Кузнечное производство: от чугуна к кованому железу.
Finery forge
Кузница для производства кованого железа из чугуна: история, технология "очистки", археологические находки в Китае (III в. до н.э.) и Европе (XIII-XV вв.).
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Рафинировочная горка – это горка, используемая для производства кованого железа из чугуна путем декарбуризации в процессе, называемом «рафинированием», который заключался в расплавлении чугуна в рафинировочной печи и удалении углерода из расплавленного чугуна посредством окисления.
A finery forge is a forge used to produce wrought iron from pig iron by decarburization in a process called "fining" which involved liquifying cast iron in a fining hearth and removing carbon from the molten cast iron through oxidation.
История
Для очистки кованого железа в Древнем Китае уже в III веке до н.э. использовалась кричная горка, что подтверждается самыми ранними археологическими образцами чугуна и передельного чугуна, переработанными в кованое железо и сталь, найденными на раннем участке династии Хань (202–220 гг. н.э.) в Тишенггуо. Пигот предполагает, что кричная горка существовала и в предшествующий период Сражающихся царств (403–221 гг. до н.э.), поскольку предметы из кованого железа из Китая датируются этим периодом, и нет документальных свидетельств использования в Китае домниц. В Европе концепция кричной горки могла появиться уже в XIII веке. Однако, возможно, она не позволяла изготавливать пластинчатые доспехи до XV века, как описано флорентийским итальянским инженером Антонио Аверлино (ок. 1400–1469 гг.) в связи с водяным колесом, приводившим в действие доменную печь. В Европе с конца XVIII века процесс обработки на кричной горке начал заменяться другими методами, среди которых наиболее успешным оказалась рафинировка, хотя некоторые кричные горки продолжали использоваться вплоть до середины XIX века. Новые методы использовали минеральное топливо (уголь или кокс), что освободило железоделательную промышленность от зависимости от древесины для производства древесного угля.
A finery forge was used to refine wrought iron at least by the 3rd century BC in ancient China, based on the earliest archaeological specimens of cast and pig iron fined into wrought iron and steel found at the early Han Dynasty (202 BC – 220 AD) site at Tieshengguo. Pigott speculates that the finery forge existed in the previous Warring States period (403–221 BC), because of the wrought iron items from China dating to that period and there was no documented evidence of the bloomery ever being used in China. In Europe, the concept of the finery forge may have been evident as early as the 13th century. However, it was perhaps not capable of being used to fashion plate armor until the 15th century, as described in conjunction with the waterwheel powered blast furnace by the Florentine Italian engineer Antonio Averlino (c. 1400 1469). The finery forge process began to be replaced in Europe from the late 18th century by others, of which puddling was the most successful, though some continued in use through the mid 19th century. The new methods used mineral fuel (coal or coke), and freed the iron industry from its dependence on wood to make charcoal.
Типы
Существовало несколько типов кузниц для изготовления украшений.
There were several types of finery forges.
Немецкая кузница
Доминирующим типом в Швеции была немецкая горница, в которой использовался единственный горн для всех процессов.
The dominant type in Sweden was the German forge, which had a single hearth that was used for all processes.
Валоньская кованая
В шведском Уппланде к северу от Стокгольма и в некоторых прилегающих провинциях использовался другой тип кузницы, известный как валлонская, в основном для производства особо чистого железа, называемого орегрундским, которое экспортировалось в Англию для производства стального полупродукта (сырой стали). Его чистота зависела от использования руды из рудника Даннемора. Валлонская кузница была практически единственным типом, используемым в Великобритании. Кузница имела два типа горнов: финерный – для окончательной обработки металла, и чаферный – для повторного нагрева крицы, которая служила сырьем для процесса.
In Swedish Uppland north of Stockholm and certain adjacent provinces, another kind known as the Walloon forge was used, mainly for the production of a particularly pure kind of iron known as oregrounds iron, which was exported to England to make blister steel. Its purity depended on the use of ore from the Dannemora mine. The Walloon forge was virtually the only kind used in Great Britain. The forge had two kinds of hearths, the finery to finish the product and the chafery to reheat the bloom that was the raw material of the process.
Процесс
В отделочной печи рабочий, известный как "финер", переплавлял чугун для окисления углерода (и кремния). В результате получался слиток железа (с некоторым количеством шлака), называемый крицей. Крицу уплотняли с помощью водяного молота (см. молот) и возвращали в отделочную печь. Дальнейшие этапы выполнял "молотник", который в некоторых районах производства железа, таких как Южный Йоркшир, также назывался "струнщиком", и нагревал железо в струнной печи. Поскольку крица очень пористая, а её полости заполнены шлаком, задача молотника или струнщика заключалась в том, чтобы проковывать нагретую крицу молотом, чтобы вытеснить расплавленный шлак, а затем вытягивать заготовку в пруток для получения так называемых анконий или полосового железа. Для этого ему приходилось повторно нагревать железо, для чего он использовал нагревательную печь (шаферы). В отделочной печи в качестве топлива использовался древесный уголь (позже кокс), поскольку примеси в любом минеральном топливе могли ухудшить качество железа.
In the finery, a workman known as the "finer" remelted pig iron so as to oxidise the carbon (and silicon). This produced a lump of iron (with some slag) known as a bloom. This was consolidated using a water powered hammer (see trip hammer) and returned to the finery. The next stages were undertaken by the "hammerman", who in some iron making areas such as South Yorkshire was also known as the "stringsmith", who heated his iron in a string furnace. Because the bloom is highly porous, and its open spaces are full of slag, the hammerman's or stringsmith's tasks were to beat (work) the heated bloom with a hammer to drive the molten slag out of it, and then to draw the product out into a bar to produce what was known as anconies or bar iron. In order to do this, he had to reheat the iron, for which he used the chafery. The fuel used in the finery had to be charcoal (later coke), as impurities in any mineral fuel would affect the quality of the iron.
Сланца
Отходы охлаждались в очаге и удалялись в виде "моссера". В районе Фурнесс их часто оставляли в качестве завершающего камня стены, особенно вблизи моста Спарк и кузниц Нибтвейта.
The waste product was allowed to cool in the hearth and removed as a "mosser". In the Furness district they were often left as the capstone of a wall, particularly near Spark Bridge and Nibthwaite forges.