♫ – OFF TOPIC – Materiały ogniotrwałe w hutnictwie. Dodatek do ♫ – OFF TOPIC – Metalurgia 4 (wielki piec)

View of the refractory lining of an abandoned torpedo car once used for hauling molten iron (through its pouring hole). Located at the site of the Carrie Furnace, near Pittsburgh, Pennsylvania, United States. (Źródło: Wikipedia)

♫ – OFF TOPIC – Materiały ogniotrwałe w hutnictwie. Dodatek do: ♫ – OFF TOPIC – Metalurgia 4 (wielki piec)

Jako że jest to uzupełnienie wpisów „metalurgicznych”, polecam przypomnienie sobie informacji z poniższego zapisu:
♫ – OFF TOPIC – Metalurgia 4 (wielki piec) https://kodluch.wordpress.com/2019/05/16/%e2%99%ab-off-topic-metalurgia-4-wielki-piec/

Informacja z powyższego – przypomnienie.

Polskie XIX-wieczne źródła piszą, że materiały ogniotrwałe do pierwszych wielkich pieców w Polsce w pierwszej połowie XIX, wieku sprowadzano z Węgier (obecna Słowacja) i z Saksonii. Choć autor książki z roku 1841 się temu niepomiernie dziwi, pisząc że obok budowanych wielkich pieców (w obecnym Kieleckim), „była doskonała glina ogniotrwała, której nie wykorzystywano…”

Cytat z mojego wpisu na temat wielkiego pieca: „Konstrukcja lat 1830 – 1840 niczym nie różniła się od pieców z roku 1782. Dodano jedynie maszynę parową jako rezerwowe źródło zasilania oraz napęd „windy”. Do budowy wielkich pieców zaczęto wykorzystywać miejscowe materiały ogniotrwałe. Nie widzimy też „skoku wydajności” – całkowity zastój w technologii „wielkopiecowej i hutniczej” przez ponad 60 lat! To znaczy, owszem piece produkują średnio 10 razy więcej „surówki” rocznie, ale niewiele więcej „kowalnego żelaza”. Wzrost produkcji wynikać może z zastosowania lepszych materiałów ogniotrwałych, dzięki czemu wydłużył się okres pracy pomiędzy remontami wielkiego pieca. Osiągane w piecu większe temperatury i zastosowanie węgla, powodowało że bardzo powoli wzrastała produkcja żelaza kowalnego, a niezwykle dynamicznie wzrastała produkcja żeliwa.”

Inaczej mówiąc, czytając materiały źródłowe, zauważyłem, że w ciągu 40-60 lat, do roku 1840, widać wyraźnie, że „wielkie piece” są z jednej strony większe – dają jednorazowo „większe spusty”, z drugiej strony, najwyraźniej dłużej pracują dając wiele spustów pomiędzy kapitalnymi remontami. Najwyraźniej, pomiędzy rokiem 1790 a 1830, nastąpił na terenie Polski wyraźny skok w technologii hutniczej.

Zachęcając Czytelnika do odświeżenia w pamięci moich informacji zebranych ze źródeł z połowy XIX-wieku, podzielę się niniejszym informacjami z Wikipedii, które rzucają dodatkowe światło na rozwój polskiego i światowego hutnictwa żelaza i stali…

Jak wiadomo, nie można zbudować wielkiego pieca bez odpowiedniego „kamienia ogniotrwałego” i ogniotrwałej zaprawy.

Według polskich książek z XIX-wieku, najprawdopodobniej na przełomie XVIII i XIX wieku, znaleziono koło Opoczna „odpowiedni kamień ogniotrwały”. Dlatego też, dopiero dopiero od początku wieku XIX, można było zacząć budować „prawdziwe” wielkie piece hutnicze na terenie Rzeczpospolitej, czyli obecnej Polski, Litwy, Białorusi, Ukrainy, czy ówczesnego „pruskiego Śląska”.

Proszę zwrócić uwagę na to, że w tym samym czasie znaleziono węgiel kamienny i „kamień ogniotrwały”. Ale o tym wspomnę dalej – bo jak się okazuje, odkryto, że pomiędzy warstwami węgla kamiennego, znajduje się doskonały materiał ogniotrwały.

Ale nie uprzedzamy wypadków.

Na logikę, powinno być tak, że wpierw, przez 20-30 lat od znalezienia węgla kamiennego – który „nagle się pojawił” na jakimś polu rolnika – powinno się eksperymentować z zastosowaniem tego materiału w hutnictwie. I jednocześnie, przez co najmniej tak samo długi okres, poszukiwać nowych materiałów ogniotrwałych. Bo zastosowanie węgla kamiennego – a później koksu – zamiast węgla drzewnego, pozwoliło na uzyskiwanie znacznie wyższych temperatur. A to zmusiło hutników do poszukiwania lepszych materiałów ogniotrwałych.

A tu, od razu szuka się „kamieni ogniotrwałych” – jakby dokładnie wiedząc, że zastosowanie w hutnictwie węgla, który wyparł węgiel drzewny, spowoduje konieczność zastosowania bardziej odpornych na temperaturę materiałów na budowę wielkich pieców.

Mówiąc prosto. Wpierw stosowano węgiel drzewny. Temperatura osiągana w wielkim piecu osiągała temperatury rzędu 1300 – 1400 °C.
W zależności od rodzaju rudy żelaza (limonit, syderyt – różne rudy darniowe), otrzymywano w sposób przypadkowy albo „stal kowalną”, albo – najczęściej – żeliwo, czyli niekowalny, wysokowęglowy stop żelaza i węgla.

