Металлургия древнего мира и средневековья

Esky
Самобытность алтайской металлургии заключается в особенностях залегания рудоносных пород и угольных пластов.
О местных печах не говорил бы определенно в силу особенностей древних технологий.
Часть технологий не подразумевает сохранения "тела" печи после окончания процесса.
Собственно, ежели тема металлургии древности будет - можно поговорить, либо как-то приватно.

Как раз там сыродутные печи для многократного использования (судя по анализу шлака - некоторые вплоть по 7 плавок).
Почему считают, что вероятнее всего базовые технологии привозные:
1) четкой линии развития сыродутных печей с древнейших времен по конец описываемого в книге периода не отслеживается,
2) в относительном соседстве - в Минусинской впадине, - обнаружены схожие конструкции, но - есть и заметные отличия в конструкции поздних образцов

Почему только базовые привозные, а развитие местное.
Если огрубленно - то на юго-востоке Алтая печи в целом по объему больше (1 куб.м. против 0,7 минусинских), отличается конструкция воздуховодов и расположение воздуховодяных отверстий в печи.
Объем печей увеличен главным образом не за счет высоты, а в первую очередь за счет длины и ширины (а для выработки чугуна лучше было бы первое).
По производительности - выход железа в виде кричного железа и стали - порядка 36-40% от общего веса железной руды, судя по анализу руды, содержание железа в использованной руде порядка 56-57%, порядка 25-33% от общего содержания железа в руде уходило с шлаком.

ПыСы. Правда, сама книга 1988 года издания, может, что-нибудь еще за прошедшее время могли найти и скорректировать выводы.

Начнем с тезиса

gorizont
выход железа в виде кричного железа и стали - порядка 36-40% от общего веса железной руды, судя по анализу руды, содержание железа в использованной руде порядка 56-57%, порядка 25-33% от общего содержания железа в руде уходило с шлаком.

gorizont
Объем печей увеличен главным образом не за счет высоты, а в первую очередь за счет длины и ширины (а для выработки чугуна лучше было бы первое).

gorizont
Если огрубленно - то на юго-востоке Алтая печи в целом по объему больше (1 куб.м. против 0,7 минусинских), отличается конструкция воздуховодов и расположение воздуховодяных отверстий в печи.

gorizont
Объем печей увеличен главным образом не за счет высоты, а в первую очередь за счет длины и ширины

Esky
Показатели просто фантастические даже для металлургии позднего средневековья

Вот так рождаются нездоровые сенсации 😊 Каюсь, здесь память подвела, а здравый смысл не сработал как надо.
40% - не от общего веса руды, а от содержания железа в руде. При 56-57% содержания железа в руде на каждые 100 кг руды выход кричного железа и стали был 22-25 кг.
Там другое интересно - по анализу остатков шлака температуру в печи указывают как доходившую до 1600 гр. Цельсия.

Esky
Отчасти верно.
Почему отчасти - подобная конструкция, с успехом применяемая в части регионов Индии, способствовала получению трехфазного металла - железного ядра, сталистой прослойки и громадной доли "облицовки" из сталистого чугуна.
Что обусловило огромное количество вывозимого португальскими евреями "говнобулата".

Я так понимаю, что речь идет о штукофенах и блауфенах? Так и в Европе независимо от Индии такие появились - штукофены в 13 веке, блауфены чуток позже. И в Германии этому "свиному железу" долго не могли придумать применение.

Esky
Начнем с тезиса
для адусирования (фришевания) или отжига - вполне.Для кричного передела либо сталеплавильного процесса - не приемлимо.
Если только при этом не зарываться в землю на глубину до 1 м.
Ведь - к примеру - Шахнамэ или Айн-и-Акбари иллюстрированы процессом металлургии?

