Історія металургії заліза — складова історії металургії.
Знайомство людини з металами
Припускається, що перше знайомство людини з металами розпочалося приблизно 12 тис. років тому, однак найстародавніші археологічні знахідки металевих виробів мають значно менший вік. Наприклад, найдавніші вироби з золота і міді датуються 7-м тисячоліттям до н. е., з свинцю і рудного заліза — 6-м тисячоліттям до н. е., зі срібла — 5-м тисячоліттям до н. е.
Спочатку людина звернула увагу на самородне золото і самородну мідь. Потім познайомилася з метеоритним залізом і самородним залізом земного походження й самородним сріблом. Припускається, що спочатку людина познайомилася з метеоритним залізом. Ця теорія підкріплюється, як правило, назвами заліза мовами стародавніх народів — давньоєгипетське «бєні-нет» означає «небесне залізо», давньогрецьке σίδηρος (сідерос) пов'язують з латинським sidus (у родовому відмінку sideris) — зоря, небесне тіло. У хетських текстах 14 ст. до н. е. згадується про залізо як про метал, що впав з неба. Найдавніші вироби з метеоритного або земного самородного заліза датуються 4 — 3-м тис. до н. е. Один з найстародавніших виробів з заліза знайдено у Єгипті, це намисто з прокутих смужок метеоритного заліза, кинджал з метеоритного заліза знайдено на півдні Месопотамії.
В той же час є припущення, що перше знайомство з залізом, отриманим з залізної руди, датується 6 тис. до н. е. При розкопках у Аладжа-Хююк у Малій Азії було знайдено речі з заліза рудного походження, що вважаються найдавнішими (датуються 6 тис. до н. е.) — невеличкі криці, виплавлені у тиглях.
Широке використання залізо знайшло значно пізніше, бо у вільному стані трапляється у природі дуже рідко, а отримання його з руд стало можливим лише на певному рівні розвитку техніки.
Наступним кроком став видобуток рудного золота і виплавка міді з легковідновлюваних руд. Першим металом, який людина навчилася отримувати з руди була мідь. Техніка виробництва заліза набагато складніша ніж міді та деяких інших металів і сплавів, тому люди навчилися отримувати і використовувати залізо пізніше ніж мідь, олово, свинець, срібло, цинк, сурму. Температура плавлення заліза на відміну від цих металів є набагато вищою і становить 1530 °C.
Початком залізної доби більшість вчених вважає приблизно 1200 рік до н. е.
Руди
Історія стародавніх людей була тісно пов'язана з камінням. Серед різноманітного каміння, що використовувалося стародавніми людьми були і залізні руди. Ще у первісному суспільстві людиною використовувалася гематитова фарба для захисту від комах. Найдавніша знахідка гематитових фарб датується приблизно 40 тис. до н. е. Майже всі відомі людству фрески кам'яної доби, створені 15–20 тис. років тому, намальовані червоними і брунатними оксидами і гідроксидами заліза. Серед них фрески Альтамірської печери, печери Фон-де-Гом (Франція), Тассілі (Алжир) тощо. Пройдуть ще тисячі років, перш ніж людина відкриє для себе можливість отримання з цього каміння якісно нового матеріалу — заліза.
Розвиток різноманітних технологій виробництва заліза
Спочатку для отримання заліза з руд можливо використовували багаття. У ньому можна було отримати залізо лише з легковідновлюваної руди. Потім з'явилися сиродутні горна.
Сиродутний процес
Спосіб видобування заліза за допомогою сиродутного процесу було відкрито ще в 3-му або 2-му тисячолітті до н. е. Вважається, що вперше в історії виготовляти предмети з заліза, отриманного сиродутним способом почали хатті.
Сиродутне горно
Першим агрегатом для цього було сиродутне горно, яке з'явилося за кілька тисячоліть до нашої ери і у різних своїх варіантах існувало до XV ст., а в окремих місцевостях до початку XX ст. і у XX ст. Протягом тисячоліть горно було єдиним агрегатом для отримання заліза з залізної руди. У горнах залізо отримували не у рідкому стані, а у вигляді м'якої тістоподібної маси — криці. У горні розвивалася температура недостатня для розплавлення заліза. Цим чорна металургія давніх часів докорінно відрізнялася від кольорової, де метал отримували рідким.
У сиродутному горні руда швидко нагрівалася і, не до кінці відновлена, плавилася, утворюючи шлак з високим вмістом закису заліза FeO. Навуглецьоване при відновленні залізо реагувало з цим шлаком, внаслідок чого основна частина розчиненого у залізі вуглецю вигорала по реакції
C(розчинений у залізі) + FeO = Fe + CO.
Таким чином отримувалося чисте залізо з мінімальним вмістом вуглецю ~0,1 %. Температура плавління такого заліза становить 1530 °C і є набагато вищою від тієї, що була у горні, тому залізо отримувалося не у рідкому, а у напіврозплавленому твердому вигляді.
Криця являла собою шпаристий, схожий на губку, матеріал, просяканий рідким шлаком. Його кліщами витягали з горну. Витягнену з горна крицю піддавали механічній обробці дерев'яними молотами для видалення домішок шлаку. Залізо криці мало нерівномірний хімічний склад. Містила велику кількість шлаку.
На перших етапах освоєння технології маса криці була до 2 кг. З розвитком технології горно давало 8 кг заліза.
