> Энциклопедический словарь Гранат, страница 201 > Железобетон

Железобетон

Железобетон, см. Y, 522/26.

Железоделательное производство, см. приложение.

Желябов, Андрей Иванович, родился в 1851 г. в с. Николаевке феодосийского уезда Таврической губернии. Его родители были дворовыми, и одним из первых сильных впечатлений его детства были телесное наказание его дяди и обезчещение его тетки. Помещик обратил внимание на бойкого и способного мальчика и поместил его в керченское уездное училище, которое было потом преобразовано в гимназию. Учился Ж. очень хорошо, но отличался живым, протестующим характером. Окончив гимназию с серебряной медалью (по успехам следовала золотая, но получить ее помешала оценка „поведения11), Ж. поступил в 1870 г. в Новороссийский университет, на юридический факультет, но в зиму 1871—72 г. был исключен из университета за участие в студенческих волнениях и выслан на родину. В 1872 г. был снова принят в университет, но вторично был исключен, с 3-го курса. Первые годы своего пребывания в университете Ж. много занимался разными студенческими делами—кассой взаимопом., библиотек., столовыми и так далее В конце 1873 г. примкнул к кружку Волховского и занялся революционной пропагандой среди рабочих. В эту пору Ж. ходил также в народ и занимался крестьянским трудом. Связей с родной деревней он вообще не порывал и позже—до 1879 г., когда был уже окончательно скомпрометирован. Одно время он жил даже, около двух лет, дома и вел деревенское хозяйство. В 1874 г. Ж. был арестован, но через некоторое время выпущен на поруки. Вторично арестованный в 1877 г., Ж., после 7-месячного заключения, судился в процессе 193-х, был оправдан, но, во избежание административного преследования, перешел на нелегальное положение. Ж. был убежденным народником, но, в отличие от большинства народников 70-х гг., он придавал большое значение завоеванию политической свободы. Поэтому, когда, после крушения надежд на быстрый успех пропаганды среди крестьян и рабо-

Железо и железоделательное производство

и. Железо и железные руды.

Из тяжелых металлов самую большую распро-стралиешюсть в земно» коре имеет Ж.; его содержание оценивается в 4,5°/0. Ж. входит в состав весьма в иопих мннеи ал в различного происхождения. Оно имеется в земной коре в виде самородного металла, в виде разнообразных сер «истых и кислородных ми ии- радов. Если богатые содержанием Ж. минералы, в содержащие вредных примесей, скоиляются в значительном количестве, они образуют залежи железной руды.—Каждому хороню известно, какую исключительную роль играет в настоящее >ремя Ж. Теперешнюю нашу жизнь—наш „железный векъ“—было бы даже трудно представить себе без Ж. В виду этого поиски железных руд, вхь разведки, добыча ведутся уже с очень лавннх нор. Принимая во внимание то, что рассматриваемое полезное ископаемое требуется в большом и все возрастающем количестве (по справедливости, культурность или, вериее, зажиточность каждой страны оценивается по количеству пудов ежегодно потребляемого Ж., приходящагося на кажиого человека), неудивительно, что довольно значительные участки земли раскрыты благодаря п<добиым разработками Ряд общих минералогических вопросов нашел свое более полное и подробное освещение при изучении минералов—железных руд, то есть полезного ископаемого, являющагося предметом постоянной заботы человека. Остановимся на некоторых минералах, богатых содержанием Ж. (часть из пих служит важнейшими железными рудами), находящихся в тесном генетическом соотношении между собою.

Самородное желеео. В течение дгого времени сомпевались в существовании земн го (те,илурическаю) самородпого Ж. В пастояицее время это точпо установлено. Крупные скопления самородного Ж. найдены были в 1870 г. Иорденшильдом в Овифаке, па юж. берегу остр. Диско, в зап. Гренландии. Первоначально это Ж. было принято за космическое (метеоритное), но вскоре обнаружилось, что оно представляет сибою теллурическое Ж, приуроченное к определенной изверженной породе—базальту. Самородное Ж. залегает в базальти. в виде блесток, зер и и иногда мощных глыб. В России самородное Ж. было найдено в апа-ыезиие (разновидность базальта) в Волынской г у б., к с. от г. Ровно, близ д. Бервстовец и с. Злаши (А. Карпинский). Химический состав самородного Ж.— сл жень; обыкновенно присутствуют Ки, Со, Си, С, S и друг. Особенио важпо отметить содержание пиккеля, так как прежнее время полагали, что присутствие или отсутствие его может решать вопрос о космическом или теллурическом происхождении самородного Ж. Те« ерь установлено, что ни кель содержится в земном Ж., и даже известны (Новая Зеландия) особенные развести самородного Ж.—ньлрунгь, весьма богатия пинкелем (до 67,6°0). Воиможиосиь получения видмапштедтовых фигур (смотрите метеориты) па самородном яемном Ж. оспаривается некоторыми авторами (В. Вернадский). Другой, весьма редкий, тип самородного Ж. представляют месторождения этого минерала как вторичного продукта: самородное Ж. образовалось иутем восстановления ки-лородных соединений Ж.

Из сернистых соединений Ж. наибольшую распространенность имеет желп.зиый колчедан (с е р и ы и колчедап, пирит)—FeS Желая оттенипь его распространенность, старые немецкие авторы несколько пренебрежительно отзывались о нем, говоря, что это— Hans in alien Oussen. Такого же состава KeS имеется и другой минерал—марказит. Этим минералам чаще

/S-S

всего придают такие формулы: пирит Fe— S—Fe—S—Fe

S-S/

/S

и марказит Fe |. В ж. колчедапе присутствуют

S

Си, Мп, Со, Ш, As и друг. В марказите As мышьяк) вмее ся обычно даже в большем количестве, чем в пнритЬ. В марказите из Олькуш, Келеци ой г., содержащем 5/0 А-, встречен Т1 (таллий)—0,31°0. Пирит криеиаллизуетсл в пранильпой системе (3/.4)Ас Зя или, вернее, Зл94л9) и часто встречается в форме превосходно

Рпс. 1. Рпс. 2.

образованных многогранников роста—кубов, пента-гопалыиых додекаэдров, октаэдров и их комбинаций (рис 1) и друг. Весьма характерна комбинационная штрихо-ватость, идущая параллельно ребрам куба (рисунок 2), причем па каждой паре соседних граней направления штри-ховатости взаимно перпендикулярны, в соответствии с присутствиемъ4).9. Кюри обнаружил в высокой степени иптересную зависимость между термоэлектрическ. свойствами ж. колчедана и направлением штриховатости граней кристаллов. Ж. колчедан встречается также в виде плотных масс, зернистых, шаровых, почковидных и так далее; неи р > ирачен. обладает металлическим блеском, светложе гыи с несколько сероватым оттенком, нпогда буроватая побежалость. Твердость—ок. 6. При ударе молотком по ж. колеиану получается дождь искр (иврит) Марказит кристаллизуется в ромбической снсг. Многогранники роста имеют таблнаевндныЗ облик. Весьма часты двойники, простые и полисинтетические (копьевидный колчедана). Встречается в форме почковидных, гроздевидных, шаровых, натечных и сталактитовых масс с шестоватой, волокнистой или мотной структурой. На рисунке 3—конкреция марказнга

Рисунок 3.

с поверхности и в разрезе. Нередко имеются самия тесные сростчиия ж. колчедана и марказита (как результат перехода одной разности в другую). Уд. в ж. колчедана (4,9 — 5,) больше, чем ыарказита(4,8— 4,8). Месторождения ж. колчедана (и марказита—в дальнейшем о« и рассматриваются вместе) — весьма разнообразны и многочисленны. Ж к. встречается, как несущественная сосиавная часть, и различных изверженных породах, как основных, так и кислых. Весьма большим распространением пользуются ж. к. в жильных месторождениях. Можпо сказать, что почти не имеется металлоносных жил, которые не содержали бы ж. к. В качестве примера можно привести жилу ж. к., около сажени толщиною, проходящую в иальков-х сланцах в Соймоновской долине, Кыштымского округа, на Урале. Ж к. встречается в кристаллических сланцах и гнейсах, причем он иногда бывает рассеян в них в виде пылинок и мелких зерен (фалъбантл). Порою включения ж. к. увеличиваю юя в сноих размерах, получаются более крупные образования—линзы ж. к. В качестве примера месторождений подобного типа можно указать ряд месторождений в различных областях Норвегии, содержащих, кроме ж. к, магнитный колчедан (гл обр. Fet|Sl2), медный колчедан, CuFeSs, реже свинцовый бл ск Pl»S, цинковую о манку, ZnS и друг. Месторождения представляют собою линзы, расположенные согласно с окружающими их сланцами и обыкновенно достаточно резко отграниченный от последних. Объяснение происхождения этих месторождений вызывает еще существенные разногласия Ж. колчеиан встречается в различных осадочных породах Отличпо образованные кубические кристаллы его — нередки в глинистых сланцах (рисунок 4— фот. подобного образца“

Л а к р у а). В этих случаях, ладо думать, во время роста кристалла шло раз-дшигапие окружающей массы, то есть приготовл е ние кристаллом необходимой для есо роста полости. Насколько сложны протекающие здесь процессы, можно судить по тому, что в рядЬ месторождений превосходные кристал-«ьи ж. к, находящиеся в глинистых сланцах, заклю-еиы еще в оболочку другого, постороннего минерала, ииалр., и силикатовую оболочку (а-хлорптит)—кристаллы в Наголыдом кряж Ь, в оболочку кварца—в окрестпо-стяхъст. Казбек и друг. (Я Самойлов).Ж. к. встречается в различпых глинах, мергелях, известпяках и так далее в врде я:елваков и конкреций. Он находится в торфе, буром угле, каменном угле, как нежеланный с путник последняго, понижающий достоинство угля. В этих случаях ж. к. выделяется из соответственных раств. солеи Ж. путем их восстановления, в котором ве.сьма важную роль играют органические вещества. По эт.ому поводу можно вспомнить некоторые указания, которые в характерном, несколько старннпом, изложении приводятся в превосходной книге Брейтгавпта, посвященной общим вопросам парагенезиса. Химик 1 синап, но словам Бреитгаупта, долго не убирал своей лаборатории. Когда, по прошествии пескольких лет, он стал приводить ее в порядок, то в одним большом стакане, содержавшем раствор железного купороса, он нашел мышь, совершенно превратившуюся в ж. к. — получился псевдоморфоз ж. к. по мыииин. В Х 111 столетии в большой шахте в Фалуни (Швеция) по несчастной случайности провалилея в глубокий колодезь рабочий. Только спустя 50 лет доработали этот рудник до того места, куда проникло тело рудокопа, и оно было извлечено, совершенно превращенное в ж. к. На этом минералогическом превращении был построен даже ряд литературных произведении, в которых, однако, по словам Бреитгаупта, было допущено много поэтических вольпостей. Эго превращенное в ж. к. тело рудокопа (псевдоморфоз но телу человека) хранилось в течение нескольких лет в фалупском музее (еще теперь об этом трактует соответственная паднись в музее), после чего оно уже окончательно распалось нседствие обратного превращения ж. к. в железный купорос. Эти, соеобразно изложенные, химические уравнения обычно протекают в земной коре, и подобным образом в ряде случаев идет образование ж. к.

Среди современных отложений дна морского (Колла) видную роль играют отложения голубого ила, содержащия водное сернистое железо. Интересны отложения Черного моря, как нзвестпо, изобилующого сероводородом. Извлекаемый со дна этого моря ил представляет две разности: черный ил и темпоголубой.

Ч (1

~ Гиис. 5.

Окраска ила зависит от присутствия водпого односернистого железа. Последнее в более глубоких сдоях, ила обнаруживает постепенный переход в FeS2 (диаге-незпс). Мелкие конкреции ж. к. обнаружены в драги-ровочном материале Черного моря. Фотография подобных желваков, часто гвоздеобразпой формы, любезно переданных автору Н. И. Андрусовым, представлена., в ест. вел., на рисунке 5.

Довольно устойчивый в определенных условиях минерал, ж. к. под влиянием действия воды и кислорода претерпевает превращение (еще легче подвергается превращению марказит). Высказывается взгляд (Жюльен), что способность ж. к. к превращению. паходится в теснейшей и прямой зависимости от содержания в нем марказита. Ж. к. с содержанием последнего около 10° о еще весьма устойчив. Способность к разложению ж. к. различного типа месторождений— нсодппакова; так, ж. к., залегающий в различных глинах, особенно тонко рассеянный, выветривается очень легко в то время, как более плотные кристаллические массы его, залегающия, наир., в сланцах, труднее поддаются разрушению. Превращение ж к. идет в сторону его окисления. Схематически реакция протекает: FeSj+B304-70=:FHS04 j-HjSO“; получаются сульфаты Ж. и серная кислота. Подобный процесс,иногда даже с большой быстротою, идет на образчиках ж. к. в наших минералогических коллекциях, оставляя наглядные красноватия пятна разъедания кислотою на этикетках. Ж к. испытывает дальнейшее окисление и переходит в более устойчивия окисные соединения Ж. Только в редких случаях этоть процесс разложения ж к. сопровождается выделением самородной серы таков генезис некоторых месторождений последнего миперала.

Наиболее обычпо превращение ж. к. в самия устойчивия в поверхностной зоне минеральные тела, как бурый железняк (2Fe03.31120). В зависимости от условий, в каких протекают подобные реакции, получается определенная ассоциация минералов (парагенезис): 4FeSj-j-15 0.4- ЗН2 О 4-8СаС03 гг 2Fea03. ЗН,0 + 8Са804-}-8СОа.ИИаглядпо все это уравнение читается иоогда на отдельных минеральных образцах, в которых внутреннюю часть образца представляет первичное минеральное тело—ж. к, в поверхностных частях превращенный уже в бурый железняк; рядом с ним залегает гипс, нередко в виде отлично образованных кристаллов. Порою превращение ж. к. в гидраты окиси Ж. идет с полным сохранением формы первоначального минерала —получаются превосходно выраженные псевдоморфозы бурого железняка по ж. к., па которых даже остается еще отчетливая тонкая штриховатость ж. к. Этот процесс, наблюдаемый па отдельных образцах, протекает и в крупных размерах, обусловливая образование целых залежей бурых железняков за счет указанного превращения ж. к. Месторождения ж. к. весьма часто бывают сь поверхности покрыты залежыо бурого железняка с другими вторичными минералами (образовавшимися за счет превращения спутников ж. к); это—т. паз. железная шапка (Eiserner Hut, chapeau de for). Несмотря па высокое содержание Ж., рассматриваемый минерал не представляет собою железной руды вследствие большого содержания серы. Ж. к. является рудою для изготовления серной кислоты. Ж. рудами служат описываемия ниже различные кислородные соединения Ж.

Среди последних значительной распространенностью пользуется сидерит (шпатовый железняк)—углекислая закись Ж.,КфС03. Обычно в составе с. имеется Мп, Mg, Са, обязанные присутствию изоморфных примесей карбонатов марганца, магпия, кальция. Кристаллизуется в гексагональной системе и обычно встречается в форме основного ромбоэдра, который нередко бывает седлообразно искривлен. Другия формы, кроме основного ромбоэдра, очень редки. Совершенная спайность но плоскостям основного ромбоэдра. Тверд. 3,5—4,5. Уд. в 3,7—3,9. Цвет—серый, желтовато-серый, желто ватобурый. Иногда образует июлушаровые аггрсгаты— сферосидерит. Встречается зернистый, плотный с. Когда к нему примешивается значительное количество глины, он паз. глинистым с. Если последний образует шаровия конкреции—глинистый сфсросидерлт. Один из важпыхь типов месторождений с.—жильный тип. Известны многочисленные сидернтовия жиды, тело которых состоит из рассматриваемого миперала; к пому примешиваются кварц или кальцит, и вгподчиненном кодпчестве присутствуют различные сернистые минералы. Еще большее значение имеют метазома-ти.Чские месторождения с., обязанные превращению известняков в с. Из них самое замечательное месторождение—Эрнберг, к югу от г. Эйзеперца, в Штирии. Здесь имеются весьма мощные залежи с., толщина которых в среднем достигает 60 метр., а в отдельных пунктах доходит до 125 м. В некоторых участках можно наблюдать переход от чистого сидерита к ап-кериыд, СаС03.(М£,Ге,Мп)С03, и от последняго, через ряд промежуточных ступеней,—к нзвестпяку. Разработка руды ведется здесь в очень широких размерах и с очень давнего времепи; уже у римлян это месторождение пользовалось большой славой. В России подобные месторождения с. имеются в различных областях средней России, Царства Польского, па Урале (Ельничнын рудп., ср. пиже). В зоне выветривания с сравнительно быстро и легко испытывает превращения (окисление и гидратацию) и переходит в водную окись Ж. (ср. ниже); обычны—нодобн. псевдоморфозы.