Для чего? В этих алтайских печах была усиленная подача воздуха, судя по всему, и в отличие от штукофенов воздух не снизу подавался. Воздуховодные отверстия располагались на высоте примерно в 1 метр от пола печи.

gorizont
В этих алтайских печах была усиленная подача воздуха, судя по всему, и в отличие от штукофенов воздух не снизу подавался.

gorizont
Воздуховодные отверстия располагались на высоте примерно в 1 метр от пола печи.

gorizont
штукофены в 13 веке, блауфены чуток позже

Esky
Вот тут "собака и порылась"...
Как известно - оптимальный кузнечный горн - с боковым либо верхним дутьем.
Оптимальная печь - углубленная в землю на глубину до 1 м.
Достаточно создать разрежение - и температура даже на органическом топливе легко достигает 1400 градусов без мехов, вентиляторов, турбонадувов.
"Ямные" печи были одним из величайших изобретений кочевников. Прелесть древних технологий - куда пришел, там и сделал...Бедуины ничем в том от кочевников Алтая не отличались. И Выкопать две ямы много проще, чем лепить саманные печурки.
.

Здесь и нужда заставила - на стоянке проще вырыть, чем городить. Особенно бедуинам, если вокруг один кустарник и песок (образно выражаясь). А для для такой печи естественно, что воздуховод проходит в метре от пола. Так что это открытие у них вышло случайно-естественным образом, я не явилось результатом осмысленного усовершенствования.
С Алтайскими та же история - они ямные.
А вот Минусинские, что интересно - другие. И воздуховоды там находятся
на расстоянии 12-25 см от пола. По крайней мере, те, что обнаружены на 1988 год.
С другой стороны - судя по археологическим данным, в юго-восточной части Алтайского края с 13 века весь промысел фактически хиреет и гибнет. Возрождение на прежнем уровне технологии - уже век 16, наверное.
То бишь упадок пришелся на период монгольской гегемонии.
Хотя в Минусинской котловине и в районах Алтая, что западнее и севернее, история железоделательной индустрия не пресеклась.

Другое интересно - а в Европе "поймали" это момент с расположением воздуховодов? Я как-то упустил нюансы истории совершенствования сыродутных печей в Европе.
Имеется ввиду - были ли "побочные ветки" модифицирования сыродутных печей, помимо генеральной линии "обычная сыродутная печть - штукофен-блауфен-доменная печь- пудлинговая отражательная - бессмеровская/мартеновская"?

Esky
А в Индии "трубники" городили веков на пяток ранее. Вернее, "высекали" в массиве...

Но до доменных печей и переделки чугуна индийцы не дошли. Ограничились тиглями.

По китайцам встречал утверждение, что и они пришли к переделочному процессу, но деталей не встречал. Если пришли - то когда?

gorizont
Там другое интересно - по анализу остатков шлака температуру в печи указывают как доходившую до 1600 гр. Цельсия.

вполне достижимо.
Но по шлаку этого не сказать...
тем более - откуда в печи ШЛАК при кричном переделе?

gorizont
Европе "поймали" это момент с расположением воздуховодов? Я как-то упустил нюансы истории совершенствования сыродутных печей в Европе.

gorizont
переделки чугуна индийцы не дошли.

gorizont
Ограничились тиглями.

gorizont
я не явилось результатом осмысленного усовершенствования.

Esky
Но по шлаку этого не сказать...
тем более - откуда в печи ШЛАК при кричном переделе?

Шлак, разумеется, снаружи печи - он же выпускался из печи по шлакоотводному желобу.
Касательно установления температуры - взяли анализ шлаков, а потом еще "тупо" натурный эксперимент провели, замерив в ходе оного температуру их плавления, и накинули сотку - другую градусов, исходя из того, что температура шлакообразования выше на эту разницу температуры "натурного" плавления.

Esky
Европа шла другой дорогой.

С информацией об этом пути я знаком. Думал, может где-то как-то и когда-то пробовали и по другому.
Кстати, первые штукофены, которые появились в Европе, были не христианскими. В арабской Испании.

Esky
gorizont
переделки чугуна индийцы не дошли.
________________________________________

Вполне дошли, но посчитали не целесообразным.

А где об этом почитать можно?

