Domna yra geležies lydymo krosnis

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-02 13:59

Šiuolaikinėje metalurgijos pramonėje geležies lydymui naudojama aukštakrosnė. Tai šachtos tipo krosnis, kuri nėra labai sudėtinga konstrukcija, tačiau atrodo įspūdingai. Kad geležies gamyba būtų tobula, žmonija turėjo sukaupti šimtmečių patirtį.

Iš dalies paaiškina, kas yra aukštakrosnė, jos pavadinimo senoji slavų šaknis. „Paleisti“reiškia pūsti.

Aukštakrosnių protėviai – šukofenas

Viduramžiais žmonėms reikėjo įvairių metalų. Ginklai ir įrankiai buvo pagaminti iš plieno, lankstūs ir kieti, o buities reikmenims buvo naudojama paprasta geležis. Sūrio aukštakrosnės norimam metalui gauti buvo naudojamos labai ilgą laiką, tūkstantmečius ir pilnai tenkino poreikius, kol išseko mažai tirpstančių rūdų atsargos. Didinant aukštį buvo pasiekta aukšta temperatūra (taip didėjo trauka), oras taip pat buvo pumpuojamas rankinėmis dumplėmis. Tačiau laikui bėgant europiečiai turėjo pereiti prie prastesnės kokybės žaliavų, o tai buvo paskata pažangai. Shtukofenas tapo išradimu, po kurio pasirodė pirmoji aukštakrosnė. Tai buvo uždaro tipo orkaitė, kuri veikė pag altam tikras ciklas. Reikėjo į ją krauti rūdą, anglį, tada vyko šildymas pučiant (neužteko rankų jėgų, todėl buvo naudojama pavara nuo vandens ratų), po to reikėjo laukti aušinimo ir išgauti metalą, atskiriant. tai nuo apnašų ir kitų netinkamų šalutinių produktų, vadinamų kritz. Pagrindinis shukofeno pranašumas buvo geriausia šiluminės energijos koncentracija dėl uždaro tūrio darbo ciklo metu, dėl sumažėjusio jo nutekėjimo į atmosferą.

Ketaus civilizacija

Pagrindinė XIII amžiaus viduramžių metalurgų problema buvo geležies nesuliejimas. Kai štukofene buvo gautas ketus (tai yra geležies ir anglies lydinys, kurio anglies koncentracija yra 1,7% ir didesnė), jie nustebo dėl žemos jo lydymosi temperatūros, tačiau jie nebuvo patenkinti. Gautą metalą buvo lengviau gauti nei plieną, o juo labiau geležį, tačiau jo mechaninės savybės tuometinių vartotojų požiūriu paliko daug norimų rezultatų: jis buvo per trapus ir nepakankamai tvirtas. Tačiau vos per du šimtmečius požiūris į ketų pasikeitė. Pirma, jį išimti iš krosnies buvo paprasta, jį galima tiesiog nusausinti išlydytu pavidalu. Antra, šis metalas vis dėlto rado savo pritaikymą ir yra labai įvairus. Ir trečia, tai buvo žaliava tolesniam valymui nuo anglies pertekliaus, ir iš jo gauti plieną pasirodė daug lengviau nei iš rūdos. Taigi po šimtmečius trukusių eksperimentų buvo rasta produktyviausia metalurgijos technologija, išrasta aukštakrosnė. Krosnelė Vestfalijos mieste Siegerland (XV antroje pusėjeamžiuje) galėjo dirbti nepertraukiamu ciklu keletą metų, kasdien pagaminant daugiau nei pusantros tonos ketaus. Tada tai buvo daug.

Aukštakrosnės statyba

Tik būdami arti šios milžiniškos krosnies galite suprasti, kokia didelė yra moderni aukštakrosnė. Nuotraukos leidžia suprasti jos ciklopinį dydį tik tada, kai rodo žmogų, kuris atrodo mažas kaip skruzdėlė. Tačiau nepaisant įspūdingos išvaizdos, veikimo principas išliko tas pats, viduramžiškas. Dizainas apima penkis pagrindinius mazgus. Viršutinė, viršutinė, skirta pakrauti žaliavas ir tolygiai paskirstyti jas krosnies viduje. Po juo yra kūgio formos dalis, kurioje vyksta kaitinimo ir redukcijos procesas (apie tai vėliau). Trečiasis vienetas iš viršaus vadinamas garu, kuriame lydosi geležis. Tada kita kūginė dalis, šį kartą siaurėjanti žemyn, yra pečiai, kuriuose iš kokso išsiskiria anglies monoksidas (redukuojančios dujos). O pačiame apačioje yra kalvė, iš kurios išgaunamas gatavas produktas ir gamybos atliekos.

Proceso chemija

Cheminiai procesai yra oksidaciniai ir redukciniai. Pirmasis reiškia ryšį su deguonimi, antrasis, priešingai, jo atmetimą. Rūda yra oksidas, o norint gauti geležį, reikalingas tam tikras reagentas, galintis „pasirinkti“papildomus atomus. Šiame procese svarbiausią vaidmenį atlieka koksas, kuris degdamas išskiria didelį kiekį šilumos ir anglies dvideginio, kuris aukštoje temperatūroje skyla į monoksidą, chemiškaiaktyvi ir nestabili medžiaga. CO vėl linkęs virsti dioksidu ir, susitikęs su rūdos molekulėmis (Fe₂O_{3), „atima“iš jų visą deguonį, palikdamas. tik geležis. Žinoma, žaliavose yra ir kitų nereikalingų medžiagų, kurios sudaro atliekų produktą, vadinamą šlaku. Taip veikia aukštakrosnė. Chemijos požiūriu tai yra gana paprasta redukcijos reakcija, kurią lydi šilumos suvartojimas.}

Kokia yra moderni aukštakrosnė?

Aukštakrosnės eksploatavimo laikas yra palyginti trumpas tokio masto įrenginiuose – apie dešimtmetį. Per šį laiką konstrukcija patiria didelių apkrovų, apsunkina terminio šildymo, tada reikalingas kapitalinis remontas arba griovimas. Geležies gamybos negalima pavadinti nekenksminga, ji siejama su fosforo, sieros ir kitų nelabai naudingų medžiagų išmetimu į atmosferą. Kartu šios aplinkybės skatina daugelį šalių apriboti metalurgijos gamybą arba ją modernizuoti (ypač jei pramonė yra pagrindinė ir kurianti biudžetą). Šiuolaikinė aukštakrosnė iš esmės yra gana paprasta sistema, tačiau jai reikalinga sudėtinga valdymo schema su daugybe valdymo kilpų, užtikrinančių efektyviausią žaliavų ir energijos išteklių suvartojimą.