A sajtkemence (nyers tűzhely) a történelem egyik első kohászati egysége, amely kémiai redukcióval ércből fémvasat állít elő . A "raw blast" név (a "raw blast" szóból) a 19. század közepén jelent meg, amikor nagy teljesítményű gőzgépeket kezdtek használni a kohók levegő ellátására , és magát a levegőt felmelegítették . Ezt követően gyorsan versenyképtelenné váltak az archaikus kemencék, amelyekben a robbanást vízikerék-hajtás vagy az ember izommunkája szolgáltatta. Az archaikus kemencéket visszamenőleg "nyerstészta"-nak [2] nevezték .
A vas ércekből történő kinyerésére szolgáló aggregátumok felosztása kohászati technológiatörténeti szempontból elfogadott az eljárás főtermékének típusa szerint [2] :
A szakirodalomban a következő történelmi aggregátumtípusokat nevezik sajtfúvó kemencéknek:
A legegyszerűbb kályha magassága 1-1,5 m. A nyers tűzhely másik, a szakirodalomban használt elnevezése, az „alacsony kandalló” arra utal, hogy magassága nem haladta meg az ember magasságát, és könnyen szervizelhető volt. kohászok kézzel. Forró redukálógáz hatására a kemencében villanás keletkezett , mivel a kandalló hőmérséklete nem haladta meg az 1300 °C-ot, és nem volt elegendő az öntöttvas képződéséhez [4] [5] . Ezt követően a kritsát bonyolultabb sajtfúvó kemencékben - shukofen, katalán kovácsok - nyerték. A hőmérséklet bennük már elérte az 1400 °C-ot, de az olvadási viszonyok továbbra sem tették lehetővé az öntöttvas előállítását [6] .
A sajtkovács volt az első kohászati egység, amelyet kifejezetten vas ércekből történő előállítására terveztek. Kialakítása az ősi kohászok azon vágyának eredménye volt, hogy növeljék az egységbe belépő levegő intenzitását, ami szükséges feltétele volt a folyamat hőmérsékletének növelésének. Eleinte a „farkasgödröket” a vas ércből való kinyerésére használták, néha már egy új korszak kezdetén is alkalmazták. Például 1,5 m átmérőjű és 0,6 m mély gödrökben a germán törzsek vasércet dolgoztak fel. A gödröket szükségszerűen intenzív természetes légmozgás helyein helyezték el: dombokon, lábánál, erdei tisztásokon. Azonban nagyon gyorsan arra a következtetésre jutottak, hogy a robbanás fokozásának leghatékonyabb módja egy felépítmény felépítése a gödör fölé - egyfajta szélcsatorna.
A legújabb régészeti kutatások szerint az első sajtkovácsok a Kr.e. 2. évezred elején jelentek meg. e. Széleskörű, szinte egyetemes elterjedtségük a vaskor La Tène korszakában , azaz az 5-1. időszámításunk előtt e. [2]
Az alacsony sajtfúvó tűzhely erősen tűzálló agyagból készült, szőtt rudak vázára. A kemence falainak megerősítésére gyakran használtak fa karikákat, néha teljesen fakeretbe helyezték, vagy kövekkel bélelték ki. A szláv népek körében és Skandináviában elterjedt az a konstrukció, amelyben a kemence alsó része egy ásóban volt, a felső rész pedig kissé kinyúlt a talajból.
A kemence belseje két csonka kúpból állt, közös nagy alappal (bár gyakran használtak más konfigurációkat is: csonka piramisok, hengerek stb.). A kürtöt egy vagy több agyaglándzsával - fúvókával (a régi szláv „szippantásból”, azaz fújni) szállították, amelyek átmérője a kemence belső tere felé fokozatosan csökken, általában 60-ról 25 mm-re. A lándzsákba fújtatót illesztettek, és ha egy fúvót használtak, akkor abba két fújtatót helyeztek, amelyek váltakozó működése viszonylag állandó légáramlást biztosított a kemencébe. A salakból való kilépéshez a kemence alján egy csatornát hagytak, amely elé mélyedést ástak a felhalmozódó olvadék számára [7] [8] .
A stucoffens és az Osmund sütők kialakítása kis eltérésekkel nagyon hasonló volt. Az Osmund kemencék rendszerint fa faházakba voltak zárva, a stucoffen szerkezetét kívülről falazással erősítették meg. A kemencék sokrétű résszel épültek, leggyakrabban két tetraéderes prizma formájában, közös nagy alappal. A fúvókát önmagában használták, és vízszintesen a kemence alsó részébe szerelték be úgy, hogy alatta csak lyukak voltak a kemencéből a salak kibocsátására [9] .
