Лужение — это процесс тонкого покрытия листов кованого железа или стали оловом , и полученный продукт известен как белая жесть . Этот термин также широко используется для обозначения различных процессов покрытия металла припоем перед пайкой. [1]
Чаще всего он используется для предотвращения ржавчины , но также обычно применяется к концам многожильных проводов, используемых в качестве электрических проводников, для предотвращения окисления (что увеличивает электрическое сопротивление ), а также для предотвращения их изнашивания или распутывания при использовании в различных разъемах проводов, таких как скрутка. клеммы , клеммы или клеммные колодки , где случайные жилы могут вызвать короткое замыкание .
Хотя когда-то белая жесть использовалась более широко, сейчас ее основным применением является производство консервных банок . Раньше жесть [ необходимы разъяснения ] использовалась для изготовления дешевых кастрюль, сковородок и других полых изделий . Этот вид полых изделий также назывался жестяной посудой , и люди, которые их изготавливали, были рабочими по жести.
Нелуженые листы, используемые в производстве, известны как черные пластины. Теперь они изготавливаются из стали: бессемеровской или мартеновской. Раньше использовалось железо двух марок: коксовое и древесноугольное ; последний, будучи лучшим, получил более тяжелое покрытие из олова, и это обстоятельство является источником терминов «коксовые плиты» и «угольные плиты», которыми до сих пор обозначают качество белой жести, хотя железо уже не употребляется. Белая жесть в огромных количествах потреблялась для изготовления консервных банок, в которые упаковывали консервы из мяса , рыбы , фруктов , печенья , сигарет и многих других продуктов, а также для изготовления разнообразной домашней утвари, изготовленной жестянщиком . [2]
Практика лужения металлических изделий для защиты от ржавчины является древней. По словам Плиния Старшего, лужение было изобретено галльским племенем битуригов (обосновавшимся недалеко от современного Буржа ), которое варило медные предметы в оловянном растворе, чтобы они выглядели так, как будто они сделаны из серебра. [3] Первое подробное описание этого процесса появляется у Зосима Панопольского , Книга 6.62, части работы по алхимии , написанной в Римском Египте около 300 года нашей эры. Помимо аттестации в Англии 14-го века, этот процесс не засвидетельствован снова в Европе до описания в « Das Kleine Probierbuch » Лазаря Эркера ( 1556) [4].
Производство белой жести долгое время было монополией Богемии , но примерно в 1620 году промышленность распространилась на Саксонию . [2] Жесть, очевидно, производилась в 1620-х годах на мельнице графа Саутгемптона (или под его патронажем), но неясно, как долго это продолжалось.
Эндрю Яррантону , английскому инженеру и агроному, и Амброузу Кроули (кузнецу из Стоурбриджа и отцу более известного сэра Амброуза Кроули III ) было поручено отправиться в Саксонию и, если возможно, изучить используемые методы. [2] Они посетили Дрезден в 1667 году и узнали, как это было сделано. При этом их спонсировали различные местные производители железа и люди, связанные с проектом по превращению реки Стоур в судоходную. В Саксонии пластины ковали, но когда по возвращении в Англию проводили эксперименты, попробовали прокатать железо. Это привело к тому, что двое спонсоров, мастера железа Филип Фоули и Джошуа Ньюборо, построили в 1670 году новую мельницу Wolverley Lower Mill (или кузницу). В ней было три цеха: один был продольно-резательным станом , который служил прокатным станом. , остальные - кузницы. В 1678 году один из них делал сковороды , а другой вытягивал цветы , изготовленные в других кузницах . Вполне вероятно, что намерение состояло в том, чтобы раскатать пластины, а затем обработать их молотком, но этот план был сорван из-за того, что некто Уильям Чемберлен продлил патент, выданный ему и Даду Дадли в 1662 году. Яррантон назвал патент «сфабрикованным». [5] [6]
Резчиком в Вулверли был Томас Кук. Другой Томас Кук, возможно, его сын, переехал в Понтипул и работал там у Джона Хэнбери (1664–1734) . [7] По словам Эдварда Люйда , к 1697 году у Джона Хэнбери был прокатный стан в Понтипуле для изготовления машины «Понтипулские пластины». [8] [9] Это было заявлено как завод по производству белой жести, но почти наверняка он производил только (не луженую) черную жесть . Однако этот метод прокатки железных пластин с помощью цилиндров позволил производить более однородные черные листы, чем это было возможно при старом методе ковки , и в результате английская жесть стала признана превосходящей немецкую . [2]
Белая жесть впервые начинает появляться в Портовых книгах Глостера (в которых фиксируется торговля, проходящая через Глостер , в основном из портов Бристольского канала ) в 1725 году. Белая жесть была отправлена из Ньюпорта, Монмутшир . [10] Это произошло сразу после первого появления (на французском языке ) « Принципов искусства Фер-Блана» Реомюра и до сообщения о его публикации в Англии.
