День працівників металургійної і гірничодобувної промисловості України

День працівників металургійної та гірничодобувної промисловості України - професійне свято, яке відзначається в Україні щорічно, в третю неділю липня. Цього року святкування випадає на 18 липня.

Це свято було введено указом президента України в 1993 році. Спочатку свято мало назву - День металурга. Але у 2006 році президент України, своїм указом, перейменував свято в нинішню назву.

Металургія - мистецтво і наука вилучення металів з руд і модифікації металів для використання. Це стосується і хімічних, фізичних і атомних властивостей і структур металів, а також принципів, за допомогою яких метали об'єднуються для утворення сплавів.

Історія металургії

Історія металургії розвивалася в порядку, пов'язаному з властивостями металів, доступних людині, і з постійно зростаючими людськими знаннями про ці властивості й про те, як створювати умови з все більш і більш високою температурою, що дозволяє плавити метали.

Історія металургії почалася з використання самородних металів, які не пов'язані з рудою. Такі самородні метали досить рідкісні, тому широке використання металів почалося, коли люди навчилися отримувати метали з руд, процес, відомий як плавка.

У книзі «До цивілізації: радіовуглеційна революція і доісторична Європа» Колін Ренфрю описав розвиток металургії міді та бронзи на Близькому Сході.

Це розвиток в цілому має тенденцію слідувати серії кроків. Вони були добре задокументовані на Близькому Сході Теодором Вертаймом і можуть бути перераховані наступним чином:

1.  Просте використання самородної міді. Самородна мідь - майже чиста мідь - досить широко зустрічається в багатьох регіонах, де є мідні руди. У більшості областей мідь могла спочатку цінуватися просто як ще один привабливий мінерал або камінь - так само як метеоритне залізо використовувалося на Близькому Сході для виготовлення циліндричних ущільнень.
   
   
2.  Холодне штампування самородної міді. Незабаром стало зрозуміло, що цей новий мінерал не так легко розколюється при ударі молотком, як інші камені. Формування молотком була очевидним способом обробки.
   
   
3.  Відпал самородної міді. Багаторазова обробка холодним молотком робить мідь такою тендітною, що предмет ламається. Цією крихкості можна уникнути, нагріваючи його на відкритому вогні й стукаючи молотком в гарячому стані. Потім для обробки об'єкта та отримання більш твердих ріжучих крайок, якщо необхідно, можна використовувати холодний молоток.
   
   
4.  Виплавка міді з руд. Самі руди часто яскраво забарвлені, як азурит (синій) і малахіт (зелений). Оксидні й карбонатні руди відновлюються легше, ніж сульфідні, і потрібна температура близько 700 ° C, яка може бути досягнута без будівництва складної печі. Проте у такий спосіб можна отримати тільки досить маленькі й неправильні шматки, якщо тільки мідь не стікає при більш високій температурі.
   
   
5.  Виливок міді у відкритій формі. Лиття вимагає нагріву до температури плавлення міді, 1083 ° C, і дозволяє виготовляти заготівки, хорошою товщиною й приблизно необхідної форми. Потім вони можуть бути піддані подальшій обробці шляхом відпалу і холодного штампування.
   
   
6.  Виливок і використання двокомпонентної форми. Цими методами можна отримати більш складні форми. Отвори під вали, наприклад, можуть бути виконані під час лиття, вставивши стрижень з деревного вугілля в форму. Двокомпонентна форма дозволяє отримати більш складну форму, ніж цільна форма, де верхня поверхня виливки завжди плоска.
   
   
7.  Легування миш'яком або оловом. Миш'яковиста бронза та олов'яна бронза набагато міцніше чистої міді. Легування може поліпшити твердість, а також процес лиття, уникаючи утворення газових раковин, що з'являються шляхом розчинених у розплаві газів, коли вони виходять з розчину при охолодженні.
   
   
8.  Лиття по витоплений воскової моделі. Воскова модель виготовляється у формі бажаної бронзові виливки та покривається глиною, з якої створюється форма. Віск плавиться в міру того, як розплавлена бронза заливається, щоб замінити її в формі. Сама форма розбивається і віддаляється при охолодженні бронзи. Таким чином можна проводити відливання набагато більш складної форми.  ^{Фото:www.3mvet.eu}

Звичайно, подальший розвиток виробництва на цьому не закінчується. Важливо відзначити, що кожен етап до певної міри залежить від попереднього, і дійсно, послідовність може розглядатися як один з етапів підвищення компетентності в роботі з матеріалами при високих температурах.

На Близькому Сході стадії 1 і 2, а також, ймовірно, 3, були досягнуті дуже швидко. Багато з найбільш ранніх відомих поселень епохи неоліту, в тому числі Алі Кош в Ірані, Чатал-Хуюк і Кайон в Туреччині, подарували знахідки самородної міді.

