Возникновение чугунного производства, было во многом связано с удовлетворением самых насущных проблем населения и промышленности, в частности машиностроения. Не странно, что большое место в промышленности многих заводов занимают изделия из чугуна, чугунные отливки.
История чугунного производства уходит корнями в далекое прошлое и насчитывает уже много веков в русской архитектуре и искусстве. Главный центр производства этого ремесла в ХVII веке — это чугунные литейные заводы Демидовых на Урале. Эти предприятия имели несколько направлений – это художественное и архитектурное чугунное литье.
Обученные мастера своего дела создавали невероятные образцы из грубого чугуна. Многие выдающиеся зодчие, жившие в XVIII и XIX веках, использовали в своих работах именно чугунное литье. Отсюда становится понятно, почему литье из чугуна является одним из богатейших разделов декоративного искусства в русской классической архитектуре.
Здесь имеют место глухие и ажурные литые из чугуна элементы, оригинальные орнаменты с хорошо подобранными пропорциями и много других интересных элементов. Чугунное производство и чугунные отливки, имеют большое место в истории и архитектуре. Вначале изготовляли даже чугунные отливки половых плит, дверей, которые предназначались для каменных палат. Так же, изготавливались оконные решетки, лестничные перила и иные элементы зданий.
Чугун — прошлый век. Остановите это безумие. Зачем вам чугунная сковорода?
Со временем, чугунное литье стало использоваться более активно и расширять области применения. Чугунное литье перешло в более художественные области применения и стали использоваться как декоративный элемент, для отделки зданий и садово-парковой архитектуры. В свое время огромной популярностью пользовались печные дверцы и камины, изготовленные методом чугунного литья. Чугунные отливки активно использовались в отделке архитектурных ансамблей, а так же отдельных сооружений. Чугун использовался для создания балконов, створок ворот, фонарных столбов, кронштейнов, барельефов, перил, решеток, в создании статуй.
В конце XVIII века чугунное литье получает еще более широкое применение, еще более активно применяется в парковых ансамблях, изготавливая из него павильоны и беседки. А кованые заборы заменяются долговечными решетки и ограды из ажурного чугуна.
Новое направление в чугунном литье возникло в XIX веке мастера, работающие в стиле ампир, стали активно применять его в своем творчестве. Новое направление в работе российских архитекторов, возникло под влиянием наполеоновских войн. Очень много зданий, парков и садов в Санкт- Петербурге, Москве и других крупных городах было декорировано при помощи чугунного литья.
Такой декор выглядел удивительно и великолепно, вписываясь наиболее гармонично в общую стилистику. Очень долго, чугунное литье оставалось основным декоративным элементом русской архитектуры. Без него уже было сложно представить дворцы, особняки, сады, парки, мосты и набережные обеих столиц. Очень жаль, но не многие из архитектурных элементов тех времен дошли до наших дней.
Металлургия чугуна и стали
Формы чугунного литья богаты и разнообразны, благодаря этому, мастера имеют возможность создавать новые и удивительные декоративные элементы, как в архитектуре, так и ландшафтном и интерьерном дизайне.
- ← Чугунное литье и колосники
- → Способы литья
- Бесплатная консультация
- Большой выбор решений
- Высокое качество
Источник: tsen.ru
Кто придумал чугун
- Главная
- Новости
- История изобретения и развития чугунного литья
История изобретения и развития чугунного литья
Человечество знает и использует чугун около трех тысяч лет, а его название пришло к нам из древнего Китая, и буквально означает «литейное изделие». Рассказывая об изобретении и совершенствовании этого сплава, стоит вспомнить и о тысячелетней истории обработки металлов с самых ранних ее этапов.
Возникновение металлургии
Артефакты, свидетельствующие о том, что человек начал использовать медные самородки для производства различных орудий труда и оружия, датируются 5-6 тысячелетием до нашей эры. Тогда древние люди еще не использовали плавление, а придавали меди нужную форму посредством ударов каменными молотами. Тогдашние умельцы поняли, что самородки не крошатся, а гнутся под воздействием силы, из них можно получить необходимые в быту и на охоте предметы. Историки логично назвали такую обработку металлов в медно-каменном веке «холодной ковкой».
Медь дала развивающемуся человечеству новые возможности. Она практически повсеместно вытеснила камень. Качество металлических ножей, наконечников для копий и стрел, игл и рыболовных крючков на порядок превышало качество их каменных или костяных аналогов.
Освоив метод проковки, люди того времени научились создавать более сложные и долговечные орудия труда. Можно сказать, что открытие меди как материала для производства подтолкнуло развитие человечества, существенно ускорило его. Археологи и историки установили прямую связь между появлением и использованием колеса и развитием металлургии. Там где древние племена раньше начинали применять медь, колесный транспорт появился быстрее.
