Міністерство освіти Російської Федерації

ВлГУ

Кафедра хімії

Реферат з історії хімії:

«Розвиток металургії в XIV - XVIII ст."

Виконав: ст. гр. ХП - 200

Рєпін П.І.

Керівник: Діденко С.В.

Володимир 2000

Введення

Чорна металургія - основа економічного і оборонної могутності держави. У наших планах, в тому числі і на перспективу, розвитку цієї вирішальної галузі народного господарства відводиться належне місце. Метали є вірними друзями і надійними помічниками людини. Сучасне життя без них неможливо навіть уявити.

Тисячі років тому люди навчилися користуватися металами і добувати їх з природних сполук. Майже три чверті менделєєвськая таблиці хімічних елементів, з яких побудоване все, що існує у Всесвіті, становлять метали. Десятки з них широко застосовуються в техніці і побуті. Решта з кожним роком все глибше впроваджуються в практику. Ще більшого поширення набули сплави, що складаються з декількох металів і неметалічних елементів. Як правило, такі сплави мають властивості, що перевершують властивості чистих металів.

Великий шлях пройшла вітчизняна металургія. Це був шлях праці та невтомних шукань вчених - металургів, інженерів, техніків і робітників. Праці російських вчених - металургів стали гідним внеском як в науку, так і в практику металургійного виробництва. Саме в Росії вперше зародилася і від десятиріччя до десятиріччя успішно розвивалася наука про метал, склалася прославлена школа вчених - металургів, традиції якої передавалися від одного покоління вчених до іншого.

Археологи стверджують, що людина навчилася отримувати залізо з незапам'ятних часів. Застосування метеоритного заліза - перший крок по шляху відмови від бронзи. З цього почався перехід від бронзового віку до залізного. Бронза, як відомо, зберігається в землі, точніше - у її культурному шарі, тисячоліття. Залізо, навпаки, досить швидко повертається в первозданне стан - іржавіння перетворює його знову в свого роду руду, тобто в з'єднання заліза з киснем. Тоді чому ж можна говорити про застосування заліза у стародавні часи? Підставою для цього є залишки, кажучи сучасною мовою, металургійного обладнання, яким користувалися наші предки, відходи стародавнього "Металургійного виробництва" у вигляді шлаку, невикористане сировину у вигляді вугілля і т.д. Виробництво заліза на території нашої країни було відомо ще в доісторичні часи. Археологічні розкопки стародавніх поселень у центральній частині СРСР, на Уралі, Україні, в Білорусії, Закавказзя та в ряді інших районів показують, що наші далекі предки вже 2,5 - 3 тисячоліття тому вміли одержувати залізо з руди і виготовляти з нього зброю, знаряддя праці та предмети домашнього ужитку.

Звичайно, рівень майстерності стародавнього сталеделателя спочатку був не дуже високий, а вогнища металургія давала не залізо, а, скоріше, крихкий чавун. Пізніше чавун стали нагрівати у горні разом зі шматком залізної руди, що дозволило перетворити цей крихкий чавун у ковкий метал - у сталь, цілком придатну для виготовлення потрібних людині предметів побуту, знарядь полювання, війни. Кострова металургія змінилася горновий.

Багато століть існував сиродутний спосіб отримання заліза. Залізна руда нагрівалася в невеликих горнах - ямах, викопаних в землі і викладених обпаленій глиною. Надалі з'явилися і наземні печі - домниці. Як паливо використовувався деревне вугілля. При нагріванні відбувалося відновлення заліза з його оксидів за допомогою вуглецю палива. На дні горна утворювалася криця -- розпечений ком заліза, за структурою нагадує губку. Його проковувати під молотом для ущільнення і видавлювання шлаків.

Продуктивність таких сиродутних сурм була незначною. Вага залізного кома - криця рідко перевищував 20 - 25 кг. Поява в середині XIV ст. доменних печей відкрило можливості для значного збільшення випуску металу. Демидівська металургія знала крічное залізо, домниці, а потім домни, ливарний чавун, прокатне виробництво. Наприкінці XVIII ст. англійці вирвалися вперед: з'явилася тигельная плавка сталі. Нова технологія передбачала ведення процесу під силікатною шлаком, тобто під пляшковим битим склом (ми сказали б тепер, що це був кислий сталеплавательний агрегат).

