Domna pechi

Ko‘p asrlar davomida odamlar temirga ishlov berishda qadimiy va sodda uskuna - loydan yasalgan pechlardan foydalanib kelishgan. Yer sirtida hali-beri oson eriydigan temir rudalari mavjud ekan, bu usul temir va temir mahsulotlari ishlab chiqarish ehtiyojlarini to‘la qanoatlantirar edi. Biroq, o‘rta asrlarga kelib, odamzot yer sirtidagi oson eriydigan temir konlarini o‘zlashtirib, deyarli tamomlab bo‘ldi. qolaversa, metallarga, ayniqsa temirga bo‘lgan talab borgan sari ortib bordi. Metallurgiyada asosan qiyin o‘zlashtiriladigan va eriydigan temir rudalaridan foydalanishga to‘g‘ri kela boshladi. Bunday rudalardan temir ajratib olish uchun oddiy temirchilik pechlarida hosil qilinishi mumkin bo‘lgan haroratdan ancha balandroq harorat talab qilingan. Ya'ni, bunday rudalar uchun erish harorat ancha yuqori bo‘lishi zarur edi. o‘sha vaqtlarda haroratni oshirishni faqat ikki xil usulini bilishar edi: 1) Pech balandligini orttirish orqali; 2) havo haydashni ko‘paytirish orqali. Temirchi ustalar asta sekinlik bilan mazkur ikki usulni birlashtirib, ancha yuqori haroratlarga erishish va bu orqali, temirni yangicha qayta ishlash imkonini beruvchi pechlarni ixtiro qildilar. Bunday pechlar metallurgiya tarixida "shtukofen" pechi nomi bilan ancha mashhur bo‘lgan.

Shu tarzda, XIII-asrga kelib, oddiy loydan yasalgan temir eritish pechidan ko‘ra ancha mukammalroq bo‘lgan shtukofen deb nomlanadigan pechlar paydo bo‘ldi. Shtukofen pechlari domna pechlarining dastlabki ajdodlari bo‘lib, bunday pechlarning ilk namunalari, temir rudasiga boy Shtiriya o‘lkasida, keyinchalik esa Chexiyada paydo bo‘lgan. Shtukofen pechlarida, aytib o‘tganimizdek, qiyin eriydigan rudalardan nisbatan osonlik bilan temir ajratib olinar edi.

Shtukofen shaxtasi o‘zaro tutashtirilgan ikkita kesik konus shaklida bo‘lib, uning yuqori, ochiq qismidan ko‘mir va ruda tashlangan. Shtukofen devorlarida ikkita tuynuk bo‘lib, ulardan biridan bosqon yordamida pech ichkarisiga havo purkalgan, ikkinchisidan esa erigan temir bo‘laklarini chiqarib olish mumkin bo‘lgan. Shtukofen pechlarida shaxtaning yopiqligi hisobiga, issiqlik yanada mukammalroq yig‘ilib, pech balandligining (3-5 metr) hisobiga erish jarayoni nisbatan bir maromda kechgan. Bu jarayonda rudadan foydali metallarni ajratib olish samaradorligi ancha oshgan. Temirni eritish bilan shug‘ullanuvchilarning muddaolaridan qat'iy nazar, shtukofenlardagi erish jarayonida rudadan temirning birdaniga uch turi hosil bo‘lar edi: cho‘yan, yumshoq (bolg‘alanadigan) temir va po‘lat. Ma'lumot o‘rnida shuni aytib o‘tish joizki, metallurgiyada cho‘yan va po‘lat deb, kimyoviy temir moddasining uglerod bilan aralashmalari nazarda tutilib aytiladi. Ular orasidagi farq, temirga birikkan uglerod miqdorida bo‘lib, yumshoq (payvandlash) temirda uglerod miqdori 0.04% dan ko‘p bo‘lmaydi. Po‘latda - 1.7% gacha uglerod birikkan bo‘ladi, agar temir massada 1.7% dan ko‘proq uglerod birikkan bo‘lsa, bunday metall - cho‘yan deb yuritiladi. Uglerod miqdori shunday kichik miqdorlarda o‘zgarishiga qaramay, o‘zining xossalariga ko‘ra temir, po‘lat va cho‘yan keskin farq qiladi: oddiy temir nisbatan yumshoq metall bo‘lib, unga bolg‘alash, charxlash va boshqalarda nisbatan oson ishlov berish mumkin; po‘lat esa ancha qattiq metall - u keskirlik va mustahkamlik xossalarini juda yaxshi saqlaydi. Cho‘yan esa - qattiq bo‘lishiga qaramay, ancha mo‘rt metall bo‘lib, unga ishlov berish juda mushkul. Uglerod miqdori temirning boshqa xossalariga ham sezilarli ta'sir ko‘rsatadi. Masalan, u temir tarkibida qancha ko‘p bo‘lsa, u shuncha oson eriydi. Sof temir - ancha qiyin eriydigan metall, cho‘yan esa nisbatan past haroratlarda ham eriy boshlaydi.