Сиродутне залізо є дуже м'яким металом, знаряддя праці і зброя, зроблені з чистого заліза, мали низькі механічні якості. Металургія заліза спочатку розвивалася дуже повільно, попри те, що залізні руди набагато більш розповсюджені, ніж мідні, а температура їх відновлення є нижчою. Причина в тому, що сиродутне залізо за якістю значно поступалося міді. Це пояснюється тим, що при досяжних тоді температурах процесу мідь виходила у розплавленому стані, а залізо — у вигляді лише розм'якшої тістоподібної маси з численними включеннями шлаку. Навіть після видалення шлаку, метал залишався неоднорідним за хімічним складом. Через низький вміст вуглецю сиродутне залізо було м'яким — виготовлені з нього зброя і засоби праці швидко затуплювалися, гнулися, не піддавалися гартуванню, вони поступалися за якістю бронзовим. Лише з відкриттям у 9–7 століттях до н. е. способів виготовлення сталі з заліза методом цементації й її термічної обробки гартування починається широке використання заліза. Ці вдосконалення забезпечили залізу у І-му тисячолітті до н. е. лідируюче положення поміж матеріалів, що використовувалися людиною.
Штукофен
З часом потреба людства у залізі зростала і металурги почали шукати методи підвищення продуктивності горен. У Скандинавії і Альпах у VII—VIII стст. почали будувати сиродутні горна вищі від зросту людини. У Скандинавії такі печі називалися «осмундськими» («осмунд» — криця), в Альпах високі сиродутні горна (печі) називали «штюкофен» («штюк» — криця, «офен» — піч). Осмундські печі і штюкофени працювали за одним принципом, однак мали певні відмінності у будові. Осмундські печі, як правило, поміщалися у дерев'яні зруби і робилися з глини, а штюкофени будувалися з каміння.
На території України з ХІІІ ст. в окремих місцях з'явилися домниці, які можна порівняти з високими печами типу Штукофен західного середньовіччя.
Такі печі були більшими від звичайних сиродутних горен, в них залізо відновлювалося краще, виходило з більш однорідним складом. Температури сягали 1400–1450 °C, але залізо ще не було навуглецьоване і тому не було рідким. Процес виробки заліза тривав від 4 до 6 годин, після чого розжарену до білого жару крицю витягали кліщами через вилом у передній стінці горну. Після витягнення криці пролам у стінці печі замуровувався і починалася нова плавка.
У криці залишалися вкраплення шлаку, що становили до 10 % її маси. Тому крицю ущільнювали дерев'яними молотами, а потім ретельно проковували ковальським молотом для видалення шлаку з маленьких шпаринок. Втрати заліза зі шлаком залишалися високими і становили до половини від кількості заліза, що потрапляло у піч з рудою. Загалом за добу, з врахуванням постійного ремонту печі, встигали виробити 2–4 криці.
Каталонське горно
У ранньому Середньовіччі було розроблено ще один спосіб підвищення продуктивності сиродутного горну. У Х–ХІ стст. у Західній Європі була розроблена технологія виробки заліза у горнах, що отримали назву каталонських. Вони мали об'єм 0,3–0,9 м³, тобто у 5–10 разів меншими від штюкофенів, однак не поступалися їм у продуктивності. Продуктивність каталонських горен була до 120–150 кг криці.
Блауофен
На зламі ХІІІ–XIV століть на великих металургійних мануфактурах Європи для приведення у дію повітродувних міхів почали постійно використовувати водяні колеса. Це дозволило збільшити інтенсивність дуття, а відтак й висоту печей до 6 м. Така конструктивна зміна призвела до появи принципово нового процесу — у печах окрім криці інколи отримували новий продукт — чавун, що виходив з печі у рідкому стані. Отриманий при відхилені сиродутного процесу від норми чавун вважався браком, тому що не піддавався куванню і був крихким.
Однак згодом з чавуну навчилися робити відливки. Ще пізніше навчилися повторно переплавляти його з рудою, випалювати вуглець і отримувати м'яке залізо. Таким чином, замість безпосереднього отримання придатного для використання заліза з руди, тобто одноступеневого процесу, з'явився двоступеневий процес — отримання чавуну у доменній печі і подальша переробка його у іншому агрегаті — кричному горні.
Такий спосіб мав велику економічну ефективність — витрата вугілля скоротилася у два рази, вихід заліза збільшився у півтора рази, різко підвищилася продуктивність агрегату.
Весь подальший розвиток металургії проходив як вдосконалення цього двохступеневого способу отримання сталі. Розвивалися і вдосконалювалися доменні печі, з'являлися і вподальшому розвивалися нові способи переробки чавуну на сталь — пудлінгування, мартенівське і конвертерне виробництво.
Методи переробки сиродутного заліза
Доменне виробництво і переробка чавуну на сталь
Доменне виробництво
Процес у доменній печі докорінно відрізнявся від процесу у сиродутному горні. Продуктом плавки було вже не м'яке ковке залізо, а ламкий чавун, більш навуглецьоване залізо, що містило близько 4 % вуглецю.
На відміну від сиродутного горну, де руда швидко нагрівалася і, не до кінця відновлена, плавилася, утворюючи шлак з великим вмістом FeO і залізо потім втрачало вуглець, у доменній печі руда нагрівалася поступово, процеси відновлення заліза проходили більш повно. Через те, що процеси відновлення інтенсивно проходять при температурі 700 °C, а процеси шлакоутворення можуть відбуватись тільки при 1100–1200 °C, то вони розділилися, перестали йти майже одночасно: зверху йшло відновлення руди, а знизу, по мірі опускання шихтових матеріалів, — плавлення шлаку. Це розділення призвело до того, що вміст FeO у шлаку різко знизився і він, розплавившись й прийшовши у низ печі, не привносив сюди велику кількість кисню (разом зі сполукою FeO), вигоряння вуглецю з заліза скоротилося. Залізо насичувался вуглецем. Це різко знижувало його температуру плавління. Розплавлений чавун стікав у нижню частину печі і випускався з неї у рідкому стані.
Такий хід процесу призвів до утруднення процесу шлакоутворення. Раніше кремнезем SiO2 пустої породи і невідновлені оксиди заліза утворювали легкоплавкий шлак на основі сполук FeSiO3, Fe2SiO4. При новому ході процесу у нижній частині печі невідновлених оксидів заліза вже не було, що різко підвищувало температуру плавлення породи. Це викликало необхідність введення добавок, які з кремнеземом породи давали б легкоплавку суміш. Такою добавкою виявилось вапно, яке завантажували у піч у вигляді вапняку.
