Smedejern

Western worldEdit

smedejern har været brugt i mange århundreder, og er den “jern”, der er nævnt i hele den vestlige historie., Den anden form for jern, støbejern, var i brug i Kina siden oldtiden, men blev ikke indført i Vesteuropa indtil det 15.århundrede; selv da, på grund af sin skørhed, det kunne bruges til kun et begrænset antal formål. Gennem store dele af middelalderen jern blev produceret af den direkte reduktion af malm i manuelt betjente bloomeries, selv om vandkraft var begyndt at blive ansat i 1104.

råmaterialet produceret af alle indirekte processer er råjern. Det har et højt kulstofindhold og som følge heraf er det skørt og kunne ikke bruges til at lave hard .are., Osmond-processen var den første af de indirekte processer, udviklet af 1203, men blomstringsproduktionen fortsatte mange steder. Processen afhang af udviklingen af højovnen, hvoraf middelalderlige eksempler er blevet opdaget i Lapphyttan, Sverige og i Tyskland.

bloomery-og Osmond-processerne blev gradvist erstattet fra det 15.århundrede af finerprocesser, hvoraf der var to versioner, den tyske og vallonske. De blev igen erstattet fra slutningen af det 18. århundrede af puddling, med visse varianter såsom den svenske Lancashire-proces., Også disse er nu forældede, og smedejern fremstilles ikke længere kommercielt.

ChinaEdit

under Han-dynastiet, nye jern smeltning processer førte til fremstilling af nye smedejern redskaber til brug i landbruget, såsom multi-rør såmaskine og jern plov. Ud over utilsigtede klumper af kulstoffattig smedejern produceret af overdreven injiceret luft i gamle kinesiske kuppelovne., Den gamle Kinesiske skabt smedejern ved hjælp pynt forge mindst ved den 2. århundrede F.KR., de tidligste eksemplarer af cast og råjern en bøde i smedejern og stål fundet på de tidlige Han-Dynasti (202 F.V.T. – 220 E.KR.) ejendommen på Tieshengguo.: 186 Pigott spekulerer i, at finery forge eksisterede i den tidligere Wararring States-periode (403-221 f.kr.), fordi der er smedejernsartikler fra Kina dating til den periode, og der er ingen dokumenteret bevis for, at blomstringen nogensinde blev brugt i Kina.,: 186-187 fineringsprocessen involverede vævning af støbejern i et fineringshus og fjernelse af kulstof fra det smeltede støbejern gennem o .idation.:186 Wagner skriver, at der i tillæg til Han-Dynastiet ildsteder, som menes at være bøder til ildsteder, der er også billedkunst dokumentation af bøder skorstenen fra en Shandong tomb vægmaleri dateret 1. – 2nd århundrede E.KR., samt en antydning af skriftlige beviser i 4. århundrede E.KR Daoist tekst Taiping Jing.,

Bloomery processEdit

smedejern blev oprindeligt produceret af en række smelteprocesser, alle beskrevet i dag som “bloomeries”. Forskellige former for blomstring blev brugt på forskellige steder og tidspunkter. Den bloomery blev opkrævet med trækul og jernmalm og derefter tændt. Luft blev blæst ind gennem en tuyere at opvarme bloomery til en temperatur noget under smeltepunktet af jern., I løbet af smeltningen ville slaggen smelte og løbe tør, og kulilte fra trækul ville reducere malmen til jern, som dannede en svampet masse (kaldet en “blomst”) indeholdende jern og også smeltede silikatmineraler (slagge) fra malmen. Jernet forblev i fast tilstand. Hvis blomstringen fik lov til at blive varm nok til at smelte jernet, ville kulstof opløses i det og danne svin eller støbejern, men det var ikke meningen. Imidlertid gjorde designet af et blomstrende middel det vanskeligt at nå smeltepunktet for jern og forhindrede også koncentrationen af kulilte i at blive høj.,: 46-57

efter smeltning var færdig, blomsten blev fjernet, og processen kunne derefter startes igen. Det var således en batchproces, snarere end en kontinuerlig, såsom en højovn. Blomsten måtte smedes mekanisk for at konsolidere den og forme den til en bar, der udviser slagge i processen.: 62-66

i middelalderen blev vandkraft anvendt til processen, sandsynligvis oprindeligt til kraftoverførsel af bælge, og først senere til hammere til smedning af blomsterne. Selvom det er sikkert, at vandkraft blev brugt, forbliver detaljerne usikre.,: 75-76 det var kulminationen på den direkte proces med jernfremstilling. Den overlevede i Spanien og det sydlige Frankrig som catalanske Smeder til midten af 19 århundrede, i Østrig, som stuckofen til 1775,:100-101 og nær Garstang i England indtil omkring 1770; det var stadig i brug med varmt blast i New York i 1880’erne. I Japan er den sidste af de gamle tatara bloomeries, der anvendes i produktionen af de traditionelle tamahagane stål, der især bruges i swordmaking, var slukket kun i 1925, men i det sene 20 århundrede produktionen genoptaget på en lav skala til at levere stål til håndværker swordmakers.,

