Возникновение стали с помощью доменной печи

Первое железо, которое человек добыл на нашей планете, было неземным.

Метеориты падающие на землю имеют железную, либо железо-никелевую основу. Древние люди считали этот металл - подарком богов. Он приходил с неба и намного превосходил по твердости, и прочности все известные тогда материалы. Спустя столетия человек понял, что железо лежит буквально у него под ногами. Это один из самых распространенных металлов на планете. Но в чистом виде, он не встречается. Чтобы вытащить его из земли, пришлось придумать и выстроить сложный технологический процесс. Только в XIV веке было изобретено устройство, благодаря которому железо, наконец, стали производить в больших количествах. Это была доменная печь! Устройство, которое открыло в истории человечества новую страницу – железную эру.

Доменная печь восемнадцатого века

Технически то, что мы обычно называем железом, на самом деле, железом не является.  Чаще всего это сплав железа с углеродом и другими металлами. Сталь – область ее применения огромна. Машиностроение, строительство, транспорт. Сталь используется везде. При этом получить ее, невероятно сложно. Треугольным камнем всего процесса является доменная печь. Она выплавляет чугун, перенасыщенный углеродом сплав железа, который потом и превращается в сталь.

В старину выплавляя сталь в горнах, древние металлурги получали еще и чугун. Они считали его побочным продуктом, он был слишком хрупким и совершенно не поддавался ковки. Его называли свинским железом или попросту – свиньей, чушкой.  Отсюда и произошло название – чугун. Однако потом металлурги поняли, что при повторном прожигании в печи, чугун превращается в сталь хорошего качества. Так как лишний углерод предающий сплаву хрупкость, выгорает. Сегодня уже практически весь черный металл делается именно так. Сначала в доменной печи выплавляется чугун, а потом уже из него получают сталь.

В 30-х и в послевоенные годы в СССР доменные печи росли, как грибы после дождя. Фраза «стране нужен металл» нашла воплощение в десятках подобных агрегатах по всему Советскому союзу. Сталевары-рекордсмены СССР становились народными героями, а о строительстве доменных печей, даже снимали фильмы.

В итоге доменных печей было построено столько, что после того, как Советский союз распался, и потребление металла упало, многие домны пришлось остановить и законсервировать. О строительстве новых, вообще не велось вот уже почти четверть века.

За эти года металлургические технологии ушли далеко вперед. Но сам физико-химический процесс выплавки чугуна на современных доменных печах остается прежним. Он вообще принципиально  мало изменился с XIV века. Сверху в домну засыпается шихта – это железная руда и кокс (получаемый из каменного угля). Снизу, в так называемый горн, через расположенные по кругу фурмы вдувается воздух обогащенный кислородом и природный газ. В результате руда плавится, железо соединяется с углеродом и получается чугун. Его остается только слить...

При этом помимо чугуна, домна производит еще и шлак. Это побочный продукт доменного производства, по сути – отходы. В основном его перерабатывают в щебень.

Доменные печи 21 века являются, не только экономичными, но и экологичными. Не секрет, что процесс выплавки чугуна наносит природе не малый вред. Печь, как и человек, дышит кислородом, очень много пьет воды и ест колоссальное количество сырья. При этом она естественно производит множество отходов. Но современные доменные комплексы проектируются так, чтобы все эти отходы не попадали в окружающую среду.

Температура внутри доменной печи достигает несколько тысяч градусов, чтобы ее корпус не прогорел, его нужно постоянно охлаждать. А для этого требуется большое количество воды. Она подается к печи по специальным трубопроводам. Их может быть сотни, тысячи километров, которые опоясывают весь агрегат по кругу. За день доменная печь может потреблять столько же холодной воды, сколько жители небольшого городка. При этом вся вода, которая участвует в охлаждении печи, находится в замкнутом оборотном цикле. То есть, после того, как она остужается, ее снова закачивают в корпус домны и так до бесконечности.

Как и у любой нормальной печки, у доменной печи, тоже есть своя дымовая труба. Кстати, дым от современной печи, точнее доменный газ, тоже может повторно использоваться. Весь доменный газ, который образуется в процессе плавки чугуна, после очистки его от пыли, может использоваться в качестве топлива. Основная его часть отправляется на утилизационную ТЭЦ. Где отходы доменного производства, можно превратить в доходы, используя доменный газ для производства электроэнергии.

Выплавленный в доменной печи чугун сливается в огромные ковши и по железной дороге отправляется на следующий этап производства. В конвертерный цех. Здесь из него удаляется лишний углерод и он, наконец, превращается в такую важную и необходимую сталь.

Когда то именно доменная печь подарила человеку железную дорогу, Эйфелевую башню, автомобиль и небоскреб. Сегодня, спустя шесть веков с момента изобретения, она по-прежнему остается единственным способом массового производства стали. А новые печи, несут с собой, новые возможности.