DR. mont. Janet Zaph Briggsová a jej pece experimentujú v Stanforde, asi 1933

Janet Zaph Briggsová (1912-1974) Stanford-Leoben a metalurgická archeometria železa

Zhrnutie

Experimentálna archeometalurgia železa, vedecké skúmanie starého železa, sa už začala v roku 1977 v laboratóriu Hüttenberger Erzberg tavením. V USA bola mladá študentka Janet Zaph Briggsová (1912–1974) so svojou diplomovou prácou na Leland-Stanford University v Kalifornii prvou, ktorá si z tejto diplomovej práce v roku 1933 urobila úlohu diplomovej práce, ktorá sa stále len málo zaoberala základnými metalurgickými teóriami. Testy tavenia priamo produkovali iba malé množstvo kujného železa, ale skúsenosti a skúmanie zvláštností korózie historického železa boli cenné a boli univerzitou odmenené titulom „inžinier“. Jej záliba v Rakúsku ju viedla aj k zahájeniu dizertačnej práce vo Viedni, ktorá bola v roku 1936 v Leobene ocenená titulom „Dr. mont. “bol odmenený. Profesionálne bola neskôr vedecky úspešná v spoločnosti Climax Molybdenum Company so sídlom v New Yorku.

Abstrakt

Metalurgická archeometria železa, vedecký výskum histórie železa, začala taviacimi pokusmi a analýzou ich trosky. V Rakúsku boli prvé experimenty zdokumentované v roku 1877; v Amerike sú prvé experimenty popísané v dizertačnej práci publikovanej 1933 na Leland-Stanford University v Kalifornii, mladou študentkou baníctva a hutníctva Janet Zaph Briggs (1912–1974).

Aj keď experimenty s tavením neboli veľmi úspešné, skúsenosti z tavenia železa a skúšky korózie poskytli úplne nový pohľad na ranú metalurgiu železa v USA. Po získaní doktorátu v Leobene v roku 1936 sa Janet Briggs stala veľmi úspešnou vedeckou pracovníčkou v spoločnosti Climax Molybdenum Company.

úvod

Myšlienka znovuvytvorenia historického závodného procesu na priamu výrobu kujnej ocele z rudy pomocou taviacich skúšok sa prvýkrát uskutočnila v alpskom regióne v roku 1877 na Magdalensbergu [1]. Impulzom bol objav taviacich jám, ktorých užitočnosť na ťažbu železa sa mala preukázať taviacimi pokusmi. V skutočnosti sa z tejto ocele extrahovalo kujné železo a kovalo sa do nástrojov.

Ďalšie pokusy o tavenie nasledovali až v medzivojnovom období; V tejto tradícii bola diplomová práca Janet Zaph Briggsovej (1912–1974) v Stanforde v Kalifornii 1933 [2], ktorá získala titul banský inžinier [NB1]. Rovnako ako v dizertačnej práci [3] prezentovanej v Leobene v roku 1936 sa časť jej záujmu venovala problematike korózie.

Krátka biografia

Janet Zaph Briggs sa narodila v Santa Ana v Kalifornii v roku 1912 [4]. Otec George Briggs (1861-1946) sa v roku 1892 oženil s Evou Pottsovou v Arizone. Janet mala dvoch súrodencov a rodina sa v roku 1909 presťahovala do Santa Ana v Kalifornii. George Briggs bol vášnivým lovcom, venoval sa tiež politike a miestnemu bankovníctvu.

Janet Z. Briggs získala bakalársky titul na Juniorskej univerzite Lelanda Stanforda v Palo Alto v roku 1931 a univerzitu absolvovala v roku 1933 s inžinierskym titulom. V tom čase nebolo na Stanforde samozrejmosťou, aby študentky študovali technický predmet, Briggs tu bola prvá a čoskoro bola plne uznávaná ako kolegyňa. Okrem obvyklých inžinierskych kurzov bola do jej študijného popisu zahrnutá aj nemčina od roku 1928, ktorá zostala na tomto zozname až do konca jej štúdia v roku 1933. Počas štúdia bol bratom amerického prezidenta Herberta Clarka Hoovera, ktorý získal čestný doktorát v Leobene v roku 1933 [5], dekan Strojníckej fakulty Theodor J. Hoover, ktorý ju pripravoval na postgraduálne štúdium v Európe [NB2].