Одпу из важнейших ж. руд представляет маиие-тит (магпитн. железвят), Fe30<. Он рассматриваетсякак соль кислоты q|JN Fe—Oil, в которой выделяется частица воды: O-Fe—ОП; две такие группы O Fe- ОН О—Fe —0 т- - г л

О-Fe-OH хают 0=Fe—0/Fe’или FeFeA- Магнетит является представителем целого семейства изоморфных минералов — шпииелевой группы, в которой 3-хатомнос Ж. отчасти или целиком заменяется А1, Сг, Мп, Ти, а 2-хатомное Ж.—Mg, Mn, Zn. Магнетит, как и вся шпипзлевая группа, кристаллизуется в правильной гист. и нередко наблюдается в превосходно выраженпых мпогогран. роста, чаще всего—в октаэдрах. На рисунке и5 представлена фотогр. октаэдров магнетита в слюдяном сланце. М. встреч. в виде плотных и зернист. масс.

Рисунок G.

Одним из замечательных свойств м. является присущий ому в высокой степени природный магпетизм. Нанекоторых кусках м. можно наблюдать и полярный магнетизм. М. встречается обычпо в различных изверженных породах, как одпо изь первых минеральных выделений при затвердевании расплавленпоии магмы. Он присутствует в виде мелких зерен, кр иеталликов, превосходно образованных депдрнто-пых форм (рисунок 7 представляет фотографию шлифа базальта с подобными дсплрнтовымн форм, м., увел. в 30 раз). Обычпо он находится рассеянным в незначительном количестве. ИИо иногда среди изверженных порог встречаются в боль-1 шом и очень больш. количестве массы м., представляющия весьма цепные залежи Ж. руды.

К самым богатым | и замечательным месторождениям м. принадлежат лапландские месторождения Швеции — обла-Рисунок 7. ста Клрупы и Гелливлры,

представленные преимущественно магпетитом (Гейер). Руда содержит относительно мпого апатита (смотрите), сле-довательпо, богата содержанием фосфора. Известные уже давпо залежи здешних руд приобрели исключительное значепиф после того, как выработана была техппка переработки руд, богатых содержанием фосфора. В настоящее время в эюй дикой, пустынной местности

Рисунок 8.

идет черезвычайно энергичная добыча полезного ископаемого. На рисунке 8 представлен один из холмов, состоящих из м. Залежи м. приурочены здесь к сиенитам, сиепитовым порфирам, кварцевым порфирам и так далее, с которыми м. находится в самом те ном соотношении. Генеэис этих месторождений вызывает еще много споров. Большинство исследователей рассматривает этв залежи, как результат дифференциации расплавленной магмы (при участии пневматолиги-ческих процессов). Лапландские залежи м. сопоставляются с известными уральскими месторождениями этого полезного ископаемаго—г. Благодать, Высокая. Гора Благодать расположена на восточпом склопе Урала, в Пермской губернии, бл. Кушвинского завода (верстах в 120 к с. от г. Екатеринбурга). Она поднимается над окружающей слабоволнистою местностью метров па 160 в виде пологой возвышенности, вытянутой в с.-в. направлении (к ю.-з. от Благодати в 8 в находится другая небольшая возвышенность — Малая Благодать, также содержащая м.). Гора имеет две вершины, из которых южная, более высокая, украшена часовенкой и памятником в честь вогула Чумпика, по преданию, указавшего благодасткое месторождение м. От этой вершины протянулся ряд террасообразных разработок в разнос. Разработка горы Благодать началась с 30-х годов XVIII стоя. М. приурочен к ортофирам с вкрапленниками полевых шпатов и авгита. Эти ортофиры образуют всевозможные переходы к грубозернистым авгитовмм и ура-литовым сиенитам, а равно к плотным ортоклазо-вым породам, сходным с соответственными лапландскими породами.

В лежачем боку эти порфировия породы, заключающия м., обогащаются эпидотом, гранатом и др. и переходят в эпидотогранатовую породу. Руда залегает или в виде нластообразных жил различной мощпости, или в виде значительных гнезд и штоков. На рисунке 9 (р —ортоклазовый порфир, ш—магнетит, с—эпидото гранатовая порода) изображен разрез Го

Рисунок 9

роблагодатского месторождения (Ф. Чернышев). К з. ог Пижпе-Тагнльского завода находится гора Высокая, имеющая в длину около 2 км. и в ширину —ок. 1 Vs км- и поднимающаяся над уровнем заводского пруда па 80 ы. М. залегает несколькими пластообравпыми толщами, чередующимися с изверженными сиенитовыми и гранатовыми породами. Кроме пластообразных толщ, м. встречается в виде глыб и штоков не-пр.ивнльни и ф0| мы. Месторождение оба..руживает сложную систему сдвигов и сбросов. На ряду с гипотезами о и.роисхо.кдепии этих месторождении м. путем магмати ческой дифференциации высказываются и другие взгляды (и.рнф. Левинсон-Лессинг, Яковлев). Гора Магнитная представляет группу гор, занимающую площадь около 20 кв. км., близ р. Урала, в Верхнеуральском у. Из этой группы особенпо выделяются четыре горы: Атач, Березовая, Дальняя и Узяпка. Главная масса в звышенности сложена из разнообразных иивержеп-ных пород: авгитовые и амфнболовые граниты, авги-товые диориты, сиениты, диабазы и друг. На авгитово-полевопшатовых нор. дах, обыкновенно выветрелых, залога, т гранатовая порода, состоящая изь кальциево-жсливистого граната (мсланнта) с небольшим количеством альмандина и сисссартина (з рна и кристаллы граната сцементированы кварцем). Гранатовая порода считается вторичной по отношению к авгитово-сиенвто-вым и диоритовым. Руда пе заиегает в непосредственном соприкосновении со свежими изверженными породами, а повсюду между последними и рудою имеется пояс гранатовой породы, часто также разрушенной или эпидотпзированнон. Руда сложена гл. обр. из м., отчасти из млртита (т. пазыв псевдоморфозы краспого железняка по магнетиту) и из красного железняка, иногда бурого железняка. Этому месторождению приии-еыпается гндро-хкмическое образование (I. Морозевич). Первоначальные авгитово-полевоишатовия породы изменились в грапатовую породу, а последняя путем выветривания—в эииидотово-гранатовую с отделением руд (производится рассчет, согласно которому при превращении граната может получииься около 30°/0 свободных окислов Ж.). Против этой гипотезы высказываются некоторые возражения.

Значительной распространенностью в земной коре пользуется безводная окись Ж.—Fe.203—гематит (красный железняк, железный блеск). Кристаллизуется в гексагональной сист (кл.—)A3L2c3P) и нередко встречается в виде нревосходпо образованных многогранников роста. На рисунке 10 ииредставлепы некоторые

Рисунок 10.

многогранники роста г.: rj ЮИ1 е| 0112 aj 1120 у, ej000l j На рисунке 11 изображепа фотография г. с выступающими кристаллами. Различные условия образования до известной степени сказываются па характере многогранников г. Так, одни из способов образования г. приурочена к взаимодействию между парообразными продуктами, выделяющимися в известную стадию вулканической деятельности. Среди различи, других летучих веществ очень нередко идет выделение паров Fе2С1б, которые вступают в реакцию с парами воды: Fc2CI6 -j—ЗН2<) rr

=Рр;.Оз4-6НС1; образующийся г. обычно выделяется в форме ряс типичных таблнцевидных миогог ан-ников. Такие же таблицеви/дпия формы г. получаются D при и окусств-нпом воспроизведении этой реакции в сходных усл<ивияхъ(. рцрунн). Иногда (особенно в местои ождениях С.-Готарда) г. встречается ь виде красивых образований, носящих название железных

роз (рисунок 12); в таких образцах обычно обнаруживают присутствие титапа. Гораздо чаще г. встречается не в ясно образованных кристаллах, а в виде плотных зернистых волокниет. масс.

Попадаются образования с хара“ кгенным сложением-одновременно концентрически-скорлуиоватым и радиально-волокнист., т. и аз. красная стеклянная голова (рисунок 13).

Цвет черты г. — вишневокраспый.

Уд. в.—от 4,9. до5,3; твердость э—6. Весьма важный тип месторождений г. представляют месторождения, приуроченные к кристаллическим слайдам. В различных сланцах и гнейсах

Рисунок 12.

Рисунок 13.

паблюдагатся чешуйки, зернышки, небольшия лнпзы г. Количество г. может возрастать (железистые сланцы), при дальнейшем сгруживании вся порода превращается в рудное иело, или обособляются слои, линзы г., иноида весьма значительных размеров. К этому типу прц-надлежит известное Кривирожскос месторождение, находящееся на границе Херсонской и Екатеринославской г у б., близ впадения р. Саксагани в р. Ингулец (приток Днепра). Рудные месторождения приурочены к метаморфическим сланцам, которые выступают в виде обособленной, вытянутой почти в меридиональном направлении километров на 50 полосы, не превышающей в поперечном направлении 6—7 км. На гнейсы палегают здиеь согласно более молодые сланцы и образуют весьма сложную и запутанную систему складок. (На отдельных небольших образцах можпе нередко видеть черезвычайно отчетливую топкую и прихотливо изогнутую складчатость; рисунок 14 представляетумепьшен. в 2!/j раза образчик с че род у ю щи м и с я слоями г. и же.т. кварцита). Верхний отдел сланцев состоит из же-лезнсто - кварцит. сланцев (сложенных из кичрца и окислов Ж.), которым подчинен целый ряд других сланцев — хлоритовый, тальковый и друг. — и гематит. Содержание Ж. в ж лезп-сто - кварцитовых сланцах подвергается значите ь-вым колебаниям в одном и том же слое. Г. б ключа и в виде боль-puc ши линзиобразпых зоч, которые к краям беднеюг и замещаются иустой породою. Отлгжениям этим принисыв лоть очфпь древний воз

раст—докембрийский. Месторождения рассматриваются, как осадочныя; предполагается отложение, отчасти последовательное, отчасти одновременное, механических осадков (кварц) и химическихь (водные окислы Ж., позднее преобразованные в г. и часиыо магнетит). 0ТЛ“ЖНИЯ эти впоследствии подв ргались сложным тектоническим паруииеиимм. Нысокто качества криворожский г. дал начало обширнейшей железоделательной промышленности на юие России, чему в высокой степени содействовала близосиь Донецкого каменноугольного бассейна, доставляющого богатые заняты ископаемого горючого материала —Другой тип месторождений г. представляют контакшопи“ мЬсторождения. С юда принадлежат, например, ме торождснЯ осир. Эльбы, выработка которых началась еще в очень отдаленное время —ужо этруски работали здесь пал добыванием ж. р>ды. В последние годы разработка ведется здесь в больших размерах. Залежи приурочены к восточной часи острова, в полосе, протянувшейя с с. па ю. килом. па 15. Древнейшими отложениями этой обчисти являются гвейсообразпыо сланцы, многократно пересеченные жилами гранита и прикрывающиеся слюдяными сланцами. Иа последние —sc (puc. 15) —иалегают

известняки с которые самым неправильным образом переходят в породу р, богатую различными, содержащими воду, нтвестксво-жнлезистыми силикатами —пироксен - и львант - гранатовую породу, заключающую в себе железную руду Д представленную г., а также магнетитом ц отчасти бурым железняком (продукт превращения). К пим примешал ж. колчедан, отчасти медный, и другие сернистые минералы. Некоторые выработки близ Rio-Marina издавна прославлены превосходными кристаллами г. и ж. колчедана.

Хотя непосредственного соприкосновения с гранитами в рудном цпле здесь невозможно проследить, однако вся совокупность данных говорит за то, что месторождения эти контактометазоматимесипя; что они связаны с глубинными кислыми породами. Г. встречается также в жилах. Этот тип месторождений г. не имеет серьезного практического значения. Чаще всего жилы г. приурочены к массивам изверженных пород. Иногда подобные жилы г. образуются фумарольпым путем, из парообразных продуктов. Брейтгаупт описывлет, что в 1817 г., во время одного из извержении Везувия, открылась трещина больше, чем в 3 фута толщиною; в течение Юдвей трещина заполнилась г-ом, выделившимся из паров Fe-CI6. Это наблюдение интересно также и тем, что здесь зарегистрирована продолжительность времени, какое потребовалось на образование месторождения. ии различных местностях среди осадочных пород имеются залежи г., рассматриваемыя, как метазоматические месторождения. Принимается, что первоначально имелась залежь известняков, которые перешли в водные окислы Ж.,а эти последние превратились в безводную окись Ж. —гематит. Ниже этот процесс будет раз мотрен несколько подробнее.

Гидраты, окиси Ж. В этой группе различается ряд минеральных тел:

Содерж. воды.

турвит		—2Fe,03. Н,0		5,3°/
гегит		— Fc.03. Н,0		10,1
гидрогетит		-3Fp,h3.4H.0		13,1
лимонит		-2Ие,03.ЗНг0		14,5
ксаатосидсрит		- Ес..03.2Ц»0		18,4

и друг.

Из всех этих минералов в окристаллизовапном виде известен только гетигь и гидрогетит (см). Все остальные минералы этой группы не окристаллизованы. Они —аморфны. Вода в этих минералах имеет такой ха ] актер, как в гидрогелях (смотрите VII, 332 и коллоиды). Эги мипералы рассмати иваютгя как гидрогели окиси Ж. Нс все она обнаруживают одинаковую устойчивость; не все обладают одинаковой распространенностью. Наиболее частый минерал этой группы— лимонить (бурый желпзпяк), но сравнению с которым всеостальные встречаются гораздо реже; однако некоторые, нанр., турвит, нови имоыу, пользуются ббльшей ра« про-сираненностью, чем э> о обыкновенно принимают. Анализ обнаруживает в этих минералах присутствие А!, Mn, Р, S, органических соединений, кремнезема и друг., отчасти в виде изоморфных примесей, отчасти какь р-зультат тесно связанных механических примесей. Наружный вид минералов этой группы—весьма разнообразен. Они встречаются в виде плотных зернистых и землистых масс. Иногда встреча“ тся волокнистия разности, а также радиально - лучи тия и одновременно концентричесьи-скорлуиюватия (бурая стеклянная голова), сталактитовия формы (рисунок 16) и так далее I

J

Рисунок 10.

I Иногда лимонит залегает в глинистой породе в виде желваков самой замысловатой формы; всиречается оолитовый лимонит, состоящий из отдельных сцементированных шаровых зерен (оолитовая боновая руда) и г. д Цвет черты—буроват«-желтый, различных оттенков. Уд. в 3 5—3,9. Тисрд. 5.

Один из довольно обычных путей образования водных окислов Ж. связан с разрушением и превращением более сложных железосодержащих минералов — силикатов. В этих последних Ж. содержится или в виде окиси, как аналог глинозема и окиси хрома. —в так. наз. фррчеиликатах, или в виде закиси Ж., как аналог магния, ка иьция и так далее

Вообще, как уже упоминалось выше, Ж. находится в земпой коре в виде записных и окиеныхь соединений; но эти соединения обладают неодинаковой устойчивостью в поверхностной зоне коры. За исные соединевия представляют подвижные, лабильиия соединения; они могут переходить в раствор, между тем как окисные соединения-стабильны, неподвижны. Наиболее обычны реакции, представлющия переход записных соединений в окисныя; в эгом направлении идет превращение мипералов па земной поверхности. ИИодвижиое закиспое соединение Ж. при иревращении в окиспое захватывается и прикрепляется. Обратные процессы восстановления окисных соединений Ж.—несравненно более исключительны и редки. Процесс окисления и восстановления Ж. имеет место и в жикотныхь организмах—в крови животных (гемоглобиа, гема-тин). При процессе разрушения, выветривания различных силикатов водная окись Ж. выделяется обыкновенно в виде бурого железняка; но в некоторых случаях имеет место образование и других минералов этой группы. Так, например, в характерных почвах тропического и субтропического пояса — латеритах, водная окись Ж. имеется в виде турвита, чем объясняют и характерный кирпичный цвет этих почв. Точпо так же водные окислы Ж. получай а в результате препращепия, выветривания желе„содержащих сернистых соединений. Об этом процессе приходилось уже говорить выше, при описании тех изменений, какие испытывает железный колчедан в неверхноешой зоне земной коры.

