Jak jsi získal bronz?

Doba bronzová trvá přibližně XNUMX. a XNUMX. tisíciletí před naším letopočtem. V této době byl vyvinut a realizován celý hutní cyklus: těžba, příprava, spalování uhlí, tavení a rafinace. Od té doby se zařízení změnilo, začali používat jiný způsob vývoje rudy, ale hlavní etapy technologie se vůbec nezměnily.

V tomto článku se podíváme na technologii výroby, tavení (tavení) bronzu, vlastnosti a způsoby výroby odlitků z bronzu v Rusku.

Suroviny pro výrobu bronzu

Slitina se odlévá z mědi, dále cínu, hliníku, berylia, olova a tak dále. Ve starověku se k tomu používala nativní měď, ale později se zájem přesunul na rudy bohaté na tento a další kovy.

Průmyslový význam má dnes kromě přírodní mědi chalkopyrit – měďnatý pyrit, bornit, chalkocit. Můžete použít malachit, azurit nebo cuprit. Za perspektivní je považován důl, ve kterém obsah kovu dosahuje 0,3–1 %. Ruda se těží převážně povrchovou těžbou.

Měď se získává 3 hlavními metodami: pyrometalurgickou, hydrometalurgickou a elektrolytickou.

Pyrometalurgické – nejběžnější, zahrnuje několik operací. Nejprve se měděná ruda obohatí flotací nebo oxidativním pražením. První metoda je založena na různém stupni smáčivosti mezi hlušinou a mědí. V důsledku obohacení se získá koncentrát s obsahem kovu 10–35 %. Pro sirné rudy je vhodnější oxidační pražení: minerál se dvakrát zahřeje na teplotu 700–800 C, aby se síra vyžíhala. Měděný kamínek získaný po obohacení se vyčistí v konvertorech a získá se bublinková měď s obsahem kovu až 91 %. Poté se kov zušlechtí ohněm nebo elektrolytickým čištěním a získá se čistá měď – 99,9%.
Hydrometalurgický Metoda zahrnuje louhování mědi kyselinou sírovou za vzniku roztoku mědi a dalších kovů. Tato metoda se používá při vývoji vyčerpané rudy.

Cín je druhou nejoblíbenější složkou bronzu. Získává se z kasiteritu, staninu nebo nigeritu. Ruda se obohacuje mechanickými metodami, promývá za získání rudného koncentrátu, poté se podrobí redukčnímu tavení a rafinaci – tepelné nebo elektrolytické. Další kovy – hliník, berylium, olovo, se také získávají pomocí vhodných metod.

Bronz má minimálně 2 složky – měď a další kov nebo nekov kromě niklu a zinku. Slitina může být také vícesložková: takové kompozice je poněkud obtížnější získat, ale jejich technické vlastnosti jsou zajímavější.

Toto video vám řekne, jak se bronz vyráběl v průběhu staletí:

Výpočet poplatku

Vzhledem k tomu, že složení různých typů bronzu je velmi rozmanité, používá se k jeho získání řada kombinací vsázkového materiálu. Kombinace mohou být následující:

pouze čerstvé kovy, což je docela vzácné;
kovové a sekundární slitiny s ligaturou;
z cirkulujících slitin;
pouze ze sekundárních slitin.

ČTĚTE VÍCE

Co dělat, když nejsou žádné závěsy?

Při určování složení vsázky se bere v úvahu typ pece, čistota součástí, stupeň vyhoření přísad slitiny a tak dále.

Nejběžnější složení náboje zahrnuje:

50–60 % čerstvého kovu;
20–35 % oběhových slitin;
10–12 % zmetkovitosti, pokud je vsázka zvolena ze sekundárních slitin.

Dále zvažujeme technologie výroby a odlévání bronzu.

Technologie výroby

Jako vsázka k výrobě bronzu se používají buď čisté kovy nebo hotové slitiny v ingotech. První možnost je méně častá a častěji se používá pro drahé tepané bronzy. Druhý se snadno používá k výrobě litých slitin.

Tavení na bázi prasat

Tavení pomocí této technologie zahrnuje 4 fáze: nakládání, tavení, přehřívání, rafinace a odplyňování.

Důležitou podmínkou pro tavení, bez ohledu na to, jaký typ pece se používá, je minimální doba trvání postupu. Čím kratší je doba tavení, tím menší je riziko nasycení slitiny plyny a tím menší odpad barevného kovu.