Vaša vedecká práca

Diplomová práca Stanford 1833 [2]:

„Krátka štúdia o výrobe, opracovaní a vlastnostiach starodávneho železa“ (% údajov vždy v% alebo hmotnosti, čísla strán odkazujú na tézu [2]).

Briggs odôvodňuje úlohu svojej práce v kap. 1:

Cieľ tohto experimentu je trojaký: po prvé, určiť, aké praktické sú metódy na výrobu železa dané archeológmi; po druhé, testovať železo vyrobené starodávnymi metódami odolnosti proti korózii; a po tretie, pokúsiť sa nájsť dôvod antikoróznej odolnosti starodávneho železa.

Tento predmet je iba akademického záujmu. O starodávnych železných peciach a ich prevádzke sa hovorilo už veľa. Zdá sa však, že neexistuje žiadna správa o tom, že by metalurg vyrábal železo v peci s priamou redukciou starodávneho dizajnu a potom skúšal železo na odolnosť proti korózii.

Tu je zaujímavé, že výslovne skúma nielen výrobu, ale aj lepšie korózne vlastnosti železa pre závodné pece a je tu vlastne prvý, zatiaľ čo Gundacker Graf Wurmbrand bol úspešný v testoch tavenia v spoločnosti Hüttenberger Erzberg už v roku 1877 [1]. Ich experimenty začínajú testami na hematite a magnetite pri táboráku (obr. 1), ale čoskoro sa presunú do šachtovej pece, ktorá je postavená na základe popisu indickej pece (s. 17). (Obr. 2).

J. Z. Briggs sa snaží pri táboráku (V2 v [2])

Závodná pec (šachtová pec) pre experimenty (# 3–7)

Pokusom (s. 79–84) predchádza rozsiahle literárne rešerše, ktorých výsledky sú podrobne popísané na 56 stranách (s. 2–58) a sú založené na celkovom počte 231 referencií. Príloha (s. I - XVIII) obsahuje aj popis výskumov 141 železných predmetov z literatúry (na 8 dvojstranách).

Pre túto zbierku je charakteristický popis železného stĺpa v indickom Dillí 4. storočia po Kr. (Obr. 3), ktorým sa, ako ukazujú citácie z literatúry v pravom stĺpci, do roku 1933 v literatúre zaoberalo už štyrikrát. Dnes vieme, že tento stĺp je dutý, bol vyrobený s hrúbkou steny asi 5 cm z asi 200 kusov bábik a váži iba 2 tony [6]. Už vtedy Briggs zistil, že perly z meteorického železa gerzehskej kultúry (Egypt 3 500 - 3 200 pred n. L.) Sú najstaršími železnými predmetmi, ktoré človek spracoval, a že železné plechy nájdené v roku 1937 v Cheopsovej pyramíde (postavenej okolo 2 600) určite nie sú je starožitný.

Kolóna Gupta v Dillí (India) blízko Briggs 1933 [2], príloha, s. XIV/XV, č. 110

Pokusy o redukciu železa z rudy sa uskutočňujú na miestnych rudách (hematit 69,36% Fe, 0,29% SiO2, magnetit 60,94% Fe, 8,93% SiO2). (Str. 59/2). Ako experiment VI boli obidve rudy nastavené a zahrievané v kovárni po dobu 7 hodín; rudy sa nezmenili. Pre experiment V2 sa opäť použili zmiešané rudy, zapálil sa väčší oheň (s drevom a dreveným uhlím (obr. 1) a mierny vietor po dobu 3 hodín, opäť bez zmeny rúd).