Значительное распространение и важное практическое зпачепиф имеют залежи водных окислов Ж., приуроченные и генетически связанные сь известняками— метазоматические месторождения (замещения первоначальной породы водными окислами Ж ). Боды, циркулирующия в известняках, несут в растворе углекислое Ж. Последнее менее растворимо, нежели СаСО» и MgC03. Происходит замещение—карбонаты кальция и магния замещаются карбонатами Ж. Залежи известняка могут так. образом переходить в галежи иипатошо желпзилка—ТеСОз. Иногда наблюдается месторождения в этой стадии процесса (ср. выше); обычнее—дальнейшая стадия окисления и переход в водные окислы Ж. Эии переходы нередко иллюстрируются превосходно образованными псевдоморфозами; так, известны отчетливые псевдоморфозы лимонита по кристаллам кальцита, шпатового железняка. Подобный процесс идет порою в очень крупном масштабе—получаются .обширные и мощные залежи водных окислов железа— ценной железной руды. Само собою разумеется, что для подобного скопления Ж. руды требуется приток весьма большого количества Ж. Месторождении подобного типа довольно много. Одним из богатейших подобных месторождений является Бакальское месторождение в южном Урале, в Златоустовском горном округе, перстах в 20 от Саткинекого завода. Вдоль параллельных кряжей Нркускана, Шуйды и Буландихи тянется ряд обширных разработок ь разнос (открытых)—рудники Бакальскии, Успенский. Тяжелый, Ельнич-ныии, Ивановский и друг., в которых добыча началась уже с очень давнего времени и производится теперь в круипых размерах, доставляя руду весьма высокого качества (рисунок 17 представляет фотографию Тяжелаго

Рисунок 17.

рудника). Руда—бурыйжелезпяк и турвит—залегает в девопских отложениях, подстилается глинистыми сланцами (лежачий бок) и прикрывается кварцитами (висячий бок). Принимается, что водные окислы Ж. заместили здесь известняки. Необходимый для этого запас Ж. мог быть получен при превращении, которое претерпели имеющияся вблизи залежей железных руд изверженные породы (диабазы), а также Ж. могло доставляться восходящими источниками, связанными с проникновением диабазов в верхние горизонты, что находит некоторое основание и в парагенезисе обнаруженных среди руды минералов (гидротермальный тип). В некоторых рудниках Бакальского месторождения, кроме водных окислов Ж., в значительном количестве встречается и шпатовый желевшик (особенно Елыиичный рудн.). Здесь можно отчетливо видеть поучительную картину смены шпатовых железняков бурыми, а в некоторых пунктах и переход известняков в шпатовый железняк. Издавна известны также месторождения железных руд центральной России, выработка которых началась еще в первой половине XVII столетия и ведется и по сию пору, то увеличиваясь в своих размерах, то ослабевая. Железные руды налегают в губерниях Тульской, Калужской, Тамбовской и друг. Оне приурочены к палеозойским известнякам, с которыми оне связаны генетически. В некоторых рудниках эго замещение известняков углекислым Ж. и дальнейшее превращение в водную окись Ж. видно довольно явственно. В известных случаях подобные метазоыатические месторождения водной окиси Ж. могут испытывать процесс дегидратации—получаются залежи безводной окиси Ж.—гсматиьа (ср. выше).

Можно только отметить, что иногда такое толкование генезиса Ж. месторождений применяется слишком распространительно. В качестве примера можно указать залежи гематита на Гарце, которые рассматривались 1 как метазоыатические; однако при более детальном исследовании месторождения обнаружены некоторые данные, не согласующияся с приведенной гипотезой.

j Указываются образцы г., содержащие известковия раковины, не обнаруживающия никакого превращ ния и даже с поверхно<ти ннсколию не измеленные. Па рисунок 18 видпы совершенно свежия известковия трубки Aalopora serpens в гематите; на рисунке 19 еще более резкая картина: в гематите рассеяны членики морских лилий, внутренний тонкий капал которых заполнен гематитом, между тем как самые членики, состоящие из СаС03, нисколько нс изменены (Гарборт).

Подобные факты пе могли бы иметь места, если бы действительно происходил метазоматический процесс-процесс превращения известняков в водную и затем безводнуюокнеь Ж. Высказывается мысль, что это месторождение г.-первичное, что г. отлагался одновременно с нз-

Рисунок 19.

вестнякамн. Здесь шло выделение паров хлорного Ж., происходившее пе на поверхности земли, а на дне моря; этому фума рольному процессу и обязаны своим происхождением залежи г. Одновременно шло и отложсвие морских осадков. Таким образом здесь одновременно протекали два различных процесса. Особенно интересны наблюдения над самым процессом выделения водных окислов Ж. из растворов на земной поверхности. Здесь образование минерального тела в очень многих случаях самым тесным образом связано с флорой (и изредка даже с фаупой) wi среды, из какой идет образование минерала.

Отложения водных окислов Ж. (м. б., первоначально более сложных органических соединений Ж.) вызываются деятельностью различных организмов. Имеются особенные бактерии, которые носят название железобактерий (С. Виноградский, Молит, Иотонье). Оне. захватывают находящияся в растворе соединения закиси Ж. (подвижные) и переводят их в нерастворимыя, окисиия. На рисунке 20, в сильно увеличенном виде,

представлена подобная питчатая ж.-бактерия—Chlamy-dothrix echracoa. Как известно, в различных водах, лужах, болотцах можпо паблюдать ржаво-бурия нлея ки, которые при микроскопическом исследовании весьма часто обнаруживают массу ж.-бактерий. На рнс. 21

Рисунок 21.

представлен препарат железной охры из слаботекучей воды, на котором видны многочисленные Chlamy-dothrix cchracea и продукты их жизнедеятельности. Согласно С. Виноградскому, плазма этих бактерий обладает специфической способностью окислеиия соединений закиси Ж.; путем такого окисления эти бактерии приобретают необходимую для их жизни энергию (получается род минерального дыхания). Благодаря участью организмов в этих процессах, последние могут протекать в среде, содержащей очень незначительное количество Ж. В рассматриваемом вопросе весьма поучительны некоторые случайные наблюдения. В качестве примера можпо привести подробно описанные наблюдения над дрезденским водопроводом (Шорлер). Построенный в этом городе водопровод стал обнаруживать серьезные недочеты. При исследовании причин (спустя 30 лет после постройки) обнаружилось, что заложенные железные водопроводные трубы, имевшия просвет в 10 см., покрылись изнутри коркою водных окислов Ж. толщиною в 3 см., а местами еще более толстой, почти закрывавшей просвет. Образование этой корки нисколько не было связано с заржавливапием самых труб, которыя, напротив, не претерпели за это время никаких изменений. Эти корки водных окислов Ж. образовались за счет жизнедеятельности бактерий—Leptothrix ochracea, которые были обнаружены в ржавых пленках самой внутренней части корки. Подобные факты весьма ценны с минералогической точки эрения. В воде дрезденского водопровода содержалось ничтожное количество Ж.—всего 0,2—0,3 мгр. на литр воды; и такого количества оказалось достаточно для образования довольно толстых корок лимонита. В этом случае также получили точные указания, сколько времени потребовалось для скопления определенных количеств рассматриваемого минерала. Наконец, согласно произведенному исследованию, обнаружено, что в самой массе Ж. корки (вне указанной выше внутренней пленки) никаких следов бактерий не имеется. В корке произошла внутренняя перегруппировка, получилась новая структура, уничтожившая какие бы то ни было остатки работавших над созданием руды организмов. Это наблюдение весьма важно для оценки значения отрицательных результатов, получающихся часто при поисках остатков бактерий в уже давно сформировавшихся отложениях водных окислов Ж. Можпо еще отметить, что подобные Ж. корки обнаружены в водопроводных сетях ряда других городов. Это—настоящия заболевания водопроводных труб, представляющия иногда довольно серьезное бедствие.

Над выделением водных окислов Ж. работают и водоросли (некоторые представители Oedogoniuin, Cladophortk и друг.). Некоторые диатомовия содержат в своем панцыре, кроме кремнезема, окись Ж. Ряд лишайников способен откладывать окислы Ж. (formae oxydatae). Они поселяются на различных горных породах, содержащих Ж. Чем порода богаче железом, тем чаще появляются па ней лишайники (formae oxydaLe), что хорошо известно флористам. Получается до некоторой степени анализ породы в отношении Ж. при помощи лишайпиков. Способностью захватывать закисные соединения Ж. и отлагать их в виде окис-ных обладают также и некоторые животные. На рисунке 22 нредставлепа колония Antophysa vegetans, принадлежащая к группе Flagellatae,

(жгутиковыя), из первичных животных (Protozoa). Колония имеет общий стебель, в котором (в более старых частях) идет откладывание водной окиси Ж. Несомненно, отложения водной окиси Ж. могут идти и идут в ряде случаев без какого-либо участия организмов. Однако деятельность последних в создании подобных отложений, можно думать, имеет совершенно исключительную важность.

Из наиболее молодых или продолжающих еще на наших глазах отлагаться скоплений Ж. руды можно рис< 22.

назвать болотные руды, дерновыя, луговия и друг., чаще всего образующияся путем химико-биологической реакции. Сюда же должны быть отнесены и озерные руды. Оне приурочены к определенным глубинным горизонтам (не глубже 10 м.), именйо к тем, которые представляют наиболее благоприятные условия для процветания растительных организмов. Обычно озерная руда встречается в форме мелкн.Ч шаровидных желваков или характерных плоских дисков (денежная руда). Озерные руды имеются на севере Европ. России, в Финляндии, Швеции, в сев. Германии и друг. Добыча и производится особенными черпаками со дна озера. В течение 15—30 лет накопляется уже новый слой озерной руды толщиною в 10—15 см, пригодный дла следующого багрения. Можно еще упомянуть о своеобразных отложениях на дне Финского залива в береговой зоне на небольшой глубине (3—7 саж). Здесь залегают характерные плоские желваки (рисунок 23), внутри кодо-

Ряс. 23.

рых имеется галька какого-либо постороннего тела-гранита, известняка и так далее, облеченная концентрнчески-скорлуповатыми пленками бурого железняка, содержащого марганец. В заключение можно привести ещф следующее. Исходя из той исключительной важпости, какую представляют Ж. руды, исполнительный Комитет XI Международного Геологического Конгресса, заседавшего в 1910 году в Стокгольме, поставил вопрос об исчислении мировых запасов железной руды. В этой коллективной работе приняли участие более 50 геологов различных стран. В результате получилось капитальное сочинение: „The Iron Ore resources of the World“, дающее возможность ориентироваться в поставленном вопросе. Запасы Ж. руды разделены на действительные (actual) и предполагаемые (potential) в виду весьма неодинаковой полноты и детальности, с какою исследованы различные участки земной коры. Конечно, в отдельных случаях отнесение залежей к одной или другой группе несколько субъективно. Так как в исчисляемых запасах фигурируют руды с различным процентным содержанием Ж. (от 30°/о до 50% и больше), то пи же приводятся запасы, перечисленные на металлическое содержащееся .в них.

По отдельным частям света запасы в миллионах т. таковы:

Действит. запас:

Европа 4.733 милд. т. Америка 5.154 „ „

Австралия 74 у, „

Азия 156 „

Африка 75 „ „

10.092 „ „

Предполагаем. запас больше:

12.085 мнлл. т.

40.731 и „

37 „

283 „ „

>53.136

По отдельпвм государствам Европы действительные запасы Ж. в миллионах т. выражаются следующими числами: Германии —1270, франции —1140, Швеция— 740, В-ликобритан.я—455.ЕвроиейскаяРоссия—387,2, Испания—349, Норвегия—124, Австрия—90,4, Люксембург—90. Греция—45, Бельгия—25, Венгрия—13,1, Италия 3.3, Швейцария—0,8. Для того, чтобы ио.пчить более конкретное и едставление о приведенных выше числах, можно привести еще следующия указания. Мировая добыча Ж. возрастаеть весьма быстрым темпом. Рост добычи чугуна в течение XIX столЬзия иллюстрируется следующими числами в миллионах т.:

В 1800 г. — 0,8 В 1891 г. - 26,2

„ 1850 — 4,8 1901 — 41,2

„ 1871 — 12,9 „ 1909 — 60

Таким образом в течение каждых последних двух двадцатилетий производство чугуна больше чем удваивается. Если принять такой теми расширения производства чугуна и в дальнейшем, то имеющихся действительных запасов железной руды хватит тольк на 60 лет. Конечно, подобное число имеет тол ко относительное значение, так как в разряд действительных перейдут при дальнейшей геологической работе крупные предполагаемые запасы; далее, могут обнаружиться и совсем еще неизвестные залежи руды; наконец, позднейшия усовершенствования в технике металлургия Ж. могут перевести в разряд ж. руд и такие минеральные тела, какие при современном состоянии техники рудами не считаются. Однако и при относительном значении указанных чисел она представляюи несомненный интерес.

Литература. Некоторые из работ, авторы которых упоминались выше. А. Карпинский, „Н&учно-историч. сборникъ“ (изд. Гори. Инст., 1873, стр. 21); В. Вернаоский, „Опыт описател.ной минералогии“ (1908. I, 162); J. Curie, „Bull. d. 1. Soc. mineral, d. 1. France“ (1885. VIII, 12/); Я. Самойлов, .Материалы для геол. России“ (1906. XXIII, 126); А. Breithanpt, „Die Paragenesis dor Mineralien“ 1849, 21 и 124); A. Lacroix, „Mineralngie. d. 1. France“ (1896. II, 572); L. Collet, „Les d4pots marins“ (1908, 40); H. Анору-сов, „Извесг. Русск. Геогр. Общ.“ (1892. стр. 395);

A. Julien, „Annals of the New-York Acad, of Science (1887, III, 365 и IV, 1д5); G. G+jer, „-eology of the Kiruna district“ (1910); A. Arzr“tii, „Vergleich. Beobacli-tung. an kiinstli-h. u. naturlich. Mineralen“, Zeitschr. f. hryst.(1891. XVIII, 44) E. Harbort, „Zur Frage nach dor Enbtehung gewiss. devoniscL. Rotheisenerzlagerst“. KeuesJahrb. f. Miner. (1903. I, 179); H. Potonii, „Eise-nerze veranlasst dureh die Tatigkeit von Organisiuen“ Naturw. Wochenschr. «1906. XXI, 161); S. Winogradsky, „Ueb r Eisenbakterien“. Botan Zeit. (1888, .Vе 17, 21И);

B. Schorler, „Die Rostbildung in don Wasserleitungen“. C ntralbl. f. Baktoriolog. 1906 (II Abth.), XV. 561; H. Muhsrh, „Die Eis«nbakterien“ (1910); //. Alolisch, „Die Pfhnze a. ihre Bezieliungen zum Eisen“ (1892); The Iron Ore resources of the World (an inquiry made upon the initiative ot Exerut. Committ e of the XI Intern. Geol.Congr.) (1910). Обстоятельные очерки различных месторождений ж. руд имеются в общих руководствах (там же приводятся и списки литературы): /и Beck, „Lehre von d. Erzlagerstktten“ (19U‘J); А. SUlzner и. А. Burgeat, пDie Erzlagerstatten“ (1904—6), F. Beysthlag, P. Krusch u. J. Vogt, „Die Lagerstatten dor nnubnren Minevalien u. Gesteino- (1910 — 1912); L. I)e-Launuy, „Gites mineraux et mdtnllifdres“ (1913. I-III); K. 11. Богданович, „Рудные месторождения“ (1912) и друг. Полный очерк геологического характера месторождений железных руд России, их распространения и запасов имеется к работе К. Богдановича, „Железные руды России“ 1911). В этой монографии приводится подробный список литературы, трактующей о русских месторождениях железных руд.

Я. Самойлов.

2. Жвлезо с технической стороны.

Химически чистого Ж. в продаже не существует; элемепты, которые всегда сопровождают Ж. и образуют с ним сплавы, суть; углерод, кремния, марганец, сера, фосфор, алюминий, калыиий, титан, вольфрам, хром. и др. Соединяясь с пе меиаллами, Ж. об азует наиболее важные для техники сплавы: чугун, сталь и собственно Ж. (не чистое, продажное). Эти сплавы различаются сьонми физическими свойствами, которые главн. обр зависят от содержания в сплаве углерода.

Сплав Ж. с содержанием углерода более 2% называется чугуном; его свойства см. чуиди. По мере того, как содержание углерода уменьшается, чугун иереходит в сталь и затем в Ж. При пудлинговом процессе производства сталь и Ж. довольпо резко отличались друг от дрвг&; в настоящее же время, когда готовятся литые железные сплавы (смотрите ниже желпзооикг. произвпд си-во, стб. S1 43). невозможно провести резкой границы между сталью и Ж.,так как но мере убывания углерода один продукт постепенно переходит в другой. Чем больше углерода в Ж., тем оно становится, тверже ц крепче (ио известного предела), по зато понижается точка плавления, уменьшается вязкость, ковкость и способность свариваться. Когда содержание углерода

		1 Fe		С		Si		Ми		р		S
Хорошее шведское сварочное Ж.. .		Древ. уголь) 99,733		0,075		0,114		Следы		0.004		0 032
Шведское Ж. литое Сварочное Ж. йорк-		Westanfors 99,866		0,085		0,и08		Следы		0,и25		Следы
широкое. Сварочное Ж. норк-		Low-Moor 99,372 и		0,016		0,122		0,280		0,106		0,104
широкое (Bowling). Литое Ж. Barrow ш		замеч. чист. 99,798		0,272		0,000		0,000		0,000		Следы
Furness		для провол. 99.334		0.200		0,179		0.214		0,026		0,030
Литое Ж. (Neuborg). Сталь бессемеров-		для иар. кот. 99,567		0,250		о,оиб		0,136		—		0,010
ская		для рельсов 99,095 0,352			0,053		0,384		0,061		0,055
Сталь Сименса и		1
Мартена Твердая ипструмеп-		„. 09,173		0,370		0,040		0,342		0,033		0,042
галыиая сталь (тигельная) ..		98,586		1,144		0,166		0,104		__		_

стаповится более 0,5%,— Ж. приобретает свойгтво закаливаться, что является характерным признаком стали. При содержании углерода 1,75% сталь терзегь способность свариваться. ИИри содержании углерода 1.8% сталь трудно куется, а при 1,9% ковать ее ct вершению невозможно: нагретая докрасна сальразиетается на куски под ударами молота. Химичеикт состав пекоторых сортов Ж. и стали приведен в выше стоящей таблице.

