Production de fonte brute en Russie, historique du développement

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-02 13:54

Depuis plusieurs centaines d'années, la Fédération de Russie figure parmi les leaders mondiaux de la production de fonte brute. Cet alliage est utilisé dans une variété d'industries, est utilisé pour créer des produits artistiques et décoratifs. Les experts disent: la fonte fait partie intégrante de la vie humaine, elle est à juste titre considérée comme l'un des matériaux les plus recherchés. Aujourd'hui nous vous proposons de parler de la métallurgie des ferreux, de la production du fer et de l'acier, de leur impact sur l'homme. Passons à la chronique du développement de l'activité de fonderie en général: des faits historiques et des informations intéressantes vous attendent !

Histoire: l'âge du cuivre

La fonte est un métal avec des milliers d'années d'histoire, ses racines remontent à la Colombie-Britannique. En général, les historiens datent les premières preuves de l'émergence de la métallurgie du 6e au 5e millénaire av. Ensuite, une personne utilisait encore la pierre pour créer des outils, mais il était déjà tombé sur des pépites de cuivre. Prendre des pépites pour des pierres ordinaires et les traiter de la même manière que pour toutes les pierres - en se frappant simplement - une personne a compris: ces pierres ne se cassent pas, mais se déforment seulement, et donc ellespeut être moulé dans presque toutes les formes. Les historiens appelleront plus tard cette méthode forgeage à froid. Ainsi, le cuivre est devenu un substitut à la pierre, la fabrication d'hameçons, de fers de lance et de poignards est devenue beaucoup plus facile. De plus, la qualité de ces produits dépassait considérablement la qualité des analogues en pierre et en os. Dans le même temps, la transformation du bois s'est améliorée, il est devenu possible de produire de petites pièces. Soit dit en passant, les scientifiques ont prouvé que dans les territoires où le cuivre était activement utilisé, l'apparition de la roue s'était produite beaucoup plus tôt. Cela prouve que le développement de l'humanité est inextricablement et étroitement lié au développement de la métallurgie.

Âge du bronze

Lorsque les gens ont appris à créer du bronze, un alliage composé de cuivre et d'étain, l'humanité est entrée dans l'âge du bronze. Aujourd'hui, les historiens ne peuvent pas répondre à la question de savoir comment exactement une personne a inventé un tel alliage. La plupart des chercheurs pensent que cela s'est produit par pur hasard, lorsque de l'étain est entré dans un récipient contenant du cuivre fondu. Le fait demeure que pendant mille ans, les gens se sont battus avec des épées de bronze et ont cuisiné dans des marmites de bronze.

Âge du fer

Les historiens disent: il était beaucoup plus facile d'obtenir du fer que du cuivre ou de l'étain. Le truc c'est qu'on le trouve sous forme d'oxyde et d'oxyde partout. Alors pourquoi les gens n'ont-ils pas commencé à utiliser le fer plus tôt ? La réponse est simple: la production de ce métal est un processus incroyablement complexe et chronophage, qui se déroule en plusieurs étapes. Il a fallu plus d'un siècle de développement pour étudier ce processus. C'est pourquoiil n'est pas surprenant que les métallurgistes de cette époque aient été considérés par le peuple comme de véritables sorciers, brûlant des choses magiques.

Première mention de la fonte

Le pays dans lequel la production de fer a commencé est aujourd'hui considéré comme la Chine. Les historiens disent que cela s'est produit vers le Ve siècle av. Dans le Céleste Empire, les pièces de monnaie, les ustensiles ménagers et diverses armes en fonte étaient extrêmement populaires. De nombreuses pièces moulées en fonte ont survécu jusqu'à nos jours, par exemple un magnifique lion en fonte, qui mesure 6 mètres de haut et 5 mètres de long. Les scientifiques ont prouvé que cette statue a été coulée en une seule fois, ce qui témoigne sans aucun doute de la grande habileté des premiers métallurgistes chinois.