Pre skúšky 3 až 7 (pre Briggs # 1-5) bola vybraná šachtová pec mierne upravená podľa predstáv pre indickú šachtovú pec [7] (obr. 2): vnútorný svetlý priemer bol 254 mm (10 ″), číry Konštrukčná výška približne 600 mm (2 stopy), vnútorný priemer výfukového potrubia 25 mm (1 ″), hrúbka steny (z hliny a malty) 75 mm (3 ″). Hematit bol použitý pre V3–5 a magnetit pre V6–7.

Po vyhodnotení informácií na strane 67 bola v experimente 3 (# 1) starostlivo vysušená pec naplnená dreveným uhlím (približne 60 dm 3>

12 kg) a tieto zhoreli; Potom sa do jednej hodiny nastavilo 14,2 libry (6,4 kg) rudy, čo je rýchlosť asi 2 kg dreveného uhlia na kg rudy; Ak vezmeme do úvahy fázu ohrevu dreveným uhlím, je to hodnota 4 kg na kg rudy, čo je celkom rozumné pre úspešné taviace experimenty. Spotreba dreveného uhlia sa tu pohybovala okolo 12 kg za hodinu (zaťaženie regálu 60 kg HK/m 2 .h). Bol vyrobený blok taveniny s vonkajším rozmerom asi 12 cm, ktorý sa však pod kladivom rozbil na malé kúsky obsahujúce menšie železné koláče.

V experimente V4 (č. 2) sa použil hematit a vrátená troska z experimentu V3. Kúrili ste dlhšie a mali ste problémy s usadeninami v kachliach. ale výsledok bol sklamaním (0,79% Fe-met!); podľa Briggsovej názoru došlo k reoxidácii. U experimentu V5 + 6 sa výfuková trubica zväčšila. Hematit sa použil pre V5 (# 3) a magnetit pre V6 (# 4). Posledný pokus (V7/# 5) bol spustený horúcejšie, ale priniesol tiež neuspokojivý výsledok z dôvodu struskovania.

Keď sa škvárový blok z pokusu (č. 2) zahrial v kovárni, zachytený uhlík zhorel a škvárová kvapalina bola vypudená. Tieto malé železné vločky s hmotnosťou celkom 1 libra (0,45 kg) boli spolu skované do vzorky na ďalšie skúmanie.

Výsledok testov:

Chemická analýza železa z č. 4 ukázala: C 0,41%, Mn 0,42%, Si 0,06%, S 0,005%, P 0,100%.

Relatívne vysoký obsah Mn ukazuje, že vo vzorke stále boli troskové inklúzie (magnetit mal 0,118% Mn); nízky obsah SiO2 ukazuje na nedostatok týchto testov, nedostatok agregátov, rudy boli použité bez troskotvorných agregátov.

Pokiaľ ide o koróziu:

V tejto súvislosti bola položená otázka, prečo sú niektoré starožitné železné predmety tak dobre zachované. Briggs sa chcel dostať na dno tejto situácie malou sériou experimentov. Korózne skúšky sa uskutočňovali na dvoch starožitných kusoch a vzorkách zo skúšok tavenia s použitím modernej ocele ako referenčného materiálu. Strata hmotnosti pre starožitné kúsky a skúšobné vzorky bola prakticky vždy výrazne nižšia ako pre modernú oceľ. Briggs hovorí, že hlavnou príčinou je obsah fosforu v starodávnych kúskoch (s. 87).

Literatúra použitá J. Z. Briggsom

Štrnásťstranová príloha „Bibliografia“ obsahuje 231 odkazov v abecednom poradí autorov; najstaršie citované dielo je Percyho metalurgia, Železo a oceľ 1864, ale v texte sa okrem iného spomína. citoval aj Homéra, Aristotela, Dioscuridesa a Plinia. Okrem železa a ocele je najbežnejším kľúčovým slovom „fosfor“ v 24 tituloch.

Dizertačná práca Leoben 1936 [3]

„Experimenty s anodickým chovaním chrómu a ocele V2A“.