Методи переробки чавуну на сталь
Наступним після кричного процесу методом переробки чавуну на ковке залізо був метод пудлінгування, запатентований 1784 року Генрі Кортом у Англії.
1856 року Генрі Бессемер запропонував свій спосіб отримання сталі з чавуну, який отримав назву бесемерівського процесу. Метод Бессемера вперше дозволив отримувати ливарну сталь у великій кількості.
1867 року з'явився мартенівський спосіб одержання сталі запропонований П'єром Мартеном.
Потім було запропоновано томасівський спосіб одержання сталі з чавуну.
Наприкінці XIX століття був розроблений електросталеплавильний процес.
У середині XX століття був розроблений киснево-конвертерний процес.
Металургія заліза у різних народів
Хатті
Першовідкривачами технології виробництва заліза з руд, як правило, вважаються хатті — плем'я, що проживало на території Малої Азії. Вважається, що саме хатті почали вперше в історії виготовляти предмети з заліза, отриманного сиродутним способом.
Високий рівень видобутку й використання заліза є відмінною особливістю виробничої культури хаттського суспільства у порівнянні з іншими найрозвиненішими цивілізаціями Стародавнього світу. Хатті називали залізо словом «хапалкі».
Хети
Від хатті технологію виробництва заліза з руди перейняли хетти, що заселили територію Анатолії у 2-у тисячолітті до н. е. В хеттських текстах згадування залізних речей трапляється доволі часто, згадуються також майстри по залізу. Однак за свідченнями Г. Гіоргадзе, немає жодного хеттського тексту, що описував би процедуру отримання заліза, місце його виробництва або залізоплавильну піч.
Потім використання заліза розповсюдилося у Вавилоні, Єгипті, Греції.
У Європі вперше навчилися отримувати залізо приблизно за 1000 років до н. е.
Етруски
Прямими спадкоємцями хеттських металургійних традицій історики визнають етрусків, що у Х–V ст. до н. е. населяли територію Італії.
Етруська металургія базувалася на трьох найбільших для того часу поліметалічних родовищах: на півночі копальні знаходилися у районі Сієни, на півдні — у горах Толфа біля Чівітавеккья. Головним районом видобутку різних руд, і перш за все залізних, був острів Ільва (Ельба). Греки називали цей острів Еталія («димний») через сильний дим від безлічі плавильних печей. Історик Діодор Сикул повідомляє, що здалеку замість острова було видно лише «щільну димову завісу».
Археологи знайшли на території етрусків шахти, тунелі, конусоподібні плавильні і величезні купи шлаку. Поклади руд виявилися настільки багатими, що й через понад дві тисячі років закинуті шахти етрусків почали знову експлатувати під час Другої світової війни для потреб італійської воєнної промисловості. Італійські дослідники підрахували, що за період свого 200-річного розквіту (VI–V стст. до н. е.) етруски виробили щонайменше півмільйона тонн заліза.
Руда, що добувалася на Ільві, була сидеритом (FeCO3). При його термообробці виділялася велика кількість вуглекислого газу CO2, що утруднювало хід плавки. Тому руду спочатку обпалювали у відкритих печах простої конструкції, а потім плавили у сиродутних го́рнах. При обпалюванні руда розкладалася і звільнялася від великої кількості CO2, від чого відносна кількість заліза у ній збільшувалася.
Етруски називали залізо «ферсом». За розповсюдженою в наш час теорією це слово походить від хаттського терміну для позначення заліза «хапалкі», що через фінікійське слово «парциллум» ввійшов у етруську мову як «ферсом». Римляни, що завоювали етрусків у І ст. до н. е., запозичили цю назву і вимовляли її як «феррум».
Кельти
За тієї самої доби, коли етруски проживали на півночі сучасної Італії, на півночі і у центрі Європи проживали кельти. Сьогодні кельтська цивілізація вважається вершиною європейської передісторії, першим різновидом загальноєвропейської культури. Доба між 800 й 400 роками до н. е. відома як час розселення кельтів по території Європи.
Основу кельтської економіки складали скотарство, гірнича справа й металургія. Гірниче виробництво розміщувалося головним чином у багатих на викопні ресурси Альпах. Тут кельти добували залізо та інші метали — мідь, олово, свинець, ртуть, у тому числі й у глибоких шахтах глибиною понад 100 метрів.
Досягнення кельтів не були б можливими без розвитку металургійного виробництва, що давало знаряддя виробництва для всіх інших галузей господарства. Експериментальне відтворення кельтської металургії показало, що у їхньому сиродутному горні можна було довести температуру до 1400 °C.
Високих результатів досягли кельти у виробництві так званих «наварних» виробів, у яких на м'яку залізну підоснову наварювалося методом пічного або ковальського зварювання сталеве лезо. Довгі, до 80 см, мечі, виготовлені в такий спосіб, були грізною зброєю тих часів.
Кельти називали залізо «ізарн». Від цього слова походять слова на позначення заліза у сучасних англійській і німецькій мовах. У англійській мові це слово «айран» «iron», у німецькій мові це слово «айзен» «eisen».
На території України
За археологічними даними на території України залізо використовувалося вже наприкінці ІІ тисячоліття до н. е., у передскіфський час, на дніпровському лісостеповому Правобережжі у племен білогрудівської культури. Однак, на території України ще кілька століть, приблизно до VIII ст. до н. е. пануюче місце у виробництві займало не залізо, а бронза, тобто в цей час тут тривала бронзова доба (загалом — у період з XVII до VIII ст. до н. е.).