Fait intéressant: dans le monde entier, le début de la production de fonte ductile est considéré comme le 19e siècle de notre ère, même si l'on sait de manière fiable qu'en Chine, des épées en ont été fabriquées avant même la naissance du Christ !

L'origine de la production en Russie

Quand la production de fer a-t-elle commencé en Russie ? Les fouilles archéologiques menées sur le territoire des grandes villes de la Horde d'Or prouvent que l'émergence et le développement de cette production en Russie ont commencé à l'époque du joug tatar-mongol ! La proximité du royaume mongol avec la Chine y a joué un certain rôle.

Pratiquement dans toutes les villes tatares-mongoles vivaient Rusichi, qui avaient ici leurs propres ateliers et étals commerciaux. Ils ont non seulement adopté les connaissances des maîtres locaux, mais ont également partagé les leurs. Après la chute de la Horde, la technologie a continué à se développer et à s'améliorer. Déjà làAu XVIe siècle, sous Vasily le Troisième et Ivan le Terrible, la production de fer de fonderie a commencé à être activement utilisée dans l'artillerie, principalement des boulets de canon et de petits canons en ont été fabriqués. Dans le même temps, disent les historiens, la fonte était également utilisée dans la fonte des cloches. La production principale a eu lieu dans des villes comme Moscou et Tula. Il convient de noter que jusqu'au XVIIe siècle, l'Europe ne connaissait pas ces technologies et que les usines russes pouvaient donc activement exporter divers outils et noyaux en fonte vers les pays européens.

Développement actif

À l'époque de l'ère pétrinienne, le développement actif de la production de fer et d'acier a commencé. Le tsar a compris qu'une augmentation des capacités métallurgiques conduirait la Russie au développement. Pour mettre en œuvre des plans incroyables, Peter I avait tout le nécessaire: à la fois les matériaux et les technologies de production. C'est sous ce roi que la construction active d'usines a commencé en Sibérie, dans l'Oural. Pendant tout le règne de Pierre le Grand, la production de fer et d'acier a été multipliée par 770, 16 grandes usines métallurgiques sont apparues en Russie. Le développement s'est poursuivi après la mort de l'empereur, à la fin du XVIIIe siècle, il y avait plus d'une centaine d'usines sur le territoire de l'Empire russe, le pays est devenu un leader mondial dans ce domaine. Parallèlement au développement de l'industrie, les industries d'application des métaux se sont également développées. Désormais, non seulement les armes étaient en fonte, mais aussi les plats, les monuments, les portes et les clôtures.

Il convient de noter que les hauts fourneaux domestiques utilisés pour la production de fer ont été reconnus comme les meilleurs au monde. Ils se caractérisaient par la productivité la plus élevée, même à un coût minimal. Au XIXsiècle, les fonderies ont été séparées des hauts fourneaux, ce qui a permis non seulement de spécialiser le procédé, mais aussi de le mécaniser. C'est à cette époque qu'apparaissent les fonderies de tuyaux et les ateliers produisant des pièces moulées en fonte malléable.

La Russie est le leader mondial

Au 20ème siècle, la Russie n'a pas ralenti et est restée le leader de la fonte. En URSS, le volume de fonte représentait environ 75% de la quantité totale de fonte de métal. C'était la matière première numéro un, ses principaux consommateurs étaient l'industrie de la défense et l'agriculture. C'est à partir de fonte que les spécialistes fabriquaient des pièces et diverses unités pour l'équipement. Il convient de noter qu'aujourd'hui encore, la Russie conserve une position de leader en termes de production et d'utilisation de la fonte. Il est utilisé pour fabriquer non seulement des produits de grande taille, mais également des travaux délicats tels que des éléments de portail, des bijoux, des moulages au four et des souvenirs !