Az ókorban főleg érceket bányásztak, amelyek karbonátok vagy vas-hidroxidok voltak. Melegítéskor nagy mennyiségű gáz szabadult fel, ami megakadályozta a folyamat normális lefolyását. Ezért a kandallóba való betöltés előtt az ércet rendszerint halomba rakták tűzifával, tüzet raktak és egy napig égetettek. Ezután mogyoró nagyságúra törték és szénnel keverték össze , így lett a töltet [4] .
A sajtkemencét kiszárították és felmelegítették, hosszú ideig tüzet rakva benne. Ezután a tűzhelyet a magasság kétharmadáig megtöltötték szénnel, és csak ezután rakták le. Újra szenet helyeztek a kandalló tetejére, így kis kúpos kiemelkedés alakult ki. A szenet egy salaklevezető csatornán keresztül gyújtották meg, amelyet apró tűzifával és kefével töltöttek meg . A tűzhely robbantása szén meggyújtásához vezetett, amelynek széne oxigénhiányos körülmények között szén-monoxiddá égett . Így a kemencében redukáló környezet jött létre, amely hozzájárult a vas redukciójához az oxidokból. Ahogy a szén kiégett, és folyékony salak keletkezett, a redukált vas apró pelyhei lesüllyedtek a kemence aljára, összehegesztve. Így a körülbelül egy napig tartó folyamat eredményeként egy vagy több patak keletkezett . A technológia elsajátításának első szakaszában a virág tömege ritkán haladta meg az 1–2 kg-ot. Később azonban megtanulták, hogyan kell 25-40 kg-os kritzt előállítani, a legtermékenyebb katalán kovácsművekben pedig akár 120-150 kg-ot is [4] .
A salak folyamatosan áramlott ki a kemencéből az alsó részén található speciális csatornán keresztül. Innen származik a nyers tűzhely kohó egy másik elnevezése, amelyet különösen gyakran használnak a német irodalomban - „futósalakos kemence”. A salak fő komponense, akárcsak a tégelyes olvasztásnál , a vas-szilikát volt, így a salakkal való vasveszteség rendkívül magas volt, és a technológia elsajátításának kezdeti szakaszában elérte az egységbe betöltött vas mennyiségének 80%-át. . Ennek ellenére Ázsia és Afrika számos régiójában a sajtkovács a 19. század végéig létezett, és egyes távoli régiók népei (például az Indiai- és a Csendes-óceán szigetein) ma is használják (2004) [4 ] ] .
Ahhoz, hogy kivonják a virágot a kovácsból, meg kellett semmisíteni a falak egy részét. Ezért minden új olvadékot megelőzött a kemence kialakításának helyreállítása, valamint az egység belső terének agyaggal való bevonása, új fúvókák felszerelése, amelyek szilárdsága a fémlándzsák feltalálásáig nagyon alacsony volt.
A tűzhelyből feszítővas vagy speciális fogó segítségével kinyert repedés nagyszámú salakzárványt és el nem égett szenet tartalmazott. Ezért fa kalapáccsal megmunkálták, hogy eltávolítsák ezeket a szennyeződéseket. Csak ezután kezdték meg a fém termomechanikus feldolgozását [7] .
Az olvasztás megkezdése előtt a shukofen és Osmund kemencék belsejét tűzálló agyaggal vonták be és szénporral töltötték meg. Ezután a kemencét tüzelték, ami abból állt, hogy a falazatot tűzifával és bizonyos mennyiségű faszénnel hevítették. Ezt követően a kemencét félig megtöltötték egy adag faszénnel, amelyet kevés alacsony olvadáspontú vasérccel kevertek össze. Ennek az első töltetnek az olvadása következtében a kemence alsó részének falait egyfajta védőréteg borította - egy koponya . Csak az egység ilyen hosszú előkészítése után folytatták a tényleges olvasztási folyamatot.
Az ércdarabokat, amely vörös vagy barna vasérc volt, vastartalmú körülbelül 50%, borsó vagy mogyoró nagyságúra zúzták; a szenet, amelynek minőségi követelményei folyamatosan emelkedtek, diónyi méretűre zúzták. Mindkét tételkomponenst manuálisan választották el a kis részecskéktől és a portól. A kemencét félig szénnel töltötték meg, majd az ércet és a szenet egymás után, legfeljebb 10-12 cm vastag vízszintes rétegekben töltötték be.
A szén meggyújtása után a kemence alsó részében, ahol a szén szén tökéletlen égésének reakciója zajlott le szén-monoxiddá, a gázok 1500 °C feletti hőmérsékletet értek el, az olvasztási termékeknél 1400-1450 °C [9] .
| Kemencék | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fűtés | |||||||||||
| Fűtés és főzés | |||||||||||
| konyha | |||||||||||
| Ipari |
| ||||||||||