Потрібно було знайти заміну деревного вугілля: розвиток металургії призвела свого часу до того, що в Англії та Ірландії ліси були практично знищені. Ще за часів Кромвеля тут робилися спроби виплавляти доменний чавун спершу на кам'яному вугіллі, яким багата Англія, а потім і на кам'яновугільному коксі. У кінцевому рахунку двісті років тому була створена, як ми говоримо тепер, коксова доменна металургія. Поява доменної печі і бесемерівського конвертера, яким ознаменувалася нова ера в чорній металургії, одночасно означало і кінець тисячолітньої епохи "чистої" сталі і початок нового періоду - "брудної" стали. Доменні печі існують і сьогодні, а останні в нашій країні бесемерівський конвертери Дніпровського металургійного заводу ім. Дзержинського загашені - в 1983 р.! На їх місце прийшли сучасні конвертори з комбінованої продувкою - зверху і знизу. Давні металурги дійсно вміли робити з булатної сталі мечі, чудові лати і кольчуги. Вони "вичавили" все, що можна було, з вуглецевої сталі, тобто із сплавів залізо - вуглець. Але їм і в мріях не могло представитися, що зробить людина із заліза, якщо він введе в нього крім (а то і замість!) вуглецю різні легуючі домішки. Легування заліза відкрило нову еру в металургії, а отже, і в сфері споживання її продукції.

Усі ці дивовижні винаходи були зроблені майже сторіччя тому. Вони не втратили свого видатного значення в наші дні, не втратять і в доступному для огляду майбутньому.

Нам залишається лише схилятися перед стародавніми майстрами, аж ніяк не володіли теорією металургійних процесів, але вміли тисячі років тому кувати мечі з неперевершеною і сьогодні булатної (дамаської) стали, готувати лати і шоломи, дивовижною в'язки сталеві кольчуги. У XVI - XVII ст. на Русі створюються перший залізоробні заводи. Вони будуються поблизу старовинних російських міст - Тули, Кашири, Серпухова, в Новгородському краї та інших районах країни. Уже до кінця XVII ст. їх сумарна продуктивність досягає 150 тис. пудів. На початку XVIII ст. вітчизняна металургія розвивається ще швидшими темпами. Це була славна епоха Петра I, якій відмінно розумів, що для вирішення поставлених ним завдань - Зміцнити Російська держава, завоювати виходи до морів, "прорубати вікно в Європу" - потрібно чимало металу, щоб забезпечити спорудження кораблів і виробництво озброєння. Однак розвіданих запасів рудних і лісових ресурсів Центру Росії було явно недостатньо. Треба було створити нову металургійну базу країни. Нею з'явився Урал, з його багатими запасами високоякісної залізної руди та древесноугольного палива.

За Петра I Урал стає провідним гірничометалургійний районом Росії. Туди направляються фахівці з тульських та інших старих заводів; залучаються досвідчені закордонні майстри. Один за одним на Уралі виникають великі на той час залізоробні заводи - Каменський, Невьянськ, Уктусскій, Алапаєвський та ін Одночасно продовжується розширення і будівництво підприємств в центральній частині країни, поблизу Москви, Липецька, Воронежа, в північно - західних районах. Ці заводи згодом зіграли велику роль у матеріальному забезпеченні російської армії і флоту. Досить сказати, що тільки одна первісток уральської металургії - Кам'янський завод з 1702 по 1709 р. випустив 854 артилерійські знаряддя і понад 27 тис. пудів снарядів до них. Вони допомогли російського народу здобути перемогу у вирішальній битві зі шведами під Полтавою.

У петровську епоху висунулося чимало талановитих людей, які поставили собі за мету вивчити природні багатства російської землі, створити рудники, побудувати заводи, зміцнити економічну могутність Батьківщини.

Зусилля металургів петровської епохи не були марними. Виплавка чавуну і виробництво заліза росли в першій чверті XVIII ст. стрімкими темпами. За даними акад. С.Г. Струмиліна, металургійна промисловість Росії зробила в 1725 р. 1165 тис. пудів чавуну, тобто понад 19 тис. т. Продуктивність англійських заводів не перевищувало в цей час 17 тис. т3. Таким чином, за чверть століття виробництво чорних металів в Росії збільшилася майже у вісім разів. В галузі чорної металургії наша країна вийшла в той час на перше місце у світі, залишивши позаду себе Англію, Францію, Німеччину та інші країни.

Російська метал відзначався високою якістю. Це не дивно. Адже на Уралі він виплавляється з прекрасної руди - магнітного залізняку, на чистому деревному вугіллі, досвідченими металургами. Разом з тим він набував все більшої популярність на світовому ринку. У 1716 р. найбільш індустріальна країна того часу - Англія ввезла першу партію російського заліза - 2200 пудів. 16 років по тому ця цифра збільшилася майже в 100 разів, а через кілька десятиліть більше третини що застосовуються в Англії чорних металів мали клеймо російських заводів. Росія стала основним постачальником металу для Англії, яка вступила в цей час на шлях створення великої машинної індустрії. "Без імпортного заліза, - вказує акад. С.Г. Струмиліна, - промисловий переворот в Англії затримався б, безсумнівно, на довгі десятки років ". Звичайно, жвавий закордонний попит на російське залізо і розширення вітчизняної промисловості, перш за все збройової, стимулювали подальший розвиток російської металургії.