Production de fer: équipement nécessaire

Commençons par une définition. La fonte est généralement appelée un alliage de fer avec du carbone, et le carbone ici doit être d'au moins 2%. Alors, quel est le processus de production de fer ? Tout d'abord, cela nécessite un énorme haut-fourneau. Ses dimensions sont étonnantes: la hauteur d'un tel four est de 30 m et le diamètre intérieur de 12 m. La partie la plus large du four s'appelle la vapeur, la partie inférieure, à travers laquelle l'air chaud pénètre dans le four, est un foyer, le supérieur est un arbre. Soit dit en passant, sur la partie supérieure, il y a un trou spécial - un sommet, qui est fermé avec un obturateur spécial. Le principe de fonctionnement d'un haut fourneau est à contre-courant: d'en bas dans celui-cil'air est fourni et les matériaux sont fournis par le haut. Les matériaux nécessaires à la fabrication du fer comprennent le fondant (aucun laitier ne peut se former sans lui), le coke (nécessaire pour chauffer l'eau, la faire fondre et la réduire) et le minerai (qui est la principale matière première).

Pour la production, vous aurez également besoin de:

• chariots;
• transporteurs;
• bunkers;
• robinet spécial, etc.

Matières premières

Introduction aux alliages, la production de fer et d'acier commence à l'école - ce sujet est prévu dans le programme de travail en chimie. Les manuels traitent de la composition du minerai de fer: il s'agit de la substance minérale elle-même, c'est-à-dire des carbonates de fer, des silicates et des oxydes, et des stériles, constitués de dolomie, de grès, de calcaire et de quartzite. Il convient de noter que différentes quantités de substance de minerai peuvent être présentes dans différents minerais. C'est selon ce critère que le minerai est divisé en pauvres et riches. Le premier est envoyé pour enrichissement, et le second peut être immédiatement utilisé en production.

Pour produire une tonne de fonte, il faut: trois tonnes de minerai, une tonne de coke, vingt tonnes d'eau. La quantité de flux dépend du type de minerai.

Types de minerais de fer

Avant de passer au processus de production de fer, nous vous proposons des informations sur les types de minerais de fer. Cela pourrait être:

1. Minerai de fer brun. Il se caractérise par la teneur en fer de 25 à 50 % sous forme d'oxydes dits aqueux. Les stériles sont argileux.
2. Hématite(on l'appelle aussi minerai de fer rouge). Il s'agit d'un oxyde anhydre, la teneur en impuretés nocives est minime ici. Le fer ici est d'environ 45 à 55 %.
3. Minerai de fer magnétique. La teneur en fer ici est d'environ 30-37%. Les stériles sont une masse de silice.
4. La sidérite (son deuxième nom est le minerai de fer spath) s'oxyde extrêmement facilement, se transformant en calcaire brun.

Technologie de production

La technologie de production de fer se compose de plusieurs étapes. Tout commence par la préparation du minerai: il est trié par composition chimique et, bien sûr, par taille. Les grosses matières premières sont broyées et les petites particules ou la poussière de minerai sont agglomérées. Au même stade, la valorisation des minerais pauvres a également lieu. De plus, lors du processus de préparation, une partie importante des stériles est éliminée, respectivement, la teneur en fer augmente. La prochaine étape de la technologie de production de fer est la préparation du combustible. Tout commence avec du coca. Au cours de cette étape, le coke est tamisé - toutes les fines inutiles en sont retirées, ce qui peut entraîner une perte de carburant. La prochaine étape de la production de fonte dans les hauts fourneaux est la préparation des fondants. Les avantages sont écrasés, une bagatelle en est tamisée. Après cette procédure, tous les matériaux sont chargés dans le four. Ensuite, la production de fonte en haut-fourneau commence directement: le four est rempli de coke, un agglomérateur est ajouté (c'est le nom du minerai fritté avec fondant), et le coke est ajouté à nouveau.