Jak zastosowano węgiel kamienny, a wkrótce koks – temperatura osiągnęła 1500 -1600 °C. Z jednej strony spadła wydajność – jeżeli chodzi o cel, jakim było otrzymanie kowalnej stali, czyli że w większości produktem końcowym było żeliwo – a z drugiej strony, wzrost temperatury spowodował, że piece okazały się „krótkotrwałe”, a nawet często jednorazowe. Należało zbudować wielkie piece bardziej odporne na wysoką temperaturę.

Teraz skaczemy do wielojęzycznych Wikipedii i czytamy co tam piszą na temat materiałów ogniotrwałych, bez których nie można wymurować pieca do wytopu żelaza (stali) czy szkła.

Polska Wikipedia podaje naukową i niezłą definicję:

„Materiały ogniotrwałe (niepoprawnie: materiały ognioodporne) – materiały stosowane w urządzeniach przeznaczonych do pracy w wysokiej temperaturze lub w obecności ognia.

Angielski termin „refractory” odnosi się do żarowytrzymałości, czyli odporności mechanicznej materiału w wysokiej temperaturze, podczas gdy wyróżnia się jeszcze pojęcie żaroodporności, czyli oporności korozyjnej w tych warunkach.

Są to twarde materiały szamotowe, wysokoglinowe oraz andaluzytowe i mulitowe, z których wytwarza się wkłady izolacyjne do wlewnic oraz okładziny piecowe. Zalicza się do nich również wyroby glinokrzemianowe, magnezjowe, korundowe, magnezjowo-węglowe oraz chromitowe, jak też ogniotrwałe betony glinokrzemianowe.”
https://pl.wikipedia.org/wiki/Materia%C5%82y_ogniotrwa%C5%82e

Moja uwaga: słowo „refractory”, nie tylko oznacza „odporność” i „opór na coś”, ale i załamanie / odbicie / promieni światła… i … ciepła!

Jakoś mi się to kojarzy z piecami do pudlingu, jakie zaczęły powstawać w Europie około roku 1850. A jak Czytelnik zauważył w poprzednich wpisach „metalurgicznych”, piece te były tak zbudowane, że z jednej strony budowli znajdowało się palenisko – źródło ciepła – zaś w przeciwnej stronie znajdowało się „żelazo dymarkowe” obsypane miałem węgla drzewnego. Wielodniowy, a nawet kilkutygodniowy proces, prowadził do wytworzenia na powierzchni żelaznych prętów (proces dymarkowy, dający „czyste żelazo”), warstwy stopu żelaza z węglem – stali. Tak przetworzone „pręty żelazne” – rozgrzane do czerwoności i plastyczne pręty – były na końcu procesu walcowane.

Produkcja stali metodą „pudlingu” była niezwykle pracochłonna, powolna, a więc mało wydajna i niezwykle kosztowna…

Co ciekawe, budowa pieca wskazuje na to, że wykorzystywano promieniowanie cieplne z „ogniska”, kierowane przez odpowiednio ukształtowane ściany pieca na „żelazny obiekt”. Wypisz, wymaluj – „refrakcja”…

Ale o tym zrobię dopisek na samym końcu…

Idziemy dalej…

Plus: https://pl.wikipedia.org/wiki/Szamot

„Szamot – materiał ceramiczny otrzymywany przez wypalenie gliny lub łupków i zmielenie otrzymanego produktu.

Proces produkcji polega na formowaniu, suszeniu i wypalaniu. Wyroby szamotowe cechują się dużą odpornością na szybkie zmiany temperatury. Po wymieszaniu z plastyczną gliną ogniotrwałą, szamot używany jest do wyrobu ogniotrwałych materiałów, np. okładzin stosowanych w kaflowych piecach domowych, paleniskach, piecach przemysłowych itp.

Zaprawa szamotowa jest to mieszanka szamotu i gliny surowej oraz dodatków w postaci cementu portlandzkiego i szkła wodnego.

Zaprawa służy do łączenia cegieł i płyt szamotowych. Zaprawa szamotowa bez dodatku cementu i szkła wodnego nie ma środków wiążących, a łączenie cegieł następuje na skutek spieczenia jej w temperaturze 1000 °C. Do wykonania spoin które nie osiągają temperatur powyżej 1000 °C stosuje się dodatki cementu oraz szkła wodnego w celu poprawy wiązania.”

https://pl.wikipedia.org/wiki/Cement_portlandzki

Mówiąc prosto, cegły „szamotowe” i zaprawa szamotowa nie może powstać bez cementu portlandzkiego i szkła wodnego. Potrzebne są trzy składniki: odpowiednia glinka czy łupek, zielony i wypalony. Plus cement portlandzki i szkło wodne.

Dodam, że „cement portlandzki” został opracowany przez Josepha Aspida w roku 1824. Ale dopiero po roku 1860 zaczęto beton uzyskany z cementu portlandzkiego ubijać i wibrować, dzięki czemu można było beton stosować w konstrukcjach nabrzeży portowych czy konstrukcji mostowych. Z tej informacji można wywnioskować, że dopiero około roku 1860 doceniono znaczenie cementu portlandzkiego i rozpoczęła się jego przemysłowa produkcja.

Źródło: https://bskamalov.livejournal.com/4605520.html

Szkło wodne (waterglass, water glass, or liquid glass, Жи́дкое стекло́ ) – składnik zaprawy szamotowej – według angielskiej Wikipedii, zostało ponownie odkryte w roku 1818, a jego produkcję przemysłową rozpoczęto dopiero w połowie XIX wieku. Wtedy też powstało określenie – nazwa – „szkło wodne”.
https://en.wikipedia.org/wiki/Sodium_silicate

Cytat z powyższego linku: „However, it was later claimed that the substances prepared by those alchemists were not waterglass as it is understood today. That would have been prepared in 1818 by Johann Nepomuk von Fuchs, by treating silicic acid with an alkali; the result being soluble in water, „but not affected by atmospheric changes”.