Бронза – новые стандарты качества от древних мастеров
Никто точно не знает, когда и как человечество изобрело этот популярный и поныне сплав. Есть теории, что это произошло случайно, когда в плавильной печи смешались медь и олово. Полученную в результате бронзу оценили по достоинству, ведь она значительно прочнее и к тому же лучше затачивается.
Сплав стали активно применять и в бытовых, и в военных целях. Бронзовый век длился на нашей планете более 2х тысяч лет. Новые технологии тогда не могли так быстро распространяться как теперь, поэтому производить и использовать бронзу различные культуры на планете стали в разное время. В раннем периоде бронзового века наиболее преуспели в этом народы Малой Азии, Южного Кавказа, Балканского полуострова, островов Эгейского моря и Карпат – учёные называют совокупность этих территорий условной Циркумпонтийской металлургической провинцией.
Из бронзы делали посуду, оружие, приспособления для охоты, украшения, разнообразные предметы обихода, сплав был очень популярным и востребованным. Но на смену уже известному всегда приходит что-то новое, со временем человечество открыло для себя обработку железа.
Железный век: первые упоминания о чугуне
Продолжался этот период чуть менее тысячи лет — с 1200 по 340 годы до нашей эры. В это время железо и его производные играли ведущую роль в жизни народов мира, активно развивалась чёрная металлургия и кузнечное дело.
Специалисты утверждают, что добыть железо легче, чем другие металлы, потому что оно встречается практически повсеместно в виде окиси или закиси. Обнаружить минеральные образования, в составе которых встречается феррум, тоже не сложно – земная кора нашей планеты содержит не менее 5% железа.
Всё это так, но использовать данные геологические ресурсы по назначению тогда просто не умели. Металлургической отрасли потребовалось несколько столетий развития, прежде чем люди освоили сложный, состоящий из нескольких этапов процесс производства железа и его сплавов.
В начале первого тысячелетия до нашей эры металлурги древнего Китая смешали железную руду с углеродом (древесным углем) и выплавили чугун. Полученный сплав был твёрже чистого железа и имел меньшую пластичность. Одним из преимуществ нового материала стало то, что он имел более низкую температуру плавления — около 1200 градусов Цельсия.
Чуть позже была разработана специальная печь, т.н. «китайская вагранка». Она представляла собой горн примерно метровой высоты, дополненный дутьевым ящиком. Эта конструкция широко использовалась в Поднебесной для производства чугуна. В V-III веках до нашей эры китайцы освоили художественное чугунное литье, научившись выполнять сложные отливки из этого сплава.
Изделия из чугуна стали очень популярны в Китае. Предметы обихода, посуда, оружие, даже деньги — всё делали из нового материала. Изобретенный тогда знаменитый чугунный вок (сковорода большого диаметра с тонкими стенками) известен и применяется во всем мире и сейчас
Сохранилось множество артефактов того времени. Например, чугунный лев шестиметровой высоты, причем ученые заверяют — статуя была отлита сплошным слоем за один раз, что говорит о высоком уровне мастерства тогдашних мастеров.
Чугун можно выплавить при температуре на 300 градусов ниже, чем требовалось для чистого железа и на 100 градусов ниже, чем необходимо при производстве бронзы. Данное преимущество способствовало широкому распространению изделий из этого сплава по всем ареолам обитания людей того времени.
Развитие чугунного литья в России и Европе
Трехвековое монголо-татарское иго и близкое к Китаю расположение Монголии привели к тому, что в России о чугуне узнали раньше, чем в Европе. Отечественные металлурги освоили производство этого сплава, и нашли ему применение, прежде всего, в военно-торговых целях. Чугунные ядра и пушки производства Российской Империи активно экспортировались в страны Европы, пополняя государственную казну.
Важное влияние на развитие металлургии и чугунного литья в частности оказал Петр I Великий. Именно его реформы в данной отрасли, проведенные в конце XVII века, привели к тому, что применение чугуна вышло за рамки привычной артиллерии.
В новой столице империи – Санкт-Петербурге и сейчас можно встретить элементы оформления экстерьера, произведенные в ту эпоху. Парковые скамейки, ограды, калитки, перилла и множество других чугунных изделий – спрос на них активно способствовал развитию художественного литья.
Чугун стал применяться даже в ювелирном искусстве, украшения из него ценились и стоили не меньше своих «коллег» из драгметаллов. Чугунные дверки и задвижки вызвали настоящий переворот в печном деле, повысив уровень безопасности и удобства пользования.