La température requise pour la fusion est maintenue en insufflant de l'air chaud. Dans le processus de combustionle coke dans le foyer produit du dioxyde de carbone. CO_{2 passe à travers le coke pour devenir CO. De plus, le monoxyde de carbone restaure l'essentiel du minerai. Dans ce processus, le fer devient solide, en passant dans cette partie du four, l'air dans lequel est très chaud. Ici, le fer dissout le carbone en lui-même. En fait, voici à quoi ressemble la production de fer dans un haut fourneau. Le fer liquide du four tombe dans des louches spéciales, à partir desquelles il est versé dans des moules pré-préparés. Il est possible de verser dans des mélangeurs-collections spéciaux, dans lesquels l'alliage restera sous forme liquide pendant un certain temps. Parallèlement à la production de fonte brute dans les hauts fourneaux, le silicium, le manganèse et un certain nombre d'autres impuretés sont réduits.}

Types de fonte

Il n'y a que deux types de fonte: blanche et grise. La différence entre eux réside dans la composition chimique et le processus de traitement thermique. Ainsi, les fontes blanches sont issues d'un refroidissement très rapide, tandis que les fontes grises sont obtenues suite à un refroidissement lent. Les blancs se caractérisent par des qualités telles que la fragilité et la dureté. Ils sont extrêmement difficiles à couper, ce qui fait que des morceaux s'en détachent. Par conséquent, les fontes blanches ne sont utilisées que comme ébauches pour la production d'autres nuances de fonte. Par exemple, à la suite de la cuisson de ce type, des fontes malléables sont obtenues. Attention: le nom malléable n'a rien à voir avec le processus de forgeage. Selon les historiens, cela est dû au fait que les fers à cheval étaient auparavant fabriqués en fonte avec de telles caractéristiques. Ce type est largement utilisé dansl'ingénierie agricole et l'industrie automobile. La principale différence entre les fontes grises est la ductilité combinée à une résistance élevée. Cela leur permet d'être utilisés dans des domaines tels que les machines-outils, l'agriculture et l'industrie automobile, ainsi que pour un usage domestique.

Au fait, il existe des demi-fontes. Ils ont des propriétés intermédiaires des espèces blanches et grises. De plus, en ajustant l'intensité du refroidissement de cet alliage, il est possible d'obtenir une variété de pièces moulées qui différeront par leur résistance, leur ductilité et d'autres propriétés. Les fontes aux propriétés spéciales incluent:

• anti-friction, utilisé pour la fabrication de bagues, arbres, roulements;
• résistant à l'usure, nécessaire à la création d'équipements de pompage, pièces diverses pour l'industrie de l'azote, coulée de four;
• résistants à la chaleur, qui sont utilisés dans la fabrication de moulages de fours, de systèmes de tuyauterie et de moteurs à turbine à gaz;
• résistant à la chaleur, adapté aux raccords de four et aux pièces de chaudière;
• résistant à la corrosion, indispensable pour la fabrication de diverses pièces dans les industries chimiques et aéronautiques, qui sont utilisées dans des environnements agressifs.

Caractéristiques de la fonte

La fonte de qualité se caractérise par les qualités suivantes:

• excellente capacité calorifique;
• bonne résistance à la corrosion;
• résistance accrue à la chaleur.

Ces caractéristiques et d'autres permettent l'utilisation de la fonte dansvie quotidienne et dans l'industrie lourde. Les ustensiles de cuisine en fonte de fabrication russe sont particulièrement populaires. Non seulement les poêles à frire et les casseroles sont fabriquées à partir de ce matériau, mais il existe également des fondues, des braseros, des plats de cuisson, des faitouts et des grils.

Il convient de noter que les plats faits de ce matériau conviennent aussi bien pour faire frire des crêpes, cuire des ragoûts, des céréales et pour cuire du pilaf. Le fait est que la fonte chauffe assez lentement, mais elle accumule parfaitement la chaleur et la distribue uniformément. Les experts disent: différentes entreprises sont engagées dans la production d'ustensiles de cuisine en fonte. Tous fabriquent des produits à peu près de la même qualité. De toute cette diversité, les produits de l'usine de Saint-Pétersbourg "Neva" se démarquent. C'est cette usine qui est l'un des plus grands fabricants d'ustensiles de cuisine en fonte de la Fédération de Russie.