Stáhnout – k tomuto účelu se používají grafitovo-šamotové nebo grafit-karboridové kelímky. Před použitím se suší a kalcinují.
Tání začínají tavením mědi, která se nakládá po částech nebo úplně. Pod vrstvou dřevěného uhlí se měď taví co nejrychleji. Přidá se fosforová měď. Přídavek fosforu poskytuje kapalné fosforečnany, které se ze slitiny mnohem snadněji odstraňují. Poté se do kelímků zavede cín a další slitinové složky, pokud jsou uvedeny v receptuře.
Přehřátí – tavenina se zahřeje na 1150–1200 C. Cínový bronz se taví s povlakem z dřevěného uhlí nebo uhlí se solemi. Pokud je surovina kontaminována křemíkem, hořčíkem nebo hliníkem, používají se tekuté soli.
Odplyňování – čištění od plynných nečistot, hlavně od vodíku. Za tímto účelem se tavenina propláchne suchým argonem nebo dusíkem. Doba procedury se pohybuje od 3 do 10 minut v závislosti na velikosti trouby.

Výrobní proces zpravidla zahrnuje krok úpravy za účelem zlepšení mechanických vlastností bronzu. Metody jsou určeny složením produktu a jeho účelem.

Příjem odlitků

Vtokové systémy

Slitiny mědi vytvářejí poměrně vysoký metalostatický tlak, takže odlévání bronzu zahrnuje řadu funkcí. Běžné pískové formy nejsou vhodné pro slitiny mědi, proto se používají formovací směsi s vysokým obsahem jílu.

Forma se odlévá při teplotě 1100–1200 C. V tomto případě se může objevit pokovený výpal, který se obtížně odstraňuje. Čím vyšší je obsah fosforu v bronzu a čím vyšší je licí teplota, tím vyšší je riziko. Je nemožné odmítnout přidání fosforu: látka zvyšuje tekutost slitiny, což zase zajišťuje hustotu odlitku a nízké smrštění. Takže problém je vyřešen přidáním složek obsahujících uhlík do formovací směsi – například břidlicových pryskyřic.

ČTĚTE VÍCE

Jak často by se měla mýt paruka z lidských vlasů?

Pro odlévání se používá speciální zařízení – vtokové systémy. Volba procesní teploty závisí na konstrukci systému a také na hmotnosti a konfiguraci odlitku.

Pro zajištění vysoké hustoty odlitků se používá metoda řízeného tuhnutí pomocí lednic. Rychlé ochlazení snižuje porézní zónu a zvyšuje tloušťku odlitku.

Toto video vám řekne o tavení bronzu z mosazi:

Odlévání kovů

Tato metoda se častěji používá k výrobě odlitků z cínového bronzu. Hlavním rozdílem je použití kovových forem pro odlévání – kokily. To způsobuje vyšší rychlost tuhnutí a v důsledku toho vysokou hustotu lití.

Kokila je odlita z litiny, tyče jsou ocelové. Složité dutiny jsou vyrobeny pomocí skořepinových pískových tyčí. Před litím se forma namaže směsí strojního oleje a 6% grafitu.

Lití se provádí do forem předehřátých na 150–250 C. Odlitky se z formy vyjmou, jakmile získají dostatečnou mechanickou pevnost, čímž se sníží napětí při smršťování.

Odstředivé lití

Tímto způsobem se získá až 37 % všech obrobků v průmyslu obráběcích strojů. Metoda je stejně vhodná pro velké i malé díly.

K tomuto účelu se používají horizontální odstředivé stroje, u kterých je ocelová forma umístěna na několika válečkových podpěrách. Odlitek se zpracuje do formy, jejíž vnější strana se ochladí vodou.

Malé díly jsou odlévány na strojích konzolového typu.

Nezbytné vybavení

Stejně jako ve většině podniků neželezné metalurgie závisí vybavení používané k výrobě bronzu na mnoha faktorech: použitých surovinách, vlastnostech tavby, složení hotového bronzu, finančních možnostech podniků atd. Tavení je stále velmi delikátní a vysoce pravděpodobný proces a dvě totožná zařízení mohou používat zcela odlišné technologie.

Pro tavení se volí zařízení a výkon pece, které by zajistily co nejrychlejší tavení mědi a dalších součástí. K tomu existuje několik možností.

Elektrické pece – obloukové a indukční. Ten může být s ocelovým jádrem nebo bez něj. V poslední době se stále častěji používají indukční kelímkové pece. V tomto případě je snazší připravit zařízení na novou taveninu a odpad v takových pecích nepřesahuje 0,5–1%.
Elektrické obloukové pece s nepřímým ohřevem – mezi vodorovnými grafitovými elektrodami se vytvoří oblouk. Během tavení se pec se vzrůstající teplotou kývá ve stále větším úhlu. Tímto způsobem lze zabránit místnímu přehřátí taveniny.