Прнвеиенвая таблица представляет химический состав особенно хороших сортов стали и Ж.. каковые вырабатываются только немногими железоделательными заводами Европы и Америки.

Вообще Ж. хороших сортовь содержит от 0,05% до 0,25% углерода. Чем меньше в нем таких примесей, как кремний, сера и фосфор, тем больше Ж. может содержать углерода, не проявляя способности закаливаться.

Сопротивление Ж. и стали разрывающим усилиям колеблется в весьма больших пределах. Приведенная пиже таблица дает коэффициенты крппости и вязкости, характеризующейся удлинением обранца до разрыва, для различных сортов Ж и « тали, расположенных в таблице с постепенно возрастающим содержанием углерода.

делает Ж. холодноломким и красноломким. Вредное влияпие кремния нначигфльно ослабляется марганцем, так что в его присутствии Ж. с содержанием кремн. до 0,5 и мо.дет хорошо обрабатываться в горячем состоянии.

Если на твердую стаиь капнуть хотя слабым растворов серной или соляной кислоты, то в эгом месте она иючерпеет. Происходит это от растворения Ж. и отложения тонкаю слоя углерода. Чем больше содержание углерода, тем сильнее будет действие кислоиы Этим свойством стали пользуются для приготовления так называемых д а м а с с к и х клинков (смотрите да маскирование. XVII, 540 41).

Ж. способно окисляться, или рживтьть. Особенно сильно {жавеет Ж. при совмесгпомь действии кислорода, углекислоты и сырости. Если не принимать ме,., то

Коэфф. крепости тигельной стали достигает 180 килограммр. Разрывающее усилие относится к первоначальному сечению бруска. Удлинение определяется в % первоначальной длины бруска, рапной 200 миллиметров. Как оказывается, коэффициент крепости, взятый отдельно, не вполне характеризует способность металла сопротивляться разрыву. Некоторые со(таЖ и стали обладают очень большим коэффициентом крепости, но вместе с тем при растяжении дают очень малия удлипепия и сжатия поперечного сечения, что указывает на их малую вязкость, а также и ва их твердость. Такие сорта Ж., обладающие малой вязкостью, могут оказывать большое сопротивление спокойным нагрузкам, но нместе с те легко разрушаются под действием ударов.

В виду этого для характеристики материала дают совместно с коэффициентом крепости величину удл нения и сжатия поперечного сечения в месте разрыва. Гораздо удобнее для оценки качества Ж. и стали определят их живое сопротивление, т. - е работу, котооую нужно употребить для разрыва образца. При этом для того, чтобы сравнение было возможно, нужно, чтобы размеры сравниваемых образцов были одинаковы, или же—чтобы работа была приведена к единице объёма образца.

Крепость и вязкость Ж. > ожет изменяться под влиянием некоторых факторов: при нагревании крепость сначала немп- го увеличивается по мере возрастания температуры до 300° Ц, а затем начинает уменьшаться; вязкость же увеличивается. При низких же температурах вязкость значительно уменьшается и Ж. становится хрупким. Очень опасна, при обработке Ж., температура от 200° до 300° Д. (синий нагрев); обработанное при таких температурах Ж. становится очень хрупким. Чтобы восстановить его первоначальные свойсива, необходимо Ж. отжечь, т.-с. нагреть до высоких температурь и медленно охладить. Очень вредное влияпие на крепость Ж. оказывнют примеси фосфора и серы. Фосфор, хотя и повышает коэфф. крепости, по еще более сильно понижает вязкость и живое соироиивление; нрнмегь фосфора не должна ишевышать 0,1%. Сера увеличивает твердость Ж, сообщает ему красноломкость и уменьшает способность свариваться, поэтому Ж.,содержащее серу, совершенно по годится для обработки в горячем состо нии. Примесь серы в котельном Ж. не доижна превышать 0,08%: в Ж. для других целей, в присутствии марганца, содержание серы может подняться до 0 2%. Содержание кремния мепее 0,15% почти пе оказывает влияния; большее же содержание повышает вредеи упругости и крепость, но заметно уменьшается вязкость. Содержание 0,35%

			Марки.		Разрывающ. усилие кгр. на Q миллиметров.		Удлипен в %.		Назначение металла.
				В		до 30		до 8		Сортовое Ж.
ное Ж.				вв		31-36		15-10		Универсальное и сортовое Ж.
				ввв		34-39		25-15
				мммм		JO-35		38-30		Сварнвающ. листы, упивер. Ж.
Литое										и и р.
Ж.				МММ		34—41		30-20		Листы и разн. фасоп. профили
				мм		41-46		25-18		„ „ „ „ „
				м		46-50		20-15		Разные профили, балки.
		(		X“; 1		50—55		20—15		Валы, балки.
				Xе 2		55-59		20-15		Оси вагоп. и паровоз., рельсы.
				М 2/,		59-65		18- 2		Бандажи, рельсы.
Сталь. .				М 3		65-70		12-5		Бандажи, рсл. и рел. коп.-ж. д.
				№ 3/.		70-80		16-10		Рельсы кон.-ас. д. Разные пру-
										Жины.
				№ 4		S0—90		8—21/.		Спир.пруж.Рел.кон.-ж. д.Резаки.
				ле 5		свыше 90		6-1		Пружины по специальному треб.

Железное изделие может быть ржавчиной совершенно разрушено. Самым простым средством от ржавчины может служить онрпси.а, которую, конечно, нужно вр« мя от времени возобновлять Хорошая краска должна прочно приставать к поверхности металла; не должна разъедать металла; быть достаточно твердой, чтобы сопротивляться истиранию, и в то же время быть настолько упругой, чтобы не давать трещин и не откалываться при деформациях металла. Краска должна Сыть пепроницаема для сырости и не подвергаться сама действию сырости и других элементов, действующих на металл. ИИанлучшей краской явияегся окнеь-н-рикись свинца (сурик). Металлические окислы представляют собою пигмент, который удерживается на поверхности металла при помощи льняного масла. Краски ил окиси цинка совершенно непригодны для окраски металла, так как оне очень легко отстают от его поверхности.

Асфальтовия краски, а также краски из окиси Ж. непрочны и непригодны для предохранения Ж., хотя оне и часто применяются. С тою же целью поверхность Ж. покрывается тонким слоем других металлов, менее подвергающихся разъеданию. Тонкий слои наносится или при помощи гальванопластики или друг. способ. Наиболее часто для этой цели употребляется цинк (и получается цинкованное Ж.) или олово; покрытое им тонкое Ж. носит название жести. Е- ли железный сплав содержит примесь других металлов, то получаются так называемым специальные стали (вольфрамовая, никкелевая, хромовая, кремнистая и др.),обладающия весьма интересными свойствами. О внутреннем строении Ж. см. металлография.

А. Гавриленко.

3. Железоделательное производство.

По количеству перерабатываемых сырых материалов и сумме стоимости получаемых продуктов, по затрате топлива на металлургические процессы, на пла-мление и нагревапие металла во всех переходных операциях, и, наконец, по значению конечного продукта данного производства для всех остальных видов промышленности и всего культурного уклада жизни — Ж. п. представляет одну из важнейших отраслей обрабатывающей промышленности. В то же время по обычным масштабам производства, по затрате движущей энергии, по мощности единиц применяемых типов двигателей и вообще по всей современной технической обстановке Ж. п. осуществляется в таких Формах, которые представляют типичный пример наивысшей концентрации средств и орудии производства, следовательно— концентрации капитала.

Краткий исторический очерк. Историю Ж. п. обыкновенно разделяют на три периода.

Начало развития способовь производства железа из руды восходит к отдаленной древности. Так как восстановление железа из руды может иметь место уже при температуре 700°—800°С, то можно думать, что получение железа непосредственно из руды у многих народов предшествовало периоду применения меди и бронзы (ибо для извлечения меди из ея руд требуется более высокая температура—в 1100°—12С00, при которой медь получится уже в расплавленном состоянии). Многочисленные находки кусков железа в виде изделий и инструментов при археологических и геологических раскопках позволяют считать возраст этих изделий в 2000, а для некоторых в 4000 и более лет. Древние шлаковые отвалы, найденные в лесах западпой Германии, равно как и наблюдаемые в настоящее время приемы обработки железных руд народами средней Африки, стоящими на низкой ступени развития и сохранившими эти приемы от времен глубокой древности, позволяют восстановить почти полностью картину первобытного производства железа непосредственно из руды—так называемым „сыродутным способомъ1. Обработка железных руд велась в низких печах или горнах на древесном топливе с применением небольших мехов, или даже без мехов, пользуясь естественной тягой или ветром (при устройстве печей или горнов по откосам гор). При периодическом (не непрерывном) действии печей и указанных условиях дутья в результате плавки получалось лишь несколько килограммов губчатой железпой массы, которая и проковывалась кузнецом с помощью ручного молота, получая соответствующую назначению форму и освобождаясь от излишка шлаков.

До конца средних веков имел исключительное распространение указанный способ производства и единственный сорт железа—ковкое железо, или так называемое сыродутное железо, что вполне соответствовало как потребностям времени, так и средствам производства, при использовании единственного располагаемого вида энергии—мускульной силы людей и животных. Только XIV столетие вносит в производство два существенных изменения, а именно: по-елгдовавшее изобретение пороха вызвало потребность в изготовлении пушек, причем наиболее удобным представлялся способ изготовления их отливкой из металла; с другой стороны, подходящий металл для таких отливок был случайным путем получен в виде чугуна при производстве железа. Это случайное получение чугуна явилось в результате начинающагося с XIV столетия более широкого использования водяпой силы, которая при посредстве водяных колес была применена для дутья в производстве железа. Применение водяной силы к действию мехов повлекло за собой изменение в расположении плавильных печей: последния, взамен нрежпяго расположения у мест добычи руды и топлива, на высотах и откосах гор, пришлось строить уже в долнпах, около рек и водопадов.Получив дутье в большем количестве и большей упругости, вместе с тем получили и более энергичное горение и возможность постройки более высоких и производительных печей. С повышением высоты печей, при лучшей утилизации тепла, создались благоприятные условия для полного восстановления и обуглероживания железа. Взамен прежнего тестообразного, ста.иепатого продукта получается в качестве постоянного продукта жидкий чугун, накопляющиися в горне и время от времени выпускаемый из печи, причем процесс плавки из периодического превращается в непрерывный Вместе с тем, кроме непосредственного применения для целей отливки, получаемый чугун идет также и в передел, служа для получения ковкого железа не прямым путем, то есть посредством вторпчной переработки в особых печах. Таким образом прежние сыродутные печи (шгук-офень), служившия для получения криц из полусварив-шпхея зерен ковкого железа, в XV столетии уступили место „блауофепамъ“, высотою около 3-х метров, в которых ыожпо было получать, по желанию и в зависимости от ведения процесса, и ковкое железо и чугун; наконец, увеличив силу воздуходувок, перешли к более высоким печам — „доменнымъ“ печам (Hochofen), продуктом которых является исключительно обуглероженноф железо—чугун. Вместе с тем начинается новый, второй, период в металлургии железа, который характеризуется получением из руды чугуна и последующим применением различных способов передела его в железо. В течение этого периода имеет место постепенное усовершенствование воздуходувных приборов: кожаные мехи вытесняются деревянными, и, наконец, в 1760 г. появляются цилиндрические мехи, которые приводились в движение исключительно водяными колесами-внлотьдо изобретения Уаттом паровой машины. В результате применения паровой силы, вместо водяной, заводы освободились от необходимости расположения вблизи водопадов и вообще источников водяной силы, что послужило к новому перемещению железоделательных заводов, позволив стровть их опять вблизи мест добычи руды и угля. Необычайное расширение потребления железа, явившееся в результате того переворота в Ж. н. и во всей промышленности, которое последовало за изобретением паровой машипы, обусловило дальнейшее развитие и успехи Ж. п. Это расширение потребления железа обусловлено в наибольшей мере применением пара к железнодорожной тяге, так как с тех пор рельсы занимают по количеству первое место среди всех железных продуктов, причем общее потребление железа со времен Уатта, то есть за 100 с небольшим лет, увеличилось С 50 миллионов до 33/« миллиардов пудов в год. Попутно с расширепием рынка для железа, развитие железнодорожных, а также и водяных средств сообщения (паровой флот) послужило к дальнейшей свободе выбора мест для железоделательных заводов, в зависимости уже не столько от непосредственной близости мест добычи руды и топлива, сколько от удобства и дешевизны транспорта последних.

В отношении топлива развитие доменной плавки, отвечавшее растущему спросу на железо во всех видах, повело к сильному истреблению лесов в Европе. Поставленная с тех пор задача—замелить древесный уголь при выплавке чугуна минеральным топливом—после ряда неудачных попыток была разрешена в Англии, благодаря изобретению способа коксования каменного угля.

Выплавка чугуна на коксе утвердилась прежде всего в Англии (с половины XVIII в.), тогда как в Германии применение древесного угля держалось значительно дольше, и пуск в ход доменных печей на коксе По времени совпадает с началом применения паровой машины в качестве двигателя для воздуходувок (па-чало XIX в.). С тех пор выплавка чугуна на древесном угле удержалась лишь в Швеции, на Урале, местами в Сев. Америке, и в сев. и цептр. России (имеется также недавно выстроепная доменная лечь дДя плавки на древесном угле в Боснии).

После введения кокса в качестве топлива в доменной печи, еще долгое время древесный уголь оставался незаменимым при переработке чугуна в железо—в кричных горнах. Попытки п. вменения каменного угля к процессу передела по кричному способу не были удачны, вследствие дурного качества получаемого продукта, так как при непосредственном соприкосновении топлива и металла при переделе железо легко воспринимало все вредные примеси, заключавшиеся в Топливе. Лишь путем изменения самого способа передела— вместо кричного горна в отражательной печи—в 1784 г. англичанину Cort’y удалось применить каменные уголь и вообще плохие сорта топлива к процессу передела чугуна в железо, причем самый способ по характерной присущей ему операции получил название „пудлингования“. С этих пор ковкий металл вновьначинает занимать принадлежавшее ему некогда первенствующее значение, вытесняя чугун из различных областей применения (например, при постройке мостов, затем—в производстве рельсов).

В дальнейшем можпо отметить следующия важнейшия усовершенствования в Ж. п. В доменном процессе—применение колошниковых газов для предварительного нагрева вдуваемаю в домну воздуха. Эго нововве иеиие, впервые примененное в 30-х гг. XIX в (в 1828 г. —в Англии, в Г832 г. —в Германии), существенно уменьшало расход горючого при выплаи-ке чугуна и в то же время облегчало возможность выплавки многих специальных сортов чугуна, требующих высокой температуры процесса. Применяемые вначале чугупиые воздухонагреватели постепенно уступили место введенным в 60 х годах XIX в каменным воздухонагревателям регенеративной системы (аппараты Коупера), которые дают возможность получать весьма высокую температуру дутья.

Б процессах передела к кричному способу и пудлингованию, дававшим различные сорта сварочного металла, железа и стали, присоединяются также различные способы получения и итого металла, железа и стали, чем открывается третий период в Ж. п. Литая сталь в небольших количествах получалась еще с 1770 г. путем переплавки стали в тиглях по способу Hunts-man’a. В половине XIX ст. появилось великое изобретение Г. Бессемера, открывшее возможность получения литой стали и железа в больших количествах. Новый способ, благодаря несравненной его производительности, совершает целый переворот в Ж. п. С этих пор полученный по способу Бессемера литой металл во многих случаях машиностроительной и строительной практики окепчательно вытесняет применявшееся ранее чугунное литье, а также пудлинговое железо и сталь; последния—в особенности в производстве рельсов. Взамеп этого, чугун приобретает большое значение как материал для передела его в ковкий металл по способу Бессемера, при котором чугун в расплавленном состоянии поступает в поворачивающияся реторты (конверторы), где с помощью вдуваемого воздуха и превращается в ковкий металл. Однако не все сорта чугуна дают по чисто бессемеровскому (кислому) способу годный продукт, а только сорта бедные фосфором, который при данном способе (то есть при работе с кислой набойкой) целиком переходит в железо и делает его холодно-ломким, то есть непригодным для употребления. Открытый англичанином Томасом способ,.д е ф о с ф о р и з а ц и п“ металла путем нрименепия осповной набойки при плавке в конверторе устранил затруднение в примеиении фосфористых чугунов. Последнее обстоятельство особенно благоприятно отразилось па развитии Ж. п. Германии, как страны богатой рудами с примесью фосфора.