Janet Briggs (obr. 4) pravdepodobne prišla do Rakúska a na Univerzitu Leoben Montan nielen kvôli svojej znalosti nemčiny, ale aj vďaka svojim vzťahom s Hoovers [NB2]. Do Rakúska prišla v júli 1933, iba mesiac po ukončení štúdia ako „inžinierka“ na Stanfordskej univerzite. Robert Q. Barr uviedol vo svojej knihe veľa podrobností o tomto pobyte [4]. Popri akademickej práci na Viedenskej technickej univerzite absolvovala turné takmer po celej Európe vrátane cesty do Egypta.

Janet Zaph Briggs počas pobytu v Rakúsku (1933–1936)

Ako píše L. Jontes [8], Briggs študovala na Viedenskej technickej univerzite v rokoch 1933 až 1935 u profesora Wolfa Müllera a potom si 11. decembra 1935 prevzala Rigorosum v Leobene na Montanistische Hochschule Leoben a začiatkom roku 1936 sa stala rektorkou v Grazi. Hans Paul a dekan Leobenu prof. Wilhelm Petraschek sen. k Dr. mont. doktorát (obr. 5). V roku 1935 bola škola Leoben zlúčená s Technickou univerzitou v Grazi. Prvú fázu štúdia pravdepodobne ukončila vo Viedni, zatiaľ čo špecializačné štúdium prebiehala v Leobene. Vaša dizertačná práca je v knižnici Montanskej univerzity a zobrazuje štruktúru, ktorá už bola použitá pre diplomovú prácu: Začína sa to veľmi jednoduchými pokusmi o oxidáciu chrómu a potom sa čoraz viac venujem hlavnej téme ocele V2A, tu väčšinou chróme-niklu - Oceľ 18/8 označená na vstup. Dizertačná práca (v dvoch zväzkoch) je veľmi podrobná a je podporená početnými chemickými hodnoteniami. V [4] je tiež podrobný odkaz na súkromný život, najmä v Rakúsku, pre ktorý by sa dali použiť podrobné denníky. Vtipne popisuje aj Leobenovu promóciu 1. februára 1936.

Osvedčenie o doktoráte v Leobene 1. februára 1936

Profesionalne pozadie

Ing.Dr. mont. Janet Zaph Briggs opustila Európu v Hamburgu 22. augusta 1936 na palube „Vancouveru“ a do Los Angeles pricestovala 25. septembra 1936. Početnými aplikáciami, ktoré preukazovali ťažkosti uchádzačkám v technickej oblasti, sa pokúsila nájsť vhodné miesto. Bola nielen prvou ženskou inžinierkou v Stanforde, ale aj prvou lekárkou Montanic Sciences v Leobene.

Prostredníctvom priateľov si našla prvé zamestnanie po dobu deviatich rokov v spoločnosti Crucible Steel Corporation, ale čoskoro si našla miesto v spoločnosti Climax Molybdenum Company v New Yorku, kde zostala až do svojej smrti v roku 1974. Spomedzi mnohých publikácií je „Archer/Briggs, Molybdenum-Steel, Iron and Alloys 1947“ [9] pravdepodobne najznámejšou.

Následné poznámky [NB1–2]

[Pozn.1] Jontes L. svojím článkom [8] prebudila autorkin záujem o túto tému. Vlastní knihu [4] s podrobným životopisom a krátkymi popismi svojej vedeckej práce. Radca Dr. Ďakujeme spoločnosti Jontes za možnosť použiť tento zdroj literatúry. DR. mont. Briggsová ju tiež stručne predstavila na výstave k 175. výročiu doktorátu na chodbovej výstave na Montanskej univerzite.

Keďže priame obstarávanie nebolo možné z dôvodu zákazu práce v Stanforde, autor sa opýtal bývalého pracovného kolegu z kalifornského Menlo Park, Dr. Donald A. Shockey z neďalekého Stanfordského výskumného ústavu pre sprostredkovanie, aby táto práca [2] bola teraz k dispozícii na nahliadnutie autorom ako súbor PDF a kópia v Leobene. Pôvodná stanfordská citácia je: Krátka štúdia výroby, opracovania a vlastností starodávneho železa [1933], Briggs, J. Z. (Janet Zaph), 1912–1974. 1933. BOOK87, xviii listy: chorý., Fotografie.; 28 cm. Knižnica vied o Zemi (Branner).