Osmond processEdit

Osmond strygejern bestod af bolde i smedejern, som er fremstillet ved smeltning af råjern og fange dråberne på et personale, der var spundet foran et pust af luft og dermed afsløre så meget af det som muligt at luften og oxidise sin kulstof-indhold. Den resulterende kugle blev ofte smedet til barjern i en hammermølle.

Finery processEdit

i det 15.århundrede spredte højovnen sig til det, der nu er Belgien, hvor den blev forbedret., Derfra, det spredte sig via Pays de Bray på grænsen til Normandiet og derefter til Englandeald i England. Med det spredte den fine smedje. De omsmeltede råjernet og (i virkeligheden) udbrændte kulstoffet og producerede en blomst, som derefter blev smedet til et barjern. Hvis stangjern var påkrævet, blev der brugt en spaltemølle.

den færdige proces eksisterede i to lidt forskellige former. I Storbritannien, Frankrig og dele af Sverige blev kun den vallonske proces brugt., Det beskæftigede to forskellige ildsteder, en fin ildsted til efterbehandling af jernet og en chafery-ildsted til genopvarmning af det i løbet af at trække blomsten ud i en bar. Fineriet brændte altid trækul, men chafery kunne fyres med mineralkul, da dets urenheder ikke ville skade jernet, når det var i fast tilstand. På den anden side brugte den tyske proces, der blev brugt i Tyskland, Rusland og det meste af Sverige, en enkelt ildsted til alle faser.,

indførelsen af koks til brug i højovnen af Abraham Darby i 1709 (eller måske andre lidt tidligere), som oprindeligt havde lille effekt på smedejern produktion. Først i 1750 ‘ erne blev koksgrisejern brugt i nogen betydelig skala som råmateriale til fin smedjer. Imidlertid, trækul fortsatte med at være brændstof til fineriet.

Potting og stampingEdit

fra slutningen af 1750 ‘ erne begyndte ironmasters at udvikle processer til fremstilling af barjern uden trækul. Der var en række patenterede processer til det, som i dag omtales som potting og stempling., De tidligste blev udviklet af John Woodood fra Wednednesbury og hans bror Charles Woodood fra Lo.Mill i Egremont, patenteret i 1763.: 723-724 en anden blev udviklet til Coalbrookdale Company af Cranage brothers. Et andet vigtigt var, at John .right og Joseph Jesson af Westest brom .ich.,:725-726

Puddling processEdit

En række af processer til fremstilling af smedejern uden trækul var udtænkt som den Industrielle Revolution begyndte i sidste halvdel af det 18.århundrede. Den mest succesrige af dem var puddling ved hjælp af en puddleovn (en række af efterklangsovnen), som blev opfundet af Henry Cort i 1784., Det blev senere forbedret af andre, herunder Joseph Hall, som var den første til at tilføje jerno .id til ladningen. I denne type ovn kommer metallet ikke i kontakt med brændstoffet, og det er derfor ikke Forurenet af dets urenheder . Varmen fra forbrændingsprodukterne passerer over overfladen af pølen, og ovnens tag genlyder (reflekterer) varmen på metalpuden på ovnens ildbro.

medmindre det anvendte råmateriale er hvidt støbejern, måtte råjern eller andet råprodukt fra puddling først raffineres til raffineret jern eller finers metal., Det ville ske i et raffinaderi, hvor råkul blev brugt til at fjerne silicium og omdanne kulstof i råmaterialet, der findes i form af grafit, til en kombination med jern kaldet cementit.