Однако не во всех случаях технической практики бессемеровский металл оказывается по своим качествам вполне пригодным. Получение ковкого металла, обладающого достаточной однородностью и определенными мехапическими качествами, из чугупов самых разнообразных составов, следонательпо, вне зависимости от местных условий, притом с утилизацией всякого железного отброса путем расплавления вместе с чугуном также и железного лома на поду отражательпой печи, было предложено впервыф французами, братьями Мартелами, которые применили для своей печи регенеративную печь Сименса. Только указанная система печи дала возможность достигнуть требуемой и лсокой температуры, а потому и самый способ поент название способа Сименса-Мартена. Получение фасонных отливок из стали, ведущее свое начало еще с 40-х годов XIX столетия (когда завод Боху-мер Ферейн в Германии впервые стал его применять), со времени открытия мартеповского передела, благодаря усиливающемуся спросу на фасонное литье для машиностроения, получает всеобщее распространение.

Б соответствии с многообразием технических требований, предъявляемых к металлу в различных отделах техники, растет и разнообразие вырабатываемых сортов ковкого металла и усовершенствуются способы получения этих сортов, причем одной из главных задач современной металлургии явлется улучшение свойств получаемого металла. В стремлении с вместить более высокое качество металла, получаемого, панр.. посредством тигельной отливки, с возможной экономичностью, приходят к nopw-ВЕ способам как вдомеппой плавке, так и в процессах передела. Заесь можно указать ва являющияся результатом успехов электрометаллургии за последнее десятилетие системы электрических доменных печей, находящия себе применение в странах с дешевой электрической энергией, а также системы электроплавильных печей, служащих для получения „электростали14 (домешшя печи системы Келлера; электроплавильные печи системы Ueroult’a, Stassano, Kjellin’a, Roechling-Rodenhauser’a).

Получаемое иногда в результате усложнепия процессов обработки удорожание окончательного продукта обыкновенно окупается при этом лучшими качествами металла и экономией в весе частей и сооружений. Усовершенствование качеств металла в соответствии с пазпачепием деталей приводит к разработке приемов цементации стали, то есть повышения ея поверхностной твердости при помощи длительного науглероживания, путем диффузии в нагретом, но еще твердом состоянии (способы Гарвея, Круппа, применяемые при получении бропи). Достижение определенных механических качеств обеспечивается применением как металлургических средств (всевозможных присадок), так и механических способов (прессование по способу Витворта, Ilarmet’a). Разработка, научных методов исследования сплавов, в том числе применение металлографии, открывает дальнейший путь ко введению в техническую практику всевозможных сплавов железа, как-то: пиккелевой и хромо-ннккелевой стали, стали сильно марганцовистой и (для рельсов) стали и чугуна с примесью титана, вольфрамо-ванадиевой стали (для инструментов) и так далее В этом отношении, а равно и в отношении способов мехавнческой обработки успехи промышленной техники становятся все более тесно связанными с научпыми работами институтов и отдельных научных исследователей.

Развитие механических способов обслуживания печей и машин путем транспортирования обрабатываемых материалов и манипулирования при всех операциях, облегчая и упрощая труд рабочого, в то же время служит для повышения интенсивности хода производства как в отношении масс пускаемых в обработку материалов, так и в отношении рабочих скоростей. При росте производительности и уменьшении числа рабочих производство приобретает характер массового, с полуавтоматическими орудиями для большинства операций. При этом громадные количества затрачиваемой на все операции механической работы ставят технику серьезные задачи о паявыгоднейшем ь использовании запасов тепловой энергии, заключающей ся в колошниковых газах доменных и коксовальных печей. Запас энергии, остающийся свободным за покрытием всех потребностей современной доменной печи (как то; на пагревание дутья и на подачу воды для охлаждепия), измеряется часто многими тысячами лошадиных сил. Так, доменные печи Сев.-Амери“ канск. Соед. Штат. служат источниками энергии в количестве до 1.500.000 лошадиных сил, из которых около 750.000 лошадиных сил может быть обращено для прочихь целей, помимо нужд доменных печей (Howe).

Использование доменного газа для работы в газомоторах (двигателях внутреннего сгорания) составляет одно из блестящих завоеваний техники за последния 10—15 лет. Тем не менее не всегда вопрос о выгодности того или ипого типа установки для центральной силовой станции решается в пользу газомоторов, работающих на доменных газах; очень часто домеп-ные газы сжигаются под котлами, а пар используется в центральной установке паро-дипамо; наконец, возможно в отдельных случаях и применение отдельных паровых двигателей, с использованием отработавшего пара в паровых турбинах низкого давления Выбор правильного типа установки при больших мощностях железоделательных заводов имеет существенное значение.

Общая схема производства железных продуктов.

В природе железо находится в виде руд смотрите выше, Железо и железные руды, 1/16).

Исключая незначительное количество руды, перерабатываемой неп средственпо в железо первобытными приемами у некоторых некультурных племен, вся добываемая железная руда переплавляется в доменных печах, причем в качестве продукта получается чуиун. Главнейшие сорта чугуна по его дальнейшему назначению разделяются на два вида: 1) чвгуны литейные, предназначенные для получения отливок, путемдоследующей переплавки в ваграпках, тиглях или пламенных печах; 2) чугупы и ередельпые, служащие для переработки их в ковкие сорта железа путем передел ых иииоцессов.

Отливки из чугуна по своему химическому составу, механическим свойствам и отчасти способу переплавки могуи получаться в виде изделий из серого и закаленного чугуна, а также в виде ковких изделии (ковкий чугун). Ковкие copra железа по способу передела, но составу и свой твам разделяются на две разновидности: 1) сварочное железо и сталь и 2) литое ж е лево и саль. Общая схема процессов приготовления же-иизсых продуктов указана на рикуии.е 1

плавку въдоменн и мечи и заключается в механических и химических процессах: измельчении, иромывке и обжигании. Слишком мелкая, порошкообразн я руда частью уносится нзь печи с колошник- вымн газами, частью же засарнвасг все промежутки между кусками шихты и тем увеличив еть сопротивление прохождению газов. Слишком крупвые размеры кусков затрудняют их про-гревание, а также восстановляющ е действие газов на внутренния частицы руды в кусках.Вообще величина кусков должна определяться условиями наилучшого действия газов, теплового и химического, при процессе плавления и восстановлении в доменной печи. В силу и этого величина кусков руды должна находиться в

Рио

Что касается до распределения различных сортов чугуна в соответствии с их назначением для переплава или для иерелела, следует вообще заключить, что литейпое дело требует лишь 18% от общого количества выплавки, а 82% чугуна идет для передела в ковкие сорта железа.

Класс фикация процессов. Важнейшие процессы производства железных продуктов можно классифицировать следующим образом, —1) Добывание и подготовка руд. 2) Процессы извлечения железа из руды:—а) доменный процесс, достигающий цели путем восстановления и обу лероживания; б) процесс непосредственного извлечения из руды; последний в настоящее время не имеет значении. 3) Процессы переработки, иначе—передела чугуна в ковкий продукт, или процессы очищения (фрнше-вания): бессемеровский.томасовский, мартеновский—дают ли coo железо и сталь; кричный и пудлинговый дают сварочное желево и сталь. Очищение главным образом заключается в удалении при помощи окислительного процесса избытка примесей: С, Si, Р, Ми, неизбежно поглощенных железом при доменном процессе. 4). Процессы, направленные к получению определенных свойств путем изменения состава и структуры готового изделия с помощью особой его обработки. Сюда относятся все процессы цементации, проц-ecu приготовления ковкого чугуна, все операции отжига и закалки. 5). Процессы, имеющие целью придание материалу определенной формы. В зависимости от двух главнейших механических свойств железных металлов, по которым они разделяются на металлы плавкие и ковкие, эти механические процессы разделяются па два вида; а) процессы переплава, а именно — изготовления чугунных и стальных отливок, и б)процессы механической обработки давлением, а именно: прокатка, прокопка, волочение проволоки и труб и прочие.

Не все из указанных выше процессов имеют одинаковое значение; из числа процессов передельных, в силу пе столько технических, сколько в особенности экономических причин, в настоящее время преобладащео значение имеют процессы получения литого металла, как соединяющие наибольшую экономичность сь ниииболшеи производительностью.

Подготовка руд к плавке. Подготовка железных руд к плавке имеет целью облегчить последующуюсоответствии с размерами доменпой печи, для которой руда предназначается. Для правильного хода плавки в небольших печах требуется измельчение до величины куриного яйца, тогда как новейшия большия печи допускают загрузку кусками величиною в булыжник.

Для измельчения служат ручные молота, отчасти толчеи, валки и в особенности дробилки. Последния отличаются большой производительностью в особенности при хрупких рудах) и в то же время дают мало пыли. В числе систем дробилок можно указать дробилку Блэка, которая затрачивает от 3 до 4 лош.с. и раздробляет 300—400 пудов руды в час (рисунок 2)

Рисунок 2.

Промывка имеет целью удалить струей воды более легкую часть руды, пустую породу, причем более тяжрлая часть,содержащая железо, осаждается,чем и увеличивается относительное содержание железа—руда „обогащается“. Простейшее устройство состоит из деревянных, наклонно поставленных желобов; навстречу струе воды, текущей сверху, рабочие при помощи скребков передвигают руду. Из механических, устройств применяются вращ ющиеся барабаны из железных листов с несколько наклоненной осью. Поступающия навстречу струе воды руда передвигается автоматически при помощи насаженных па внутренней поверхности барабана направляющих из углового железа

Об жяг руд, Химическая подготовка руд путем обжиигапил применяется чаще, чем промывка. При этом руда нагревается до температуры ниже t° ея плавления, при доступе воздуха. Целью обжига является разрых-ленифз руды, чтобы сделать еф более пористой и облегчить ея восстановление и отчасти удалить летучия вредные примеси. Обжигаются главным образом шпатовые железняки с целью удаления иэ руды углекислоты, чием значительно ускоряется начало восстанови-гелыпого процесса в доменной печп. Кроме того, при обжииганип содержащаяся в руде закись железа (FeO) переиволптся кислородом воздуха в высшие, по легче восстгаповляемые окислы железа (окпсь железа—Fe»03). Обжшг магпитпых железняков имеет целью не

Гпс 3.

только разрыхлить и сделать плотную руду б. лее пористой и потому легче восстановляемой, но также и перевести большую часть магнитной закись-окиси железа (FeO-}-Fe03) ь окись (Fe-03). С ижигание руд, содержащих пирит (Fes), име т целью выделить серу, превратив пирит в окисел железа (2FeSs-f-110== Fej03+4S0;). Обжигание производится в кучах, в стойлах и в рудообжнгательных печах. Только в случае углистых железняков не требуется затраты горючого материала лля обжига. В остальных случаях приходится затрачивать более или менее зн.ичителт ное количество твердого топлива или колошниковых доменных газов. Из систем печей можно указать: так называемия зпгерландские печн, рудообжигателыиые котлы, штиринские печи, газовия печи Вестмана (в которых используются доменные газы), газовия печи Филлафе-ра, печи Джиерса.

Выплавка чугуна. Сырыми материалами при выплавке чугуна служат: железпая руда,топливо и плавень, или флюс Важнейшия руды, применяемия для выплавки: 1) магнитный жслезпяк; железо входит в виде закись окиси или магнитной окиси (Fe30i): 2) железный блеск и красный железняк; железо входит в виде безводной киси (Fe,03); 3) бурый железвяк; железо входит в виде водной окиси; 4) шпаювый железняк; железо входит в виде углекислой заквси железа (FeC03). Кроме руд, для переплава в доменных йенах применяются также колчеданные огарки, получающиося в виде отброса при производстве сериой кислоты и в железных колчеданов (Подробности о рудах смотрите выше, Железо и железные руды).

Топливом для выплавки в доменных печах служит: 1) древесный уголь—дубовый, буковый, сосновый, березовый, еловый; 2) кокс, к которому в некоторых случаях прибавляют антрацит и еще реже — каменный уголь. Применение древесного угля ограничивается местами, богатыми лесом: Швеция, > рал, С. Америка (отчасти северная и центральная Россия, также Австрия). Плавнями могут служить известняки, песчаники, иногда глина, в зависимости от содержания тех или иных примесей в пустой породе и топливе. Пла-вепь образует с этими примесями более или менее легкоплавкие и, следовательно, легкоотделяемия от железа соединения, или так называемым шлаки. Для получения легкоплавких шлако необходимо брать плавень характера протинопол ясного примеси в руде, то есть, при преобладании в руде кремнезема (кислого вещества)— известняки (основания); при руде, богатой известковыми примесями—наоборот, песчаники.

Доменная печь (домна). Доменная печь представляет собою высокую шахтную печь (рнс. 3), высота которой во многвх случаях достигает 34—Я5 метров, а максимальный внутренний диаметр—7—7,5 метров. Высота доменной печи зависит от рода применяемого топлива. Более мягкий, рыхлый древесный уголь, при большом давлении легко раздавливаемый и рассыпающийся в порошок, обусловливает меньшую высоту доменной печн, чем сравнительно тверды» кок<(. Таким образом высота доменных печей, работающих на древесном угле, считая от лещади горна до верха колошника, не превышает 18 метров, а наибольший внутренний диаметр—3 с небольшим метра (в современных американских древесно-угольных доменных печах), причем объём этих печей достигает приблизительно 100 куб. метров, а наибольшая производительность— 80 т. чугуна в сутки. Поперечное сечение древесноугольных доменных печей иногда еще встречается овальное; современные доменные печи для древесного угля строятся круглого сечения. Доменные печи, работающия на коксе, при наибольших размерах высоты и диаметра (35 метров и 7,5 метров) достигают объёма в 800 куб. метров и производительности до 7С0 т. чугупа в сутки. Доменные не и принадлежат по типу к непрерывно-действующим печам, и после так называемой „задувки домны“ кампания продолжается несколько лет.

Форма профнлядомети пой печи. Очертапия вертикального разреза доменной печи, или ея профиль, как и -размеры, с течением времени претерпели ряд изменений, о которых дает пр>дстав. ение рисунок 4. Последний профиль, относящийся к доменной печн завода (iutehoffnungsliutte 1910 г., дает очирт нин, обычные для современных доменных печей для плавки па кою е. Вверу (рисунок 3)шахта оканчивается колошником К, чи рез который производится засыпка материалов, входящих

Рисунок 4

в состав „колоши“. Цилиндрический переход от верхнего конуса шахты к нижнему более короткому конусу называется „распаромъ“; нижпий конус, занимающий около Vз всий высоты печи, называется „заплечиками“. Внизу печь заканчивается цилиндрической частью, называемой „горномъ“. Ширина печи в нижней части, то есть в горне, находится в определенной зависимости от упругости дутья; вдуваемый через фурмы 0 воздух должен проникать до оси доменной печи, чтобы сбез печить возможно равномерное горение по всему попереч-пому сечению. Плавящияся массы оказывают вдуваемому воздуху значительное сопротивление; в виду этого, чтобы вдуваемый воздух достигал середины гориа, диаметр горна обыкновенно немногим превышает 3 метра. В остальном указанная форма профиля определяется условиями работы печи следующим образом;

]) в наиболее узкой части печи—горне, разделяющемся плоскостью, проходящей через фурмы, па 2 части— верхний горн и пижпий горн (или металлоприемник), получается наивысшая концентрация выделяемого тепла и температуры в поясе плавления; тут же копц“нтри-руются продукты доменной плавки: жидкие шлаки и чугун, скопляющиеся на лещади горна и распределяющиеся по удельному весу, то есть шлаки вверху, а чугун внизу (уд. в шлаков—2,8, чугуна 7.3). 2) Газообразные продукты горепия, главпым образом СО, подымаясь навстречу опускающимся слоям шихты, оказывают двоякое действие-тепловое и химическое: они подогревают верхние слои и восстановляют железо из окислов. Возстаповление газообразпой окисью углерода экономически выгоднее, чем твердым углеродом; при этом на расплавленные массы окись углерода ужо пф оказывает восстановляющого действия. Поэтому увеличение пути газов, то есть высоты нижнего и верхнего конуса, является выгодпым как в отношении передачи тепла, так и в отношении восстановляющого действия газов. 3) Далее, профиль шахты определяется также условиями опускания, или схода слоев насадки; для возможно рав-померпой нагрузки и движения слоев твердых частей шахты необходимо возможно уменьшить трение о стенки печи, а для этого следует суживать кверху копус шахты. При этом сход метериалов получается более равномерным, а равно и газы при подъеме более равпомерпо распределяются по площади сечения.

Несколько ниже фурм расположены шлаковия отверстия для выпуска шлаков, а над лещадыо делается отверстие для выпуска чугупа из печи—„выпускное отверстие“.