У період VIII–VII ст. до н. е. території України, як і по всій Східній Європі, залізо вже отримує відносно широке розповсюдження, його використовують для виготовлення різноманітних знарядь праці і зброї.
У VII до н. е. — III ст. н. е. територія України була заселена скіфами. Згідно з висновками ряду дослідників першими з народів Центральної Європи вступили у європейську залізну добу саме скіфи. Скіфи досягли відносно високого рівня виробництва заліза і виготовляли з нього зброю і сільськогосподарський реманент. Скіфське військо було відоме у стародавньому світі своїм першокласним озброєнням.
Окрім заліза скіфи також широко використовували інші метали і сплави — бронзи, томпак, латунь, золото, срібло, свинець.
Залізоробне ремесло було в багатьох поселеннях скіфів, були і великі центри виробництва, наприклад Каменське городище на Дніпрі в IV–III ст. до н. е.
В околицях села Нове Клинове Виноградівського району Закарпатської області в останній чверті І тисячоліття до н. е. знаходився ремісничий центр з виробництва заліза. Це був на той час найбільший у Європі центр металургійного виробництва. Залізо, що вироблялося тут було признечене для європейського кельтського ринку і місцевих металообробних майстерень.
У слов'янський період також була розвинена металургія заліза. Спочатку для його виробництва використовувалися сиродутні горна, а з ХІІІ ст. в окремих місцях з'явилися домниці, які можна порівняти з високими печами типу штукофен західного середньовіччя.
Див. також
Примітки
- История металлургического производства. Металлургия чугуна: учебник для вузов / Под ред. Ю. С. Юсфина. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Академкнига, 2004. Стор. 11—62.
- Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.
- Українська радянська енциклопедія. — Т. 4. — Київ, 1979.
- . Архів оригіналу за 30 квітня 2009. Процитовано 4 грудня 2011.
- Развитие металлургии в Украинской ССР. — Киев.: Наукова думка, 1980. — 960 с., ил.
- Гиоргадзе Г. Г. Производство и применение железа в Центральной Анатолии по данным хеттских текстов // Древний Восток: этнокультурные связи. М., 1988.
Джерела та література
- Г. О. Вознесенська. Залізоробне ремесло епохи Київської Русі [ 1 липня 2016 у Wayback Machine.] // Енциклопедія історії України : у 10 т. / редкол.: В. А. Смолій (голова) та ін. ; Інститут історії України НАН України. — К. : Наукова думка, 2005. — Т. 3 : Е — Й. — С. 241. — .
- History of the Manufacture of Iron in All Ages By James H. Swank.
Цю статтю треба для відповідності Вікіпедії. (Жовтень 2012) |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Istoriya metalurgiyi zaliza skladova istoriyi metalurgiyi Znajomstvo lyudini z metalamiMeteorit Villamett Skladayetsya na 91 z zaliza i 7 62 nikelyu ta domishok inshih metaliv j elementiv Faktichno gotovij do pererobki na zalizni virobi Odnak dlya vigotovlennya zaliznih virobiv za tisyachi rokiv do nashoyi eri vikoristovuvalisya skorish za vse ne taki veliki meteoriti a znachno menshi meteoriti chi yih ulamki Taki veliki meteoriti ye ridkisnimi i vidkoloti shmatok vid takoyi brili dlya podalshoyi pererobki v toj chas bulo duzhe vazhko Pripuskayetsya sho pershe znajomstvo lyudini z metalami rozpochalosya priblizno 12 tis rokiv tomu odnak najstarodavnishi arheologichni znahidki metalevih virobiv mayut znachno menshij vik Napriklad najdavnishi virobi z zolota i midi datuyutsya 7 m tisyacholittyam do n e z svincyu i rudnogo zaliza 6 m tisyacholittyam do n e zi sribla 5 m tisyacholittyam do n e Spochatku lyudina zvernula uvagu na samorodne zoloto i samorodnu mid Potim poznajomilasya z meteoritnim zalizom i samorodnim zalizom zemnogo pohodzhennya j samorodnim sriblom Pripuskayetsya sho spochatku lyudina poznajomilasya z meteoritnim zalizom Cya teoriya pidkriplyuyetsya yak pravilo nazvami zaliza movami starodavnih narodiv davnoyegipetske byeni net oznachaye nebesne zalizo davnogrecke sidhros sideros pov yazuyut z latinskim sidus u rodovomu vidminku sideris zorya nebesne tilo U hetskih tekstah 14 st do n e zgaduyetsya pro zalizo yak pro metal sho vpav z neba Najdavnishi virobi z meteoritnogo abo zemnogo samorodnogo zaliza datuyutsya 4 3 m tis do n e Odin z najstarodavnishih virobiv z zaliza znajdeno u Yegipti ce namisto z prokutih smuzhok meteoritnogo zaliza kindzhal z meteoritnogo zaliza znajdeno na pivdni Mesopotamiyi V toj zhe chas ye pripushennya sho pershe znajomstvo z zalizom otrimanim z zaliznoyi rudi datuyetsya 6 tis do n e Pri rozkopkah u Aladzha Hyuyuk u Malij Aziyi bulo znajdeno rechi z zaliza rudnogo pohodzhennya sho vvazhayutsya najdavnishimi datuyutsya 6 tis do n e nevelichki krici viplavleni u tiglyah Shiroke vikoristannya