyarlığını itirdi. Ocaqda və ya domna sobasında əridilmiş metal ən çox tələbat qazanmağa başladı. Lakin bu üsulları tətbiq edərkən kifayət qədər təmizlik məhsulu əldə edilir. Məhz buna görə də bu materialın istehsalının ən qədim üsulu bu yaxınlarda ikinci ömrünü almışdır ki, bu da ən yüksək keyfiyyət xüsusiyyətlərinə malik metal istehsal etməyə imkan verir.
Bu gün flaş dəmir nə adlanır? Bizə birbaşa reduksiya metalı kimi tanışdır. Əlbəttə ki, bu gün çiçəklənən dəmir qədim dövrlərdə olduğu kimi istehsal olunmur. Onun istehsalı üçün ən müasir texnologiyalardan istifadə olunur. Onlar demək olar ki, yoxdur metal istehsal etməyə imkan verirxarici çirklər. İstehsalda fırlanan boru sobalarından istifadə olunur. Bu cür konstruktiv elementlər kimya, sement və bir çox digər sənaye sahələrində yüksək temperaturdan istifadə edərək müxtəlif kütləvi materialların yandırılması üçün istifadə olunur.
Flaş dəmir indi nə adlanır? O, təmiz hesab olunur və qədim dövrlərdə mövcud olandan mahiyyətcə çox da fərqlənməyən bir üsul əldə etmək üçün istifadə olunur. Yenə də metallurqlar son məhsulun alınması prosesində qızdırılan dəmir filizindən istifadə edirlər. Lakin bu gün xammal ilkin olaraq əlavə emala məruz qalır. O, bir növ konsentrat yaradaraq zənginləşdirilmişdir.
Müasir sənaye iki üsuldan istifadə edir. Onların hər ikisi konsentratdan flaş dəmir əldə etməyə imkan verir.
Bu üsullardan birincisi bərk yanacaqdan istifadə etməklə xammalın lazımi temperatura çatdırılmasına əsaslanır. Belə bir proses qədim metallurqlar tərəfindən həyata keçirilən prosesə çox bənzəyir. Bərk yanacaq əvəzinə hidrogen və karbonmonoksidin birləşməsindən ibarət qazdan istifadə etmək olar.
Bu materialı əldə etməkdən əvvəl nə var? Bu gün flaş dəmirin adı nədir? Dəmir filizi konsentratı qızdırıldıqdan sonra qranullar sobada qalır. Məhz onlardan sonra təmiz metal istehsal olunur.
Dəmiri bərpa etmək üçün istifadə edilən ikinci üsul texnologiya baxımından birinciyə çox oxşardır. Yeganə fərq ondadır ki, metallurqlar konsentratı qızdırmaq üçün yanacaq kimi təmiz hidrogendən istifadə edirlər. Bu üsulla dəmir çox daha sürətli alınır. Tam olaraqbuna görə də daha yüksək keyfiyyəti ilə seçilir, çünki hidrogenin zənginləşdirilmiş filizlə qarşılıqlı əlaqəsi prosesində yalnız iki maddə alınır. Bunlardan birincisi xalis dəmir, ikincisi isə sudur. Güman etmək olar ki, bu üsul müasir metallurgiyada çox populyardır. Ancaq bu gün nadir hallarda istifadə olunur və bir qayda olaraq, yalnız dəmir tozunun istehsalı üçün istifadə olunur. Bu, həm texniki məsələlərin həlli baxımından, həm də iqtisadi çətinliklər səbəbindən təmiz hidrogen əldə etməyin kifayət qədər çətin olması ilə izah olunur. Alınan yanacağın saxlanması da çətin işdir.
Nisbətən bu yaxınlarda elm adamları azaldılmış dəmir istehsalı üçün başqa, üçüncü üsul işləyib hazırladılar. Bu, qranullara çevrilmə mərhələsindən keçmədən filiz konsentratından metal əldə etməyi nəzərdə tutur. Araşdırmalar göstərib ki, bu üsulla təmiz dəmir çox daha sürətli istehsal oluna bilər. Bununla belə, bu üsul sənayedə hələ də tətbiq edilməyib, çünki o, əhəmiyyətli texnoloji dəyişiklikləri və metallurgiya müəssisələrinin avadanlıqlarının dəyişdirilməsini tələb edir.
Bu gün flaş ütünün adı nədir? Bu material bizə birbaşa reduksiya metalı kimi tanışdır, bəzən onu süngər də adlandırırlar. Bu, sərfəli, yüksək keyfiyyətli, ekoloji cəhətdən təmiz materialdır, tərkibində fosfor və kükürd çirkləri yoxdur. Xarakteristikalarına görə, tünd dəmir maşınqayırma sənayesində (aviasiya, gəmiqayırma və cihazqayırma) istifadə olunur.
Fechral
Gördüyünüz kimi, bu gün istifadə edərkənən müasir texnologiyalar çiçəklənən dəmir kimi materialdan istifadə edir. Fechral həm də axtarılan bir ərintidir. Dəmirdən əlavə, xrom və alüminium kimi komponentləri ehtiva edir. Nikel də onun strukturunda mövcuddur, lakin 0,6%-dən çox deyil.
Fechral yaxşı elektrik müqavimətinə, yüksək sərtliyə malikdir, yüksək alüminium oksidi keramika ilə əla işləyir, çuxurlaşmaya meylli deyil və tərkibində kükürd və onun birləşmələri, hidrogen və karbon olan atmosferdə istiliyə davamlıdır. Lakin ərintidə dəmirin olması onu kifayət qədər kövrək edir və müxtəlif məhsulların istehsalında materialın emalını çətinləşdirir.
Fechral laboratoriya və sənaye sobaları üçün qızdırıcı elementlərin istehsalında istifadə olunur, maksimum işləmə temperaturu 1400 dərəcədir. Bəzən bu ərintinin hissələri başqa məqsədlər üçün istifadə olunur. Onlar məişət istilik cihazlarında, eləcə də istilik təsirinin elektrik cihazlarında yerləşdirilir. Fechral elektron siqaretlərin istehsalında geniş istifadə edilmişdir. Həmçinin, rezistiv elementlərin istehsalı sahəsində dəmir, alüminium və xrom ərintisi tələb olunur. Bunlar, məsələn, elektrik lokomotivlərinin işə salma-əyləc rezistorları ola bilər.
Fechral məftil, həmçinin sap və lent istehsal etmək üçün istifadə olunur. Bəzən ondan dairələr və çubuqlar alınır. Bu məhsulların hamısı elektrik sobaları üçün müxtəlif formalarda qızdırıcıların istehsalında istifadə olunur.