Shtukofenlarga qaytsak. Ularning afzalliklarini yuqorida sanab o‘tdik. Biroq bunday pechlarning kamchiliklari ham yetarlicha edi. Undan har qanday rudani ham eritish mumkin bo‘lmagan. Qiyin eriydigan rudalarning ba'zilariga ulardagi issiqlik miqdori yetarli bo‘lmas, yoki kuchliroq havo oqimi purkash talab etilar edi. Ko‘pincha, doimiy havo purkab turish uchun odam muskul kuchlari yetarli bo‘lmay qolardi. Bosqonlarni doimiy ishlatib turish uchun kuchliroq mexanizmlar talab etilardi. Temirchilar buning yo‘lini topishdi: ular suv tegirmonidagi maxsus konstruksiya tayyorlab, bosqonni suv charxpalagining aylanishi orqali harakatga keladigan qilib qo‘yishdi. Bu o‘ziga xos muhandislik yondoshuvi bo‘lib, pechlarda asta-sekin inson qo‘l kuchi mehnatidan, texnika yordamiga o‘tilishi boshlandi. Charxpalak validan tishli uzatmalar chiqarib, ularning har bir aylanishidan bosqon ochilib-yopilib, pech ichkarisiga havo purkagan. Ilg‘or temirchi ustalarning shtukofenlarida ikkitadan bosqon navbatma-navbat ishlar edi. Gidravlik dvigatel (ya'ni charxpalak) va qo‘shbosqonli shtukofen pechlarining paydo bo‘lishini tarixchilar XIV asr oxirlariga taalluqli deb hisoblaydilar. Chunki, XV asrga kelib, ko‘plab metall eritish ustaxonalari, odatiy joylari - rudaga yaqin yerlardan, daryolar sohiliga ko‘chib o‘ta boshlashdi. Buning sababi esa o‘sha gidrodvigatel - charxpalakda edi. Bir so‘z bilan aytganda shtukofen pechlarining ixtiro qilinishi va ularga havo purkovchi bosqonlarning gidrodvigatellar bilan jihozlanishi, texnika taraqqiyotida olg‘a tashlangan katta qadam bo‘libgina qolmay, balki cho‘yan va po‘latning kashf qilinishi bilan ham o‘ta ahamiyatli edi.