zalizo znajshlo znachno piznishe bo u vilnomu stani traplyayetsya u prirodi duzhe ridko a otrimannya jogo z rud stalo mozhlivim lishe na pevnomu rivni rozvitku tehniki Nastupnim krokom stav vidobutok rudnogo zolota i viplavka midi z legkovidnovlyuvanih rud Pershim metalom yakij lyudina navchilasya otrimuvati z rudi bula mid Tehnika virobnictva zaliza nabagato skladnisha nizh midi ta deyakih inshih metaliv i splaviv tomu lyudi navchilisya otrimuvati i vikoristovuvati zalizo piznishe nizh mid olovo svinec sriblo cink surmu Temperatura plavlennya zaliza na vidminu vid cih metaliv ye nabagato vishoyu i stanovit 1530 C Pochatkom zaliznoyi dobi bilshist vchenih vvazhaye priblizno 1200 rik do n e RudiIstoriya starodavnih lyudej bula tisno pov yazana z kaminnyam Sered riznomanitnogo kaminnya sho vikoristovuvalosya starodavnimi lyudmi buli i zalizni rudi She u pervisnomu suspilstvi lyudinoyu vikoristovuvalasya gematitova farba dlya zahistu vid komah Najdavnisha znahidka gematitovih farb datuyetsya priblizno 40 tis do n e Majzhe vsi vidomi lyudstvu freski kam yanoyi dobi stvoreni 15 20 tis rokiv tomu namalovani chervonimi i brunatnimi oksidami i gidroksidami zaliza Sered nih freski Altamirskoyi pecheri pecheri Fon de Gom Franciya Tassili Alzhir tosho Projdut she tisyachi rokiv persh nizh lyudina vidkriye dlya sebe mozhlivist otrimannya z cogo kaminnya yakisno novogo materialu zaliza Rozvitok riznomanitnih tehnologij virobnictva zalizaSpochatku dlya otrimannya zaliza z rud mozhlivo vikoristovuvali bagattya U nomu mozhna bulo otrimati zalizo lishe z legkovidnovlyuvanoyi rudi Potim z yavilisya sirodutni gorna Sirodutnij proces Sposib vidobuvannya zaliza za dopomogoyu sirodutnogo procesu bulo vidkrito she v 3 mu abo 2 mu tisyacholitti do n e Vvazhayetsya sho vpershe v istoriyi vigotovlyati predmeti z zaliza otrimannogo sirodutnim sposobom pochali hatti Sirodutne gorno Sirodutne gorno keltskogo zrazka Rekonstrukciya Na foto vidno otvir cherez yakij u gorno potraplyalo povitrya i vihodiv shlak Pershim agregatom dlya cogo bulo sirodutne gorno yake z yavilosya za kilka tisyacholit do nashoyi eri i u riznih svoyih variantah isnuvalo do XV st a v okremih miscevostyah do pochatku XX st i u XX st Protyagom tisyacholit gorno bulo yedinim agregatom dlya otrimannya zaliza z zaliznoyi rudi U gornah zalizo otrimuvali ne u ridkomu stani a u viglyadi m yakoyi tistopodibnoyi masi krici U gorni rozvivalasya temperatura nedostatnya dlya rozplavlennya zaliza Cim chorna metalurgiya davnih chasiv dokorinno vidriznyalasya vid kolorovoyi de metal otrimuvali ridkim U sirodutnomu gorni ruda shvidko nagrivalasya i ne do kinci vidnovlena plavilasya utvoryuyuchi shlak z visokim vmistom zakisu zaliza FeO Navuglecovane pri vidnovlenni zalizo reaguvalo z cim shlakom vnaslidok chogo osnovna chastina rozchinenogo u zalizi vuglecyu vigorala po reakciyi C rozchinenij u zalizi FeO Fe CO Takim chinom otrimuvalosya chiste zalizo z minimalnim vmistom vuglecyu 0 1 Temperatura plavlinnya takogo zaliza stanovit 1530 C i ye nabagato vishoyu vid tiyeyi sho bula u gorni tomu zalizo otrimuvalosya ne u ridkomu a u napivrozplavlenomu tverdomu viglyadi Kricya yavlyala soboyu shparistij shozhij na gubku material prosyakanij ridkim shlakom Jogo klishami vityagali z gornu Vityagnenu z gorna kricyu piddavali mehanichnij obrobci derev yanimi molotami dlya vidalennya domishok shlaku Zalizo krici malo nerivnomirnij himichnij sklad Mistila veliku kilkist shlaku Na pershih etapah osvoyennya tehnologiyi masa krici bula do 2 kg Z rozvitkom tehnologiyi gorno davalo 8 kg zaliza Sirodutne zalizo ye duzhe m yakim metalom znaryaddya praci i zbroya zrobleni z chistogo zaliza mali nizki mehanichni yakosti Metalurgiya zaliza spochatku rozvivalasya duzhe povilno popri te sho zalizni rudi nabagato bilsh rozpovsyudzheni nizh midni a temperatura yih vidnovlennya ye nizhchoyu Prichina v tomu sho sirodutne zalizo za yakistyu znachno postupalosya midi Ce poyasnyuyetsya tim sho pri dosyazhnih todi temperaturah procesu mid vihodila u rozplavlenomu stani a zalizo u viglyadi lishe rozm yakshoyi tistopodibnoyi masi z chislennimi vklyuchennyami shlaku Navit pislya vidalennya shlaku metal zalishavsya neodnoridnim za himichnim skladom Cherez nizkij vmist vuglecyu sirodutne zalizo bulo m yakim vigotovleni z nogo zbroya i zasobi praci shvidko zatuplyuvalisya gnulisya ne piddavalisya gartuvannyu voni postupalisya za yakistyu bronzovim Lishe z vidkrittyam u 9 7 stolittyah do n e sposobiv vigotovlennya stali z zaliza metodom cementaciyi j yiyi termichnoyi obrobki gartuvannya pochinayetsya shiroke vikoristannya zaliza Ci vdoskonalennya zabezpechili zalizu u I mu