Страница 3 из 5
В настоящее время Россия занимает первое место в мире по открытым запасам железной руды. Наиболее крупные месторождения железной руды в России:
– Курская магнитная аномалия расположена в Курской, Орловской, Белгородской и Воронежской областях. Содержание железа в руде составляет 60-65 %,
– Западно – Сибирский железорудный бассейн, крупнейшее в мире месторождение (Томская область), содержание железа в руде более 30 %.
– Качканарский железорудный бассейн (Свердловская область), содержание железа в руде более 16 %.
– Бочарское месторождение (Томская область), содержание железа в руде до 57 %.
В основном железная руда добывается открытым способом в карьерах. Производится подрыв горной породы и большие шагающие экскаваторы своими огромными ковшами грузят ее в большегрузные автомобили. Объем ковша шагающего экскаватора достигает 100 метров кубических, то есть в таком ковше может поместиться двухкомнатная квартира. Грузоподъемность карьерных самосвалов достигает 450 тонн. Этот груз можно перевести на семи железнодорожных вагонах. Автомобили вывозят руду из карьера на поверхность земли и перегружают в железнодорожные вагоны. Железнодорожные составы доставляют руду на обогатительные фабрики. Суть обогащения состоит в том, что различными технологическими методами руду очищают от песка, глины и других посторонних минералов. Оставшаяся руда называется железным концентратом, в нем содержится до 90 % железа. В России первую промышленную технологию по обогащению железной руды разработал великий русский ученый-энциклопедист Михаил Васильевич Ломоносов.
Михаил Васильевич Ломоносов великий русский ученый-энциклопедист (1711-1765) .Его работы по химии, физике, металлургии, стекловарению нашли практическое применение в промышленности. Кроме этого он написал первую историю Русского государства, занимался языковедением, писал стихи и оды.
За тысячи лет человечество прошло путь от первых металлоплавильных печей до современных доменных печей.
Домна – устройство для плавления железной руды и получение чугуна.
Чугун – железо содержащее углерод в пределах 2,14 – 6,67% .
Доменная печь представляет вертикальный полый цилиндр. Внутренность цилиндра облицована огнеупорным кирпичом. В доменную печь сверху с помощью вагонеток послойно засыпают железную руду, известняк и каменноугольный кокс.
Ломоносов М.В. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/23/Mikhail_Lomonosov_%281757%29.jpg/548px Mikhail_Lomonosov_%281757%29.jpg
Известняк это горная порода содержащая карбонат кальция. Широко применяется в строительстве, так как камень хорошо обрабатывается режущим инструментом, имеет белый, бело-желтый или розовый цвет.
Каменноугольный кокс – продукт, получаемый при нагревании угля без доступа воздуха при температуре 1000 градусов по шкале Цельсия. По химическому составу кокс это почти чистый углерод.
Получают кокс на коксохимических заводах. В коксовые батареи загружают высококачественный уголь (коксующийся уголь). При температуре около 1000 градусов по шкале Цельсия без доступа воздуха из угля выводится сера и другие вредные примеси. Остается почти чистый углерод. При сжигании кокс дает большую температуру нагрева, чем уголь.
При сгорании кокса температура в домне повышается до 2000 градусов по шкале Цельсия. При такой температуре оксиды железа восстанавливаются, то есть получается чистое железо. Соединяясь с углеродом, содержащимся в коксе, образуется чугун. При такой температуре чугун находится в жидком состоянии. Температура плавления чугуна зависит от содержания углерода и изменяется от 1150 до 1600 градусов по шкале Цельсия. Жидкий чугун стекает вниз доменной печи и накапливается до определенного объема.
Затем через специальное отверстие (летку) сливается в ковш и разливается по изложницам. После затвердевания (кристаллизации) чугуна в изложнице образуется слиток. Его извлекают из изложницы и направляют в прокатный цех. Масса слитка составляет 6-10 тонн.
Изложница похожа на огромный стакан, немного расширяющийся к верху. Высота ее составляет около двух метров. Изготовлена изложница из чугуна.
Дамасская сталь и булат
Одним из главных применений железа, особенно в прошлые времена, было изготовление холодного оружия: ножей, мечей, сабель, наконечников копий, доспехов, кольчуг и других военных принадлежностей. К холодному оружию предъявляются два основных требования: они должны быть твердыми и сохранять остроту при применении, а с другой стороны пластичными, чтобы не раскрашивались при ударах. Чем выше твердость стали, тем острее можно заточить оружие и дольше оно не тупиться. Пластичность это свойство материала сопротивляться деформации под действием приложенной внешней нагрузки. Чем меньше нагрузка сопротивления деформации, тем больше пластичность материала. Для обычной стали высокая прочность сопровождается низкой пластичностью. Таким сочетанием свойств обладает оружие, изготовленное из дамасской стали. Свое название она получила по городу Дамаск в Передней Азии. Есть предположение, что в начале нашей эры в Дамаске был крупный рынок холодного оружия.
Дамаск – город в Передней Азии с пятитысячелетней историей, сейчас столица Сирии.
Эффект одновременного сочетания высокой прочности и пластичности достигается способом изготовления. При изготовлении, например, сабли, несколько тонких пластин с разной твердостью в горячем состоянии проковывают, добиваясь их сцепления между собой на уровне атомных взаимодействий. Это называется сваркой под давлением. В результате такой обработки несколько сваренных пластин образуют монолит, то есть единое целое. Пластины с высокой твердостью придают изделию твердость, а с высокой пластичностью – пластичность. На поверхности готового изделия из дамасской стали хорошо был виден узор, которого у обычной стали не было. Этот узор на каждом изделии был свой. Появление узора обусловлено технологией сварки при ковке нескольких пластин.
Часто саблям из дамасской стали в художественной литературе приписывают небывало удивительные свойства: необычайные твердость и пластичность. Это, конечно, преувеличения и к такой информации необходимо критически относиться.
В России аналогом дамасской стали является булат. Первые мечи и сабли из булата были привезены из Персии и Индии. Однако привезенное из южных стран оружие зимой на морозе при ударе крошилось и рассыпалось. Русские мастера изменили технологию получения булата. Они скручивали несколько полос стали и проковывали до получения формы нужного изделия. Технология получения булатной стали держалась в большом секрете и передавалася от отца к сыну. Но со временем технология была утрачена. Многие западные ученые пытались разгадать тайну булатной стали, но тщетно.
Тайну булатной стали удалось раскрыть великому русскому ученому – металлургу Павлу Петровичу Аносову в 1839 году. В то время он работал управляющим Златоустовских железоделательных заводов на Урале. Проводя многочисленные опыты по выплавке и ковке стали он добился высокой твердости, сочетающейся с высокой пластичностью. На выставке в Лондоне при ударе булатным клинком по английскому клинку на последнем оставалась большая зазубрина, а на аносовском – еле заметная царапина. Да и после изгиба форма булатного клинка полностью восстанавливалась. Узор на булатном изделии получается вследствие технологических действий, а не специально наносится.