Smijern

Western worldEdit

Smijern har blitt brukt i mange århundrer, og er «jern» som er referert til i hele den Vestlige historien., Den andre formen av jern, støpejern, var i bruk i Kina siden oldtiden, men ble ikke innført i Vest-Europa til det 15. århundre, og selv da, på grunn av sin brittleness, det kan brukes på et begrenset antall hensikt. I store deler av Middelalderen var det produsert jern ved direkte reduksjon av jernmalm i er en manuelt betjent bloomeries, selv om waterpower hadde begynt å bli ansatt i 1104.

råstoff produsert av alle indirekte prosesser er råjern. Den har en høy karbon innhold og som en konsekvens det er sprøtt og kan ikke brukes til å lage maskinvare., Den osmond prosessen var den første av de indirekte prosesser, utviklet av 1203, men bloomery produksjonen fortsatte i mange steder. Prosessen er avhengig av utviklingen av masovnen, som middelalderske eksempler har blitt oppdaget på Lapphyttan, Sverige og i Tyskland.

bloomery og osmond prosesser ble gradvis erstattet fra det 15. århundre av pynt prosesser, som det var to versjoner, den tyske og Vallonsk. De ble i sin tur erstattet fra slutten av det 18. århundre av puddling, med visse varianter som for eksempel den svenske Lancashire prosessen., De, også, er nå foreldet, og smijern er ikke lenger produsert kommersielt.

ChinaEdit

Under Han-dynastiet, ny strykejern smelting prosesser førte til produksjon av nye smijern redskaper til bruk i landbruk, slik som multi-rør frø drill og strykejern plogen. I tillegg til tilfeldige klumper av lav-karbon smijern produsert av overdreven injisert luft i gamle Kinesiske cupola ovner., Den gamle Kinesiske opprettet smijern ved hjelp av pynt smi minst av det 2. århundre F.KR., er den tidligste prøver av cast og råjern bøtelagt i smijern og stål funnet på tidlige Han-Dynastiet (202 F.KR – 220 E.KR.) – område på Tieshengguo.:186 Pigott spekulert i at stasen smi eksisterte i de tidligere Krigførende Stater periode (403-221 F.KR.), på grunn av det faktum at det er smijern elementer fra Kina som kan dateres til denne perioden, og det er ingen dokumentert bevis på bloomery noen gang blir brukt i Kina.,:186-187 Den fining prosessen involvert liquifying støpejern i en fining ildsted og fjerne karbon fra smeltet støpejern gjennom oksidasjon.:186 Wagner skriver at i tillegg til Han-Dynastiet ildsteder antas å være fining ildsteder, det er også pictoral bevis på fining ildsted fra Shandong tomb veggmaleri datert 1. til 2. århundre E.KR., samt et hint av skriftlige bevis i det 4. århundre E.KR Daoistiske tekst Taiping Jing.,

Bloomery processEdit

Smijern ble opprinnelig produsert av et utvalg av smelting prosesser, alle beskrevet i dag som «bloomeries». Ulike former for bloomery ble brukt på ulike steder og tider. Den bloomery ble belastet med trekull og malm og deretter tent. Luft ble blåst inn gjennom en tuyere å varme bloomery til en temperatur litt under smeltepunktet for jern., I løpet av de luktet, slagg ville smelte og renne ut, og karbonmonoksid fra kull vil redusere jernmalm til jern, som dannet en svampaktig masse (kalt en «blomst») som inneholder jern og også smeltet silikat mineraler (slagg) fra malm. Jern forble i solid state. Hvis bloomery fikk lov til å bli varmt nok til å smelte jern, karbon ville oppløse inn i det og form gris eller støpejern, men det var ikke meningen. Men utformingen av en bloomery gjort det vanskelig å nå smeltepunktet for jern og også hindret konsentrasjon av karbonmonoksid fra å bli høy.,:46-57

