Історія виникнення доменної печі, великі відкриття людства

Ще в давні часи людина навчилася добувати залізо в сиродутних печах. Такий спосіб застосовувався протягом багатьох століть і повністю задовольняв потреби виробництва. Для цих цілей цілком вистачало легкоплавких руд, в достатку зустрічаються на поверхні землі. Однак уже в середні століття потреба в залозі стрімко зросла і виникла необхідність у використанні тугоплавких руд. Щоб витягти залізо з такою руди, необхідна була дуже висока температура плавки. Підвищити температуру можна було шляхом збільшення висоти печі або за рахунок посилення дуття.

Таким чином, на зміну сиродутний печі прийшла нова плавильна піч, названа штукофена. Більш висока і значно більш вдосконалена штукофена стала початком на шляху до створення доменної печі. Незважаючи на те, що не змінився процес видобутку заліза з руди, спостерігався явний прогрес. Закрита шахта в штукофенах дозволяла концентрувати тепло, а завдяки висоті, що досягає 3,5 м, плавка стала рівномірніше і повніше, збільшився коефіцієнт використання руди.

Тугоплавким руд необхідно було більш сильне дуття. До кінця XIV століття плавильні печі були вдосконалені гідравлічними двигунами, які приводили в дію шкіряні хутра. Завдяки цьому посилилося дуття, що відбилося на всьому процесі. Температура в печі стала настільки високою, що під час відновлення заліза з руди більша його частина стала перетворюватися в чавун. Спочатку це неприємно вразило майстрів, так як новий метал не піддавався куванню, чи не зварювався, був крихкий і не придатний для виготовлення з нього міцних інструментів, гострого зброї.

Щоб не викидати негідний матеріал, чавун стали вибирати з шлаку, додавати до руди і пускати на повторну плавку. Так було покладено початок превеликий відкриттю в металургії - переробних процесу. Несподівано майстри виявили, що після посиленого дуття чавун перетворюється в крічное

залізо, причому, за своїми властивостями і якістю він анітрохи не поступався залозу, отриманого з руди, але був навіть краще. На плавку чавуну йшло менше часу і було потрібно менше палива. Розплавлений чавун простіше випустити з печі, ніж тверду крицю. Завдяки відмінним ливарним якостям з чавуну стали відливати ядра, окремі частини гармат, пічні котли, молоти і іншу продукцію. Так було покладено початок превеликий відкриттю в металургії - переробних процесу. Правда, найширше застосування він отримав в XVI столітті з появою доменних печей.

Важливим кроком до доменної печі стала поява блауофен - поддувних печей. Вони були значно вище штукофени (5-6 м) і дозволяли здійснювати безперервний процес плавки при досить високій температурі. Вони дозволяли одночасно отримувати залізо і чавун. Нарешті з'явилася ідея зробити процес плавки двоступінчастим. Блауофени були вдосконалені, вони перетворилися в доменну піч, або як її часто називають, домну, призначену для отримання чавуну. Переробних процес отримав остаточне визнання.

Двоступеневий процес плавки почав швидко витісняти сиродутний процес. На першій стадії, що називалася доменним процесом, з руди виплавляли чавун. Друга стадія, що отримала назву кричного переділу, полягала в переплавки чавуну в залізо. Перші домни з'явилися в Вестфалії приблизно в другій половині п'ятнадцятого століття. Вони відрізнялися від блауофенов більшою висотою шахти, великим обсягом верхній частині шахти і більш потужним повітродувної апаратом. Спочатку домни були із закритою грудьми, пізніше стали будувати домни з відкритими грудьми.

Продуктивність домни висотою 4,5 м досягала 1600 кг в день. Процес переробки чавуну відбувався в крічном горні. Спочатку завантажували деревне вугілля і подавалося дуття. Коли деревне вугілля розгорявся, біля сопла клали чавунні чушки. Чавун плавився і стікав вниз. Проходячи проти фурм, він втрачав частину вуглецю. В результаті отримували малоуглеродистая залізо тістоподібної консистенції. Це залізо подавали до сопла. Під дією дуття вигорала велика частина вуглецю, а м'який, легко зварюються метал осідав на дно горна. Утворену на дні горна крицю, вагою від 50 до 100 і більше кілограмів, витягували і проковували під молотом для ущільнення і видалення рідкого шлаку. Коефіцієнт вилучення готового кричного заліза сягав 90-92% від ваги чавуну. Крічное залізо було більш високої якості, ніж сиродутноє через менший вміст шлаку.

Завдяки двоступінчастим процесу в кілька разів зросла продуктивність праці, що дозволило задовольнити збільшений попит на метал. Однак незабаром в металургії намітилася проблема нестачі палива. В результаті використання деревного вугілля вирубувалися десятки тисяч гектарів лісу. Гостро постало питання пошуку і застосування в плавці нового виду палива. В 1619 Додлей першим замінив деревне вугілля на кам'яний. Великим недоліком кам'яного вугілля була наявність в ньому сірки, що заважало хорошою вироблення заліза. Лише в 1735 році Дербі запропонував поглинати сірку, використовуючи негашене вапно під час термічної обробки кам'яного вугілля в закритих тиглях. Таким чином було отримано кокс. З цього моменту кам'яне вугілля знайшов широке застосування.

Схожі статті

Попередня ◈ Наступна