The terms „water glass” and „soluble glass” were used by Leopold Wolff in 1846, by Émile Kopp in 1857, and by Hermann Krätzer in 1887.

In 1892, Rudolf Von Wagner distinguished soda, potash, double (soda and potash), and fixing (i.e., stabilizing) as types of water glass. The fixing type was „a mixture of silica well saturated with potash water glass and a sodium silicate” used to stabilize inorganic water color pigments on cement work for outdoor signs and murals.”

Mówiąc prostym językiem. Nad zasadami sodu i potasu, zwanymi wtedy „solami Tartarów”, pracowali: Basil Valentine (1520), Agricola (1550), Giambattista della Porta (1567), Jean Baptist van Helmont (1640), Glauber (1646)…

Ale dopiero w roku 1818 niemiecki chemik Johann Nepomuk Fuchs (https://de.wikipedia.org/wiki/Johann_Nepomuk_von_Fuchs), opracował metody otrzymywania „szkła wodnego”. Te wszystkie prace związane były z poszukiwaniem sposobu obniżania temperatury topienia kwarcu by wyprodukować szkło.

Mówiąc zupełnie trywialnie, do roku 1818 nie można było wyprodukować szkła „z piasku”. Można było jedynie przetwarzać znalezione kawałki „szkła naturalnego”.

Prace laboratoryjne Fuchsa z roku 1818 pozwoliły na opracowanie metod przemysłowej produkcji szkła wodnego, ale dopiero w latach 1846-1857, bo wtedy właśnie powstała handlowa nazwa „szkło wodne”.

A bez przemysłowo produkowanej tej substancji, dodawanej do cementu portlandzkiego, nie można produkować ani zapraw, ani cegieł ogniotrwałych… Nie można budować wielkich pieców w których stosuje się węgiel i koks, i podnosi temperaturę za pomocą wdmuchiwania powietrza lub gazu wielkopiecowego. Nie można produkować też szkła bezbarwnego!

Bajka rosyjskiej Wikipedii…
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9E%D0%B3%D0%BD%D0%B5%D1%83%D0%BF%D0%BE%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D1%8B

Cytat: „История

Ещё на заре человеческой культуры с получением огня появилась необходимость в огнеупорных материалах. В результате тысячелетий развития человеческого общества и его культуры огнеупорные материалы стали основой современных доменных, сталеплавильных, медеплавильных, цементно-обжигательных, стекловаренных и других печей.

Огнеупоры в виде кирпичей, изготовляемых из огнеупорных глин и каолинов, стали производить после появления доменных печей. В России — приблизительно в середине XVII века. При Петре I значительное количество такого кирпича делали из подмосковных глин. На протяжении первой половины XIX вв. производство огнеупоров развивалось преимущественно на металлургических заводах, будучи дополнением к общей направленности. Конечно, это пагубно влияло на производство, так как затормаживало работу и распыляло промышленный потенциал, однако из-за аграрной направленности страны эта проблема не решалась в течение долгого времени. Промышленная Европа, претерпевшая к XIX веку индустриальный переворот, имела в своём распоряжении вовсю работающие огнеупорные заводы, основанные ещё в период Наполеоновских войн. По данным БСЭ, первое специализированное производство огнеупоров было организовано в Германии в 1810 году.

С резким развитием промышленности и выдвижением класса буржуазии на решающие политические и общественные роли, Российская империя интересуется уже не кустарным производством огнеупорных материалов, а специализированной ветвью, которая должна быть основой огнеупорной промышленности. Первыми шагами в данном вопросе стало создание первых заводов: Белокаменский огнеупорный завод в Брянцевке (ныне г. Соледар) (1893 г.) и огнеупорный завод в Латной (1897 г.) имеющие узкую огнеупорную специализацию.”

Prosto i po polsku. Rosyjska Wikipedia twierdzi, że pierwsza przemysłową produkcje materiałów ogniotrwałych rozpoczęto w Niemczech w roku 1810. Czyli 8 lat przed opracowaniem laboratoryjnej formuły uzyskiwania szkła wodnego i 14 lata przed opracowaniem laboratoryjnej formuły na cement portlandzki.

A w „dzikiej Rosji” takie pierwsze firmy powstały dopiero w latach 1893 – 1897. Przypomnę z wcześniejszych odcinków, że w tym okresie, 90% produkcji „rosyjskiego przemysłu metalurgicznego” powstawało na terenie Królestwa Polskiego, czyli w Zagłębiu Dąbrowskim. Szokujące, nieprawdaż?

Jeszcze raz. Cement portlandzki – wynalazek 1824. Produkcja przemysłowa – powiedzmy po roku 1855.

Szkło wodne – prace laboratoryjne: 1818. Produkcja przemysłowa: 1846 – 1857.

Stąd wynika, że pierwsze prace laboratoryjne nad połączeniem szkła wodnego z cementem portlandzkim, mogły się zacząć koło roku 1855. Cegły ognioodporne powstałe z tych materiałów produkowano już „okresowo” około roku 1870, ale jakby „powtórnie wynaleziono” taki materiał w roku 1882 – o czym będzie dalej…

A do Rosji ten wynalazek dotarł w szerokim upowszechnieniu po roku 1893. Możliwe, że przemysł materiałów ogniotrwałych dotarł wtedy do Centralnej Rosji, a raczej na Ural i Ałtaj z terenów Królestwa Polskiego – Śląsk i Zagłębie Dąbrowskie.