tisyacholitti do n e lidiruyuche polozhennya pomizh materialiv sho vikoristovuvalisya lyudinoyu Shtukofen Z chasom potreba lyudstva u zalizi zrostala i metalurgi pochali shukati metodi pidvishennya produktivnosti goren U Skandinaviyi i Alpah u VII VIII stst pochali buduvati sirodutni gorna vishi vid zrostu lyudini U Skandinaviyi taki pechi nazivalisya osmundskimi osmund kricya v Alpah visoki sirodutni gorna pechi nazivali shtyukofen shtyuk kricya ofen pich Osmundski pechi i shtyukofeni pracyuvali za odnim principom odnak mali pevni vidminnosti u budovi Osmundski pechi yak pravilo pomishalisya u derev yani zrubi i robilisya z glini a shtyukofeni buduvalisya z kaminnya Na teritoriyi Ukrayini z HIII st v okremih miscyah z yavilisya domnici yaki mozhna porivnyati z visokimi pechami tipu Shtukofen zahidnogo serednovichchya Taki pechi buli bilshimi vid zvichajnih sirodutnih goren v nih zalizo vidnovlyuvalosya krashe vihodilo z bilsh odnoridnim skladom Temperaturi syagali 1400 1450 C ale zalizo she ne bulo navuglecovane i tomu ne bulo ridkim Proces virobki zaliza trivav vid 4 do 6 godin pislya chogo rozzharenu do bilogo zharu kricyu vityagali klishami cherez vilom u perednij stinci gornu Pislya vityagnennya krici prolam u stinci pechi zamurovuvavsya i pochinalasya nova plavka U krici zalishalisya vkraplennya shlaku sho stanovili do 10 yiyi masi Tomu kricyu ushilnyuvali derev yanimi molotami a potim retelno prokovuvali kovalskim molotom dlya vidalennya shlaku z malenkih shparinok Vtrati zaliza zi shlakom zalishalisya visokimi i stanovili do polovini vid kilkosti zaliza sho potraplyalo u pich z rudoyu Zagalom za dobu z vrahuvannyam postijnogo remontu pechi vstigali virobiti 2 4 krici Katalonske gorno U rannomu Serednovichchi bulo rozrobleno she odin sposib pidvishennya produktivnosti sirodutnogo gornu U H HI stst u Zahidnij Yevropi bula rozroblena tehnologiya virobki zaliza u gornah sho otrimali nazvu katalonskih Voni mali ob yem 0 3 0 9 m tobto u 5 10 raziv menshimi vid shtyukofeniv odnak ne postupalisya yim u produktivnosti Produktivnist katalonskih goren bula do 120 150 kg krici Blauofen Na zlami HIII XIV stolit na velikih metalurgijnih manufakturah Yevropi dlya privedennya u diyu povitroduvnih mihiv pochali postijno vikoristovuvati vodyani kolesa Ce dozvolilo zbilshiti intensivnist duttya a vidtak j visotu pechej do 6 m Taka konstruktivna zmina prizvela do poyavi principovo novogo procesu u pechah okrim krici inkoli otrimuvali novij produkt chavun sho vihodiv z pechi u ridkomu stani Otrimanij pri vidhileni sirodutnogo procesu vid normi chavun vvazhavsya brakom tomu sho ne piddavavsya kuvannyu i buv krihkim Odnak zgodom z chavunu navchilisya robiti vidlivki She piznishe navchilisya povtorno pereplavlyati jogo z rudoyu vipalyuvati vuglec i otrimuvati m yake zalizo Takim chinom zamist bezposerednogo otrimannya pridatnogo dlya vikoristannya zaliza z rudi tobto odnostupenevogo procesu z yavivsya dvostupenevij proces otrimannya chavunu u domennij pechi i podalsha pererobka jogo u inshomu agregati krichnomu gorni Takij sposib mav veliku ekonomichnu efektivnist vitrata vugillya skorotilasya u dva razi vihid zaliza zbilshivsya u pivtora razi rizko pidvishilasya produktivnist agregatu Ves podalshij rozvitok metalurgiyi prohodiv yak vdoskonalennya cogo dvohstupenevogo sposobu otrimannya stali Rozvivalisya i vdoskonalyuvalisya domenni pechi z yavlyalisya i vpodalshomu rozvivalisya novi sposobi pererobki chavunu na stal pudlinguvannya martenivske i konverterne virobnictvo Metodi pererobki sirodutnogo zaliza Domenne virobnictvo i pererobka chavunu na stal Domenne virobnictvo Domna davnih chasiv Diyucha model sho demonstruye princip roboti pechi Vidno vodyani kolesa sho privodyat u diyu povitroduvni mihi na gori pechi koloshniku kata l veze vizok z shihtoyu na nizu pechi bilya gorna robitniki gotuyut vipusk produktiv plavki Starovinna domenna pich u seli Broton in Ferness Angliya Vvazhayetsya najkrashe zberezhenoyu staroyu domennoyu pichchyu Angliyi z tih sho pracyuvali na derevnomu vugilli Divis takozh reyestr starih domennih pechej sho zbereglisya 1 Domenni pechi konstrukciyi HH stolittya Betlehem stil korporejshn SShA Proces u domennij pechi dokorinno vidriznyavsya vid procesu u sirodutnomu gorni Produktom plavki bulo vzhe ne m yake kovke zalizo a lamkij chavun bilsh navuglecovane zalizo sho mistilo blizko 4 vuglecyu Na vidminu vid sirodutnogo gornu de ruda shvidko nagrivalasya i ne do kincya vidnovlena plavilasya utvoryuyuchi shlak z velikim vmistom FeO i zalizo potim vtrachalo vuglec u domennij pechi ruda nagrivalasya postupovo procesi vidnovlennya zaliza prohodili bilsh povno Cherez