Pro odlévání slitin mědi se používají různé typy vtokových systémů. Jejich design je dán složením slitiny, velikostí a konfigurací odlitku a podobně.

Nejběžnějším zařízením jsou rozšiřující systémy se sifonem – spodním a horním bočním vstupem. Tento design je univerzální a umožňuje získat části jednoduchých i složitých konfigurací.
Pro získání polotovarů s jednoduchými konfiguracemi se používají systémy dešťových nebo horních vtoků.
Pokud jsou odlitky vyráběny ze slitin, které netvoří vysoce pevné oxidové filmy, pak se používají zařízení bez složitých lapačů strusky. V opačném případě je takové zařízení nezbytné.
Pokud potřebujete získat obrobky malých rozměrů, můžete použít systémy se spodním přívodem.

ČTĚTE VÍCE

Co můžete přidat do laku, aby byl tekutý?

Dále jsou zvažováni výrobci bronzu v Rusku.

Slavní výrobci

Bronz je vyhledávaným materiálem značného významu pro národní hospodářství. Vyrábí ho velmi známé podniky.

Závod Kolchuginsky OCM nabízí 20 tisíc standardních velikostí různých typů válcovaného kovu z více než 70 druhů slitin. Významnou část sortimentu tvoří nejrůznější bronzy. Dnes závod poskytuje 30 % všech válcovaných neželezných kovů v Ruské federaci.
Závod Kamensk-Ural OCM vyrábí produkty na bázi 140 různých slitin, včetně zirkonu a chromového bronzu – žáruvzdorných slitin.
Závod Kirov OCM funguje od roku 1956. Jedná se o jeden z největších podniků vyrábějících měď a slitiny mědi různého složení.
OJSC Revdinsky Non-Ferrous Metals Processing Plant se specializuje na výrobu trubek a tyčí z mědi a slitin mědi – mosaz, bronz, kupronnikl. Závod byl certifikován pro shodu s mezinárodní normou ISO 9002:1994.

Světová produkce mědi a slitin mědi je z velké části určována zdroji kovů. Lídry ve výrobě rafinované mědi jsou USA, Chile a Japonsko. USA jsou také největším spotřebitelem mědi a slitin mědi.

Výroba bronzu je metalurgický proces vyvinutý ve starověku a používaný dodnes. Ve skutečnosti to bylo vytvoření bronzu, které sloužilo jako model pro vývoj všech ostatních pyrometalurgických procesů výroby slitin.

Výroba voskového modelu pro odlévání bronzu doma je popsána v tomto videu:

