Procese într-o forjă
Reducere directă și indirectă
În Turnătorii basche extragerea fierului metalic din minerale se făcea întotdeauna de metoda de reducere directă în cuptoare mici, numit si Procedură catalană. Cu el s-a obținut fier dulce sau foarte scăzut de carbon. A fost metoda folosită de la prima fabrică de fier cunoscută, iar în Euskal Herria a fost menținută până în secolul al XIX-lea, când au început să funcționeze furnalele. Cu metoda de reducere directă, dacă doriți să obțineți oțel, era necesară o carburare ulterioară a metalului.
La metoda indirectă sau de rafinament (cel folosit în furnal) se obține direct fontă lichid, cu care se pot obține direct piese de turnare din fontă (de exemplu, pentru artilerie) sau lingouri pentru prelucrare ulterioară. Fierul de la furnale are mult carbon (3-4%), deci este foarte fragil, iar pentru a obține oțel este necesar să-l „rafinăm”. Metoda indirectă necesită temperaturi mai ridicate decât metoda directă, dar dimpotrivă, randamentul mineralului este mult mai mare.
Această metodă a fost utilizată într-o forjă bască în a doua jumătate a secolului al XIX-lea.
Acestea au fost principalele faze ale procesului de reducere directă:
1 - Calcinarea mineralului
Tratarea minereului de fier a început cu o operație anterioară de calcinare sau prăjire a mineralului dintr-un cuptor pentru a atinge aceste obiective: îndepărtați umiditatea, faceți mineralul mai sfărâmicios pentru a-l lucra mai bine și, în cazul carbonaților, eliminați carbonul (ceea ce era imperativ, transformând carbonatul în oxid și eliberând CO2).
Operațiunea a fost chemată bucătar sau arde din temelii Vino la, Si deasemenea încorporare sau stabili. Cuptoarele erau de tipuri foarte diferite, de la gropi în pământ până la cuptoare de piatră, trecând prin arderea venei așezându-l direct pe buștenii care serveau drept combustibil. Pentru cuptoare de calcinare ei au fost chemați arragoas. Combustibilul era în mod normal lemn (fără a-l transforma anterior în cărbune).
Arragoa din forja Zumarrista. Foto: Xabier Cabezón (2019)
2 - Reducerea mineralelor (obținerea fierului)
A fost vorba despre funcționarea crucială a procesului: obținerea fierului metalic din minereu. Adică motivul de a fi al tuturor fierăriilor.
Cuptor
Elementul primar a fost un cuptor mic (cuptor de reducere), construit cu materiale refractare. În ea au introdus mineral (anterior calcinate și sfărâmate) și cărbune), alternând de obicei în straturi. Rezultatul final a fost o masă de fier cu impurități.
Se procesează în cuptor
Arderea cărbunelui are două consecințe:
- Temperaturile ridicate slăbesc uniunea fierului cu oxigenul minereului de fier, favorizând astfel separarea acestuia.
- Arderea cărbunelui produce monoxid de carbon (CO), cu atât temperatura este mai mare.
Monoxidul de carbon reacționează cu oxidul de fier (proces de reducere) după cum urmează (foarte simplificat):