Жестяная сталь: история, производство и применение.

Введение

Тонколистовой металл, состоящий из листов кованого железа или стали, покрытых тонким слоем олова.

Тонколистовой металл представляет собой стальные листы, покрытые тонким слоем олова для защиты от коррозии. До появления дешевой прокатной стали в качестве основы использовалось кованое железо. Хотя раньше он был более широко распространен, сейчас основное применение тонколистового металла – производство жестяных банок. Тонколистовой металл изготавливается путем прокатки стали (или ранее железа) на прокатном стане, удаления окалины путем травления в кислоте и последующего нанесения тонкого слоя олова. Ранее листы производились поштучно (или небольшими партиями) на так называемых упаковочных мельницах. В конце 1920-х годов упаковочные мельницы стали заменяться полосопрокатными станами, которые обеспечивали более экономичное производство больших объемов. Раньше тонколистовой металл использовался для изготовления оловянных потолков и поделочной посуды (дешевых кастрюль и сковородок), также известной как оловянная посуда. Рабочие, изготавливавшие оловянную посуду (вытяжка металла), назывались работниками тонколистового металла. Для многих целей тонколистовой металл был заменен оцинкованной (цинковой или луженой) посудой, однако не для приготовления пищи, так как цинк ядовит. Цинковое покрытие предотвращает ржавление железа за счет жертвенной защиты, при которой окисляется цинк, а не железо, в то время как олово защищает железо только в том случае, если оловянное покрытие остается неповрежденным.

История производственных процессов и рынков

Практика добычи олова, вероятно, началась около 3000 г. до н.э. в Западной Азии, Британских островах и Европе. Олово было важным компонентом при производстве бронзы в бронзовом веке. Практика лужения железных изделий для защиты от ржавчины – древняя традиция. Этим, возможно, занимался белильщик. Лужение осуществлялось после изготовления изделия, в то время как для производства белой жести (tinplate) железо лудили до изготовления. Белую жесть, по всей видимости, начали производить в 1620-х годах на мельнице графа Саутгемптона (или под его покровительством), однако неясно, как долго это продолжалось. Первое производство белой жести, вероятно, было налажено в Богемии, откуда торговля распространилась в Саксонию и к 1660-м годам там уже прочно обосновалась. Эндрю Яррантон и Амброз Кроули (кузнец из Стаурбриджа и отец более известного сэра Амброза) посетили Дрезден в 1667 году и изучили технологию ее производства. Их спонсировали различные местные производители железа и лица, связанные с проектом по обеспечению судоходства по реке Стаур. В Саксонии листы ковали, но, вернувшись в Англию и проведя эксперименты, они попытались прокатывать железо. Это привело к тому, что в 1670 году производители железа Филипп Фоли и Джошуа Ньюборо (два спонсора) построили новую мельницу – Нижнюю мельницу (или кузницу) Вулверли в Вустершире. Она включала в себя три цеха: один – продольный (который служил прокатной мельницей), а два других – кузницы. Вероятно, планировалось прокатывать листы, а затем дорабатывать их молотом, но этому помешал Уильям Чемберлен, обновивший патент, выданный ему и Даду Дадли в 1662 году. Оператором продольной мельницы в Вулверли был Томас Кук. Другой Томас Кук, возможно, его сын, переехал в Понтипул и работал там на Джона Хэнбери. У него была продольная мельница, и он производил железные листы, известные как «понтпульские листы». Эдвард Лхуйд упомянул о существовании этой мельницы в 1697 году. Утверждалось, что это завод по производству белой жести, но почти наверняка он производил только (неолуженные) черные листы. Белая жесть впервые упоминается в таможенных книгах порта Глостер (в которых регистрировалась торговля, проходящая через Глостер), в основном из портов Бристольского канала, в 1725 году. Белая жесть отгружалась из Ньюпорта, Монмутшир. Это произошло сразу после первого появления (на французском языке) «Принципов искусства белой жести» Реамура и до публикации его работы в Англии. Несколько лет спустя появились другие мельницы, сначала во многих районах производства железа в Англии и Уэльсе, а затем в основном в Южном Уэльсе, в частности, Melingriffith Tin Plate Works, Уитчерч, Кардифф, которая была основана до 1750 года. В 1805 году было произведено 80 000 ящиков, из которых 50 000 было экспортировано. Промышленность продолжала расти до 1891 года. Одним из крупнейших рынков были Соединенные Штаты, но этот рынок был закрыт в 1891 году с введением тарифа Мак-Кинли. Это привело к значительному сокращению британской промышленности и эмиграции в Америку многих из тех, кто больше не был занят на сохранившихся заводах по производству белой жести. Несмотря на этот удар, промышленность продолжала существовать, но в меньших масштабах. В 1937 году в стране действовало 518 мельниц, в том числе 224 принадлежали компании Richard Thomas & Co. Традиционная «пакетная мельница» уступила место усовершенствованной «полосовой мельнице», первая из которых в Великобритании была построена компанией Richard Thomas & Co. в конце 1930-х годов. Полосовые мельницы сделали старые пакетные мельницы устаревшими, и последняя из них закрылась примерно в 1960-х годах.

