Домна - гэта печ для выплаўлення чыгуну

Для выплаўлення чыгуну ў сучаснай металургічнай прамысловасці выкарыстоўваецца домна. Гэта печ шахтнага тыпу, якая ўяўляе сабой не вельмі складаную канструкцыю, якая, зрэшты, выглядае вяліка. Каб давесці вытворчасць чыгуну да дасканаласці, чалавецтву прыйшлося назапасіць шматвяковай вопыт.

Збольшага тлумачыць, што такое домна, стараславянская корань яе назвы. «Дмить» - значыць дзьмуць.

Продкі даменных печаў - штукофены

У сярэднія вякі людзям патрэбныя былі розныя металы. Зброю і інструменты выраблялі з сталі, гнуткай і цвёрдай, а звычайнае жалеза ішло на прадметы хатняга начыння. Сыродутных печы ўжываліся для атрымання патрэбнага металу з вельмі даўніх часоў, на працягу тысячагоддзяў, і яны цалкам задавальнялі патрэбам да таго часу, пакуль не высіліліся запасы лёгкаплаўкіх руд. Высокай тэмпературы дамагаліся шляхам павелічэння вышыні (так узмацнялася цяга), паветра пампавалі і ручнымі мяхамі. Аднак з часам еўрапейцам прыйшлося пераходзіць на менш якасную сыравіну, што паслужыла стымулам да прагрэсу. Штукофены сталі тым вынаходствам, пасля якога з'явілася першая домна. Гэта была печ закрытага тыпу, якая працавала па вызначаным цыкле. У яе патрабавалася загрузіць руду, вугаль, затым адбываўся нагрэў з пададзьмуўшы (ручных намаганняў не хапала, таму выкарыстоўваўся прывад ад вадзяных колаў), пасля чаго трэба было дачакацца астуджэння і атрымаць метал, адлучаючы яго ад акалінай і іншых малапрыдатных пабочных прадуктаў, названых крыцы. Галоўная вартасць штукофенов заключалася ў лепшай канцэнтрацыі цеплавой энергіі за кошт закрытасці аб'ёму на працягу працоўнага цыклу, абумоўленай памяншэннем яго уцечкі ў атмасферу.

чыгунная цывілізацыя

Галоўнай праблемай сярэднявечных металургаў ў трынаццатым стагоддзі была тугаплаўкія жалеза. Калі ў штукофене атрымалі чыгун (гэта значыць железоуглеродистый сплаў з канцэнтрацыяй вугляроду 1,7% і вышэй), то здзівіліся яго нізкай тэмпературы плаўлення, але пры гэтым у захапленне не прыйшлі. Атрыманы метал атрымліваць было прасцей, чым сталь і тым больш жалеза, але механічныя якасці яго з пункту гледжання тагачасных спажыўцоў пакідалі жадаць лепшага: занадта далікатны і недастаткова трывалы. Аднак усяго за два стагоддзі стаўленне да чыгуну памянялася. Па-першае, здабываць яго з печы аказалася справай няхітрай, яго можна было проста зліваць у расплаўленым выглядзе. Па-другое, метал гэты знайшоў усё ж сваё ўжыванне, прычым вельмі разнастайнае. А па-трэцяе, ён уяўляў сабой сыравіну для далейшай ачысткі ад залішняга вугляроду, і атрымліваць з яго сталь аказалася нашмат прасцей, чым з руды. Так, пасля векавых эксперыментаў, была знойдзена найбольш прадукцыйная металургічная тэхналогія, і вынайдзенай домна. Печ у Вестфальскі горадзе Зигерланд (другая палова XV стагоддзя) магла працаваць з бесперапынным цыклам некалькі гадоў, вырабляючы штодня звыш паўтары тон чыгуну. Тады гэта было вельмі шмат.

Будова даменнай печы

Толькі пабываўшы побач з гэтай гіганцкай печчу, можна зразумець, наколькі вялікая сучасная домна. Фота даюць уяўленне аб яе цыклапічных памерах толькі тады, калі на іх намаляваны чалавек, ўяўны маленькім, як мурашка. Аднак, нягледзячы на ўражлівы знешні выгляд, прынцып дзеяння застаўся той жа, сярэднявечны. Канструкцыя ўключае пяць асноўных вузлоў. Верхні з іх, колошник, прызначаны для загрузкі сыравіны і яго раўнамернага размеркавання ўнутры печы. Ніжэй яго размешчана частка канічнай формы, у якой адбываецца нагрэў і аднаўленчы працэс (пра яго пазней). Трэці зверху агрэгат называецца распарыць, там ідзе плаўленне жалеза. Затым яшчэ адна канічная частка, на гэты раз звужваецца дадолу, - заплечики, у якіх вылучаецца з коксу монааксід вугляроду (аднаўленчы газ). І ў самым нізе - горн, з якога здабываецца гатовы прадукт і адходы вытворчасці.

хімія працэсу

Хімічныя працэсы бываюць акісляльнымі і аднаўленчымі. Першыя азначаюць злучэнне з кіслародам, другія, наадварот, адрыньванне яго. Руда - гэта вокісел, і, каб атрымаць жалеза, патрабуецца нейкі рэагент, здольны «адабраць» лішнія атамы. Найважную ролю ў гэтым працэсе гуляе кокс, пры гарэнні вылучае вялікая колькасць цеплыні і вуглякіслы газ, які пры высокай тэмпературы распадаецца на монааксід, хімічна актыўны і няўстойлівае рэчыва. СА імкнецца зноў стаць дыяксідам, і, сустракаючыся з малекуламі руды (Fe ₂ O _3), «адымае» у іх увесь кісларод, пакідаючы толькі жалеза. Ёсць, вядома, і іншыя рэчывы ў сыравіну, непатрэбныя, якія ўтвараюць адходы, званыя дзындрай. Так працуе домна. Гэта, з пункту гледжання хіміі, дастаткова нескладаная аднаўленчая рэакцыя, якая суправаджаецца спажываннем цяпла.

Якая яна, сучасная домна?

Тэрмін службы даменнай печы адносна невялікі для збудаванняў такога маштабу - прыкладна дзесяцігоддзе. За гэты час канструкцыя падвяргаецца вялікім нагрузак, абцяжарвалі цеплавым нагрэвам, затым патрабуецца капітальны рамонт або знос. Вытворчасць чыгуну нельга назваць бясшкодным, яно спалучана з выкідамі ў атмасферу фосфару, серы і іншых не вельмі карысных рэчываў. У сукупнасці гэтыя акалічнасці падахвочваюць многія краіны згортваць металургічнае вытворчасць або мадэрнізаваць яго (асабліва калі галіна з'яўляецца базавай і бюджэтаўтваральнай). Сучасная домна - гэта досыць простая па сваім прынцыпе сістэма, якая патрабуе, аднак, складанай схемы кіравання з шматлікімі контурамі рэгулявання, якія забяспечваюць найбольш эфектыўнае расходаванне сыравіны і энергарэсурсаў.