i den fuldt udviklede proces (af Hall) blev dette metal anbragt i ildstedet i puddleovnen, hvor det blev smeltet. Ildstedet var foret med o .idationsmidler såsom hæmatit og jerno .id. Blandingen blev udsat for en stærk luftstrøm og omrørt med lange stænger, kaldet puddling barer eller rabbles,:165 gennem arbejdsdøre.,: 236-240 luften, omrøringen og den “kogende” virkning af metallet hjalp o .idationsmidlerne til at O .idere urenheder og kulstof ud af strygejernet. Da urenhederne o .iderer, de dannede en smeltet slagge eller drev ud som gas, mens det fastholdende jern størknede til svampet smedejern, der flød til toppen af vandpyt og blev fisket ud af smelten som vandpytkugler ved hjælp af vandpytstænger.,

ShinglingEdit

Der var stadig nogle slagger tilbage i puddle-kuglerne, så mens de stadig var varme, ville de blive helvedesild for at fjerne de resterende slagge og slagge. Det blev opnået ved at smede kuglerne under en hammer eller ved at klemme blomsten i en maskine. Materialet opnået i slutningen af shingling er kendt som bloom. Blomsterne er ikke nyttige i den form, så de blev rullet ind i et slutprodukt.

Nogle gange ville Europæiske jernværker springe shingling-processen helt over og rulle pølkuglerne., Den eneste ulempe ved det er, at kanterne af de ru stænger ikke var så godt komprimeret. Når den ru bar blev genopvarmet, kanterne kan adskille og gå tabt i ovnen.

RollingEdit

blomstringen blev ført gennem ruller og til fremstilling af stænger. Stængerne af smedejern var af dårlig kvalitet, kaldet muck bars: 137 eller puddle bars. For at forbedre deres kvalitet, stængerne blev skåret op, stablet og bundet sammen af ledninger, en proces kendt som faggoting eller piling. De blev derefter genopvarmet til en svejsning tilstand, smede svejset, og rulles igen i barer., Processen kunne gentages flere gange for at producere smedejern af ønsket kvalitet. Smedejern, der er blevet rullet flere gange kaldes merchant bar eller merchant jern.

Lancashire processEdit

fordelen ved puddling var, at den brugte kul, ikke kul som brændstof. Det var dog en lille fordel i Sverige, som manglede kul. Gustaf Ekman observerede kulfinerier på Ulverston, som var helt forskellige fra alle i Sverige., Efter sin tilbagevenden til Sverige i 1830 ‘ erne eksperimenterede og udviklede han en proces, der ligner puddling, men brugte brænde og trækul, som blev bredt vedtaget i Bergslagen i de følgende årtier.: 282-285

Aston processEdit

i 1925 udviklede James Aston fra USA en proces til fremstilling af smedejern hurtigt og økonomisk. Det involverede at tage smeltet stål fra en Bessemer-konverter og hælde det i køligere flydende slagge. Temperaturen af stålet er ca. 1500 C. C og den flydende slagge holdes på ca. 1200 C. C., Det smeltede stål indeholder en stor mængde opløste gasser, så når det flydende stål ramte de køligere overflader af den flydende slagge gasserne blev frigjort. Det smeltede stål frøs derefter for at give en svampet masse med en temperatur på ca. 1370 C. C. Den svampede masse ville derefter være færdig ved at blive shingled og rullet som beskrevet under puddling (ovenfor). Tre til fire tons kunne konverteres pr.

DeclineEdit

stål begyndte at erstatte jern til jernbaneskinner, så snart Bessemer-processen til dens fremstilling blev vedtaget (1865 den)., Jern forblev dominerende for strukturelle applikationer indtil 1880 ‘ erne på grund af problemer med sprødt stål forårsaget af indført nitrogen, højt kulstofindhold, overskydende fosfor eller overdreven temperatur under eller for hurtig rullning.: 144-151 af 1890 stål havde stort set erstattet jern til strukturelle anvendelser.

pladejern (Armco 99,97% rent jern) havde gode egenskaber til brug i apparater, var velegnet til emaljering og svejsning og var rustbestandig.,: 242

i 1960 ‘ erne faldt prisen på stålproduktion på grund af genanvendelse, og selv ved hjælp af Aston-processen var smedejernsproduktionen arbejdskrævende. Det er blevet anslået, at produktionen af smedejern er cirka dobbelt så dyr som for kulstoffattig stål. I USA lukkede den sidste fabrik i 1969. Den sidste i verden var Atlas-smeden af Thomas .almsley og Sønner i Bolton, Storbritannien, som lukkede i 1973. Dets udstyr fra 1860 ‘ erne blev flyttet til Blists Hill-stedet i Ironbridge Gorge Museum for preservation., Nogle smedejern produceres stadig til arv restaurering formål, men kun ved genbrug skrot.