te sho procesi vidnovlennya intensivno prohodyat pri temperaturi 700 C a procesi shlakoutvorennya mozhut vidbuvatis tilki pri 1100 1200 C to voni rozdililisya perestali jti majzhe odnochasno zverhu jshlo vidnovlennya rudi a znizu po miri opuskannya shihtovih materialiv plavlennya shlaku Ce rozdilennya prizvelo do togo sho vmist FeO u shlaku rizko znizivsya i vin rozplavivshis j prijshovshi u niz pechi ne privnosiv syudi veliku kilkist kisnyu razom zi spolukoyu FeO vigoryannya vuglecyu z zaliza skorotilosya Zalizo nasichuvalsya vuglecem Ce rizko znizhuvalo jogo temperaturu plavlinnya Rozplavlenij chavun stikav u nizhnyu chastinu pechi i vipuskavsya z neyi u ridkomu stani Takij hid procesu prizviv do utrudnennya procesu shlakoutvorennya Ranishe kremnezem SiO2pustoyi porodi i nevidnovleni oksidi zaliza utvoryuvali legkoplavkij shlak na osnovi spoluk FeSiO3 Fe2SiO4 Pri novomu hodi procesu u nizhnij chastini pechi nevidnovlenih oksidiv zaliza vzhe ne bulo sho rizko pidvishuvalo temperaturu plavlennya porodi Ce viklikalo neobhidnist vvedennya dobavok yaki z kremnezemom porodi davali b legkoplavku sumish Takoyu dobavkoyu viyavilos vapno yake zavantazhuvali u pich u viglyadi vapnyaku Metodi pererobki chavunu na stal Rol riznih sposobiv virobnictva stali u period 1860 2014 rokiv Nastupnim pislya krichnogo procesu metodom pererobki chavunu na kovke zalizo buv metod pudlinguvannya zapatentovanij 1784 roku Genri Kortom u Angliyi 1856 roku Genri Bessemer zaproponuvav svij sposib otrimannya stali z chavunu yakij otrimav nazvu besemerivskogo procesu Metod Bessemera vpershe dozvoliv otrimuvati livarnu stal u velikij kilkosti 1867 roku z yavivsya martenivskij sposib oderzhannya stali zaproponovanij P yerom Martenom Potim bulo zaproponovano tomasivskij sposib oderzhannya stali z chavunu Naprikinci XIX stolittya buv rozroblenij elektrostaleplavilnij proces U seredini XX stolittya buv rozroblenij kisnevo konverternij proces Metalurgiya zaliza u riznih narodivHatti Pershovidkrivachami tehnologiyi virobnictva zaliza z rud yak pravilo vvazhayutsya hatti plem ya sho prozhivalo na teritoriyi Maloyi Aziyi Vvazhayetsya sho same hatti pochali vpershe v istoriyi vigotovlyati predmeti z zaliza otrimannogo sirodutnim sposobom Visokij riven vidobutku j vikoristannya zaliza ye vidminnoyu osoblivistyu virobnichoyi kulturi hattskogo suspilstva u porivnyanni z inshimi najrozvinenishimi civilizaciyami Starodavnogo svitu Hatti nazivali zalizo slovom hapalki Heti Vid hatti tehnologiyu virobnictva zaliza z rudi perejnyali hetti sho zaselili teritoriyu Anatoliyi u 2 u tisyacholitti do n e V hettskih tekstah zgaduvannya zaliznih rechej traplyayetsya dovoli chasto zgaduyutsya takozh majstri po zalizu Odnak za svidchennyami G Giorgadze nemaye zhodnogo hettskogo tekstu sho opisuvav bi proceduru otrimannya zaliza misce jogo virobnictva abo zalizoplavilnu pich Potim vikoristannya zaliza rozpovsyudilosya u Vaviloni Yegipti Greciyi U Yevropi vpershe navchilisya otrimuvati zalizo priblizno za 1000 rokiv do n e Etruski Pryamimi spadkoyemcyami hettskih metalurgijnih tradicij istoriki viznayut etruskiv sho u H V st do n e naselyali teritoriyu Italiyi Etruska metalurgiya bazuvalasya na troh najbilshih dlya togo chasu polimetalichnih rodovishah na pivnochi kopalni znahodilisya u rajoni Siyeni na pivdni u gorah Tolfa bilya Chivitavekkya Golovnim rajonom vidobutku riznih rud i persh za vse zaliznih buv ostriv Ilva Elba Greki nazivali cej ostriv Etaliya dimnij cherez silnij dim vid bezlichi plavilnih pechej Istorik Diodor Sikul povidomlyaye sho zdaleku zamist ostrova bulo vidno lishe shilnu dimovu zavisu Arheologi znajshli na teritoriyi etruskiv shahti tuneli konusopodibni plavilni i velichezni kupi shlaku Pokladi rud viyavilisya nastilki bagatimi sho j cherez ponad dvi tisyachi rokiv zakinuti shahti etruskiv pochali znovu eksplatuvati pid chas Drugoyi svitovoyi vijni dlya potreb italijskoyi voyennoyi promislovosti Italijski doslidniki pidrahuvali sho za period svogo 200 richnogo rozkvitu VI V stst do n e etruski virobili shonajmenshe pivmiljona tonn zaliza Ruda sho dobuvalasya na Ilvi bula sideritom FeCO3 Pri jogo termoobrobci vidilyalasya velika kilkist vuglekislogo gazu CO2 sho utrudnyuvalo hid plavki Tomu rudu spochatku obpalyuvali u vidkritih pechah prostoyi konstrukciyi a potim plavili u sirodutnih go rnah Pri obpalyuvanni ruda rozkladalasya i zvilnyalasya vid velikoyi kilkosti CO2 vid chogo vidnosna kilkist zaliza u nij zbilshuvalasya Etruski nazivali zalizo fersom Za rozpovsyudzhenoyu v nash chas teoriyeyu ce slovo pohodit vid hattskogo terminu dlya poznachennya zaliza hapalki sho cherez finikijske slovo parcillum