Glinka ogniotrwała.
Niemiecka Wikipedia: https://de.wikipedia.org/wiki/Letten_(Gestein)

Cytat: „Letten stammt aus der Umgangssprache und hat die Bedeutung ‚unbrauchbares Gestein‘ (zumeist handelt es sich dabei um Tone) bis hin zu oberdeutsch dialektal lebend allgemein ‚feucht-schlammiger Boden, lehmiger Matsch‘. Der preußische König Friedrich Wilhelm IV. beispielsweise lehnt die ihm 1849 angebotene Erbkaiserwürde mit der Bemerkung ab, diese sei nur „aus Dreck und Letten“ gebacken.

Von Vorkommen des Gesteins leiten sich auch mehrere geographische Namen ab, z. B. Lettenbach und Lettenhof, sowie verschiedene Familiennamen.”

Komentarz: jak widać, słowo niemieckie, określające taką glinkę, pochodzi z połowy XIX wieku. Dodam, że elektroniczne translatory jakoś dziwnie tłumaczą słowo „Letten”, jako „Łotwa”…
A może „Łotwa” to kraina gliny i błota? A może słowo powstało jak Niemcy dotarli do Łotwy, tej krainy pokrytej „glinką ogniotrwałą”?

Ale to jeszcze nie wszystko. Zostawiłem dla Czytelnika „wisienkę na torcie”…

Wygląda na to, że najstarsza w Wielkiej Brytanii firma produkująca materiały ogniotrwałe pisze na swojej stronie internetowej (https://www.vitcas.com/company) tak: „Bristol has been a thriving centre for trade and commerce for many hundreds of years, exporting and importing with the Commonwealth, Europe and the Americas. The exchange of goods is often accompanied by the exchange of ideas which in turn stimulate rapid innovation in all areas of economic activity. Fire cement is thought to have been first manufactured in Bristol in 1882. Furthermore, with the Industrial Revolution and the invention of the blast furnace, the demand for refractory materials has increased.”

https://en.wikipedia.org/wiki/Fire_brick
https://en.wikipedia.org/wiki/Niles_Firebrick

Fire brick was first invented in 1822 by William Weston Young in the Neath Valley of Wales, in the next county east of Llanelli where the Thomas family lived before emigrating to Niles. It is recorded that Firebrick was made in the Llanelli area in 1870 but the market was highly cyclical and it was difficult to make a living at it.

Tłumacząc skrótowo i prosto: źródła historyczne podają, że w roku 1882 opracowano formułę produkcji zapraw ogniotrwałych („fire cement”), co pociągnęło za sobą rewolucję w technologii metalurgicznej.

Inne strony próbują przenieść datę rozpoczęcia produkcji cegieł (materiałów) ogniotrwałych do roku 1872 lub 1870, bezpruderyjnie informując, że wynaleziono takie materiały na terenie Walii już w roku 1822 (William Weston Young in the Neath Valley of Wales). Jednak koło roku 1870 zapotrzebowanie rynkowe na takie materiały było „bardzo okresowe” więc trudno było wyżyć z tej produkcji.

Ale wisienka na wisience na szczycie tortu znajduje się jeszcze tutaj:

https://en.wikipedia.org/wiki/Harbison-Walker_Refractories_Company
https://en.wikipedia.org/wiki/Refractory
https://en.wikipedia.org/wiki/Masonry_oven

Harbison-Walker Refractories Company, originated as the Star Firebrick Company on March 7, 1865 with Articles of Association by a group of Pittsburgh and Allegheny residents. On January 30, 1875 Hay Walker Sr and Samuel P. Harbison entered Articles of Agreement to purchase the interests in Star Fire Brick Company and formed the Harbison and Walker Company. Then on July 30, 1894 Harbison & Walker was incorporated under the laws of the Commonwealth of Pennsylvania, finally being chartered as Harbison-Walker Refractories Company by the Commonwealth of Pennsylvania on June 30, 1902. Ultimately this company was merged into Dresser Industries in 1967.

Inaczej mówiąc, w USA pierwsza firma produkująca materiały ogniotrwałe dla hutnictwa żelaza i przemysłu szklarskiego, powstała w roku 1865, jako rodzaj spółdzielni w której udziałowcami byli mieszkańcy Pittsburga i Allegheny.

Jeżeli jest to prawdą, to wszystkie doskonałe zdjęcia z okresu „wojny secesyjnej” – 1861 – 1865 – są „podróbką”, bo przedstawiają niejednokrotnie stalowe szyny wyprodukowane po roku 1880 i są zrobione aparatami fotograficznymi które mają obiektywy, które nie mogły powstać przed rokiem 1880. Nie jest dla mnie jasne, jak się Amerykanom udało w roku 1855 odlać pierwsze tafle płaskiego szkła. Przy czym, jednocześnie w tym samym roku patentują metodę wytwarzania szkła płaskiego – „dmuchanego”.

I co zadziwiające, wygląda na to, że w USA materiały ogniotrwałe dla hutnictwa zaczyna się produkować wcześniej niż w Europie!

