У давнину залізо цінувалося в 10 разів дорожче золота. Нагородою переможцю на Олімпійських іграх був дорогоцінний шматок заліза. Скутий з небесного (видобутого з метеориту) металу меч легко розрізав не тільки мідну зброю, але навіть зроблений з бронзи! Воістину воїн у залізному обладунку невразливий. Залізний скіпетр – великий знак царської влади, а кинжал чи кільце, хай навіть у обрамленні набагато дешевшого золота – величезна цінність.
Адже заліза в природі багато, ядро нашої планети (теоретично) складається з його сплаву, в корі менше, але близько 5% – це дуже багато. Ось тільки добувати люди не вміли, використовували метеоритне. Невідомо, хто перший здогадався продувати піч повітрям, тільки саме з цією ідеєю і настав залізний вік. Продування дозволяє підвищити температуру та видобувати метал із руди.
Сучасні домнини не схожі на стародавні «домниці» – так називалися печі для добування заліза. Процес добування був тривалим і важким, Гомер називає метал «багатотрудним», від безвиході довелося придумати знаменитий булат – хитрощі давніх ковалів. Ті все ж здогадалися, як насилу, багаторазово нагріваючи і обробляючи крицю (одержуваний в домницях корж сиродутого, з великою кількістю домішок, заліза), довести її до стерпного стану …
Нинішня домна – гігантська споруда. Величезний, оповитий димом, страшний монстр, що клубиться парою. Поруч із домною неможливо розмовляти, щоб щось почути, кричать прямо у вухо. Навіть запах якийсь особливий, напевно, так пахне пекло. У німецькій та французькій доменна піч називається «висока піч». І справді, висока, повна висота в двадцятиповерховий будинок! Товщина фундаменту сягає 4 метрів бетону. Ще б пак, адже він повинен не дати їй (вага – до 30 тис тонн) просто провалиться в землю!
У домнах отримують переважно чавун – так німці зневажливо називали «свинське залізо», тендітне, неякісне. І зараз слово «чушка» означає і свиню, і злиток металу. Для перетворення його на сталь ще треба попрацює, видаливши зайвий вуглець.
У цьому процесі продування повітрям недостатньо. Набагато ефективніше продувати киснем або сумішшю кисню з повітрям.Ще 1936г. Мозковий, радянський інженер, запропонував використовувати продування киснем, що докорінно змінило технологію процесу. Зросла якість, скоротився час плавки, собівартість сталі впала на 20-25% за одночасного зростання продуктивності на 25-30%.
Сучасний чавун – не свинське залізо давнини. Білий, сірий, ковкий, половинчастий, високоміцний чавуни – знання та нові технології, а також використання недоступного давнім ковалям кисню в процесах плавки дозволяють виплавляти високоякісні чавуни. Їх безпосередньо використовують у промисловості, виготовляючи потрібні добротні чавунні деталі. Завдяки новим знанням високоякісним чавуном замінюють дорожчі матеріали.
У домнах частіше використовують не чисте повітря чи кисень, які суміш, причому співвідношення можна регулювати, одночасно змінюючи умови плавки. Потрібно уявити пекельні умови роботи фурми – так називають сталеві труби або отвори для подачі кисню в домну. Хоча в пеклі тільки смола розплавлена, а тут набагато спекотніше рідке залізо, температура досягає 2000 градусів.
Сама технологія плавки проста для розуміння. Кокс та інше паливо в присутності кисню, що вдується кисню окислюється ( тобто горить), сильно піднімаючи температуру в печі.
Отриманий при окисленні ЗІ відбирає кисень з руди, відновлюючи залізо і перетворюючись на вуглекислий газ. Газ йде в атмосферу, а отриманий метал від нагрівання плавиться, стікаючи вниз, де періодично відкривають льотки (отвори в домні), випускаючи назовні потік рідкого чавуну та шлаку.
Просте пояснення не враховує все різноманіття течії. Руди бувають різного складу, для видалення шкідливих домішок у вихідний склад додають флюси – спеціальні добавки для їхнього зв’язування. При плавці шкідливі складові руди переходять у шлак – розплав складного складу, що спливає до чавуну. Вуглець в умовах домни розчиняється в залозі, сильно впливаючи на фізичні властивості одержаного продукту. Додатково вводяться легуючі добавки – нікель, хром, алюміній, титан, ванадій, марганець, вольфрам та інші, що змінюють властивості до споживача. У різних металів – різні температури плавлення, змінюючи умови плавки зміною співвідношення суміші, що вдується, кисень/повітря та іншими факторами домагаємося потрібного результату. Існують зносостійкі, корозійностійкі, жароміцні та інші чавуни.
Використовуваний у домні збагачений киснем повітря додатково нагрівають у кауперах, зазвичай 3-4, що стоять поряд із домною вежами. У них поперемінно спалюють колосниковий газ, розігріваючи матеріал вежі, то подають крізь каупери, попутно нагріваючи, суміш в домну. Так як регенератор по черзі то гріється, то працює, їх роблять кілька. Сама ж домна працює безперервно, процес не зупиняється ні на мить від моменту першого завантаження і до зупинки на капітальний ремонт.
Суміш, що вдмухується через сопла фурми в домну, може складатися не тільки з кисню та повітря. Для економії коксу та підвищення продуктивності часто використовуються добавки природного газу, водню, мазуту та інших видів палива – газоподібного, рідкого чи твердого. Мало того, одночасна подача природного газу та збагаченого киснем повітря необхідна при плавці на передільний чавун, це обов’язковий елемент технології.
Видобуток металу – дуже енергоємний процес. Далека від металургії середня людина часто навіть не знає, що, крім коксу, у великих кількостях використовується газ. Природний газ – як паливо, кисень – як окислювач . Одного вугілля у сучасних технологіях недостатньо. На Донбас (найпромисловіший регіон України, з великою щільністю металургійних заводів) з Росії проведено окрему гілку, оскільки виробництво потребує величезної кількості газу.
Кисень, необхідний для металургії, та й не тільки для неї, можна придбати в компанії «DP Air Gas». Компанія продає, доставляє будь-які технічні гази та їх суміші, а також виробляє всі супутні роботи, перевірки та ремонти, фарбування та заміну ємностей, багато іншого. Докладніше про ціни, послуги та роботи, що проводяться компанією, можна ознайомитися тут