Параллельно с Россией двигалась и Европа. Если ранее европейцы лишь закупали чугунные изделия, то теперь они старательно изучали технологии и перенимали искусство производства у наших отечественных мастеров, разрабатывали собственные задумки. Из-за того, что европейские металлурги испытывали острый дефицит топлива в виде леса, они изобрели процесс коксования древесного угля, что существенно повысило эффективность производства. Считается, что ковкий чугун был изобретён в Европе в XIX веке, хотя мечи из этого сплава в Китае делали еще до нашей эры.
И в наше время информационных технологий чугун активно применяется в быту, при обустройстве уличного пространства, в промышленности и много где еще. Из него делают ограды, мосты, ворота и калитки, различные предметы домашнего обихода, посуду и прочее.
Несмотря на появление всё новых и новых суперпрочных и суперлегких сплавов и материалов, чугунные изделия до сих пор применяются активно и широко. Их одновременная красота, надежность и практичность создают уверенность в том, что чугун будет использоваться человечеством еще очень долго.
Источник: metalldon.ru
ss69100
Даже официальной наукой уже признано, что в России литьё чугуна было широко развито ещё в 13 веке. В Европе в то же самое время технологию литья изделий из чугуна не знали. Там его научились лить только спустя 300 долгих лет.
Способность получать и использовать чугун свидетельствует о больших промышленных объёмах металлургического производства в России ещё за 400 лет до царствования Петра I.
Чтобы это понять, нужно немножко разобраться в самом процессе выплавки железа. Историки и археологи, видимо, не разбирались, иначе бы не стали легкомысленно трубить везде, что «кочевники татаро-монголы» принесли технологию литья чугуна в Россию. А то, что они широко пользовались чугунными литыми котлами и чугунными втулками в качестве подшипников для осей телег – археологический факт.
Я лично окончательно и безоговорочно понял, что никакого татаро-монгольского ига не было, лишь узнав об индустриальных металлургических достижениях этих, якобы скотоводов.
Итак, железо содержится в земле в большом количестве в виде окислов и других соединений. Фактически это красноватая земля или «руда», как наши предки называли кровь. Чтобы выделить это железо из руды, нужно его восстановить из соединений.
Сделать это очень просто. Нужно нагреть руду до температуры 1200…1300°С, тогда пустая порода и железо разделятся, так как они имеют разную температуру плавления. Только вот в обычном костре, даже в гигантском, этого сделать не удастся.
Начинаются индустриальные трудности. Во-первых, на дровах железо не выплавить – требуется более калорийное топливо. Древние металлурги научились получать древесный уголь. Это процесс хлопотный и грязный, но для металлургии совершенно необходимый. Правда, в некоторых районах, например в южной Сибири, с древности использовали каменный уголь, о чём писали ещё античные авторы, но так повезло не всем.
Этого мало, требуется ограничить объём горения топкой, чтобы всё тепло работало на расплав, а не «грело архангелов». Нужно усилить естественную тягу, для чего жерло сужали и поднимали на высоту от 1,5 до 2 м. Но и это ещё не всё. Необходимо ускорить окислительные процессы естественным или искусственным наддувом. Воздух обычно задували в зону горения мехами. Их так и назвали потому что это были, как правило, мешки сшитые из кожи.
Так строили горны. Они давали требуемую температуру. В раскалённой топке горна при 1300°С пустая порода плавилась превращаясь в жидкий шлак и спускалась через специальное сливное отверстие. Железо химически частично восстанавливалось в среде насыщенной углеродом от горения древесного угля, до состояния губчатой массы-«крицы». Такая температура не в состоянии восстановить и расплавить железо полностью.
Но это и то уже большое достижение, потому что полученную крицу многократным перековыванием, нагревая до температуры 800…900°С в горне, можно было освободить от неметаллических включений. Так получалось настоящее кричное железо. Оно было зачастую мягким как медь, расковывалось в листы и проволоку.
Наряду с описанным сыродутным способом в подобных горнах делали и тигельную плавку железа, что гораздо сложнее, но так получалась уже высококачественная сталь, которую пускали на калёные режущие кромки. Вот как описывает его П.И. Черноусов, кандидат технических наук, доцент Московского государственного института стали и сплавов:
«Тигельный способ производства железа (стали) в Древнем мире был распространён повсеместно. Тяготение европейской металлургии к сыродутной плавке железа наметилось лишь в последние столетия этой эпохи. В Азии тигельная плавка просуществовала в качестве основной металлургической технологии до конца XIX века, а в кустарном производстве применяется до сих пор. Расцвет тигельной металлургии высококачественной стали – так называемых вутца (вуца), дамаска или булата – приходится на V-XIII века.