[Pozn.2] Univerzita baníctva a baníctva v Leobene (dnes Montanská univerzita) 3. marca 1933 udelila prezidentovi Spojených štátov amerických Ing. Herbertovi Clarkovi Hooverovi (1874–1964) čestný doktorát. Musel ho zastupovať vyslanec Gilchrist Stockton, pretože mal sprevádzať svojho nástupcu vo funkcii prezidenta Franklina Delano Roosevelta pri svojej inaugurácii 4. marca 1933. Hoover, syn kováča v Iowe, rovnako ako Janet Z. Briggsová neskôr študoval baníctvo (a hutníctvo) na Stanfordskej univerzite a ako konzultant a organizátor baní cestoval po celom svete. Po svojom prezidentovaní sa venoval najmä charitatívnym záležitostiam.

Jeho záujem o históriu baníctva sa odrazil v skutočnosti, že na dlhých plavbách pred jeho prezidentovaním sa zaoberal prekladom knihy Georga Agricolasa De re metallica libri XII [10], kde jeho manželka Lou Henry, ktorá študovala latinčinu, pomohol preložiť prvé vydanie z roku 1555. Jeho komentáre v ňom sú veľmi presné a podrobne prekračujú prvé vydanie v modernej nemčine z roku 1928 [11]. Pôvodný preklad z roku 1912 bol k dispozícii iba v niekoľkých exemplároch, ale bol Publikované v roku 1950 v New Yorku [10].

literatúry

Sperl, G.: Sto rokov experimentov s tavením pre včasnú výrobu železa, extrakciu a spracovanie železa v ranom období, LGH, New Series, 2 (1981), s. 93-99

Briggs, J. Z.: Krátka štúdia výroby, práce a vlastností starého železa, dizertačná práca na Stanfordskej univerzite v Kalifornii, 1933.

Briggs, J. Z., Experimental on the anodic behavior of chromium and V2A steel, 2 volumes., Diss., Leoben, 1936

Barr, R. O.: Úžasný JZ Briggs, Greenwich, Connecticut: Divízia spoločnosti CIimax Molybdenum Company spoločnosti AMAX Inc., 1974

Fettweis, G. B. L.: Pred 75 rokmi: Cena Dr. mont. h.c. významnému banskému inžinierovi a potom prezidentovi Spojených štátov amerických Herbertovi Clarkovi Hooverovi, mesačníku Mining and Hüttenmänniche, 153 (2008), č. 4, s. 159 - 160

Sperl, G.: O výrobe oceľového stĺpa v Dillí (India), 4. storočie n. L., Res montanarum, 50 (2012), s. 84–87 a Bergknappe, 2 (2013), s. 14–17

Briggs, J. Z., in: [2], s. 17 Indický proces pre kovanie: odkaz 71: Gowland, W: The Metals in Antiquity, Journal of Royal Anthropological Institute, 42 (1912), s. 235-287

Jontes, L.: Z Leobenu do sveta. Významní absolventi a študenti Montanuniversität Leoben a ich predchodcovia, s. 74–103, in: res montanarum, odborný časopis Montanhistorisches Verein Österreich, mimoriadne vydanie 3/2015, ISSN 1727–1797, tu: s. 89–90.

Archer, R. S.; Briggs, J. Z., Loeb, C. M., Jr .: Molybdénové ocele, žehličky, zliatiny, 394 strán, New York: Climax Molybdenum Comp., 1947

Hoover, H. C.; Hoover, L. H.: Georgius Agricola De Re Metallica; Preložený text z roku 1912, New York: Dover Publ., 1950

Agricola, G.:1494–1555, Dvanásť kníh o baníctve a metalurgii, Berlín: VDI-Verlag, 1928 (a niekoľko ich opakovaných výtlačkov)