Warto tu przypomnieć, że Pierre-Émile Martin (1824 – 1815), w raz ze swym ojcem (François Marie Emile Martin (1794–1871), w roku 1864 – a dokładnie 8 kwietnia – uruchomili pierwszy piec do wytopu stali z surowego żelaza i złomu stalowego. Piec został zbudowany z ogniotrwałych cegieł, związanych ze sobą ogniotrwałą zaprawą. Wikipedia twierdzi, że uzyskiwano temperatury rzędu 1700 ° C ( ???? – moje znaki zapytania – BK), dzięki wykorzystaniu pomysłu Carla Wilhelma Siemensa, który pracował w tym czasie nad skonstruowaniem pieca, w którym dało by się wytopić szkło.

Pomysł Siemensa polegał na wykorzystywaniu energii ciepła spalin. Wannowy piec płomieniowy z odzyskiwaniem ciepła spalin, opalany jest gazem czadnicowym otrzymywanym najczęściej przez zgazowanie w czadnicy węgla kamiennego. Odzyskiwanie ciepła (nagrzewanie powietrza i gazu) polega na okresowej zmianie kierunku wlotu do pieca martenowskiego powietrza i gazu oraz uchodzenia spalin, uzyskiwanej przez odpowiednie ustawienie zaworów rozrządczych.

Moim zdaniem, doniosłość pomysłu polega nie tylko na wykorzystaniu energii cieplnej rozgrzanego gazu, ale na tym, że gaz koksowniczy (miejski, świetlny, drzewny – holcgaz), to mieszanka gazów z głównym udziałem tlenku węgla. Który nie tylko świeci niebieskim płomieniem podczas spalania i może powodować śmiertelne zatrucie, ale ma doskonałe własności redukcyjne – tak istotne w procesie hutniczym.

Proszę zauważyć, że na początku w hutnictwie stosowano węgiel drzewny. Z przejrzanych przeze mnie statystyk z połowy XIX wieku, wynika, że zastosowanie węgla kamiennego spowodowało zmniejszenie produkcji kowalnego żelaza na rzecz żeliwa.

Jak pisze Wikipedia, pierwszy piec Siemensa-Martina, od 8 kwietnia 1864 roku, dostarczał jedną tonę tak zwanej „stali paleniskowej” na jedną partię (jeden wytop). W 1865 roku Pierre-Émile Martin złożył patent na swój piec hutniczy. W roku 1867 piec Martina, a raczej Siemensa Martina, dostał złoty medal na Wystawie Światowej w Paryżu. W roku 1878, Martin został uhonorowany tytułem rycerskim.

Procedura znana jako metoda Siemens Martin do produkcji stali rozwiązała problematyczną procedurę Bessemera, która polegała na zbudowaniu wielkiej, ognioodpornej kadzi z wlaną do niej roztopioną surówką „żeliwną” i wdmuchiwaniu do niej sprężonego powietrza. 24 sierpnia 1856 roku Bessemer po raz pierwszy opisał ten proces na spotkaniu Brytyjskiego Stowarzyszenia w Cheltenham, które zatytułował „Produkcja żeliwa ciągliwego i stali bez paliwa”. Wykład i opis został opublikowany w całości w The Times. Warto dodać za Wikipedią, że Bessemer zajął się problemem produkcji stali, z uwagi na to, że żeliwo jakie powszechnie stosowano jako materiał do konstrukcji mostów oraz armat było kruche – „Bessemer’s attention was drawn to the problem of steel manufacture in the course of an attempt to improve the construction of guns”…

I dalej, kolejny cytat z Wikipedii: „Many industries were constrained by the lack of steel, being reliant on cast iron and wrought iron alone. Examples include railway structures such as bridges and tracks, where the treacherous nature of cast iron was keenly felt by many engineers and designers. There had been many accidents when cast iron beams collapsed suddenly, such as the Dee Bridge disaster of May 1847, the Wootton bridge collapse and the Bull bridge accident of 1860. The problem recurred at the Tay Bridge disaster of 1879, and failures continued until all cast iron under-bridges were replaced by steel structures. Wrought iron structures were much more reliable with very few failures.

Though this process is no longer commercially used, at the time of its invention it was of enormous industrial importance because it lowered the cost of production steel, leading to steel being widely substituted for cast iron and wrought iron.”

Wracając do Martina i pieca martenowskiego, Wikipedia pisze, że Siemens i Martin wdali się w spór o prawa do wynalazku, co doprowadziło Martina do bankructwa w 1893 roku. Wynalazca zubożał i został zapomniany. Mieszkał w Paryżu i dopiero w 1910 roku otrzymał wsparcie finansowe – darowiznę – od europejskiego stowarzyszenia hutnictwa żelaza. W tym samym roku przypomniała sobie o nim Francja i został uhonorowany krzyżem oficerskim Legii Honorowej, a tuż przez śmiercią, w roku 1915, otrzymał „Złoty Medal Bessemera” od Instytutu Żelaza i Stali (the award of the Bessemer Gold Medal of the Iron and Steel Institute).

Iron and Steel Institute ukonstytuował się 20.02.1869, a od roku 1874 nagradza największych wynalazców Złotym Medalem Bessemera.

Wracając do materiałów ogniotrwałych, francuska Wikipedia pisze tak: „Les premières études des matériaux réfractaires doivent beaucoup aux fondeurs et aux spécialistes des arts céramiques, en particulier les faïenciers et fabricants de porcelaine. Au temps de l’acier conquérant et de la brique, culminant en 1880, la définition de la haute température caractérise le matériau réfractaire, qui résiste à 1 000 °C.”
https://fr.wikipedia.org/wiki/Brique_r%C3%A9fractaire
https://fr.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9riau_r%C3%A9fractaire
https://de.wikipedia.org/wiki/Feuerfester_Werkstoff

Tłumacząc „na nasze”, francuska Wikipedia twierdzi, że materiały ogniotrwałe były znane od lat, bo jakoś przez wieki wypalano cegłę i porcelanę. A jak udawało się przez wieki produkować masowo cegły i wyroby porcelanowe, to najwyraźniej musiały istnieć materiały ogniotrwałe z których murowano stosowne piece do wypalania cegły i porcelany.

