|
|
Необходимость в огнеупорных
материалах возникла еще на заре человеческой культуры, в каменном веке, с
появлением огня. Производство изделий из упрочненной обжигом глины возникло в
середине каменного века. Изделия (посуда, статуэтки) эпохи неолита уже
отличались сложной формой и орнаментом. В Месопотамии, известном районе
восточной культуры, начали варить искусственное стекло.В Древнем Египте около
1500 лет до н. э. изготовлялись стеклянные изделия, и нужна была огнеупорная
футеровка печей для их производства.
В бронзовый век, пришедший на смену неолиту, огнеупоры
требовались для выплавки бронзы. Температура плавления бронзы сравнительно
низкая, поэтому печи строили из камней и глины. За 2300 лет до н. э. был
открыт кричный способ получения .железа из руды. Железную руду в смеси с
большим избытком древесного угля закладывали в плоские ямы, затем уголь
зажигали и раздували огонь мехами. Таким путем получали более или менее
плотные болванки (крицы) ковкого железа, которые затем обрабатывали молотом.
Твердость такого железа была ниже, чем бронзы, поэтому им не пользовались.
Только через 1000 лет, в XV в. до н. э., во времена Хеттской
(древнесирийской) империи (ныне территория Армении) племена, подчиненные
хеттам, научились обрабатывать поверхности клинков, науглероживая их с
помощью древесного угля. Когда же древнесирийскую территорию захватили балканские
народности, этот способ производства железа распространился по Ё8< ропе,
положив начало эпохе железных изделий. Одновременно в Китае тоже произ- 1
водили железо, но при более низкой температуре в печах, сложенных из камня.
В средние века наряду с безуспешными поисками алхимиками
«философского камня», который позволял бы превращать неблагородные металлы в
золото, развивалась экспериментальная химия, были получены новые вещества.
Эксперименты и поиски содействовали также улучшению технологии плавки
металлов, изготовлению керамики и огнеупоров. Ямы или плоские очаги для
получения железа постепенно стали заменять небольшими шахтными печами —
прообразом современных доменных печей. В XIV в. мехи стали приводить в
действие силой падающей воды. Благодаря этому значительно повысилась
температура печи и оказалось возможным выплавлять железо, богатое углеродом,
т. е. чугун.
Леонардо да Винчи заложил основы тесного взаимодействия
науки и техники, а также многое сделал для их развития. Его научные положения
послужили стимулом для важных открытий в разнообразных отраслях физики.
Вторую половину эпохи Ренессанса (XVII в.) считают периодом бурного развития
теоретических наук: астрономии, физики, математики. В XVII в. в Западной
Европе началась полоса изобретений и открытий в горном деле, металлургии,
строительстве, производстве керамики и огнеупоров, химии и других областях.
Со второй половины XVIII в. начинается промышленный
переворот, важным результатом которого было возникновение машиностроения. В
этот период обновление коснулось и черной металлургии. Англичане Дарби (отец
и сын) в начале XVIII в. предложили выплавку чугуна с использованием кокса
взамен древесного угля. Получаемый при этом чугун содержал много серы и
годился только для отливок. Благодаря дальнейшим усовершенствованиям (дутью с
помощью паровой машины, повышению рабочей температуры плавки, разработке
процесса с высокой основностью) содержание серы в чугуне сократилось. Такой
чугун не поддавался ковке, однако вскоре научились превращать его в ковкое
железо вторичной переплавкой при интенсивной продувке — «фришевании». Во
второй половине XVIII в. освоили производство стальных отливок с помощью
разработанного тигельного способа плавки стали. Затем возникло производство
рафинированного железа в отражательной печи, оснащенной камерой горения на
каменном угле (способ Хадера). К этому времени относится начало прокатки
листов. В 1720 г. производство стали в Великобритании достигло 20 тыс. т, в 1788 г. было выплавлено 70 тыс. т, а в 1806 г. — уже 260 тыс. т. В 1829 г. Эльсон разработал способ горения в отражательной печи с использованием предварительно подогретого
воздуха.
Производство фарфора, начатое в VII в. в Китае, в Европе
было освоено в 1710 г. в Мейсене (Саксония) после его изобретения И. Ф.
Бергером при содействии физика В. Чирнгауза. В 1750 г. были введены конусы Зегера. В 1759 г. в Великобритании занялись производством твердых
керамических изделий.
В начале XIX в. вследствие дефицита древесного угля
появилась необходимость в газификации каменного угля, причем в качестве
побочного продукта получали кокс, используемый при производстве чугуна. Тигельные
коксовые печи того времени изготовляли каменными в виде"гнезда. Такие
печи существовали до 1880 г.
Для футеровки доменной, отражательной, цементообжиговой,
фарфорово- керамической, стекловаренной печей, работающих при высоких
температурах, требовались огнеупоры. В то время печными материалами служили
жаропрочные камни, огнеупорная глина, каолин, песок. Основным сырьем для
производства огнеупорных кирпичей была огнеупорная глина. Динасовые кирпичи
появились в 1820 г. благодаря разработкам В. Юнга, добавившего в песок
небольшие дозы извести, что способствовало процессу спекания.
Стекловаренные печи начали футеровать огнеупорными
кирпичами с 1790 г. в США. Сырьем для изготовления кирпичей служила
огнеупорная глина, залегающая в шт, Нью-Джерси. Позднее, в 1838 г. Дж. Л. Нортон на основе каолинового сырья разработал современный способ получения шамотных
кирпичей. Вслед за этим в США построили несколько заводов для производства
шамотных изделий.
В 1824 г. в Великобритании Д. Эспидин изобрел способ
получения цемента путем обжига смеси огнеупорной глины с известью при
последующем помоле и гидравлическом твердении. Этот цемент назвали
портландцементом. Впоследствии А. Джонсон усовершенствовал данный процесс
путем остекловывания смеси глины
с известью при ускоренном охлаждении, благодаря чему был
получен высокопрочный цемент, впервые в 1844 г. использованный для футеровки шахтной печи.
Техническая революция послужила началом индустриализации
всех отраслей промышленности, включая металлургию и огнеупорную промышленность.
|