The practice of tin mining likely began circa 3000 B. C. in Western Asia, British Isles and Europe. Tin was an essential ingredient of bronze production during the Bronze Age. The practice of tinning ironware to protect it against rust is an ancient one. This may have been the work of the whitesmith. This was done after the article was fabricated, whereas tinplate was tinned before fabrication. Tinplate was apparently produced in the 1620s at a mill of (or under the patronage of) the Earl of Southampton, but it is not clear how long this continued. The first production of tinplate was probably in Bohemia, from where the trade spread to Saxony, and was well established there by the 1660s. Andrew Yarranton and Ambrose Crowley (a Stourbridge blacksmith and father of the more famous Sir Ambrose) visited Dresden in 1667 and learned how it was made. In doing so, they were sponsored by various local ironmasters and people connected with the project to make the river Stour navigable. In Saxony, the plates were forged, but when they conducted experiments on their return to England, they tried rolling the iron. This led to the ironmasters Philip Foley and Joshua Newborough (two of the sponsors) in 1670 erecting a new mill, Wolverley Lower Mill (or forge) in Worcestershire. This contained three shops, one being a slitting mill (which would serve as a rolling mill), and the others were forges. In 1678 one of these was making frying pans and the other drawing out blooms made in finery forges elsewhere. It is likely that the intention was to roll the plates and then finish them under a hammer, but the plan was frustrated by William Chamberlaine renewing a patent granted to him and Dud Dudley in 1662. The slitter at Wolverley was Thomas Cooke. Another Thomas Cooke, perhaps his son, moved to Pontypool and worked there for John Hanbury. He had a slitting mill there and was also producing iron plates called 'Pontpoole plates'. Edward Lhuyd reported the existence of this mill in 1697. This has been claimed as a tinplate works, but it was almost certainly only producing (untinned) blackplate. Tinplate first begins to appear in the Gloucester Port Books (which record trade passing through Gloucester), mostly from ports in the Bristol Channel in 1725. The tinplate was shipped from Newport, Monmouthshire. This immediately follows the first appearance (in French) of Reamur's Principes de l'art de fer blanc, and prior to a report of it being published in England. Further mills followed a few years later, initially in many iron making regions in England and Wales, but later mainly in south Wales, most notably the Melingriffith Tin Plate Works, Whitchurch, Cardiff, which was founded some time before 1750. In 1805, 80,000 boxes were made and 50,000 exported. The industry continued to grow until 1891. One of the greatest markets was the United States, but that market was cut off in 1891 when the McKinley tariff was enacted. This caused a great retrenchment in the British industry and the emigration to America of many of those were no longer employed in the surviving tinplate works. Despite this blow, the industry continued, but on a smaller scale. There were 518 mills in operation in 1937, including 224 belonging to Richard Thomas & Co. The traditional 'pack mill' had been overtaken by the improved 'strip mill', of which the first in Great Britain was built by Richard Thomas & Co. in the late 1930s. Strip mills rendered the old pack mills obsolete and the last of them closed circa the 1960s.