Несколько лет спустя последовали и другие заводы, сначала во многих регионах производства чугуна в Англии и Уэльсе, но позже в основном в южном Уэльсе. В 1805 году было изготовлено 80 000 коробок и 50 000 отправлено на экспорт. Промышленность продолжала неуклонно распространяться в Англии и особенно в Уэльсе , а после 1834 года ее расширение было быстрым, и Великобритания стала главным источником мирового снабжения. В тот год общий объем ее производства составил 180 000 ящиков по 108 фунтов каждый (около 50 кг, в Америке ящик 100 фунтов), в 1848 году - 420 000 ящиков, в 1860 году - 1 700 000 ящиков. Но впоследствии прогресс был быстрым, и в 1891 году объем производства достиг примерно 2 236 000 фунтов. [2] Одним из крупнейших рынков были Соединенные Штаты Америки, но этот рынок был отрезан в 1891 году, когда там был введен тариф Мак-Кинли . Это вызвало резкое сокращение британской промышленности и эмиграцию в Америку многих из тех, кто больше не мог работать на сохранившихся заводах по производству жести. [ нужна цитата ]
В 1891 году Соединенные Штаты производили 11 000 тонн белой жести и импортировали 325 100 тонн, но в 1899 году они производили 360 900 тонн, импортируя только 63 500 тонн (в основном для реэкспорта). Британский экспорт был еще более затруднен тарифом Дингли, который лишил преимущества валлийских плит на тихоокеанском побережье Америки, [11] к 1900 году он увеличился до более чем 849 000 000 фунтов, из которых более 141 000 000 фунтов были терне-плитами. Общий объем импорта в этом году составил всего 135 264 881 фунт. В последующие годы снова произошел спад американского производства, и в 1907 году работало только 20% американских заводов по производству жести, в то время как британское производство достигло 14 миллионов коробок. [2]
Несмотря на этот удар, отрасль продолжала работать, но в меньших масштабах. Тем не менее, в 1937 году все еще работало 518 заводов, в том числе 224 принадлежащих Richard Thomas & Co. Однако традиционный «пакетный стан» был вытеснен улучшенным «полосовым станом», первый из которых в Великобритании был построен Ричардом Томасом и Ко. Томас и компания в конце 1930-х годов. Полосовые станы сделали старые паковочные станы устаревшими, и последний из них закрылся примерно в 1960-х годах.
Процесс производства упаковки начинается с оловянного прутка , который представляет собой тянутый плоский пруток, который обычно приобретается на металлургическом или сталелитейном заводе . Оловянный стержень может быть из кованого железа или мягкой стали . Поперечное сечение стержня должно быть точным по размеру, поскольку от этого зависит длина и толщина конечных пластин. Стержень был обрезан до нужной длины, чтобы получилась пластина нужного размера. Например, если требуется пластина размером 14 × 20 дюймов (360 × 510 мм), жестяной стержень обрезается до длины и ширины, которые делятся на 14 и 20. Затем пруток скатывается и складывается вдвое, с номером Иногда его можно увеличить вдвое, в зависимости от размера оловянного стержня и его конечной толщины. Если размер стартового жести составляет 20 дюймов × 56 дюймов (510 мм × 1420 мм), то он должен быть обработан как минимум на четвереньках или сложен вдвое, а если требуется тонкий калибр, то его можно закончить на восьмерках . или удвоиться более чем в три раза. Затем оловянный пруток нагревают до тускло- красного цвета и пять или шесть раз пропускают через черновые валки. Между каждым проходом лист проходит над (или вокруг) валков, а зазор между валками сужается с помощью шнека. Затем лист повторно нагревают и пропускают через чистовые валки. [12]
Если тарелка не закончена на одинарном уровне или не сложена вдвое, ее складывают вдвое с помощью соковыжималки. Сжиматель напоминал стол, где одна половина поверхности загибается поверх другой, а пресс сглаживает сложенную вдвое пластину так, чтобы свернутый конец помещался в ролики. Затем его повторно нагревают для следующего набора прокатки. Это повторяется до тех пор, пока не будет достигнута желаемая геометрия. Обратите внимание, что если пластину необходимо сложить вдвое больше одного раза, завальцованный конец отрезается. Затем пакету дают остыть. После остывания пачку обрезают немного меньше конечного размера и пластины разделяют с помощью открывателей . [13]