Вя внутреппяя часть печи выкладывается огпеупор-пой футеровкой; высокая температура в поясе плавле-пия требует особых мер для охлаждения кладки. Наружная кладка делается из обыкновенного кирпича, причем между футеровкой и наружной кладкой оставляется промежуток в 5—7 сантиметров, заполняемый золой, для возможности свободного расширения ] Футеровки. Вся верхняя часть печи, начиная от распара, опирается, совершенно независимо от заплечиков, на кольцеобразную плиту, положенную па колонны, чем открывается свободный доступ к горну и разгружаете» наиболее ответственная часть печи от давления, на которое она и нс расчитаиа.

Доменный процесс. Во время работы печыиа полнена сверху донизу чередующимися слоями топлива, флюсов, железной руды, причем в нижней части, над плоскостью фурм, находится только топливо. Загрузка производится сверху через отверстие колошникапри помощи загрузочпого аппарата, через определенные промежутки времеии. Через фурмы вводится мощное сильно подогретое дутье. Происходит энергичное горение топлива, и развивается высокая температура, достаточная для плавления не только шлаков, но и уже оО-углсрожфнпого железа в нижних слоях медленно опускающагося сверху столба твердых веществ; содержащееся в этом столбе топливо сгорает под влиянием дутья, остальные вещества сплавляются вследствие развиваемой горением высокой температуры, а непрерывное пополнение насадки сверху обеспечивает непрерывный ход печн. Некоторое наглядное представление о ходе процессов может лать схематический рисунок 5, представляющий внутренний вид печи. Выше

уст «авветв“.О

ааала айва“ ..

иияля железа. L

слой р»еалав.ивняого шлака - -

Рнс. 5.

уровня плавления все материалы представлены в твердом виде, ниже уровня плавления—только кокс находится в твердом виде; все остальное плавится и но каплям стекает на дно печи. Навстречу опускающемуся столбу твердых веществ идет подымающийся столб горячих газов. Кислор ид дутья соединяется с углеродом топлива. Реакция идет или непосредственно (C-fO=CO), или сперва углерод образует углекислоту (С+ 20=СО), которая затем в соприкосииовспии с раск&ленвыы кокс м при высокой температуре восстановля“-тся в окись углерода (СО-|- Сг=2С0). Образующаяся окись углерода выесть с атмосферным (нейтральным) азотом дутья проходит восходящим потоком через печь, навстречу опускающемуся столбу руды, флюса и топлива, и восстановляет железо. Скорость прохождения твердых веществ через печь 12 — 15 часови; скорость прохождения газов измеряется долями минуты. Пагретые газы отдаю и твердым веществам свое тепло, вследствие чего температура га-вов вблнзв сопл выше 1600°С, а при выходе из печи только 300°—400°С, то есть утилизация тепла в доменной печи идет весьма совершенно. Далее, процессы в доменной печн должны осуществлять следующия задачи:

1) восстановление железа, 2) его обуглероживание, 3) его плавление, 4) превращение пустой породы в соединении с золой и флшсаыи в плавкий шлак и плавление этого шлака, 5) разделение полученного расплавленного чугуна и шлака.

Прежде, чем начнется восстановление, весь сырой материал высушивается током горячих газов в самой верхней часта печи, которая может быть поэтому названа „подготовительным поясомъ“. После того, как руда в „подготовительном поясе“ достаточно нагрелась,—примерно до 400иС (при чем это нагрепание сопровождалось выделением влага—гигроскопической и кристаллизационной), — па руду начинает действовать окись углерода и производит восстановление железа по реакции. Fe0j-j-3C0:r=2Fe-|-3C02. Процесс восстановления, по мере опускания вниз руды, усиливается, в завнсимосш от изменяющагося условия равновесия между четырьмя веществами: 1) Fej03,

2) образующимся Fe, 3) СО и 4) образующейся СО“. Идя от колошника книзу, количество СО уменьшается, а количество СО увеличивается. Отношениесо,

сослужит мерою утилизации топлива в домепиой печи. Возстановители.пый пояс охватывает область температур от 400° до 800РС. В конце процесса восстановления получается металлическое железо губчатого строения. Далее следует процесс обуглероживания, обпнмающий область температур от 800° до ИОООС. Железо обуглсроживастся вследствие тЬспого соприкосновения с отложившимся на нем в виде тончайшого порошка раскаленным углеродом, причем точка плавления железа, вследствие насыщения его углеродом, понижается. Обуглерожепное желЬзо при температуре 1100° уже плавится, причем одновременно па-чипается и образова ииф шл асов. Таким образом слегующин за проце сом обуглероживания процесс плавления охватывает область от верхнего копна заплечиков (смотрите рлс. 3) до горна (пояс плавления), с температурами от 1100“ до 1500°С. Стекая над раскаленным добела горючим, желЬзо растворяет углерод и насыщается им еще более. Чемь полнее восстановление железа, тем меньше окиси железа переходит в шлак, и тем лучше сохраняется огнеупорная, состоящая из кремпекислоты и окиси алюминия, футеровка шахты. Футеровка защищается от разъедания ея окисью железа—покрывающим се слоем мелкого угля, выделяющагося в результате реакции 2CO=C-{-COs. При неполном восстановлении происходит окисление угля, отложившагося на футеровке, по реакции: FeO-f--f С=г СО -f-Fe. Остающийся пезащишопным кирпич быстро разъедается действием шлака, содержавшего окись железа, которая образует с кремнекнелотою и окисью алюминия и есьма легкоплавкое соединение. В том случае, если восстановление железа из руды окисью углерода было недостаточно полно и шлаки содержат значительное количество FeO, не ошлаковавшаяся закись железа восстановляется непосредственно углеродом топлива; но этот процесс требует гораздо большого расхода топлива, чем восстановление окисью углерода. В то же время, чем сильнее восстановление, тем больше получается содержание Si в чугуне и тем меньше содержание S. При энергичном процессе восстановления получается более полное восстановление также Р и Мп, содержащихся в руде в виде PS0S (фосфорной кислоты) и МпО (перекиси марганца). Возстановление идет уже за счет твердого углерода по реакции: P20t + 5C=5CO + 2P;MnOs4-2C=2CO + Mn.

Таким образом восстановление Мп, Р, а также и Si, идет за счет твердого углерода и требует значительного расхода тоилива. Содержание Мп и Р в чугуне ва ь-рвют, изменяя их содержание в самой шпх те. Содержание же S и Si в чугуне регулируется путем соответствующого регулирования хода плавки. Содержание кремния устанавливают, регулируя восстановление Si02, седержащейся в пустой породе и золе, но реакции: SiOs-f 2С=Si -f-2CO, причем восстановленный Si тотчас поглощается уже расплавленным железом. Таким образом регулируя условия восстаиовления, можно регулировать и ход указанной реакции; следов., выделение Si и тем самым—получение чугуна: серого литейного, графитистого, болЬф богатого Si, или белого, передельного чугупа, бедного Si и графитом.

Мнения о характере реакции восстановления -S расходятся. Howe указывает следующую возможную реакцию: FeS-f-CaO-fCc=Fe-j-CaS-t-CO, сопровождающуюся восстановлением не серы, а кальция, с получением сернистого кальция, который нерастворим в железе и целиком переходит в шлак. Таким образом содержание серы в чугуне будет тем меньше, чем дальше идет восстановление кальция, то есть чем энергичнее ведется восстановление.

Меры, применяемия для регулирования восстановления, суть следующия:—1) контроль над температурой горна печи; 2) изменение количества топлива но отношению к шихте (то есть руде и известняку); 3) изменение состава шлака. Для повышения температуры горна существуют три главные способа: 1) увеличение количества топлива по отношению к шихте; 2) повышение температуры дутья; 3) повышение точки плавления шлака—нутом изменения его состава.

Увеличивая содержание СаО в шлаке, мы тем самым относительно понижаем содержание Si08 и, следовательно, повышаем способность удерживать SiO}, а следовательно, задерживаем восстановление Si по реакции: Si02-f 2C=:2CO-f-Si. В результате увеличение содержания СаО в шлаке ведет к уменьшению Si в чугуне, следовательно, к образованию менее серых сортов чугуна. Возстановлению Мп, напротив, присутствие основных шлаков, то есть увеличение содержания СаО, способствует. Те изменения в ходе работы печи, которые ведут к уменьшению содержания S и к получению более серого чугуна, ведут одновременно и к уменьшению содержания Si, следовательно —тоже к получению более серого чугуна. При древесно-угольной плавке сера может попадать в шихту из руды. При плавке на коксе, в котором содержание серы обыкновенно бывает около 1% и более,—сера может переходить в чугун также и из топлива. Чтобы сера не переходила в чугун, нужны сильно-основные, богатые известью шлаки, иоглощающие серу в виде CaS.

В зависимости от сорта выплавляемого чугупа производительность доменной печи может сильно колебаться, благодаря изменяющимся условиям ведения плавки. Указывают следующия цифры относительной выплавки сортов чугупа (Ledebur):

Обыкновенныйбелыйчугун.		Темносер.лнт. чугун.		Зеркальный с содерж. Мп 1012%.		Зеркальный Сb болмн. содерж. Мп.		FerrosiJ. от 12 до 15% Si.		Ferro-mang. 75—8U% Мп.
100»/,		65%		63%		40%		35%		25%

Доменный процесс по сравнению с процессами непосредственного получения железа из руды обладает следующими преимуществами. 1) Из руды извлекается почти всо железо, и продукты—чугун и шлак—получаются в расплавленном состоянии, а по в твердом или тестообразном; последнее обстоятельство удешевляет его последующия (передельные) операц и; 2) уменьшение количества серы, достигаемое при попутном увеличении в продукте содержания С и Si без особых затруднений в доменном процессе, пиедставнло бы непреодолимия затруднения при процессе непосредственного получения железа из руды. Указанными преимуществами объясняется тот факт, что процессы непосредственного получения железа из руды утратили в настоящее время свое значение.

Вспомогательные аппараты и устройства при доменной выплавке. Важнейшия усовершенствования, внесенные за последнее время в производеиво чугуна, касаются: 1) обслуживания пронзвэдства механическими приспособлениями для засыпки руды, флюса и топлива; 2) устройств для выпуска, разлива чугуна и последующих операции с ним; 3) повышения производительности и экономичности доменной печи путем применения воздухонагреватрльпых приборов для по-догрева дутья и мощных воздуходувных машин; 4) повышения общей экономичности производства, благодаря лучшей утилизации доменных колошниковых газов.

Подача и засыпка сырых материалов в настоящее время производится большей частью механическим путем, например, по схеме, указанной на рисунке 6.

площади перед рядом доменных печей всегда расшола-гают большой (зимний) запас материалов, посгупа-ющий из ларей (С) и распределяемый по площади (большим козловым краном. Отвод колошниковых газов встречается различный: центральный, боковой и смешанный; при этомь устройство отвода газов должно -быть согласовано с системой колошникового затвора.

Чугун по выпуске из домны. Выпуск чугуна производится тотчас но наполнение горна до горизонта шлаковой фурмы. Чугун течет по выложенной песком литейной канаве и растекается по системе желобов, кь которым примыкают формы для „свинокъ“. Струя чугуна проходит сначала под лежащий в

Рисунок 6.

Вагонетки, котор. доставляют руду, кокс и известняк для ряда доменных печей, проходят над рядами длинпых ларей (А, В, С), из которых материалы по мере надобносди поступают в большия бадьи, подвешенные к тележкам, передвигающимся по наклонному подъему на колошник доменной печи. Колошниковый затвор до ижен быть устроен таким образом, чтобы при засыпке материал в печь доменные газы не могли вырываиься из нея. Затвор устраивается двойной, бодчиеио частью в виде двух колоколов, вес которых уравновешивается противовесами; приводится в действие по большой части электрическим путем. Управление подъемом бадьи и загрузкой производится снизу, из особой будки (F), находящейся у подножия иечн; как только особый контрольный и сигнальный прибор укажет, что бадья поднялась до верха домны, бадью опускают до тех пор, пока она своими флянцами не ляжет на соответствующие неподвижные флянцы ИШ (рисунок 3). После этого, ослабив кабель Т, заставляют коническое дно бадьи опуститься, нажать на верхний уравновешенный колокол; вследствие этого содержимое бадьи ссыпается в промежуток между верхним и нижним затвором. Натягивая кабель Т, поднимают дно бадьи, заставляя таким образом крыш-

канаве поперечный брус, который задерживает шлак пропуская чугун. Формы для литейного чугупа делаются обыкновенно в песке, тогда как белый чугун выпускают обыкновенно в плоские чугунпия и з и о жницы. По остывании чугупа, еще красные горячия свинки подвергаются разбивке для отделения друг от друга. Тяжелая работа разбивки горячих свинок совершается часто вручную тяжелыми молотами; применяются также и гидравлические прессы, к которым целый ряд свинок, соединенных между собою, подвозится подвижным коаном. Но еще большее облегчение и удешевление рабопл, а также экономию площади разлива, дает разливочная машина Uehling’a (рисунок 7).

Ряд тонких стальпых изложппц (ВВ), укрепленных па безконечной цени, проходит перед нос ком разливочного ковша (А); в ковш чугун поступает из домны, а из ковша разливается но постепенно передвигающимся изложницам. ЗатвердеванИе и ох акдеиие свинок ускоряется поливкой их водой, а также проиускапием через бак, наполненный водой. Достигнув барабана С уже охлаждепные свинки падают в вагон. Чугуп из домеп «ой печи м«.жет игти в дело не только в виде твердых свинок, или

Рисунок 7.

ку I занять свое прежнее положение, причем пространство между I и К оказывается опять замкнутым. При опускании затем пвстоЗ бадьи новая бадья поднимается на ея место. В это время открывают нижний затвор ИС —и материалы постунают в нечь. Па

штыкового чугуна, по также о в жидком виде, причем и особой конструкции ковшах, нотивлен-пых ва тележки,чу ун перевозится с помощию различного рода двигателей (например, с помощью эиекгро-возов) к мишерам (смесителям), конверторам илимартеновским печам для дальнейшого передела.Шлак отвозится к местам отвала в горячем виде—в вагонах ковшах, также специальных конструкции В других сл чаях шлак молот вылпваься прямо в р- зер-вуа с ьодой и таким образумь гранулироваться. Получаемый шлеки ВЫЙ П еок отвозится па ОбыКИИОВен ых железнодорожных платформах на заводы для прпг< то-вл« ния ии иакового кирпича, цемента и для других целей

Защита и охлаждение стенок домпы. Футер вка печи но время работы страдает как от разъедании, так и от снашивания ея, в особенности в нижней, наиболее горячей части—у заплечиков и горна. В видах лучшого охлаждения степки печи в этом месте делаются тонкими и охлаждаю > ся водой. Часто, с цеиыо охлаждения, в кирпичную кладку стенок заплечиков и горна закладыв ются в песколико рядов плоские охлаждаемия водой бропзовия коробки. Такому же непрерывному охлаждению подвергаются и фурмы, снабжаемия холодильными коробками из фосфористой бронзы (а сама фурмы часто выполняются из ковапой меди). Очень часто нижняя часть печи обшивается панцирем из стальных плить, скрепленных м.-жду собою болтами, или горн скрепляется стальными обручами.

Воздуходувки и иппараты для нагрева-н и я дутья. Воздух, необходимый для сжигания топлива, при отсутствии в доменной печи естественной тяги, должен вдуваться с определенным давлением, кот- рое зависит от сопротивления, представляемого столбом насадки печи (для древесно-угольных печей давление лутьи=0,08—0,15 килограммр. на кв. см., для работающих на ко-ксе“0,35—1,00 клгр. па кв. см., иногда и более). Коли чество вдуваемого в минуту воздуха доходит от 500 до 1300 куб. метров. Применявшиеся прежде паровия цилиндрические воздуходувные машины в настоящее время усиуп&ют место или таким же машинам, но приводимым в действие газомоторами, работающими на домеввом газе, или же, в последнее время,—так называемым „турбо-воздуходувкамъ“, представляющим соединение паровой турбины и центробежного воздушна! о насоса.

Приборы для нагревапия дутья в настоящее время должны давать нагрев воздуха во многих случаях до температуры 800°—850° С (обычно до G000 — 650° С); поэтому могут применяться только кирпичные воздухо-нагреи атели системы Wbitwell или Cowper; чаще последние. В системах печей Коупера применен принцип регенерации тепла. Сперва ч..сть доменпого газа, содержащого обыкновенно от 20 до 2б°/0 окиси углерода в представляющого поэтому ценное топливо, после оч.иетки пускается в аппараты и, сгорая в соединении с воздухом, нагревает большую поверхность кирпичных каналов; затем через печь пускается в обратном направлении снежий воздух, который нагревается от соприкосновения со стенками каналов и несет полученное тепло в доменную печь. Аппараты Коупера, изображенные на рисунке 8, представляют высокою цилиндрическую шахту, высотою 20—30 мтр., поверхностью яагрева от 4000 до 6000 кв. метров. Вначале горение прои-ходит б широком канале (В), а продую ы горения отдают свое тепло узким канал им. Вдуваемый затем воздух идет в обратном направлении. Число Коуперов на одну доменную печь бывает от 3 х до 4-х, причем один из аппаратов остается свободным, для чистки.