Etter smelting var ferdig, bloom ble fjernet, og den prosessen kan da være i gang igjen. Det var således en batch prosess, snarere enn en kontinuerlig ett eksempel en masovn. Bloom hadde å bli smidd mekanisk for å konsolidere det og forme den til en bar, utvise slagg i prosessen.:62-66

i Løpet av Middelalderen, vann-kraft ble brukt til prosessen, sannsynligvis i utgangspunktet for å drive belg, og bare senere til hammere for å smi den blomstrer. Men mens det er bestemt at vann-kraft ble brukt, detaljene er fortsatt usikker.,:75-76 Som var kulminasjonen av den direkte prosessen med ironmaking. Den overlevde i Spania og sør-Frankrike som katalansk Forges til midten av det 19. århundre, i Østerrike som stuckofen til 1775,:100-101 og i nærheten Garstang i England frem til ca 1770; det var fortsatt i bruk med varme blast i New York i 1880-årene. I Japan den siste av den gamle tatara bloomeries som brukes i produksjon av tradisjonelle tamahagane stål, som hovedsakelig brukes i swordmaking, var slukket bare i 1925, men i slutten av det 20. århundre produksjonen gjenopptas på en liten skala til å levere stål til håndverkeren swordmakers.,

Osmond processEdit

Osmond strykejern besto av baller av smijern, produsert ved smelting av råjern og fange dråpene på en stab, som ble spunnet i front av en eksplosjon av luft, slik som å avsløre så mye av det som er mulig for luft og oxidise karbon innhold. Den resulterende ballen ofte ble smidd i bar jern i en hammer mill.

Pynt processEdit

I det 15. århundre, masovnen spre seg inn i det som nå er Belgia, hvor det var bedre., Derfra spres via Betaler de Bray er på grensen til Normandie og deretter til Weald i England. Med det, pynt smi spredt. De remelted grisen jern og (i effekt) brent ut karbon, produsere en blomst, som da var smidd inn på en bar og et strykejern. Hvis stangjern var nødvendig, kan en kutte mill ble brukt.

pynt prosessen eksistert i to litt ulike former. I Storbritannia, Frankrike og deler av Sverige, bare de Vallonske prosessen ble brukt., Som ansatt i to forskjellige ildsteder, en pynt ildsted for etterbehandling jern og en chafery ildsted for oppvarming er det i løpet av tegning blomstringen ut i en bar. Den stasen alltid brent kull, men chafery kunne bli avfyrt med mineral kull, siden forurensninger ikke ville skade jern når det var i solid state. På den annen side, den tyske prosessen, brukt i Tyskland, Russland, og de fleste av Sverige brukes en enkelt ildsted for alle stadier.,

innføringen av coca-cola for bruk i masovn ved Abraham Darby i 1709 (eller kanskje andre litt tidligere) i utgangspunktet hadde liten effekt på smijern produksjon. Bare i 1750-årene var råjern coke brukes på alle betydelig omfang som råstoff til pynt skaper. Imidlertid, trekull fortsatte å være den drivstoff for pynt.

Potting og stampingEdit

Fra slutten av 1750-årene, ironmasters begynte å utvikle prosesser for å lage bar jern uten kull. Det var en rekke patenterte prosesser for at, som er referert til i dag som potting og stempling., De tidligste ble utviklet av John Tre av Wednesbury og hans bror Charles Tre av Lave Mill på Egremont, patentert i 1763.:723-724 en Annen ble utviklet for Coalbrookdale Selskap av Cranage brødre. En annen viktig var at av John Wright og Joseph Jesson av West Bromwich.,:725-726

Puddling processEdit

En rekke prosesser for å gjøre smijern uten kull ble utformet som den Industrielle Revolusjon begynte i siste halvdel av det 18. århundre. Den mest vellykkede av dem var puddling, ved hjelp av en puddling ovn (et utvalg av reverberatory ovn), som ble oppfunnet av Henry Cort i 1784., Det ble senere forbedret med andre, inkludert Joseph Hall, som var den første til å legge til jernoksid til lade. I denne type ovn, metall ikke kommer i kontakt med drivstoff, og det er ikke forurenset av dens urenheter . Varmen fra forbrenning produkter passere over overflaten av dammen og taket av ovnen gir gjenklang (speiler) varmen på metall dammen på brann-broen av ovnen.

med Mindre råstoff som brukes er hvitt støpejern, gris jern eller andre rå produkt av puddling først måtte bli foredlet til raffinert strykejern, eller finers metall., Det ville bli gjort i et raffineri der raw-kull ble brukt til å fjerne silisium og konvertere karbon i råstoffet, finnes i form av grafitt, en kombinasjon med jern kalles cementite.

