Domna, demir eritme fırınıdır

2025 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2025-01-24 13:26

Modern metalurji endüstrisinde demir eritme için bir yüksek fırın kullanılır. Bu, çok karmaşık bir yapı olmayan, ancak etkileyici görünen şaft tipi bir fırındır. Demir üretimini mükemmele ulaştırmak için insanlığın yüzyıllarca edindiği tecrübeyi biriktirmesi gerekiyordu.

Yüksek fırının ne olduğunu kısmen açıklar, adının Eski Slav kökü. "Dmit" üflemek demektir.

Yüksek fırınların ataları - shukofen

Orta Çağ'da insanların farklı metallere ihtiyacı vardı. Silahlar ve aletler çelikten, esnek ve sertten yapılmıştır ve ev eşyaları için sıradan demir kullanılmıştır. Peynir yüksek fırınları, çok uzun bir süredir, binlerce yıldır istenen metali elde etmek için kullanılmış ve düşük erime noktalı cevher rezervleri tükenene kadar ihtiyaçları tam olarak karşılamıştır. Yükseklik artırılarak yüksek bir sıcaklık elde edildi (itki bu şekilde arttı), hava da el körüğü ile pompalandı. Ancak zamanla Avrupalılar, ilerleme için bir teşvik görevi gören daha düşük kaliteli hammaddelere geçmek zorunda kaldılar. Shtukofen, ardından ilk yüksek fırının ortaya çıktığı buluş oldu. göre çalışan kapalı tip bir fırındı.belirli döngü. İçine cevher, kömür yüklemek gerekliydi, daha sonra üfleme ile ısıtma gerçekleşti (yeterli manuel çaba yoktu, bu nedenle su çarklarından bir tahrik kullanıldı), daha sonra soğumayı beklemek ve metali ayırmak, ayırmak gerekiyordu. Ölçekten ve kritz adı verilen diğer uygun olmayan yan ürünlerden. Shtukofen'in ana avantajı, atmosfere sızıntısındaki azalma nedeniyle çalışma döngüsü sırasında kapalı hacim nedeniyle en iyi termal enerji konsantrasyonuydu.

Dökme Demir Uygarlığı

On üçüncü yüzyılda ortaçağ metalürji uzmanlarının temel sorunu demirin erimemesiydi. Shtukofen'de dökme demir (yani, %1.7 ve daha yüksek karbon konsantrasyonuna sahip bir demir-karbon alaşımı) elde edildiğinde, düşük erime noktasına şaşırdılar, ancak memnun olmadılar. Ortaya çıkan metali elde etmek çelikten ve hatta demirden daha kolaydı, ancak o zamanki tüketiciler açısından mekanik nitelikleri arzulanan çok şey bıraktı: çok kırılgandı ve yeterince güçlü değildi. Ancak, sadece iki yüzyılda, dökme demire yönelik tutumlar değişti. İlk olarak, onu fırından çıkarmanın basit bir mesele olduğu ortaya çıktı, erimiş halde basitçe boş altılabilirdi. İkincisi, bu metal yine de uygulamasını bulmuştur ve çok çeşitlidir. Üçüncüsü, fazla karbondan daha fazla saflaştırma için bir hammaddeydi ve ondan çelik elde etmenin cevherden çok daha kolay olduğu ortaya çıktı. Böylece, yüzyıllarca süren deneylerden sonra en verimli metalurjik teknoloji bulundu ve bir yüksek fırın icat edildi. Vestfalya şehri Siegerland'da fırın (15. yüzyılın ikinci yarısı)yüzyıl) birkaç yıl boyunca sürekli bir döngü ile çalışabilir ve günlük bir buçuk tondan fazla pik demir üretebilir. O zamanlar çok fazlaydı.

Yüksek fırın inşa etmek

Modern yüksek fırının ne kadar büyük olduğunu ancak bu dev fırına yakın olarak anlayabilirsiniz. Fotoğraflar, ancak bir karınca kadar küçük görünen bir kişiyi gösterdiklerinde, onun siklopean boyutu hakkında bir fikir verir. Bununla birlikte, etkileyici görünüme rağmen, çalışma prensibi ortaçağda aynı kaldı. Tasarım beş ana düğüm içerir. Üst kısım, üst kısım, hammaddeleri yüklemek ve bunları fırın içinde eşit olarak dağıtmak için tasarlanmıştır. Altında, ısıtma ve indirgeme işleminin gerçekleştiği konik şeklin bir parçası var (daha fazlası için). Üstten üçüncü birime, demirin eritildiği buhar denir. Daha sonra, bu sefer aşağı doğru sivrilen diğer bir konik kısım, koktan karbon monoksitin (indirgeyici gaz) salındığı omuzlardır. Ve en altta, bitmiş ürün ve üretim atıklarının çıkarıldığı bir demirhane var.

Proses kimyası

Kimyasal süreçler oksidatif ve indirgeyicidir. Birincisi oksijenle bağlantı, ikincisi ise tam tersine reddi anlamına gelir. Cevher bir oksittir ve demir elde etmek için fazladan atomları “seçebilen” belirli bir reaktif gereklidir. Bu süreçteki en önemli rol, yanma sırasında yüksek sıcaklıkta kimyasal olarak monoksite ayrışan büyük miktarda ısı ve karbondioksit salan kok tarafından oynanır.aktif ve kararsız madde. CO tekrar dioksit olma eğilimindedir ve cevher molekülleri (Fe₂O_{3) ile buluşarak, onlardan tüm oksijeni “alır”, sadece demir. Hammaddelerin içinde elbette gereksiz, cüruf adı verilen bir atık ürün oluşturan başka maddeler de vardır. Yüksek fırın böyle çalışır. Bu, kimya açısından, ısı tüketiminin eşlik ettiği oldukça basit bir indirgeme reaksiyonudur.}

Modern bir yüksek fırın nasıldır?

Bir yüksek fırının hizmet ömrü, bu büyüklükteki bir tesis için nispeten kısadır - yaklaşık on yıl. Bu süre zarfında yapı, termal ısıtma ile ağırlaştırılan ağır yüklere maruz kalır, ardından büyük bir revizyon veya yıkım gerekir. Demir üretimi zararsız olarak adlandırılamaz, atmosfere fosfor, kükürt ve diğer çok yararlı olmayan maddelerin emisyonları ile ilişkilidir. Birlikte ele alındığında, bu koşullar birçok ülkeyi metalurjik üretimi kısmaya veya modernize etmeye teşvik ediyor (özellikle endüstri temel ve bütçe oluşturucu ise). Modern bir yüksek fırın, prensipte oldukça basit bir sistemdir, ancak, hammadde ve enerji kaynaklarının en verimli şekilde tüketilmesini sağlayan çok sayıda kontrol döngüsüne sahip karmaşık bir kontrol şeması gerektirir.