Дослідження свідчать, що стадія 4 задокументована в Чатал-Хуюке близько 6000 до н.е. Стадії 5 і 6 з'явилися пізніше - найраніший зареєстрований випадок - це головка булави з Кан Хасана в Туреччині, датована приблизно 5000 роком до нашої ери.

Легування оловом, стадія 7 в цій послідовності, було застосовано набагато пізніше і спостерігається близько 3000 р. до н.е. на Близькому Сході, в Егейському морі й на Балканах. Приблизно в цей же час вперше було помічено лиття по витоплений воскової моделі, стадія 8.

Це поступове і логічний розвиток, що зайняло тисячу років, від першого пробного використання міді та мідної руди до завершеного лиття інструментів з отворами для вала, явно показує значний прогрес. Але важливо розуміти, що, по крайній мере, в мідний вік, саме гончарство, а не металургія, лідирували в інноваціях.

Вже у найперших фермерів в Європі епохи неоліту були печі для випічки хліба; приклади з них були розкопані на дуже ранньому неолітичній ділянці Неа Нікомедея на півночі Греції. У більш ранньої культури барвінку для випалу глиняного посуду могли досягатися температури 700 або 800 ° C.

Цікаво те, що ці умови були не так вже й далекі від умов, необхідних для нинішньої плавки й розливання міді - температурі 1100 ° C і контроль повітря для забезпечення відновної атмосфери.

Миш'якова бронза була розроблена до олов'яної бронзи, ймовірно, тому, що мідь і миш'як іноді зустрічаються в одних і тих же рудах, в той час, як олово є відносно рідкісним металом. Однак олов'яна бронза незабаром стала кращою формою бронзи, оскільки арсенові бронза мала тенденцію повільно отруювати тих, хто працював з металами.

Наступним великим металургійним досягненням після використання бронзи було використання заліза. Найперше використання, було залізо, отримане з метеоритів. Залізні дрібнички були знайдені в стародавніх єгипетських гробницях, датованих 4000-3000 рр. до н.е.

Перший серйозний вплив заліза на людську цивілізацію сталося, коли хети почали виплавляти залізо, близько 1500 р. до н.е. Залізо виплавляється з руд при температурі близько 1200 ° C і плавиться при 1528 ° C. Хети використовували печі, облицьовані глиною, для отримання температури, необхідної для плавки залізної руди. Печі, доступні древнім металургам, не справляли досить тепла, щоб плавити залізо і виробляти чавун.  ^{Фото:wallpaperaccess.com}
 Ситуація була іншою в Китаї, де більш якісні печі й залізна руда з високим вмістом фосфору дозволяли виробляти чавун приблизно з 3 століття до нашої ери. В Європі поліпшена піч була винайдена близько 700 м н.е. в Каталонії. Однак температури були недостатні для плавлення і виробництва чавуну.

Тільки в 14 столітті в Європі були побудовані печі для плавки чавуну. Ці печі були відомі як доменні печі й були значно більше, ніж попередні. Більш високі температури дозволили чавуну поглинути невелику кількість вуглецю, що знизило температуру плавлення чавуну до температури, яку могла отримати доменна піч

Істотні поліпшення були внесені в доменні печі між 1500 і 1700 роками. Відбивні печі без димарів і з використанням підземних труб для подачі повітря досягли більш високих температур з куполоподібним дахом, облицьованої глиною, що відбиває тепло назад у піч.

Подальше вдосконалення доменних печей, що дозволяє ще більш високі температури й знижене споживання палива, було винайдено Джеймсом Нілсона   в 1829 році. Винахід Нілсона включало використання власних газів печі для попереднього нагріву повітря перед його надходженням в піч.

Коване залізо було основним матеріалом промислової революції. Сталь була найкращим матеріалом, але була занадто дорогою для широкого використання під час промислової революції.

Альтернативний метод виробництва сталі, відомий як мартенівський процес, був винайдений в 1864 році Вільямом і Фредеріком Сіменса, а потім вдосконалений П'єром і Емілем Мартіном. Мартенівський процес включав попереднє нагрівання повітря, що надходить в піч, у двох камерах, які працювали по черзі.

Винахід електричних генераторів призвело до використання електрики для обігріву печей. Перша електродугова піч була запущена в 1902 році й, бувши більш дорогий, ніж бесемерівський і мартенівська, здатна виробляти сталь більш високої якості завдяки меншій кількості домішок, ніж сталь, яка контактувала з паливом.  ^{Фото:thevideosuite.com}
 Металургія справила великий вплив на людське суспільство, починаючи з бронзового століття і ще більше з того часу, як настав залізний вік, і особливо в сучасному сталевому столітті, коли широкий спектр продуктів і структур містить метали.

Якщо серед ваших знайомих є працівники металургійного сектора. Не забудьте їх привітати з професійним святом. Так само не бійтеся проявити свою обізнаність і викладіть пост, присвячений святу, в соціальних мережах, в якому можете згадати деякі факти з історії, наведені в цій статті.