В этот момент пластины покрываются окалиной и их необходимо замариновать . Для этого пластины погружают в серную кислоту на пять минут. Травление превращает чешуйки в зеленовато-черную слизь, которую удаляют путем отжига. Пластины отжигают в течение примерно 10 часов, а затем дают медленно остыть. На этом этапе пластины известны как травленые и отожженные черные пластины . Эти пластины обычно продавались для штамповки и эмалирования . [14]
После этого пластины получаются шероховатыми и непрямыми, поэтому их несколько раз подвергают холодной прокатке . Прокатка удлиняет пластины до их окончательного размера. Затем их снова отжигают, чтобы удалить деформационное упрочнение . Эти пластины называются черными пластинами, травлеными, холоднокатаными и близкими отожженными (черные пластины p. cr. и ок.). Для достижения идеальной чистоты пластины еще раз протравливают в слабой серной кислоте . Наконец, их промывают и хранят в воде до консервации. [15]
Набор для лужения состоит как минимум из одного горшка с расплавленным оловом, покрытого флюсом хлорида цинка сверху, и резервуара для смазки. Флюс сушит пластину и подготавливает ее к приклеиванию олова. Если используется вторая жестяная кастрюля, называемая кастрюлей для мытья , она содержит олово при более низкой температуре. Далее следует жироуловитель с маслом и консервная машина . Машина для лужения имеет два небольших ролика, которые подпружинены вместе, так что при вставке луженой пластины валки отжимают излишки олова. Пружины лудильного станка можно настроить на различное усилие для получения жести разной толщины. Наконец, масло смывают мелкими отрубями и вытирают пыль. [16] [17]
Здесь описан процесс, применявшийся в 20 веке. Со временем процесс несколько усложнился, поскольку было обнаружено, что включение дополнительных процедур повышает качество. Практика горячей , а затем холодной прокатки, очевидно, восходит к первым временам, поскольку завод по производству белой жести семьи Найт имел (с момента своего основания примерно в 1740 году) два прокатных стана: один в Брингвуде (к западу от Ладлоу), который производил черный лист , а другой - в Брингвуде (к западу от Ладлоу). другой оловянный завод в Миттоне (ныне часть Стоурпорта , очевидно, для более поздних стадий. [18] [ нужна страница ]
Первые станы горячей прокатки не производили полосу, пригодную для лужения, но в 1929 году стала использоваться холодная прокатка для дальнейшего уменьшения толщины, что сделало лужение возможным. Затем пластину залудили, используя процесс, описанный выше. [ нужна цитата ]
Существует два процесса лужения черных пластин: горячее погружение и гальваника .
Горячее олово — это процесс погружения детали в ванну с чистым расплавленным оловом при температуре выше 450 °F или 232 °C.
Белая жесть, изготовленная методом горячего окунания, изготавливается путем холодной прокатки стали или железа, травления для удаления окалины , отжига для удаления деформационного упрочнения , а затем покрытия ее тонким слоем олова . Первоначально это делалось путем производства отдельных или небольших пакетов пластин, что стало известно как процесс производства пакетов . В конце 1920-х годов полосовые станы начали заменять пакетные станы, поскольку они могли производить необработанные листы в больших количествах и более экономично.
При гальванике предмет, на который необходимо нанести покрытие, помещают в контейнер, содержащий раствор одной или нескольких солей олова. Изделие подключается к электрической цепи , образуя катод (отрицательный) цепи, а электрод, обычно изготовленный из того же металла, который будет покрыт металлом, образует анод (положительный). Когда через цепь пропускают электрический ток , ионы металлов из раствора притягиваются к предмету. Чтобы получить гладкую блестящую поверхность, гальванический лист затем кратковременно нагревают выше температуры плавления олова. Большая часть производимой сегодня луженой стали затем подвергается гальваническому покрытию очень тонким слоем хрома , чтобы предотвратить потускнение поверхности из-за окисления олова.