I fullt utviklet prosess (Hall), dette metallet var plassert i hjertet av den puddling ovnen hvor det var smeltet. Gruva ble foret med oksiderende stoffer, slik som haematite og jernoksid. Blandingen ble utsatt for en sterk strøm av luft og rørt med lang barer, kalt puddling barer eller rabbles,:165 gjennom å arbeide dører.,:236-240 luft, omrøring, og den «koker» virkningen av metall hjalp oksiderende agenter for å oksidere urenheter og karbon ut av råjern. Som urenheter oksidere, dannet de en flytende slagg eller drev ut som gass mens beholde strykejern stivnet i spongy smijern som fløt opp til toppen av dammen og ble fisket ut av smelte som en pøl baller ved hjelp av dammen barer.,

ShinglingEdit

Det var fortsatt noen slagg liggende i en pøl baller, så mens de var fortsatt varme de ville være shingled for å fjerne gjenværende slagg og slagg. Det ble oppnådd ved å forfalske ballene under en hammer, eller ved å klemme den blomstrer i en maskin. Materialet er innhentet på slutten av shingling er kjent som blomstrer. Den blomstrer er ikke nyttig i det skjemaet, så de ble rullet inn i et sluttprodukt.

noen Ganger Europeiske jernverk ville hoppe over den shingling prosessen helt og roll dammen baller., Den eneste ulempen til det er at kantene av grov barer var ikke så godt komprimert. Når den grove bar var reheated, kantene kan løsne og bli mistet i ovnen.

RollingEdit

The bloom ble gått gjennom valser og til å lage barer. Barer av smijern var av dårlig kvalitet, kalt muck barer:137 eller dam barer. For å forbedre kvaliteten, barene ble kuttet opp, stablet og bundet sammen av ledninger, en prosess som er kjent som faggoting eller gjerdestolper. De var så reheated til et sveising staten, smi sveiset, og rullet igjen i barer., Prosessen kan gjentas flere ganger for å produsere smijern av ønsket kvalitet. Smijern som har blitt rullet flere ganger kalles merchant bar eller selgeren jern.

Lancashire processEdit

fordelen av puddling var at det brukes kull, ikke kull som brensel. Men, det var til liten nytte i Sverige, som manglet kull. Gustaf Ekman observert trekull fineries i Ulverston, som var ganske forskjellig fra alle i Sverige., Etter at han kom tilbake til Sverige i 1830-årene, han eksperimenterte og utviklet en prosess som ligner puddling men brukt ved og trekull, som var allment vedtatt i Bergslagen i de følgende tiårene.:282-285

Aston processEdit

I 1925, James Aston av Usa utviklet en prosess for produksjon av smijern raskt og økonomisk. Det involvert ta smeltet stål fra en Bessemer converter og helle det inn i kjøligere flytende slagg. Temperaturen i stål er ca 1500 °C og flytende slagg er opprettholdt på omtrent 1200 °C., Smeltet stål inneholder en stor mengde oppløste gasser så når den flytende stål treffe kaldere overflater av flytende slagg gassene ble frigjort. Smeltet stål så frøs til å gi en svampaktig masse og ha en temperatur på ca 1370 °C. Den svampete masse ville da være ferdig ved å være shingled og rullet som beskrevet under puddling (ovenfor). Tre til fire tonn kan konverteres per batch med metoden.

DeclineEdit

Stål begynte å erstatte strykejern for jernbane skinner så snart som Bessemer-prosessen for sin produksjon ble vedtatt (1865 på)., Strykejern vært dominerende for strukturelle programmer til 1880-årene, på grunn av problemer med sprøtt stål, forårsaket av introduserte nitrogen, høy karbon, overflødig fosfor, eller overdreven temperatur under eller altfor-rapid ruller.:144-151 Av 1890 stål hadde i stor grad erstattet jern for strukturelle programmer.

jernplate (Autovernet 99.97% rent jern) hadde gode egenskaper for bruk i apparater, som er godt egnet for emaljering og sveising, og blir rust-motstandsdyktig.,:242

I 1960-årene, prisen på stål produksjon var å slippe på grunn av resirkulering, og selv med Aston prosessen, smijern produksjonen var arbeidskrevende. Det har blitt anslått at produksjon av smijern er omtrent dobbelt så dyrt som i lav-karbon stål. I Usa, de siste anlegget stengt i 1969. Den siste i verden var Atlas Forge of Thomas Walmsley og Sønner i Bolton, Great Britain, som stengte i 1973. Dens 1860-epoken utstyr ble flyttet til Blists Hill-område av Ironbridge Gorge Museum for bevaring., Noen smijern er fremdeles blir produsert for arv restaurering hensikt, men bare ved gjenvinning av avfall.