Металлургические печи: добавим шлака

Металлургические печи: добавим шлака

В 1783 году англичанин Корт изобрел пудлингование (puddlig, от puddle «перемешивать») — процесс производства ковкого железа в специально сооруженной печи. Там чугун нагревался вместе с железистыми шлаками, которые богаты кислородом, и не соприкасался с топливом. С повышением температуры из плавящихся шлаков высвобождался кислород и связывал примесные вещества, содержащиеся в чугуне.

Пудлинговая печь в отличие от кричного горна позволяла использовать в качестве горючего топливо любого качества (в том числе и дешевый неочищенный каменный уголь) и не нуждалась в принудительном обдуве. Для того чтобы чугун лучше соприкасался со шлаком, печь приходилось время от времени открывать и перемешивать ее содержимое вручную. Поэтому агрегат нельзя было сделать слишком большим, а множество маленьких пудлинговых печей не могло обеспечить рынок необходимым количеством железа.

ТОЛЬКО ВОЗДУХ
Недостаток железа тормозил развитие промышленности и экономики, но с этим ничего нельзя было поделать, пока в 50-х годах XIX века Генри Бессемер в Великобритании не разработал печь для массового производства стали.

Наблюдая за процессами в кричном горне, он заметил, что воздух играет важную роль при восстановлении железа. Он подогрел чугун в тигле до жидкого состояния, начал прокачивать через него воздух и уже через полчаса получил отличную сталь. В ходе экспериментов он также обнаружил, что к чугуну не надо добавлять топливо — содержащиеся в нем примеси сгорают и без труда поддерживают температуру на нужном уровне.

Для промышленного применения он соорудил так называемый конвертер — невысокую печь, накрытую сводом с дыркой для выхода газов и снабженную отверстиями для заливки чугуна и для выхода стали. Возле самого дна печи располагались трубки, через которые подавался воздух.

Проблемой бессемеровского процесса стали фосфор и сера, которыми были богаты железные руды Англии. Эти вещества не выгорали вместе с другими примесями, а оставались в составе сплава, серьезно ухудшая его показатели.

Эту задачку в 1878 году решил соотечественник Бессемера Сидни Джилкрист Томас, который предложил добавлять в конвертер небольшое количество извести. При этом образовывались шлаки, способные удерживать фосфор в прочных химических соединениях.

Томасовский процесс позволил производить сталь из фосфорсодержащих руд, которые в большом количестве добывались в Европе, однако конвертеры были достаточно дороги и широкого распространения не получили: их вытеснили изобретенные чуть позже мартеновские печи.

Автор

Запись опубликована 23 Март 2011 в разделе Технологии