Logika wręcz porażająca!

Tyle że, dopiero około roku 1880, gdy nastąpił rozkwit przemysłu stalowego, ustalono sobie „normę przemysłową”, która mówiła, że „materiał ogniotrwały” to taki materiał – kamień, cegła, zaprawa – który wytrzymuje w jakichś określonych warunkach temperaturę 1000 °C.

Z tego wynika, że dopiero około roku 1880, w rozwijającym się akurat wtedy dynamicznie przemyśle hutniczym, powstała potrzeba normowania materiałów ogniotrwałych! Wtedy to pojawiły się firmy oferujące „dynamicznie rozwijającemu się przemysłowi hutniczemu”, „znormalizowane” materiały ogniotrwałe. Jakość tych materiałów stała się niezwykle istotna, bo im lepszy materiał, tym dłuższa praca pieca. Czyli mniejszy koszt produkcji. Do tego dochodziły względy bezpieczeństwa. By obniżać koszty wytwarzania żelaza (surówki) i przerabiania ją w stal sposobami Martina czy Bessemera, zaczęto budować duże piece hutnicze. To nie były już kilkumetrowe, „gliniane dymarki”, ale budowle o wysokości czteropiętrowego bloku, otoczone wianuszkiem rusztowań, dźwigów i wind. Jak już przytaczałem XIX-wieczne materiały źródłowe, wielki piec, który był wykonany z dobrych materiałów ogniotrwałych, pracował rok, lub nawet dłużej, dając wytopy surówki, żeliwa, a czasem stali, raz na tydzień czy raz na kilka tygodni. Przepalenie się ściany wielkiego pieca, na wysokości kilku czy kilkunastu metrów nad ziemią, gdzie była najwyższa temperatura – na wysokości „pogrubienia” konstrukcji pieca, zagrażało życiu hutników oraz ogromnymi stratami materialnymi.

Przypominam, że wyżej cytowałem Wikipedię, która twierdzi, że cegły ogniotrwałe wynaleziono w roku 1822, ale w roku 1870 chyba nie dawało się z produkcji takich materiałów utrzymać, bo rynek był bardzo zmienny i „cykliczny”. A dlaczego? A dlatego, że wielkich pieców w roku 1870 było mało i uruchamiano produkcję cegły i zaprawy ogniotrwałej jedynie wtedy, gdy należało wyremontować stary piec lub wybudować całkiem nowy.

Podsumowując. Na podstawie zagadnienia „materiałów ogniotrwałych” w wieku XIX, dostrzegamy kolejny, technologiczny paradoks przyczynowo-skutkowy. Powstawanie i rozwój przemysłu materiałów ogniotrwałych, jest opóźnione w stosunku do rozwoju hutnictwa żelaza i szkła o dobre 20 lat.

Mało tego! Wygląda na to, że poziom przemysłu materiałów ogniotrwałych na terenie Polski w pierwszej połowie XIX wieku, był taki jak analogiczny przemysł w Anglii w roku 1880!

To zupełnie tak jak z palnikiem Bunsena, wymyślonym i wykonanym około roku 1850. Tylko dzięki takiemu palnikowi, „starożytni Rzymianie” byli w stanie produkować rury ołowiane, takie jakie odkopuje się w Pompejach. Dzięki takiemu palnikowi można było lutować „hydraulikę lokomotyw” z rur mosiężnych i miedzianych w roku 1840.

Ale wodór stosowany w palniku Bunsena, otrzymywano z reakcji granulek cynku z kwasem solnym w „aparacie Kippa”, wymyślonym i wykonanym „około roku 1860”. Angielska Wikipedia próbuje ratować historię technologii, twierdząc, że może było to w roku 1844.

Jeżeli nawet w latach 1844 – 1860, zaczęto na skalę laboratoryjną uzyskiwać wodór do palnika Bunsena z roku 1850, to wydaje się trochę niemożliwe, by 27 sierpnia 1783 Jacques Alexandre Charles (1746–1823), przy pomocy braci Anne’a Jeana (1758–1820) i Nicolasa Louisa Robert (1761–1828), wypuścił w powietrze z Champ de Mars w Paryżu pierwszy balon (średnica 4 m) napełniony wodorem.

Dodam za Wikipedią, że „1 grudnia 1783 Jacques Alexandre Charles wraz z Nicolasem Louisem Robertem podczas lotu balonem wypełnionym wodorem osiągnęli wysokość 524 m.”