Ayniqsa, bosqonni mexanizatsiyalashning ahamiyati kutilganidan ham ziyoda bo‘lib chiqdi. havo purkashning bir maromda va kuchliroq oqim bilan bajarilishi tufayli, pech ichida shunday yuqori harorat yuzaga keldiki, endilikda rudadagi foydali metall, toshqol qotishmalar paydo bo‘lishidan avvalroq erib ajralib chiqar edi. Dastlab, nisbatan pastroq haroratda, temir uglerod bilan birikkan holda erib chiqqan, ya'ni, pechda endilikda birdaniga cho‘yan hosil bo‘la boshlagan. Avvaliga bunday xossa o‘zgarishi, o‘rta asr metallurglarining hafsalasini pir qilib yuborgan. Chunki, yuqorida aytganimizdek cho‘yan - ancha mo‘rt metall edi. Qotgan cho‘yan, temirga tegishli tabiiy xossalarining baridan mosuvo bo‘lib, unga ishlov berishning iloji bo‘lmagan: u kavsharlanmagan, undan na ish qurollari va na ixcham va o‘tkir jang qurollari tayyorlay olishmagan. Shu tufayli cho‘yan uzoq vaqtlargacha ishlab chiqarishdagi yaroqsiz holga kelgan hom ashyo sifatida qaralgan va metall erituvchilar unga nisbatan xuddi dushman kabi munosabat bo‘lishgan. Lekin uni endi nima qilsa bo‘ladi? Qiyin eriydigan rudalarni eritishda uning aksariyat qismi, oxir-oqibatda cho‘yanga aylanib chiqardi. Shuncha metallni chiqitga tashlab yuborib bo‘lmaydiku?! Metall erituvchi ustalar, cho‘yanni avvaliga yana qaytadan, pechga yangi tashlanayotgan rudalarga qo‘shib, keyinchalik faqat o‘zini qayta eritishni sinab ko‘rishdi. Bunda, agar havo oqimini kuchaytirilsa, ustalarning hayratiga sabab bo‘lib, qayta erigan cho‘yan, pech o‘chog‘ida yanada tezroq erib, qayta tabiiy temirga aylanib qola boshladi. Bunday usulda eritib olingan temir esa, o‘z xossalariga ko‘ra, rudani to‘g‘ridan-to‘g‘ri eritishdan olinadigan temirdan ancha afzal bo‘lib chiqdi. Cho‘yanning erishi uchun ancha past harorat ham yetarli bo‘lganligidan, undan qayta temir ajratib olish uchun, rudaning o‘zidan temir eritib olishga nisbatan, yanada kamroq yoqilg‘i va vaqt sarflanadi. Shu yo‘sinda, XV-asr metallurgiya ustalari, avvaliga beixtiyor, keyin esa, butunlay ongli ravishda ajoyib kashfiyot - metallni qayta ishlash jarayonini amalga oshira boshlashdi. Bu usul keyingi, XVI-asrdayoq keng ko‘lamda qo‘llanila boshladi. Bunga sabab esa, shtukofen pechlaridan ham ko‘ra mukammalroq bo‘lgan - domna pechlarining keng tarqalishi edi.

Metall erituvchilar tez orada cho‘yanning boshqa ijobiy xususiyatlarini ham kashf qilishdi. Qotgan temirni pechdan chiqarib olish oson ish emas edi. Bunga uzoq vaqt sarflanar va bu vaqt davomida pech sovib qolishga ulgurar edi. Yana yangi ruda miqdorini solishdan avval, pechni qaytadan qizdirishga to‘g‘ri kelar, buning uchun ham qo‘shimcha yoqilg‘i va vaqt sarfi talab etilar edi. Bunga nisbatan, erigan cho‘yanni pechdan chiqarib olish ancha oson jarayon bo‘lgan. pech sovib ulgurmagan va unga shu damdayoq yangi ruda va ko‘mir miqdorini solish mumkin bo‘lgan. undan tashqari cho‘yandan quyma metall buyumlar tayyorlash ham ancha oson bo‘lib, XV asrda dastlabki cho‘yan quyma buyumlari paydo bo‘la boshladi. To‘g‘ri, ular ancha dag‘al va beo‘xshov bo‘lsa-da, baribir, cho‘yanni eritib biror shaklga keltirish, temirni bolg‘alab ishlov berish bilan shaklga solishdan ancha yengil va tez bajariladigan jarayon hisoblanadi. Qolaversa, masalan artilleriya to‘plari tayyorlashda, zambarakning o‘qining shaklan mukammalligi unchalik ahamiyatga ega bo‘lmaydi. Asosiysi, u zambarakdan to‘g‘ri chiqib uchib borib, dushman obyektiga zarb bilan urilib, talafot yetkazsa bas. Artilleriya zambaraklari uchun yadro quyishda cho‘yan benazir material bo‘lib chiqdi. umuman olganda XV asr oxiriga qadar, cho‘yandan faqat, zambarak yadrosi, bolg‘achalar va boshqa jo‘n buyumlar yasalgan xolos. Chunki bu paytlarda, hali quyma buyumlar uchun tayyorlangan cho‘yanning bir jinsli bo‘lishi yoki, boshqa sifat ko‘rsatkichlariga yetarli darajada ahamiyat berilmagan.