В результаті збільшення виробництва металів вже в першій половині XVIII ст. почали складатися передумови для розробки наукових основ металургії, що перешкоджає вся історія якої починаючи з глибокої давнини не виходила за межі емпіризму. Вона "була ланцюгом безперервних практичних пошуків нових способів отримання металів, переділу їх і виробництва спеціальних сплавів". Давні і середньовічні майстри добре знали прийоми отримання та обробки заліза, що передаються з покоління в покоління. Часто ці прийоми і накопичений досвід були надбанням окремих сімей чи невеликих груп майстрів і зберігалися в таємниці.

Все більша потреба в металах, необхідність одержувати для виготовлення різних виробів сплави з різними властивостями змусили багатьох представників науки XVIII ст., перш всього фізиків і хіміків, зайнятися розробкою теоретичних основ металургійних процесів, спробувати з'ясувати залежність властивостей металу від його складу, методів отримання і характеру обробки.

Зачинателем науки про метали на Русі по праву вважається наш великий співвітчизник Михайло Васильович Ломоносов. Це був чудовий вчений, один з найосвіченіших людей свого часу, людина великого, багатогранного таланту.

Він багато зробив для з'ясування істоти геологічних процесів, для вишукувань способів раціональної промислової розробки корисних копалин. Ломоносов вперше створив струнку, справді наукову теорію металургійного виробництва, яка зіграла величезну роль у розвитку гірничозаводської промисловості.

Металургійна техніка Росії наприкінці XVIII ст. не поступалася західноєвропейської, а багато в чому навіть перевершувала її. Уральські доменні печі, наприклад, вважалися в той час найбільшими у світі. Їхня висота сягала 13 м, тобто була майже граничної для печі, що працювала на деревному вугіллі. Найбільший діаметр такій печі (у распар) становив майже 4 м, а її тижнева вироблення досягала 200 - 300 т. Така висока продуктивність по свідченням відомого німецького історика металургії Л. Бека, була недосяжною тоді для найбільших англійських домен, що працювали на коксі.

Розміри і продуктивність доменних печей того часу найбільше залежали від кількості та тиску повітря, що нагнітається в печі. Російські винахідники XVIII ст. успішно працювали над вдосконаленням повітродувних пристроїв доменних печей. У 1743 кріпак майстер уральських заводчиків Демидових Григорій Махотін запропонував вдувати повітря в доменну піч не через одну, а через два фурми. Цей захід поліпшило роботу печі і прискорило процес плавки.

Однак цього було мало. Великі доменні печі вимагали більшого тиску вдмухується в них повітря. Це завдання успішно вирішив видатний російський теплотехнік і винахідник Іван Іванович Повзунів (1728 - 1766). У 1765 р., за три роки до англійського винахідника Смітон, він сконструював циліндричну повітродувки, замінивши нею малопродуктивні хутра ящикові типу. Повзунів запропонував також оригінальну конструкцію повітряного акумулятора, названого ним "повітряним скринею". Це був великий дерев'яний ящик, пов'язаний трубами з декількома повітродувки, що забезпечують печі повітрям. За іншими трубах повітряне дуття подавалася в домну. "Повітряний ларь", подібно до гумової груші пульверизатора, забезпечував рівномірне і безперервне надходження повітря в піч.

У другій половині XVIII ст. в Росії висунулося чимало талановитих організаторів і умілих керівників гірничозаводського справи, людей освічених, добре розуміли інтереси і потреби, що розвивається промисловості. Одним з них був Анікіта Сергійович Ярцов (1737 - 1819).

Анікіта Ярцов відомий і як історик гірничозаводського справи в Росії. На початку XIX ст. він завершив роботу над капітальним працею "Российская гірська історія".

Отже, XVIII ст. увійшов в історію нашої Батьківщини як століття великого піднесення гірничометалургійний промисловості. У XVIII ст. були закладені основи науки про метал, створені перші технічні школи -- початкові, середні та вищі - для підготовки кваліфікованих кадрів гірничозаводського справи.

Висновок

Як тільки не називають наш час - космічної ерою, століттям кібернетики та автоматики, епохою генної інженерії та атомної техніки ...

Кожне з цих визначень вірно, але не всеохоплююче. Більш точно звучить "залізний вік". І справді: не має заліза немає авіації та космонавтики, немає кібернетики та автоматики, немає генної інженерії та атомної техніки.

Залізо - це основа всієї сучасної земної цивілізації. Немає сумнівів, що на початку третього тисячоліття нашої ери, залізо залишиться основним конструкційних матеріалом, з якого будують машини і механізми, мости і суду, прилади та інструменти.

Література

1. А.С. Федоров. «Творці науки про метал», М.: Наука, 1968. 224с.

2. Б.І. Медовар. «Металургія вчора, сьогодні і завтра», Київ наукова думка 1986 р. -- 132с.

3. С.Г. Струмиліна «Історія чорної металургії в СРСР», т. I М.:, 1954, 184с.