Za 3tis před naším letopočtem lidé začali široce využívat kovy ve svých ekonomických aktivitách. Přechod od kamenných nástrojů ke kovovým měl v dějinách lidstva obrovský význam. Snad žádný jiný objev nevedl k tak významným společenským změnám. Prvním rozšířeným kovem byla měď, naši předkové, kteří pravděpodobně již v dávných dobách hledali kameny, které potřebovali, věnovali pozornost červenozeleným nebo zelenošedým kouskům původní mědi. V útesech břehů a skalách narazili na měděné pyrity, měděné třpytky a červenou měděnou rudu (cuprite). Zpočátku je lidé používali jako obyčejné kameny a podle toho je zpracovávali. Brzy zjistili, že při zpracování mědi kamenným kladivem se výrazně zvýšila její tvrdost a stala se vhodnou pro výrobu nástrojů. Začalo se tedy používat zpracování kovů za studena nebo primitivní kování. Poté byl učiněn další důležitý objev – kus původní mědi nebo povrchové horniny obsahující kov, spadající do ohně ohně, odhalil nové rysy neobvyklé pro kámen: silným zahřátím se kov roztavil, zchladl a získal nový tvar. Pokud byla forma vyrobena uměle, byl získán produkt potřebný pro osobu. Starověcí řemeslníci využívali této vlastnosti mědi nejprve k odlévání šperků, a poté k výrobě měděných nástrojů. Tak se zrodila metalurgie. Tavení se začalo provádět ve speciálních vysokoteplotních pecích, což byla mírně pozměněná konstrukce hrnčířských pecí dobře známých lidem. Obecně řečeno, měď je měkký kov, mnohem méně tvrdý než kámen. Ale měděné nástroje se daly nabrousit rychle a snadno. (Podle pozorování S.A. Semenov, při výměně kamenné sekery za měděnou se řezná rychlost zvýšila přibližně třikrát.) Poptávka po kovových nástrojích začala rychle růst. Lidé začali skutečný „hon“ na měděnou rudu. Ukázalo se, že se nenachází všude. V místech, kde byla objevena bohatá ložiska mědi, došlo k jejich intenzivnímu rozvoji, objevila se ruda a těžba. Jak ukazují objevy archeologů, již ve starověku byl proces těžby rud prováděn ve velkém. Například u Salcburku, kde se začala těžit měď kolem roku 1600 př. n. l., dosahovaly doly hloubky 100 m a celková délka štol vybíhajících z každého dolu byla několik kilometrů. Starověcí horníci museli řešit všechny problémy, kterým čelí moderní horníci. : zpevnění kleneb, větrání, osvětlení, výstup na horu vytěžené rudy. Štoly byly vyztuženy dřevěnými podpěrami. Vytěžená ruda se tavila poblíž v nízkých hliněných pecích se silnými stěnami. Podobná centra hutnictví existovala i na jiných místech. Bronzový kotlík s nýtovanými rukojeťmi a svařenými litými nohami.Na konci 3tis. před naším letopočtem Starověcí řemeslníci začali využívat vlastnosti slitin, z nichž první byl bronz. Objev bronzu musel být vyvolán nehodou nevyhnutelnou při masové výrobě mědi. Některé odrůdy měděných rud obsahují nepatrnou (až 2 %) příměs cínu. Při tavení takové rudy si řemeslníci všimli, že měď z ní získaná je mnohem tvrdší než obvykle. Cínová ruda se do pecí na tavení mědi mohla dostat z jiného důvodu. Ať už to bylo jakkoli, pozorování vlastností rud vedlo k rozvoji hodnoty cínu, který se začal přidávat do mědi za vzniku umělé slitiny – bronzu. Když se měď zahřívala cínem, tavila se lépe a snáze se odlévala, protože se stala tekutější. Bronzové nástroje byly tvrdší než měděné a dobře a snadno se ostřily. Metalurgie bronzu umožnila několikanásobné zvýšení produktivity práce ve všech odvětvích lidské činnosti. Samotná výroba nástrojů se výrazně zjednodušila: lidé místo dlouhého a usilovného tepání a leštění kamene plnili hotové formy tekutým kovem a získávali výsledky, o kterých se jejich předchůdcům ani nesnilo. Techniky lití se postupně zdokonalovaly. Nejprve se odlévalo do otevřených hliněných nebo pískových forem, které byly jednoduše prohlubní. Nahradily je otevřené formy vytesané z kamene, které bylo možné použít opakovaně. Velkou nevýhodou otevřených forem však bylo, že vyráběly pouze ploché výrobky. Nebyly vhodné pro odlévání výrobků složitých tvarů. Řešení bylo nalezeno, když byly vynalezeny uzavřené dělené formy. Před litím byly obě poloviny formy navzájem pevně spojeny. Otvorem se pak nalil roztavený bronz. Po vychladnutí a vytvrzení kovu byla forma rozebrána a byl získán hotový výrobek.Tato metoda umožňovala odlévat výrobky složitých tvarů, ale nebyla vhodná pro odlévání figurek. Ale tato potíž byla překonána, když byla vynalezena uzavřená forma. Při tomto způsobu odlévání byl nejprve z vosku vylisován přesný model budoucího výrobku. Poté se obalil hlínou a vypálil v peci, vosk se roztavil a odpařil a hlína získala přesný odlitek modelu. Do takto vytvořené prázdnoty byl nalit bronz. Po vychladnutí se forma rozbila. Díky všem těmto operacím byli řemeslníci schopni odlévat i duté předměty velmi složitých tvarů. Postupně byly objeveny nové technické způsoby práce s kovy, jako je tažení, nýtování, pájení a svařování, doplňující již známé kování a odlévání. S rozvojem metalurgie začaly bronzové výrobky všude nahrazovat kamenné. Ale nemyslete si, že se to stalo velmi rychle. Ne všude byly k dispozici rudy barevných kovů. Navíc byl cín mnohem méně běžný než měď. Kovy se musely přepravovat na velké vzdálenosti. Cena kovových nástrojů zůstala vysoká. To vše bránilo jejich širokému rozšíření. Bronz nemohl zcela nahradit kamenné nástroje. Tohle dokázalo jen železo. Zdroj: Ryzhkov K.V. 100 skvělých vynálezů. – M.: Veche, 1999. —528s.

ČTĚTE VÍCE

Kolik stojí zapletení vlasů s kanekalonem?

2016-2024 Stupinsky Trading House LLC