vvijshov u etrusku movu yak fersom Rimlyani sho zavoyuvali etruskiv u I st do n e zapozichili cyu nazvu i vimovlyali yiyi yak ferrum Kelti Za tiyeyi samoyi dobi koli etruski prozhivali na pivnochi suchasnoyi Italiyi na pivnochi i u centri Yevropi prozhivali kelti Sogodni keltska civilizaciya vvazhayetsya vershinoyu yevropejskoyi peredistoriyi pershim riznovidom zagalnoyevropejskoyi kulturi Doba mizh 800 j 400 rokami do n e vidoma yak chas rozselennya keltiv po teritoriyi Yevropi Osnovu keltskoyi ekonomiki skladali skotarstvo girnicha sprava j metalurgiya Girniche virobnictvo rozmishuvalosya golovnim chinom u bagatih na vikopni resursi Alpah Tut kelti dobuvali zalizo ta inshi metali mid olovo svinec rtut u tomu chisli j u glibokih shahtah glibinoyu ponad 100 metriv Dosyagnennya keltiv ne buli b mozhlivimi bez rozvitku metalurgijnogo virobnictva sho davalo znaryaddya virobnictva dlya vsih inshih galuzej gospodarstva Eksperimentalne vidtvorennya keltskoyi metalurgiyi pokazalo sho u yihnomu sirodutnomu gorni mozhna bulo dovesti temperaturu do 1400 C Visokih rezultativ dosyagli kelti u virobnictvi tak zvanih navarnih virobiv u yakih na m yaku zaliznu pidosnovu navaryuvalosya metodom pichnogo abo kovalskogo zvaryuvannya staleve lezo Dovgi do 80 sm mechi vigotovleni v takij sposib buli griznoyu zbroyeyu tih chasiv Kelti nazivali zalizo izarn Vid cogo slova pohodyat slova na poznachennya zaliza u suchasnih anglijskij i nimeckij movah U anglijskij movi ce slovo ajran iron u nimeckij movi ce slovo ajzen eisen Na teritoriyi Ukrayini Za arheologichnimi danimi na teritoriyi Ukrayini zalizo vikoristovuvalosya vzhe naprikinci II tisyacholittya do n e u peredskifskij chas na dniprovskomu lisostepovomu Pravoberezhzhi u plemen bilogrudivskoyi kulturi Odnak na teritoriyi Ukrayini she kilka stolit priblizno do VIII st do n e panuyuche misce u virobnictvi zajmalo ne zalizo a bronza tobto v cej chas tut trivala bronzova doba zagalom u period z XVII do VIII st do n e U period VIII VII st do n e teritoriyi Ukrayini yak i po vsij Shidnij Yevropi zalizo vzhe otrimuye vidnosno shiroke rozpovsyudzhennya jogo vikoristovuyut dlya vigotovlennya riznomanitnih znaryad praci i zbroyi Dokladnishe Skifska metalurgiya U VII do n e III st n e teritoriya Ukrayini bula zaselena skifami Zgidno z visnovkami ryadu doslidnikiv pershimi z narodiv Centralnoyi Yevropi vstupili u yevropejsku zaliznu dobu same skifi Skifi dosyagli vidnosno visokogo rivnya virobnictva zaliza i vigotovlyali z nogo zbroyu i silskogospodarskij remanent Skifske vijsko bulo vidome u starodavnomu sviti svoyim pershoklasnim ozbroyennyam Okrim zaliza skifi takozh shiroko vikoristovuvali inshi metali i splavi bronzi tompak latun zoloto sriblo svinec Zalizorobne remeslo bulo v bagatoh poselennyah skifiv buli i veliki centri virobnictva napriklad Kamenske gorodishe na Dnipri v IV III st do n e V okolicyah sela Nove Klinove Vinogradivskogo rajonu Zakarpatskoyi oblasti v ostannij chverti I tisyacholittya do n e znahodivsya remisnichij centr z virobnictva zaliza Ce buv na toj chas najbilshij u Yevropi centr metalurgijnogo virobnictva Zalizo sho viroblyalosya tut bulo priznechene dlya yevropejskogo keltskogo rinku i miscevih metaloobrobnih majsteren U slov yanskij period takozh bula rozvinena metalurgiya zaliza Spochatku dlya jogo virobnictva vikoristovuvalisya sirodutni gorna a z HIII st v okremih miscyah z yavilisya domnici yaki mozhna porivnyati z visokimi pechami tipu shtukofen zahidnogo serednovichchya Div takozhIstoriya domennogo virobnictva Pochatki metalurgiyi zalizaPrimitkiIstoriya metallurgicheskogo proizvodstva Metallurgiya chuguna uchebnik dlya vuzov Pod red Yu S Yusfina 3 e izd pererab i dop M Akademkniga 2004 Stor 11 62 Bolshaya sovetskaya enciklopediya M Sovetskaya enciklopediya 1969 1978 Ukrayinska radyanska enciklopediya T 4 Kiyiv 1979 Arhiv originalu za 30 kvitnya 2009 Procitovano 4 grudnya 2011 Razvitie metallurgii v Ukrainskoj SSR Kiev Naukova dumka 1980 960 s il Giorgadze G G Proizvodstvo i primenenie zheleza v Centralnoj Anatolii po dannym hettskih tekstov Drevnij Vostok etnokulturnye svyazi M 1988 Dzherela ta literaturaG O Voznesenska Zalizorobne remeslo epohi Kiyivskoyi Rusi 1 lipnya 2016 u Wayback Machine Enciklopediya istoriyi Ukrayini u 10 t redkol V A Smolij golova ta in Institut istoriyi Ukrayini NAN Ukrayini K Naukova dumka 2005 T 3 E J S 241 ISBN 966 00 0610 1 History of the Manufacture of Iron in All Ages By James H Swank Cyu stattyu treba vikifikuvati dlya vidpovidnosti standartam yakosti Vikipediyi Bud laska dopomozhit dodavannyam dorechnih vnutrishnih posilan abo vdoskonalennyam rozmitki statti Zhovten 2012