Процесс упаковочного производства

Сырьем была полоса железа, или (с внедрения мягкой стали в конце XIX века) стальная полоса. Из нее на железоделательном или сталелитейном заводе вытягивали плоскую полосу (известную как оловянная полоса). Сечение полосы должно было быть точным, поскольку оно определяло сечение пачки пластин, изготовленных из нее. Полосу отрезали до нужной длины (равной ширине пластин) и нагревали. Затем ее четыре или пять раз пропускали через валки прокатного стана, чтобы получить толстую пластину длиной около 30 дюймов. После каждого прохода пластину пропускали над (или вокруг) валков, при этом зазор между валками уменьшался с помощью винта. Затем ее прокатывали, пока она не удвоилась в длину. Пластину складывали пополам («двойным») с помощью разделительной ножницы, представлявшей собой стол, где одна половина поверхности накладывалась на другую. Затем ее помещали в печь для нагрева до полного прогрева. Этот процесс повторяли до получения пачки из 8 или 16 пластин. Затем пачку охлаждали. После охлаждения пачку обрезали (с помощью механических ножниц), а пластины разделяли «разделительницы» (обычно женщины). Бракованные пластины отбраковывали, а остальные отправляли в цех травления. В цехе травления пластины погружали в ванны с кислотой (для удаления окалины, то есть оксида), а затем в воду (для промывки). После осмотра их помещали в отжиговую печь, где нагревали в течение 10–14 часов. Этот процесс назывался «черным травлением» и «черным отжигом». После извлечения их оставляли охлаждаться до 48 часов. Затем пластины холодно прокатывали через высокополированные валки для удаления неровностей и придания им полированной поверхности. Затем их снова отжигали при более низкой температуре и снова травили, что называлось «белым отжигом» и «белым травлением». Затем их мыли и хранили в слабокислой воде (чтобы не ржавели), ожидая лужения. Комплект для лужения состоял из двух горшков с расплавленным оловом (с флюсом на поверхности) и горшка со смазкой. Флюс высушивал пластину и подготавливал ее к адгезии олова. Во втором горшке с оловом (так называемом моечном) олово имело более низкую температуру. За ним следовал горшок со смазкой (содержащей масло), удаляющий излишки олова. Затем проводились процессы очистки и полировки. Наконец, жестяные листы упаковывали в коробки по 112 листов, готовые к продаже. Отдельные пластины имели размеры 14 на 20 дюймов; двойные – вдвое больше. Вес коробки составлял примерно центнер. Здесь описан процесс, применявшийся в XX веке. Со временем процесс усложнялся, поскольку постепенно выяснилось, что включение дополнительных процедур повышает качество. Практика горячей и холодной прокатки, очевидно, восходит к ранним временам, поскольку на оловянной фабрике семьи Найт (с момента основания около 1740 года) было два прокатных стана: один в Бринжвуде (к западу от Лудлоу), который производил черновую сталь, а другой – оловянный стан в Миттоне (ныне часть Стоурпорта), очевидно, для более поздних этапов.

The raw material was bar iron, or (from the introduction of mild steel in the late 19th century), a bar of steel. This was drawn into a flat bar (known as a tin bar) at the ironworks or steel works where it was made. The cross section of the bar needed to be accurate in size as this would be the cross section of the pack of plates made from it. The bar was cut to the correct length (being the width of the plates) and heated. It was then passed four or five times through the rolls of the rolling mill, to produce a thick plate about 30 inches long. Between each pass the plate is passed over (or round) the rolls, and the gap between the rolls is narrowed by means of a screw. This was then rolled until it had doubled in length. The plate was then folded in half ('doubled') using a doubling shear, which was like a table where one half of the surface folds over on top of the other. It is then put into a furnace to be heated until it is well 'soaked'. This is repeated until there is a pack of 8 or 16 plates. The pack is then allowed to cool. When cool, the pack was sheared (using powered shears) and the plates separated by 'openers' (usually women). Defective plates were discarded, and the rest passed to the pickling department. In the pickling department, the plates were immersed in baths of acid (to remove scale, i. e., oxide), then in water (washing them). After inspection they were placed in an annealing furnace, where they were heated for 10–14 hours. This was known as 'black pickling' and 'black annealing'. After being removed they were allowed to cool for up to 48 hours. The plates were then rolled cold through highly polished rolls to remove any unevenness and give them a polished surface. They were then annealed again at a lower temperature and pickled again, this being known as 'white annealing' and 'white pickling'. They were then washed and stored in slightly acid water (where they would not rust) awaiting tinning. The tinning set consisted of two pots with molten tin (with flux on top) and a grease pot. The flux dries the plate and prepares it for the tin to adhere. The second tin pot (called the wash pot) had tin at a lower temperature. This is followed by the grease pot (containing an oil), removing the excess tin. Then follow cleaning and polishing processes. Finally, the tinplates were packed in boxes of 112 sheets ready for sale. Single plates were 14 inches by 20 inches; doubles twice that. A box weighed approximately a hundredweight. What is described here is the process as employed during the 20th century. The process grew somewhat in complexity with the passage of time, as gradually it was found that the inclusion of additional procedures improved quality. The practice of hot rolling and then cold rolling evidently goes back to the early days, as the Knight family's tinplate works had (from its foundation in about 1740) two rolling mills, one at Bringewood (west of Ludlow) which made blackplate, and the other the tin mill at Mitton (now part of Stourport), evidently for the later stages.