Esky
Ну и греки додумались до плавки металла после пожара))

Пожар случился уже после того, как железо начали производить в Анатолии, в Хеттском-царстве - государстве, вестимо? 😊

gorizont
и накинули сотку - другую градусов,

gorizont
Шлак, разумеется, снаружи печи - он же выпускался из печи по шлакоотводному желобу.

gorizont
Пожар случился уже после того, как железо начали производить в Анатолии, в Хеттском-царстве - государстве, вестимо?

Esky
В это нет. Кричной передел подразумевает "обволакивание" крицы шлаком...Видите ли в чем дело - при древнем уровне подобной технологии не происходит раскисления металла, что обуславливает именно появление 2крицы" как таковой. Нет раскисления - нет выдавливания шлака.
Потому он и кричной - кузнечный.

Да, соврал. Образцы шлака взяты у горнового отверстия и в предгорновом углублении. Туда шлак стекал по отводному каналу у передней стенки печи.
После каждой плавки шлак спускался по каналу в углубление и покрывался в предгорновом углублении слоем прокаленной земли.
Количество плавок определяли по количеству слоев шлака, проложенных этими соями земли. Получилось семь слоев шлака.

gorizont
Образцы шлака взяты у горнового отверстия и в предгорновом углублении. Туда шлак стекал по отводному каналу у передней стенки печи.
После каждой плавки шлак спускался по каналу в углубление и покрывался в предгорновом углублении слоем прокаленной земли.
Количество плавок определяли по количеству слоев шлака, проложенных этими соями земли. Получилось семь слоев шлака.

Esky
В таком случае стоило бы "афторам" назвать это "..." никак не шлаком в металлургическом понимании. Скорее речь идет о стеклообразной массе из муллита и всяческих примесей, спекаемых в коркоподобную субстанцию.
Потому имеет смысл говорить о длительности процесса, но не о количестве плавок...Одной закладкой шихты и угля процесс не осилить при указанных объемах, минимум 4 раза надо подкидывать уголька и флюсующих ингридиентов - примерно один раз на час. учитывая "сыродуьность" печи - 5-6 часов на процесс.
Так что скорее 7 слоев - последствия как раз-таки закладок и этапов.
тем более, что имеется слой прокаленной земли.
Либо - описанная печь предмет из области оловянисто-бронзовой металлургии, что вполне соответствует параметрам.

ОК - насчет последовательной "заправки" новых слоев руды и каменного угля в пределах одной плавки - это скорее верно, чем несколько плавок.
Но сколько не читал описаний - всегда жидкую фракцию, вытекающую в ходе плавки из сыродутной печи, называли шлаком, и никак иначе.
Что именно неверно?
Что касается муллита - так у него температура плавления выше (порядка 1800 градусов, и даже в смеси - никак не ниже 1300, а обычно порядка 1500), чем например у фаялита (1178 градусов, а в смеси - ниже), плюс муллит - алюмосиликат, продукт взаимодействия обмазки печи с рудой - как же моежт эта вытекающая масса состоять по преимуществу из муллита?

P.S. Нашел упоминание о том, что по результатам археологических изысканий следует, что древние германцы так же использовали ямные сыродутные печи, сначала на естественной тяге, а затем с принудительным поддувом мехами.
То же и у скандинавов, и у славян.
Теоретически в этом варианте естественно, что воздуховоды должны выходить у поверхности земли, а внизу печи, то есть располагаться на высоте 75 см - 1 метра от пола печи.
Попробую проверить, верно ли. И если правда - то почему отказались и перешли к "надземной печи"? Из-за большего удобства извлечения крицы?

Ребята, вас к нам на завод надо, а то посл. время качество стали ухудшилось. 😊

Alter
Ребята, вас к нам на завод надо, а то посл. время качество стали ухудшилось. 😊

Проблемы с вашими сыродутными печами? Али вы в тиглях сталь варите? 😊

gorizont
Проблемы с вашими сыродутными печами? Али вы в тиглях сталь варите

Alter
Печи, что ни на есть лепездрические, а сталь чего-то не очень, вот я и подумал привлечь коллег к процессу выплавки.)))