Cho‘yandan quyma mahsulotlar tayyorlash, shtukofen pechlarining tuzilishiga biroz o‘zgartirish kiritishni talab qila boshladi. Natijada, shtukofenlarning bir oz o‘zgartirilgan turi - blaufenlar paydo bo‘ladi. Blaufenlarning o‘ziga xosligi, shunda ediki, ularning o‘txonasidan pech ichiga havo haydab turilar edi. Undan tashqari blaufen pechlarining balandligi ham 5-6 metr atrofida bo‘lib, unda ancha yuqori haroratga erishish va eritish jarayonini uzluksiz olib borish mumkin edi. Blaufenlarda hosil bo‘lgan yuqori harorat evaziga, rudadan birdaniga ham temir, ham cho‘yan eritib chiqqan. Tez orada, metallurg ustalarda temirni ajratib olish jarayonini ikki bosqichga ajratish fikri paydo bo‘ldi. Ya'ni, bir pechda uzluksiz cho‘yan eritish, ikkinchisida esa, cho‘yanni temirga aylantirish yo‘lga qo‘yildi. Bu jarayonda pechni ishga tayyorlash uchun 4-5 soat, erigan temirni ajratib olish uchun esa 3 soat atrofida vaqt sarflangan.

Ikki bosqichli ruda eritish usuli yo‘lga qo‘yilgach, blaufen pechlarini ham shu usulga moslab takomillashtirildi. Endilikda ular, faqat cho‘yan eritishga mo‘ljallangan yangicha turdagi pechlar - domna pechlariga aylana boshladi. Bu orqali esa, qayta quyish jarayoni, sifatli temir olish uchun eng yaxshi usul uzil-kesil tan olindi. ikki bosqichli temir eritib olish usuli, asta sekinlik bilan, ham blaufen, ham shtukofen pechlarida ruda eritish usulini siqib chiqara boshladi. Endilikda rudadan avvaliga cho‘yan, cho‘yanni qayta eritib esa - temir olish eng samarali usul sifatida tan olindi. Birinchi bosqich (ya'ni rudadan cho‘yan eritib olish usuli) domen, ikkinchisi esa, temirni ajratib olish ("bo‘lak"ni olish) deb nomlana boshlandi. Domnalarning eng qadimiy namunalari Zigerlandda (Vestfalliya) XV asrning ikkinchi qismida paydo bo‘lgan. ularning konstruksiyasi blaufenlardan uchta asosiy jihati bilan farq qilar edi: 1) shaxtaning balandligi juda balandligi; 2) Kuchli havo haydash apparati; 3) Shaxtaning yuqori qismining katta hajmi.

Domna pechlarida haroratning nihoyatda yuqori darajalariga osonroq erishish va ruda eritish jarayonini nisbatan bir maromda va zaruriy darajada nazorat qilish imkoniyati mavjud edi. Avvaliga domnalarni to‘rtala tarafi yopiq holatda qurishgan. Lekin, keyinroq pechning bir tarafini ochiq qoldirib, o‘choq qismini ham kengaytirib ishlashgan. 4-5 metr balandlikka ega bo‘lgan bunday domna pechi, kuniga 1600 kg gacha cho‘yan eritish imkonini bergan. Eng asosiysi esa, bir bosqichli pechlardan, ikki bosqichli - domen usulida ruda eritishga o‘tish, mehnat unumdorligini bir necha barobar oshirishga xizmat qilgan. Bu orqali esa, metallga nisbatan oshgan talab, to‘liq qondirila boshladi. biroq, metallurgiya tez orada boshqa bir muammoga duch keldi. Temirni rudadan ajratib olish, katta miqdordagi yoqilg‘i sarfini talab qilardi. Bir necha o‘n yilliklar davomida Yevropa bo‘ylab ko‘plab daraxtlar kesib yuborildi va natijada minglab gektar o‘rmonlar yo‘q bo‘lib ketdi. Ba'zi davlatlarda bunga qarshi maxsus qonunlar joriy etilib, o‘rmon kesish uchun taqiqlar joriy etildi. Bu borada ancha qiyin vaziyatga orol mamlakat - Angliya tushdi. Bu mamlakatda pistako‘mir zahiralari ancha oz bo‘lib, yoqilg‘i yetishmovchiligi tufayli, zaruriy temir hom ashyosini chet eldan import qilishga majbur bo‘lardi. 1619-yilda Dodley ruda eritish uchun toshko‘mirdan foydalanib ko‘rdi. Biroq, toshko‘mir tarkibiga kiruvchi oltingugurt birikmalari, temirni eritib olishda xalaqit berar edi. Toshko‘mirni oltingugurt birikmalaridan tozalashni faqat 1735-yilga kelib, Derbi, oltingugurtni so‘ndirilmagan ohakka yutilishi kashf qilgach o‘zlashtirildi. Shu tarzda, rudadan temir ajratib olish uchun yangi yoqilg‘i - koks ixtiro qilindi.