I trudno nie dodać, że: „17 stycznia 1784 w Krakowie, w dzielnicy Wesoła, rozpoczęły się udane eksperymenty ze wzlotem balonu. Inicjatorami byli krakowscy uczeni: Jan Śniadecki, Jan Jaśkiewicz, Franciszek Scheidt i Jan Szaster. Balon, mający niespełna 1 m średnicy, został napełniony wodorem. Utrzymywany na linie, wzniósł się na wysokość ok. 180 m i pozostawał w powietrzu ok. 3 minut. Przeniesiony następnie do wysokiej sali, utrzymywał się pod jej sufitem ok. 1 godziny. Próba odbyła się w obecności króla Stanisława Augusta Poniatowskiego i licznych widzów. Kolejne doświadczenie przeprowadził Stanisław Okraszewski nad brzegiem Wisły 6 marca 1784. Przy wystrzałach z dział balon, utrzymywany na linach, wzbijał się w powietrze dwukrotnie. Po raz trzeci zaś wzleciał bez uwięzi, kierując się w stronę Kobyłki. Po 22 min stracono go z oczu. Spadł, jak się później okazało, w pobliżu Słupna koło Radzymina, w odległości ponad 20 km od miejsca startu. W tym samym miesiącu w Krakowie ponownie dokonano prób z balonem papierowym, wypełnionym gorącym powietrzem. 1 kwietnia 1784 balon w kształcie połączonych podstawami piramid wzniósł się na wysokość ok. 4700 m i utrzymywał się w powietrzu przez 33 min. Następnie 12 lutego wypuszczono w przestrzeń powietrzną balon w Warszawie. Dokonał tego nadworny chemik i mineralog królewski Stanisław Okraszewski (1744–1824) – BK: prawdopodobnie balon na wodór.. W tym samym miesiącu podobne próby odbyły się we Lwowie.”

Nie mam pojęcia jak wytworzono w takiej ilości wodór, przed rozpoczęciem produkcji cynku w Olkuszu na przełomie XVIII i XIX wieku.

Ale te wszystkie paradoksy techniczne z XIX wieku zostawiam ku rozwadze Czytelnikowi i Panu Andriejowi Stiepanience, który na drodze statystyczno-matematycznej, jest coraz bliższy podania nam daty „zszywania historii”, jaka nastąpiła gdzieś w latach 1840 – 1865…

https://pl.wikipedia.org/wiki/Balon
https://pl.wikipedia.org/wiki/Palnik_Bunsena
https://pl.wikipedia.org/wiki/Petrus_Jacobus_Kipp
https://pl.wikipedia.org/wiki/Aparat_Kippa
https://en.wikipedia.org/wiki/Kipp%27s_apparatus
https://pl.wikipedia.org/wiki/Gazogenerator
https://de.wikipedia.org/wiki/Gasgenerator
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80
https://en.wikipedia.org/wiki/Industrial_gas
https://pl.wikipedia.org/wiki/Gaz_koksowniczy
https://pl.wikipedia.org/wiki/Zgazowanie
https://pl.wikipedia.org/wiki/Tlenek_w%C4%99gla
https://pl.wikipedia.org/wiki/Gaz_miejski
https://pl.wikipedia.org/wiki/Gaz_generatorowy
https://pl.wikipedia.org/wiki/Gaz_drzewny
https://pl.wikipedia.org/wiki/Gazogenerator_(czadnica)

Obiecana ciekawostka na koniec.

W linkach wyżej już zamieszczonych, mamy próbę zdefiniowania słowa „ognioodporny” jako = „refractory” = „refractaire”.

Okazuje się, że słowo to – „Refractory” (= La réfraction) – jest terminem francuskim, a zostało po raz pierwszy zapisane przez Roberta Estienne w jego słowniku łacińsko-gallijskim z roku 1539. Mimo wielu znaczeń związanych z „oporem, tyranią i buntem” oraz „tyranią prawa podatkowego”, ma główne znaczenie związane z odchylaniem (załamaniem) promieni świetlnych wpadających do wody lub „substancji szklistej”.

Dalej francuska Wikipedia tłumaczy, że „Część promieniowania jest odbijana. To odbicie, w łacinie „reflexio”, również podlega precyzyjnemu prawu geometrycznemu: wiązka pozostaje w płaszczyźnie, a pomiary kąta padania i odległości od normalnej do dotkniętej powierzchni są identyczne.
Model ten, dobrze znany powstającej nauce XVII wieku, wydaje się być dostosowany do wszystkich typów przepływów mniej lub bardziej tajemniczych (promieniowanie, dźwięk, ciepło itp.), które przechodzą przez ciała lub są przez nie odpychane (odbijane). W 1762 r. termin ogniotrwały (La réfraction ou réfringence), zastosowano do materiałów odpornych na przenikanie strumienia ciepła, czyli na wysokie temperatury. Ponieważ stara teoria kalorii została zachowana od dawna, stare związane z nią słownictwo zostało zachowane i czasami przetrwało w nowoczesnej technologii. Tak więc w 1804 roku pojawił się biały ceramiczny odbłyśnik („reflektor”), umieszczony we wnętrzu nowo budowanych angielskich kominków i poprawiający efektywność ich promieniowania.”

Powyżej tłumaczenie elektroniczne. Mówiąc inaczej, prace nad załamaniem, odbiciem i tłumieniem światła, a także nad załamaniem i odbiciem ciepła – trwały od roku 1762 – by w roku 1804 osiągnąć drobny sukces, jakim było skonstruowanie i masowe stosowanie „odbłyśników ciepła” w angielskich kominkach.

Moja uwaga: a kolejne 40 lat kosztownych badań i doświadczeń poszło na wykorzystanie skupiania ciepła wykorzystywanego w w piecach pudlingowych…

Kolejny fragment w oryginale: „Le renouvellement des conceptions sur la chaleur, en particulier l’équivalence avec l’énergie démontré par Mayer et Joule, vers 1845, n’a pas modifié les terminologies techniques, mis à part les termes en usage de calorimétrie comme la capacité calorifique, d’autant plus que la notion de température n’a été comprise que par des approches statistiques dites de statistique de Maxwell-Boltzmann. La réfraction thermique suppose que le gradient de température ou d’agitation moléculaire obéisse à des lois différentes au cœur du matériau selon la nature du corps, nécessairement solide si l’échauffement est important en surface.”