Электропечи то какие - дуговые или индукционные?
Сколько лет агрегатам?
Там же что угодно быть может - от "поплывших" регулировок мощности до неправильного состава загружаемых компонентов (включая долю извести).
Если с сырьем все в порядке, то на дуговых печах это главным образом сами электроды и аппарат регулировки мощности тока, или состояние внутренних поверхностей печи.
Для тигельной - в общем порядке аналогично, регулятор или проблемы с футеровкой (только почему раньше не было?)

То есть с поработавшем оборудованием при прочих равных самое незаметное на поверхности, но самое очевидное - нарушение техрежииов в связи с неисправностями контрольно-измерительного и регулировочного оборудования электропечей.
Ну да ладно, чего это я всерьез 😊

Как в анекдоте - "а с этим вам нужно к доктору" - то бишь к профессиональному технологу, который непосредственно с такими печами работает.

gorizont
Что касается муллита - так у него температура плавления выше

gorizont
плюс муллит - алюмосиликат,

gorizont
то почему отказались и перешли к "надземной печи"? Из-за большего удобства извлечения крицы?

Esky
gorizont
Что касается муллита - так у него температура плавления выше
если быть точным 1410.

Все равно выходит - окислы железа плавятся при меньшей температуре, потому если выходит жидкий муллит, то с ним окислы и подавно вытекают.

Esky
проще осиливать объемы непрерывно - сквозная печь позволяет вести процесс безостановочно."Ямная" - нет.

В общем то понятно - удобство в ущерб потенциальному качеству.
Только даже надземные сыродутные печи не давали сквозного процесса - ведь для извлечения крицы переднюю стенку все равно нужно было разбирать, разве нет?
Скорее всего, германцы использовали индустриальную базу римских провинций, отказавшись от своих "доморощенных" способов, и так и пошли по иному пути развития.

P.S. Специально посмотрел доплитературу:
по способу "обращения" со шлаком было условно говоря три типа сыродутных печей.
Самые архаичные - без выпуска шлака. Шлак скапливался внизу печи. Второй - .со шлакосборником, т.е. углублением под накопление шлака внизу печи. Углубление как правило наполнялось углем,хворостом, соломой.
Третий - со сливом или другим способом удаления шлака в ходе плавки. Шлак либо выгребался из арку в передней стенке, либо (понятно, что здесь зависимость от рабочей температуры горна) вытекал через детку по каналу к шлакосборочной яме. Именно к последнему типу принадлежат те алтайские печи, о которых я писал.
И отдельно - наибольшая массовая доля в шлаке в сыродутной печи принадлежит все-таки фаяниту. Все остальные компоненты шлака уступают ему в относительном объеме.

gorizont
Электропечи то какие - дуговые или индукционные?

gorizont
Ну да ладно, чего это я всерьез

Alter
Дуговые. Дело в шихте, конечно, хотя самим печам лет 50.

Поменялся поставщик?

gorizont
Поменялся поставщик?

Alter
Поставщики разные, потому идёт всякая хрень, типа металлический короб, а в нём простая грязь или трансформатор с обмоткой , всё что магнит берёт, а там...

Здорово. Если в печь мусор загружать, то трудно удивляться тому, что качество гуляет.
А раньше было по-другому?

gorizont

Здорово. Если в печь мусор загружать, то трудно удивляться тому, что качество гуляет.
А раньше было по-другому?

Раньше был выбор поставщиков и проверка качества шихты, да и отходов было больше вообще. Чисто зашёл тут узбеко-таджик и спросил есть ли металлолом-дожили.)

Alter

Раньше был выбор поставщиков и проверка качества шихты, да и отходов было больше вообще. Чисто зашёл тут узбеко-таджик и спросил есть ли металлолом-дожили.)

Ясно-понятно. Но если нет выбора поставщиков (почему? потому что из экономии на самом дешёвом остановились?) и нет проверки качества шихты (почему? результат сокращений? я понимаю, что поставщик может забить, если ему дать, но у вас то на приемке должно быть!), то о каком стабильном качестве можно говорить (если вместе с металлом в печь с каждой загрузкой попадает колеблющеюся по количеству и составу "добавки")...

Таково нынешнее положение дел.