История возникновения доменной печи
Сегодня наша статья будет посвящена одному из важнейших этапов эволюции металлургии – созданию доменной печи. На протяжении нескольких тысячелетий после открытия человеком железной руды процессы выплавки производились в сыродутных печах. Подобная технология полностью удовлетворяла потребности человечества в железе, пока не началось позднее средневековье, в котором его стало требоваться все больше, а вот легкоплавких руд становилось все меньше. Для обработки все более и более тугоплавкого сырья приходилось увеличивать высоту печи и заметно усиливать дутье. Так, примерно в XIII веке, обычная небольшая сыродутная печь превратилась в штукофен. Принцип работы штукофенов был практически такой же, однако, благодаря высокой шахте (она обычно достигала 3,5 метров), выплавка проходила медленнее и равномернее, что увеличивало КПД самой руды. Для нормальной работы штукофенов требовалось очень сильное дутье, выходившее за пределы человеческих возможностей. Устанавливать их приходилось на берегах рек, где на помощь приходило водяное колесо. Благодаря этому, в подобных печах, под воздействием высоких температур, уже начал образовываться чугун, вытекавший из печи первым.
Стоит отметить, что первоначально чугун считался отбросом производства, поскольку являлся весьма нековким материалом. Ситуация изменилась после того, как в начале XV века его начали пускать на вторичную переплавку, в результате которой получалось кричное железо. Этот материал по своим свойствам превосходил обычное железо и металлурги того времени все чаще и чаще начинают производить повторные выплавки чугуна. Так появляется переделочный процесс.
От штукофена к блауфену и доменной печи
Открытие новых свойств чугуна предопределило его высокую популярность в дальнейшем. Дополнительным стимулом развития литейного производства стало активное развитие артиллерии, ядра (а затем и сами пушки) для которой отливались из этого материала. Однако для непрерывного литья и переработки жидкого чугуна пришлось несколько изменить устройство самих печей. Так появились блауфены – следующий шаг на пути к современной доменной печи. Высота блауфена достигала уже 5-6 метров и выплавка чугуна и железа здесь происходила одновременно. Как только завершался процесс выплавки (он продолжался около 15 часов), шлак пропускался через отверстие, расположенное ниже фурмы, а затем от него отделяли кусочки застывшего чугуна. Куски крицы при этом могли весить до полутонны, а сам процесс извлечения редко занимал меньше 3-4 часов. Затем начинался процесс подготовки блауфена к новой выплавке, который отнимал еще 4-5 часов. Чтобы избежать всех этих временных затрат, процесс выплавки чугуна и выплавки уже готового железа разделили на два отдельных процесса. Такие усовершенствованные блауфены и стали первыми доменными печами. Высота их шахты стала еще больше, подача воздуха также стала сильнее, а также был увеличен объем верхней шахты. Первые домны появились в Вестфалии уже в конце XV века и вскоре распространились по всей Европе.