Moje wytłumaczenie. Prace Mayera i Joule’a – około roku 1845 – w których badano zależność i równoważność „ciepła” i „energii”, oraz prace Maxwella i Bolzmanna (1860), nie zmieniły już wcześniej przyjętej terminologii technicznej.

Czyli że nauka zmieniła podejście do „ciepła”, ale w terminologii technicznej pozostało po staremu. Stąd „ognioodporność” pozostała „refrakcją”…

Powtórzę za dalszym fragmentem, że w roku 1880 osiągnięto temperatury rzędu 1000 °C, więc na właśnie taką temperaturę stosowano materiały ogniotrwałe. Ognioodporność materiałów ogniotrwałych osiągała coraz wyższy poziom, wraz z osiąganiem coraz wyższych temperatur: w roku 1900 taka „przemysłowa ognioodporność” materiałów ogniotrwałych wynosiła 1200 °C – Wikipedia.

Dalej Wikipedia informuje, że naukowcy zdobywali w swoich laboratoriach kolejne szczyty technologii wysokotemperaturowej: w 1897 roku elektryczny piec łukowy Henri Moissan’a osiągnął temperaturę 2000 ° C. Herman Nernst, umieszczając element grzejny w materiale ogniotrwałym w piecu elektrycznym w 1903 roku, bije rekord kolejny rekord temperatury. W 1905 roku Moissan odparowuje grafit w temperaturze 3000 ° C. Tymczasem, dopiero w 1920 roku „standard wytrzymałości termicznej” materiałów ogniotrwałych przekroczył 1400 ° C.

Komentarz BK. Jak widzimy, laboratoria naukowe prześcigają się w uzyskiwaniu wysokich temperatur, ale przemysł materiałów ceramicznych pracuje jeszcze w „starych standardach”, produkując to co jest potrzebne dla przemysłu „tu i teraz”. Powoli podnosząc standardy „ogniotrwałości”, wraz z wprowadzaniem z dużym opóźnieniem wyników prac laboratoryjnych do przemysłu.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9riau_r%C3%A9fractaire
https://fr.wikipedia.org/wiki/Lois_de_Snell-Descartes
https://fr.wikipedia.org/wiki/Statistique_de_Maxwell-Boltzmann
https://de.wikipedia.org/wiki/Maxwell-Boltzmann-Verteilung

A jak podaje angielska Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Seatearth – różnego typu „glinki ogniotrwałe” – „fire clay”, „flint clay” – są skałami osadowymi, nierozerwalnie związanymi z pokładami węgla kamiennego. Czyli że, tam gdzie jest warstwa węgla kamiennego, tam będzie leżała „obok” warstwa gliny czy łupka, która się doskonale nadaje do wykonania cegieł ogniotrwałych (fire brick).

Czyli że rozwój górnictwa węgla kamiennego, dawał podstawy materiałowe dla rozwoju przemysłu materiałów ogniotrwałych, a więc hutnictwa. Niezły zawrót głowy, nieprawdaż?

Przypomnę z wcześniejszych zapisów, że węgiel kamienny pojawił się w Europie (Anglia, Belgia, Śląsk), na przełomie XVIII i XIX wieku. Dopiero po roku 1830-1835 zaczęto budować kopalnie głębinowe. Do roku 1830, na terenie Europy węgiel pozyskiwano jedynie metodami odkrywkowymi. Na terenie USA (Pennsylwania), zaczęto odkrywać „góry węgla” i „pola węgla kamiennego” około roku 1850.

I tak sobie myślę, że gdzieś do roku 1870 istniała „zupełnie inna fizyka”, a co za tym idzie inne podejście do zjawisk optycznych, cieplnych czy związanych z elektrycznością statyczną – używaną do oświetlenia – o czym kiedyś napiszę.

W latach 1850 – 1870, w hutnictwie stosowano głównie technologię „skupiania fal cieplnych” wykorzystując wiedzę na temat „załamania promieni cieplnych” do budowy pieców pudlingowych.

Stosowane w tej technologii materiały „ogniotrwałe”, miały za zadanie bardziej odbijać ciepło, lub stanowić rodzaj „falowodu”, niż posiadać własności „odporności na temperaturę”. Ma to swoje uzasadnienie w słownictwie. Cegły takie nazywano „refractory brick”. Później, gdy pojawiły się pierwsze próby osiągania wyższych temperatur za pomocą powietrza, tlenu czy tlenku węgla w piecach Siemensa-Martina i Bessemera, stosując zdobycze fizyki Maxwella-Bolzmanna, czyli innego podejścia do spraw związanych z ciepłem i temperaturą, pojawiła się potrzeba produkowania cegieł ognioodpornych – „fire brick”. Stanowiących nie rodzaj falowodu czy „zwierciadła ciepła”, ale ordynarnej i zwyczajnej, odpornej na wysoką temperaturę przegrody ciepła.

K O N I E C

vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv

ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ

Zgodnie z sugestiami Czytelników, tym którym podoba się moja „pisanina”, umożliwiłem składanie osobistych podziękowań…

Można podziękować poprzez portal „Patronite”:

https://patronite.pl/blogbruska

Lub przez PayPal:

blogbruska@gmail.com

ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ ʘ

vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv

= = = = = = = = = = = = = = = = = =

Do tłumaczenia tekstów można stosować na przykład:
http://free-website-translation.com/

= = = = = = = = = = = = = = = = = =

♫ – OFF TOPIC – SPIS TREŚCI tematów „OT”
https://kodluch.wordpress.com/2018/03/16/%e2%99%ab-off-topic-spis-tresci-tematow-ot/

https://kodluch.wordpress.com/about/

= = = = = = = = = = = = = = = = = =