Известны многочисленные археологические находки остатков печей, фрагментов тиглей со шлаками и невосстановленными спеками, складов руд, древесного угля и флюсов этого периода. Исследования этих материалов, в т.ч. методами металлографии и «практической» археологии позволили достаточно точно воспроизвести технологию процесса. Опишем её в том виде, в котором она применялась в Средней Азии в IX-XII веках.
Для плавки применялись тигли цилиндрической формы высотой до 1,2 м, с внутренним диаметром до 12 см. Толщина стенок составляла от 2 до 4 см. Материалом для изготовления тиглей служила специальная смесь из песка и жаростойкой глины. Тигли изготавливались по «шаблону» – матерчатому чулку. Они могли выдерживать температуру до 1650°С.
Сверху тигли закрывались полусферическими крышками с отверстиями в центральной части для выхода газов во время плавки. В состав шихты входили: железная руда, древесный уголь и флюсы, из которых наиболее часто использовался доломит. Все шихтовые материалы предварительно дробились до крупности лесного ореха и тщательно перемешивались.
Шихту загружали в предварительно обожжённые тигли, которые помещались в горн и частично засыпались гравием для устойчивости и равномерного прогрева. Выступавшие над гравием части тиглей обкладывались древесным углём, камышом и кустарниковыми растениями, дававшими при горении высокую температуру.
По мере повышения температуры в тигле начинался процесс восстановления оксидов железа углеродом древесного угля, затем плавился шлак и, наконец, железо. Окончательный состав стали формировался в нижней части тигля в результате просачивания капель металла через слой ранее образовавшегося и более лёгкого шлака.
Тигель оставался в горне после окончания процесса до полного остывания. Остывший слиток металла извлекали, разбивая тигель. Его масса редко превышала 2-3 кг, но этого количества было вполне достаточно для изготовления клинка или деталей доспехов. Секрет высокого качества тигельной стали заключался в длительном контакте сначала крицы, а позднее расплавленного металла с железистым шлаком. При этом из металла в шлак переходили наиболее вредные, с точки зрения качества металла, примеси: фосфор и сера.
Такая тигельная плавка, по данным археологов, существовала на Урале ещё 2 тысячи лет до н.э. Это потрясающе! Я работал с металлургами. Температурные режимы, флюсы, подготовка руды, огнеупорные составы – всё это они и сейчас делают. Поверьте, нынешняя металлургия не сложнее той древней, может быть только несколько удобнее.
Но чугуна так не сварить! Для этого температуру необходимо поднять, примерно, до 1500°С. А чтобы достичь такой температуры, необходимо увеличить размеры печи (в частности её высоту до 3 м) и мощность наддува. Это уже «домница». В ней можно получать как кричное железо при пониженной температуре, кричное железо и чугун совместно при температуре повыше, так и исключительно чугун, если раскочегарить её на полную катушку.
Очевидно в таких домницах и варили чугун знаменитые «татаро-монголы» (которые, как мы теперь знаем, были самыми что ни на есть русскими). На это указывает и само название – домница. Оно образовано от русского – дуть, дым, надменный, то есть надутый. Причём, здесь повышение температуры выполнено не с целью выплавки именно чугуна, а как средство увеличения производительности и повышения отдачи железа от руды.
Итак, первое – чугун это побочный продукт индустриализации в металлургии железа, а сметливые русские сталевары умудрились сделать и его полезным, научившись отливать из него всякие полезные вещи. Это большое достижение, ведь ковать чугун нельзя.
Второе – домницы, это массивные, долговременные, стационарные металлургические печи. Немыслимо, чтобы кочевники были создателями и носителями этой металлургии. Как можно со здоровенной печью кочевать?! А если предположить, что кочевники приехали в центральную Россию без печей, но в совершенстве знали, как это делается, то совершенно непонятно, зачем передавать новейшие металлургические технологии, якобы побеждённым и угнетаемым народам?
Третье – при работе с такими объёмами руды, угля, флюсов и многого другого, просто необходима определённая специализация. То есть, должны были обособиться такие профессии, как угольщик, рудокоп (тогда говорили ровщик), сталевар, кузнец, печник (профессионал по огнеупорным составам и конструкциям печей). Что, разве они все вместе похожи на кочевое племя? Скорее – это город мастеров с развитой специализацией.
Это не Англия, а южная Сибирь – сердце русской цивилизации. И это 13-й век, в то время как Европа приступила к широкому использованию чугуна лишь в 17 веке. Да ещё и археологи твердят, что технологию литья чугуна распространили в центральной части России «татаро-монголы». А они ведь и в Европу тогда же забрели. Быстренько там европейцев обучили чугунолитейному делу.
А раз это были не кочевники, а по всем данным, русские, то, значит, они и научили Европу лить чугун!
Алексей Артемьев.
Источник: ss69100.livejournal.com