Использование остаточного количества колошниковых газов доменных печей, 8а покрытием потрепости в нагреве дутья, может вметь место двояким образом: или сжигая их и топках паровых котлов, или заставляя их работать непосредственно в г зомот рах. Последний способ Дает в 2/j раза лучшее использование тепла, содержащагося в газах; однако выбор иого или иного типа установки определяется не одним использованием тепла, но также и другими соображениями.

Доменная печь таким образом является генератором движущей эпергии громадной мощности, которая для больших доменных печей выражается десятками тысяч лошад. сил. (По Ilowe 2 американских доыеи-них печи могут служить источниками эпергии в 70(00 лошадиных сил., сверх своего потребления.)

Продукты доменной плавки. Главнейшие сорта выплавляемого чугуна (кроме специальных). Руководствуясь требованиями, иреди являемыми к чугуну его назначением, чугун можно подразделить на следующие сорта“

Рисунок 8.

I. Литейный чу г у и, всегда серый, содержит значительное количество кремния (15—3,5°„) и потому характеризуется бо .ее или менее значительным соиер-жанием графта. Пои сортировке по излому различают несколько „нумеров литейного чугуна: Ки 1-наиболее крупнозерни тый; зерно уменьшается с повышением нумера Особый сорт—так и зываемыии гематитовый чугун—с весьма малым содержанием фосфора (мс-цее 0,1°/у).

И. Передельные сорта: 1) пудлинговый чугун, большей част ю белый; иногда прямей стоя также половинчатый и серый, смотря но качеству металла, который желают получить; 2) бессемеровский ч у г у и -серый, богат кр»м иием и марганцем и должен содержать возможно меньше фосфора, который при бессемеровании не можть быть уда :ен; 3) тома-совский чугу и —белый, главною примесью является фосфор (от 1,5 до 2,5° о); при не ольтом содержании кремния, должен содержать значительное количество марганца; 4) чугун для м а р т е и о в а и и я. Иля иаботы на кислом поду должен содержать лишь следы фосфора (так кака фосфор на кислом и лу не вы. е-лнегия); при работе на основном полу содеи жан е ф с-фора не В; едпо, так каы“ фосфор но свойству осиов-I июго процесса может быть удглш.

Передел чугуна в железо и сталь. Способы получения сварочного металла. Благодаря вытеснепию с рынка сварочного железа литым металлом, производство сварочного железа и стали сокращается, но все еще находит примепенис в тех случаях, когда требуется высокая способность свариваться, когда определенные требования ставятся навыками потребителей (например, в сельских и кустарных кузницах—в видЬ мягкого железа или в виде цем< птпон стали для наварки простых орудии и инструментов), и когда сварочная сталь служит полупродуктом при выделке высоких сортов ипструмсптальыои стали путем последующей переплавки в тиглях. Бблыпую тягучесть сварочного железа по сравнению с литым металлом приписывают присутствию в сварочном железе шлаков.

Кричный процесс есть старейший процесс получения сварочного железа путем окислительного плавления чугуна в горпу в непосредственном соприкосновении с топливом—древесным углем. Целью процесса является удаление избытка углерода и других примесей, как то: марганца, кремния, фосфора и тому подобное. Окислителем служит атмосферный воздух, а также богатые закисью железа шлаки, образующиеся при плавлении. Из примесей чугуна прежде всего окисляется кремний, который, с образующимися закисью марганца и закисью железа, дает легкоплавкий шлак. Шлаки, виачале кислые, по мере перехода в шлак закиси железа, становятся основными. Действуя, как сильный окислитель, кислород закиси железа окисляет примеси, & сама закись железа восстановляется при фтгм в металлическое железо. Вследствие непосредственного соприкосновения мегалла с топливом, в качестве последнего может употребляться только древесный уголь, как не содержащий вредных примесей. При работе расплавляют чугун и заставляют его стекать каплями перед струей вдуваемого воздуха; эта операция повторяется несколько оаз. Кричный горн в своем первоначальном виде представляет углубление, выложепное по бокам и на дне чугупными плитами, .досками“. Различают переднюю, иначе рабочую, или „соковую“ доску, задпюю, или хвостовую, фурменную и противо-фурмеппую доску. Отверстие для выпуска шлаков делается в соковой доске. Фурма имеет наиеловное положение и делается из меди. Новейший „шведский44 кричный горн имеет 2 или 3 фурмы; продукты горения используются для подогрева садки перед ея плавлением, а также для подогрева дугья. Такой горн имеет два пода: первый, верхний под служит, как сказано, для подогрева садки перед пуском ея в плавку, а нижний—для плавления ея; прфизводительпость такого горна доходит до 7—10 т. железа в неделю, при расходе горючого около 1 т. на т.у продукта. Способ этот сохраняется местами на Урале, а также в Швеции; значение его в настоящее время ничтожно.

Пудлинговый процесс. Почти все сварочпое железо получается при помощи пудлингового процесса. Пудлингование ведет свое п&чало с 1784 года, когда англичанин Корт применил пламенную печь, работавшую на каменном угле, к переделу чугуна в железо, чем и была разрешена задача введения в данное производство, в качестве горючого, вместо дорогого древесного угля,—минерального топлива. Здесь топливо сжигается в особой топке, смежной с плавильным пространством, и в соприкосновение с металяом приходят только продукты горения. Одноместная пудлинговая печь представляет в простейшем виде отражательную пе > и состоит: из топки для того или другого сорта топлива, смежного плавильного пространства, отделенного от топки порогом, и борова (рисунок 9). Основание пода состоит из чугун. плит, положенных на кладку или на железные балки. Стенки пода и низ его охлаждаются циркулирующим под плитами воздухом. Стенки пода и сам под выложены огнеупорной кладкой (часто из хромистого железняка), и перед работой покрываются слоем железной окалины, с примесью спелых пудлинговых шлаков. Повышая температуру приводят эту массу в тестообразное состояние и выравнивают под. Садка печи, весом 250—300 килограммр. чугуна, расплавляется без доступа воздуха, а затем начипается перемешивание расплавленного чугупа клюшкой (операция,от которой и получил название самый процесс пудлингования — по-английски to puddle значит перемешивать), с целью подвергнуть всю массу окисляющему действию продуктов горения, богатых кпело-

Рнс/9.

родом и углекислотой. Прежде всего выгорает кремний и уходит в шлак в виде кремнскисли.ты, а затем окисляется и железо. ПИлаки становятся богаче железом и тугоплавче, и окисление поддерживается также самыми шлаками и окалиной, на счет кислорода которых сгорает марганец и углерод. Выделяющаяся СО сгорает голубоватыми огоньками в углекислоту. При значительном повышении температуры происходит вскипание ванны; ваппа наполняется жидкими шлаками, которые стекают по рабочей доске. Появляющияся в виде отдельных зерен частицы железа все умножаются, свариваются друг с другом, и дальнейшее перемешивание становится все более и более затруднительным.

С помощью лома пудлинговщик разделяет полученную тестообразную массу на части, подвергая эти части действию газов, затем скатывает их в ком: разделивши ком на 4—6 частей, пудлинговщик катает их по поду в различных направлениях, чтобы придать им шарообразную форму и приварить к ним рассеянные по поду частицы железа. Получаются так называется „крицы“. Щипцами крицы вытаскиваются ин печи и на тележке отвозятся к молоту. Под молотом отжимают шлаки, которыми пропитана крица, и придают ей форму болванки (прямоугольного или восьмигранного сечепия). Болванки прокатываются в прокатном стане па так называемый ми.ибарс. это полосы шириною от 4“ до 6“ и толщиною в Iм. ДалЬе, по разрезке полос на куски равной длипы и надлежащей сортировке по излому, из пих собирают (связывают) пакеты, которые пагревают до сварочного жара и перекатывают на двух и трехсварочиое железо или сталь.

В числе усовершенствований, которые направлены к облегчению тяжелого труда пудлипговщиков, а также к увеличению производительности и экономичности пудлинговых печей, можно отметить следующия. 1. Применение печей двухместных, то есть с разделением пода па две половины; пока в одпой половине идет расплавление чугуна, в другой идет процесс поспевания криц, а затем роли этих половин взаимно переменяются. В таких печах достигается увеличение производительности. 2) Применение в пуд лчнговых иечах, вместо твердого чугуна,—жидкого, получаемого прямо из доменной печи, чем увеличивается производительность и уменьшаются в то же время расходы на топливо. При этом получается почти в четыре раза большая загрузка, но работу приходится вести двумя партиями рабочих. Однако в данном случае невозможность предварительной сортировки чу-г;на является существенным недостатком. 3) Достижение более высокой температуры при большей гконо-мичпости обеспечивается также системой двухместной вращающейся печи „Pietzca-Furnace“ (рисунок 10), рабочия камеры которой приподнимаются и поворачиваются на 180° с помощью гидравлического поворотного крана, причем в камере, ближайшей к тодке иимеющей более высокую температуру, идет пудлингование, а в другой камере загруженный чугун нодогре ваегся. Соединение печи с газогенератором и использование тепла отходящих газов для подогрева чугуна в более отдаленной половине печи дает весьма экономическое использование даже плохих сортов топлива. Тепло продуктов горепия можно улавливать также при помощи регенеративной системы печей Сименса. 4) Применение пудлинговых печей с механическими приспособлениями для облегч. труда перемешивания массы.

Способы получения литого железа и стали. Миксер, или миииер (смеситель). Для процессов передела чугуна в литое железо и сталь монет применяться как твердый, штыковой, таки и жидкий чугунь. В последнем случае всем процессам передела очень часто предшествует скоилениф и выдерживай е жидкого чугуна, полученного из одной или нескольких доменных печей, в особом цилиндрическом резервуаре, емкостью часто до 250 и даже до 500 т.,—так называемом миксере, который может поворачиваться га роликах при помощи гидравлич. цилиндра. При этом чугун поддерживается в расплавлепиом состоянии или

Таким образом применение миксеров облегчило пользование жидким чугупом при бессемеровском процессе непосредственно из домеппои ночи- Миксер, с соответствующим механическим устройством для его поворачивания и подогрева, изображен на рпс. 11.

Бессемерование. Окислительный процесс, получивший свое назвапие по имени предложившего этот способ в 1858 году англичанина Г. Бессемера, служит для получения большой часии потребляемого нами в настоящее время литого металла. Сущность этого окислительного процесса состоит в следующем: жидкий чугун, неип средств. получаемый из доменной печи, или из миксеров, или, наконец, расплавленный в особой печи (вагранке), вливается в грушевидную реторту (бессемеровская груша)—т. н. конвертор, и подвергается окислению под действием воздуха, вдуваемого в нижнюю часть сосуда сквозь ряд мелких отверстий и пронизывающого таким образом жидкий металл. За счет кислорода вдуваемого воздуха происходит весьма энергичное окисление находящихся в чугуне примесей— кремния, марганца, углерода, которые выгорают и в виде газообраз-

Конпчсскос

Рисб зь зодогреваиия, или при помощи незначительного ио-догрезания. При неизбежной неравномерности в ходе доменного процесса в составе чугуоа замечаются обыкновенно резкие колебания в отношении содержания серы и креяния; колебания же являются недопустимыми при дальнейших передельных процессах (особенно при бесссяеровании). Применением миксеров не только достигается равномерность состава чугуна и имеющее пер-венстиующее значение для бессемеровского нроцесса по-стоянгтво содержания кремния, но также достигается удаление шачнтельной части серы, путем постепенного выделена! в шлак нерастворимого в железе сернистого кадьця (при чем кальций предварительно отнимает серу у риетворепного в чугунЬ сернистого железа), а также путем выделения почти нерастворимого в железе сЬрнисгого марганца; при этом марганец, соединившись с сеой, всплывает на поверхность и в соприкосновении с воздухом окисляется; образующийся сернистый газ наделяется.

11.

пых продуктовь уносятся сквозь верхнее отверстие реторты (рисунок 12).

Сгорание примесей, в первую очередь кремиия, затем углерода, марганца и отчасти самого железа, ведет к выделению большого количества тепла (считая, что I клгр. Si при сгорании дает 78 0 калорий; 1 клгр. С, сгорая в С02, дает 8080 калорий, а в СО—2473 кал. (при чем в СО сгорает большая часть—примерно % содержащагося С); 1 клгр. Мп дает 1724 калории, а 1 клгр. железа дает при сгорании в FeO 1644 калории, причем количество окислившагося железа составит не мепее 3%. мы, при составе бессемеровского чугуна: 0=3,4%, Si=2,5%, S=0,025%, Р=0,05%, Мп~ =1,00%, получим около 40000 единиц тепла на 100 клгр. чугуна). Для сгорания всего количества примесей и получения литого металла определенного состава не- б-ходимо ввести оиределеиыое и в зависимости от емкости конвертора (от 5 до 25 т., в среднем 15 т. литого металла)—значительное количество воз-

Рпс. И.

духа, упругостью от 1,5 до 2,5 атмосфер, с помощью воздуходувной машины. Главная особенность процесса состоит в быстроте операции, продолжающейся в среднем 15 минут, в течение которых сгорание примесей происходит внутри сам и металлической ванны, это дает такое сильное повышение температуры, что металл, лишенный большей части примесей и ставший весьма тугоплавким, все же остается в жидком состоянии. Когда все лримесн железа выгорели, чтобы освободить металл от закиси железа (FeO), образовавшейся в результате окисления железа струей воздуха и сообщающей железу свойство красноломкости, а также, чтобы ввести в железо определенное количество углерода, в конвертор производится присадка специальных сортов чугуна—зеркального чугуна, предварительно раенлавлеппого в вагранке, или ферро-мангана (ферромарганца), забрасываемого кусками (раскаленными докрасна),—в зависимости от того, желают ли получить спльпо-углеродистый продукт (в этом случае присаживают зеркального чугуна), или мало углеродистый (в этом случае—ферромарганец). Дезоксидирующим элементом является марганец, вытесняющий железо из окислов и переходящий затем в шлак. Для регулирования температуры процесса, в связи с большим или мепыиим содержанием примесей в бессемеровском чугуне, в особенности содержанием кремния, можно пользоваться большим или меньшим предварительным перегревом чугуна, заливаемого в реторту, а также присадкой обрезков рельс и вообще железа; последнее служит средством для понижения температуры ванны. При выгорании примесей, помимо наблюдаемого изменения цвета и вида пламени, для коптроля хода плавки служат также постоянные спектрометрические наблюдения пламени выделяющихся газов.

Кремнекислая футеровка бессемеровского конвертора и та роль, которая принадиежит в бессемеровском процессе кремнию, определяют характер образующихся шлаков и самого процесса, а именно—шлаки имеют кислый характер, и процесс Бессемера называется „кислым процессомъ“. Если в чугуне содержится случайно фосфор, то последний по свойству шлаков не может быть выделен из чугуна. Поставленная поэтому задача „дефосфоризации“ железа разрешена введением особого так называемого томасовского процесса.

Томасовский процосс отлнчазтея от бессемеровского какт родом материала футеровки—основного,

вместо кислого, и характера шлаков—основных, вместо кислых, такь и составом применяемого чугуна, в котором главную роль из примесей играет вместо кремния—фосфор. Средний состав тома овского чугуна: С=3,2%, Si=0,6%, V=2 - 2,75%, Мп=1,5 —3,5%, S — не более 0,12%. Процесс применим вообще при содержании фосфора не ниже 1,8%. Благодаря материалу футеровки и присадке извести (в количестве от 12 до 20% по весу чугуна), получаются основные шлаки, и выгорающий (при „дополнительной“ продувке) фосфор переходить в виде фосфорной кислоты в шлак, состав которого отвечает (но новейшим исследованиям до 60% всего шлака) химической формуле: 5СаО. .P206.Si02. В размолотом виде томасовекие шлаки, составляющие по весу приблизительно до 25% от веса полученного металла, представляют ценное в сель-CK-им хозяйстве удобрение. Производительность конвертора определяется его емкостью и числом плавок. Средняя емкость конвертора—15 т. жидкого металла, максимальная до 25 т.. Число плавок (для томасовского процесса для пары конверторов) в среднем от 50 до 60 в смену, что дает производительность в среднем 2500 тон. — до 3000 т. в сутки. Процесс так паз. малого бессемерования, пе представляя разницы по существу с обыкновенным бессемерованием, отличается гл. обр. размерами аппаратов, меньшей упругостью дутья, нередко—местом подвода воздуха и прочие Значение малого бессемерования ограничивается применением его в тех случаях, когда требуется получить литой металл точно определенных качеств для какой-ьнбудь специальной цели, причем самия особенности производства не допускают переработки очень больших количеств железа.

Мартеновский процесс. Мартеновская плавка имеет целью получение литого железа и стали на поду отражательной нечн системы бр. Сименс, то есть регенеративной системы, которая дает возможность достигать высокой температуры, необходимой дня поддержания массы железа в жидком состоянии. Поэтому способ носит название способа Сименс-Мартена. Топливо применяете ся исключительно в газообразном виде (генераторные газ) или в жидком виде (нефтяные остатки).

С и м е и с -м артсновская печь. Яримепениа газовой печи Сименса дает возможность использования даже плохих родов горючаго; облегчает контроль температуры и характера пламени (то есть возможность получать по желапию окнелптельпое, п.итральдое и восстановнтельноф пламя); в соединении с системой регенерации обеспечивает получение более высокой температуры, предел повышению кыорой ставится только плавкостью материалов печи, и дает экономию в топливе, благодаря улавливанию тепла, содержащагося в отходящих газах.

Величина печей весьма различна; обычные пределы— от 4 до 50 тонп. Есть попытки (в С. Америке) строить мартеповские печи до 75 т. жидкого металла; проф. Mathesius указывает на примерь сооружения вращающейся мартеновской печи (для плавки по способу Talbot’s) емкостью до 250 толп. Особенностью регенеративных печей Симепса являются регенераторы для подогрева воздуха и горючих газов отработавшими газами, причем направления тех и других периодически меняются. Печь (рнс. 13) состоит из перекрытой сводом

Мартеновская плавка является наиболее распространенной из всех видов передела. Гарантируя почти любой, достижимый при современных условиях и требуемый при поставках, состав металла и связанное с ним качество ковкого металла, мартеновская плавка в отношении технических результатов мепее всего зависит от местных условий и от определенного состава применяемых чугупов, как это имеет место для бессемерования и томасировапия. Давая возможность прекрасно утилизировать всякий железный отброс, эта плавка в большинстве случаев обеспечивает меньший процент угара; кроме того, по сравнении с бессемеровским и томасовским способом, для оборудования но требуется дорого стоящих воздуходувных устр< йств— все это ведет, в особенности при большой емко-

Рисунок 13.

рабочей части, с футеровкой пода, состоящей из кислого (богатого кремнеземом) или основного (из доломита и магнезита) материала,—смотря по заданному типу процесса—кислого или основного. Внизу (или иногда сбоку) расположены четыре регенеративные камеры: две меньшия для нагрЬва газа, две большия—для нагрева воздуха (при чем отпошепие объёмов составляет 2:3 или 3:4). Перед печью помещаются две коробки с перекидными клапанами, соответственно для газа и воздуха; клапанами, смотря по надобности, газ и воздух направляются в правия или левия камеры, и в то же время продукты горения с соответственной противоположной стороны печи отводятся в дымовую трубу. Камеры сообщаются с плавильным пространством печи одним или песколькими каналами. Для улавливания тесла отходящих газов, оставляющих печь с весьма высокой температурой (т. к. температура рабочого пространства должна быть выше точки плавления стали, то есть выше 1600°С), служит насадка камеры рядами кирпича; после того как кирпичи камеры достаточно нагрелись, пускают продукты горения в другую камеру, а через нагретия камеры пускают газ и воздух, юторые несут получаемое ими тепло в рабочее пространство, где и сгорают с максимальным пирометрическим эффектом. На пути газов, рядомь с камерами, имЬются шлаковия ямы, или „шлаковики“. Кроме пеподвижных печей, устраивают также печи с подвижным подом, качающимся на роликах между непо-- движпыми боковыми частями.

Сырыми материалами являются железиый и стальной лом с большей или меньшей присадкой чугуна; последний подастся в тиердом или расплавленном виде В виду окисляющого действия газов или воздуха, количество чугуна берется пе ниже 15%, тобы С, Si и Мп. своим окислением защищали железо ои сгорания. В случае отсутствия в шихте железного и стального лома, к чугуну добавляется соответственное количество железной руды, способствующей окислению чугува. Присаживается также вальцовая и молотовая окалипа в виде брикетов. Подобно бессемеровскому процессу, различают кислый и осповной процессы мартеновской плавки. При основном процессе для ошлакования фосфора присаживается известь, большей частью в виде известняка. В конце процесса, для надлежащей дезоксидации металла и для достижения определенного состава стали прибегают к присадкам ферромарганца, зеркального чугуна и ферросилиция.

сти и производительности и при ж и д к о м чугуне, кь получению даже более дешевого продукта, чем при других передельпых процессах. В числе нововведений и улучшений можно указать па применение вращающихся или, точнее, наклоняющихся печей, у которых корпус плавильного пространства может быть наклоняем в сторону выпуекпого отверстия.

Науглероживание по способу Darby. При основном процессе (как мартеновском, так и томасов-ском) удаление большей части фосфора достигается не рапьше, чем будет удален углерод. Поэтому для получения высоко-углеродистых сортов стали необходимо удалить почти весь углерод, зачем фосфор, и после этого уже произвести науглероживание, для чего иногда прибегают к способу, предложенному Darby и состоящему во внесении в ковш перед отливкой металла—угля, кокса и т. и. углеродистых веществ (в мешке или в сетке), причем углерод жадно поглощается расила-вленпой сталью. Этот способ применяется, когда но желают вводить с присадкой зеркальы. чугуна, кроме углерода, также марганца.

Видоизменения мартеновского процесса. Процесс Bertrand-Thieln.—Расплавлеппый чугун наливается на поду мартеновской печи наслои накаленных стальных обрезков. Процесс окисления идет быстрее. Процесс Talbot’a.—Плавка ведется в большом масштабе и притом непрерывно. Из печи,емкостьюИСОи более т., сталь извлекается порциями по 20 т., с по следующей загрузкой новых 20 тонп чугуна. Применяются вращающияся печи. Процесс МопеИГя. — Окисление и удаление фосф-ра достигается при пизкой температуре; расплавлеппый, но не перегретый чугун вливают в мартеновскую печь па слой нагретой извести и окиси железа, чем облегчается и ускоряется переход фосфора из металла в шлак.

Тигельная плавка имеет целью расплавление кусков пудлинговой, кричной или цементной стали в тиглях, подвергаемых нагревапию снаружи в печах по большей части регеперативной системы.

Тигель представляет горшок из мелко-столченного графита, сцементированного огнеупорной глиной; выдерживает от двух до трех плавок. Емкость тиглей от 30 до 50 клгр. жидкого металла. Преимущество тигельной плавки заключается в устранении сопри-, косновения металла с топливом и почти в полпом отсутствии окисления металла в закрытом графитовом сосуде; окислепие может только случайно последоватьот слоя ржавчины па кусках переплавляемой стали. При плавлении в тиглях уменьшается содержание марганца и увеличивается содержание углерода и кремния. Вредные примеси не выделяются; поэтому необходимо выбирать для плавки только самые чистые материалы.

Выплавка стали в влектрических печах. Стремление к улучшению свойств литого металла, полученного каким бы то пи было окислительп. процессом: бессемерованием,томасировапием, мартеновским способом,—привело к применению электро-метлллурги-ческого способа плавления и рафинирования стали в влектрических печах (смотрите электрические печи); продуктом втого процесса является электро-сталь. Электрическая энергия используется в качестве источника тепла. Очевидно, что экономичность способа зависит от стоимости электрич. энергии. Важнейшия системы электроплавильных печей сводятся к двум типам; 1) печи, нагреваемия вольтовой дугой, и 2) печи, в которых металл нагревается его собственным сопротивлением прохождению электрического тока. Жидкий металл получается обыкновенно непосредственно из мартеновской печи и после наливания в электр. печь тотчас покрывается слоем оксидирующого шлака. После этого в ванну присаживается углерод (в виде кокса) и небольшое количество марганцовой руды в целях дезоксидации. Ошлакование фосфора достигается посредством сильно основного известкового шлака. Выделение серы обеспечивается также введением известняка, но формуле: CaO -J- FeS -f- С=CaS -{- Fe -f- СО. Почти нерастворимый в железе, сульфит легко рагтиоряется в основном шлаке, в который и переходит. Электрические печи могут применяться не только для окончательной рафи-пировки уже полученной (мартеновским или бессемеровским способом) расплавленной стали, но и для первоначального процесса выплавки стали из холодного чугупа и обрезков мягкой стали. Однако в виду дороговизны процесса электрич. плавки этот способ обыкновенно применяется лишь в форме окончательной рафивнроввн готовой стали, часто—для получения высоких ответственных сортов, с точным и определенным составом. При этом выступают особия преимущества электро-металлургического процесса: так как атмосфера печи свободна от серы, от кислорода воздуха и всякихь других вредных примесей,то процессы дефосфо-рнзации, дезоксидации и десульфидации проходят в паи-лучших условиях; кроме того, благодаря свободе от кислорода, ванна является совершенно спокойной и дает возможность паилучш иго выделения примешанного к металлу шлака, спокойно поднимающагося на поверхность металла (без того бурного кипения, которое наблюдается, пагир., в мартеновских печах, благодаря выделению СО и С02). Вследствие этого электрические печи могут во многих случаях заменить тигельную плавку, как более дорогую. Емкость электрических печей растет и доходит часто даже до 8 т.. На сторопе электрич. плавки находится большое преимущество-большая производительность по сравнению с тигельной плавкой. Помимо того, возможность ошлако-вания серы и фосфора, присущая процессу рафинлровки в электр. печах, дает им также преимущество по сравпению с тигельной иланкой. В отношении качества получаемого металла отмечается черезвычайная однородность металла, повышение коэффициента разрывной крепости и удлипнения, а также особенно хорошие резуиьтаты при ударных пробах. В отношении стоимости процесса современные немецкие данные определяют добавочные затраты в 30—35 марок на топну электро-стали, как прибавочную стоимость к стоимости томасовского или мартеновского металла.

Электрическая выплавка железа и чугуна из руд. Опыты такой выплавки, производившиеся в Канаде, доказывают пока лишь возможность примепепия таких способов получения железа, избегая ди менмои печи. Однако экономические условия, повиии-мому, дают возможность рассчитывать на развитие этих способов лишь при исключительно дешевой электрической энергии.

Отливка металла в изложницы. В всех случаях передела литой металл из конверторов, ночей и тиглей выливается в ковш, а из ковша разливается въкониче-ские и зл ож и и цы и получается по остывании в виде болванки. Изложницы заливаются металлом при и, у.шых размерах болванки—каждая в отдельности; при более мелких прибЬгают к сифонной отливке. При массовом производстве литых продуктов, например, рельсов, бессемеровским способом (а в других случаях—мартеновским) прибегают к отливке в изложпицы, попарно поставленные на вагопеткн, которые немедленно отвозятся к подогревательной печи и уступают место следующей паре; такая система дает экономию места и сбережение тепла болванки, защищен ной изложницей от охлаждения.

Пороки в стальпыхъболвапках. Главнейшие пороки заключаются в усадочных раковинах, пузырях и неоднородности состава болванки. Все эти пороки являются как результат свободного остывания бол вавки и действия ликвации металла при остывании. После образования корки процесс остывания идет от краев к середине (рнс. 14), и усадочные риковины являются как неизбежное следствие садки металла.

Наиболее долго остающаяся в жидком состоянии внутренняя верхняя часть болванки, с одной стороны, питает нижния части болвапкн жидким металлом, заполняя образующуюся раковину; с другой стороны, эта часть подвергается процессу ликвации, т.е. распадения на ряд сплавов железа с углеродом, при образования так называемой эвтектики, то есть сплава, обладающого паипизшей температурой плавления и остающагося в жидком состоянии наиболее долгоДля уменьшения размеров усадочной раковипы прибегают к предварительному нагреванию верхней части изложницы и поддержанию верхней части болвапки в горячем состоянии. Газовые пузыри в болванках получаются вследствие выделфпия вз железа при его затвердевании избытка газов, поглощенных железом в расплавленном состоянии. Присадкой алюминия (в количестве 0,002%) или марганца, а также увеличением содержания кремния (силицирование) достигают уменьшения количества пузырей, как думают—путем восстановления малых количеств окиси железа и углерода, а также путем увеличения способности металла к растворению газов. Неоднородность металла болвапки по составу, являющаяся результатом ликвации, проявляется всего заметнее в области усадочной раковины.

Прессование и проволакивание стальных болва нон. Наилучшим средством для устранения раковин, газовых пузырей и отчасти резко выражеппой ликвации служат механические способы, а именпо: 1) прессование болванки по методу Whitioortha, путем сдавливания ея в продольном, осевом направлении непосредственно после отливки в особую прочную изложницу. Однако образующияся при этом продольные трещины на корке и выступающий черев эти трещины жидкий металл, более богатый углеродом и фосфором (эвтектика), оказывают па свойства металла нежелательное действие; 2) прессование болванок проволаки-вание.ч. Указанные нежелательные последствия прессования избегаются при применении способа Harmet’a, состоящого в следующем: болванке, подлежащей сдавливанию, придают, при отливке в особую изложницу, форму усеченного конуса. Приложенное к основанию болванки умеренное давление вызывает большое радиальное (нормальное) давление на боковых поверхностях болванки; проталкивание болванки в осевом направлении через изложницу, задерживаемое отчасти давлением, прилагаемым также и к ея верхнему основанию, заставляет металл заполнять усадочную раковину тотчас по мере ея образования.

Дальнейшая обработка слитков литого металла и пакетов сварочного мфтал-л а имеет целью прежде всего уплот..пть материал,

упичтожить получившиеся внутри его отдулины и другия неплотности, затем—улучшить его структуру путем уменьшения величины зерна и, наконец, соо щить металлу желаемую форму. Для достижения того, другого и третьяго металль на металлургических заводах подвергается обработке давлением (ковка, прессовка и прокатка). Чтобы при такой обработке металл более легко дефомировался, его нагревают до довольно высокой температуры, что ч сообщает ему большую визкоить. Однако, получение надлежащей структуры металла требует, чтобы обработка заканчивалась при определенно низкой температуре. Таким образом надлежащее качество металла, попутпо с поиучепием определенной формы, достигается сочетанием механической и термической обработки металла.

Подогрев и нагревапие болванок, а) Непосредственно после отливки внешняя корка стальной болванки достигает при остывании уже зпачит льной толщины, м жду тем как внутренняя часть болва киостается еще в жидком и тестообразном состоянии, при значительной разнице температур впешнен и внутренней части. Для тог >, чтобы довести болванку до температуры прокатки, надо дать возможность температуре равномерно распределиться по всей массе болванки. С этой целью не вполне затвердевшия болванки помещают в хорошо защищенные кладкой из кирпича закрытые и нагрЬтые теплом предыдущих болванок „томильные колодцы® системы Giers’a (рисунок 14), где болванки и достигают надлежащого распределения средней температуры, причем внутренняя часть, затвердевая, отдает свое те.ило более остывшей наружной. Преимущество коли дезвых печей: 1) отсутствие расхода топлива (или по временам—весьма малый расход на нагревание остывших колодцев после перерыва в работе); 2) весьма малый угар, вследствие отсутствия соприкосновения с внешним воздухом; 3) обеспечение расположения усадочн и раковины в верхней части болванки (рнс. 14).

б) Указанный способ подогрева неприменим для сварочных пакетов, для болванок малого сечения, а также для „заготовокъ® (полупродукта, полученного при прокатке круппых болванок в форме квадрата или пластин). В этих случаях для нагревания пользуются печами, устроенными по образцу печей Сименса, или по типу рольных, иначе перекатных печей рисунок 15). В таких печах нагреваемые предметы загругазы, а с наружной стороны трубы омываются воздухом, который поглощает тепло от газов и вносит его снова в печь.

Способы обработки ковких металлов давлением.

Прокатка. Прокатка болванок имеет целью сначала уплотнение металла, а затем получение различных сортов железа и стали в форме полос и листов огрз-деленпых сечений, или профилей, в виде железных товаров, как-то: железа сортового, листового, рельсов, балок и так далее Сущность процесса состоит в том, что пагретый до высокой температуры металл пропускается между двумя вращающимися вальцами, которые сжимают его в поперечном паправлепии и удлиняют в продольном направлении. Форма вальцов бывает различная, в зависимости от того, какую цель преследуют при прокатке. Если желают металл только обмять или прокатать болванку в листы, то вальцы имеют цилиндрическую гладкую поверхность. Если же из болванки желают приготовить полосу с фигурным сечением (круглым,квадратным, угловым и тому подобное.), то вальцы спабжаются особыми канавками, называемыми ручьями или калибрами, профиль которых представляет постепенный переход от профиля болвапкн до профиля изготовляемой полосы.

При пропуске между валками нагретый металл сечения и) захватывается силой трения на поверхностях соприкосновения JII, по которым давление от валков передается металлу (рисунок 16).

После пропуска через ручей, металл удлиняется, при сокращении поперечного сечения до ио,. Соотношение

воздух

asm

воздухдымоход

		- V						ш
		>		I		<В
						-1
		-						т

Рисунок 13.