ดอมนาเป็นเตาหลอมเหล็ก

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-02 14:03

การถลุงเหล็กในอุตสาหกรรมโลหการสมัยใหม่นั้นใช้เตาหลอมแบบถลุงเหล็ก นี่คือเตาประเภทเพลาซึ่งไม่ใช่โครงสร้างที่ซับซ้อนมากซึ่งดูน่าประทับใจ เพื่อให้การผลิตเหล็กสมบูรณ์แบบ มนุษย์ต้องสั่งสมประสบการณ์มาหลายศตวรรษ

อธิบายบางส่วนว่าเตาหลอมระเบิดคืออะไร รากศัพท์สลาโวนิกเก่าของชื่อเตาหลอม "ดมิท" แปลว่า เป่า

บรรพบุรุษของเตาหลอม - shukofen

ในยุคกลาง ผู้คนต้องการโลหะที่แตกต่างกัน อาวุธและเครื่องมือทำจากเหล็ก ยืดหยุ่นและแข็ง และเหล็กธรรมดาใช้สำหรับเครื่องใช้ในครัวเรือน เตาหลอมชีสถูกใช้เพื่อให้ได้โลหะที่ต้องการเป็นเวลานานมากเป็นเวลานับพันปี และพวกเขาตอบสนองความต้องการอย่างเต็มที่จนกว่าปริมาณสำรองของแร่ที่หลอมละลายต่ำจะหมดลง อุณหภูมิสูงทำได้โดยการเพิ่มความสูง (นี่คือแรงผลักดันที่เพิ่มขึ้น) อากาศก็ถูกสูบด้วยมือด้วยเครื่องเป่าลม อย่างไรก็ตาม เมื่อเวลาผ่านไป ชาวยุโรปต้องเปลี่ยนไปใช้วัตถุดิบคุณภาพต่ำ ซึ่งเป็นสิ่งจูงใจให้เกิดความก้าวหน้า Shtukofen กลายเป็นสิ่งประดิษฐ์หลังจากที่เตาหลอมเหลวเครื่องแรกปรากฏขึ้น เป็นเตาอบแบบปิดซึ่งทำงานตามบางรอบ จำเป็นต้องโหลดแร่ถ่านหินลงไปจากนั้นให้ความร้อนด้วยการเป่า (ไม่มีความพยายามแบบแมนนวลเพียงพอดังนั้นจึงใช้ไดรฟ์จากล้อน้ำ) หลังจากนั้นก็จำเป็นต้องรอให้เย็นและแยกโลหะออกจากกัน จากขนาดและผลพลอยได้อื่นๆ ที่ไม่เหมาะสมที่เรียกว่าคริตซ์ ข้อได้เปรียบหลักของ shtukofen คือความเข้มข้นของพลังงานความร้อนที่ดีที่สุดเนื่องจากปริมาตรปิดในระหว่างรอบการทำงาน เนื่องจากการรั่วลงสู่บรรยากาศลดลง

อารยธรรมเหล็กหล่อ

ปัญหาหลักของนักโลหะวิทยายุคกลางในศตวรรษที่สิบสามคือการหลอมเหล็กได้ เมื่อได้รับเหล็กหล่อ (นั่นคือ โลหะผสมของเหล็ก-คาร์บอนที่มีความเข้มข้นของคาร์บอนที่ 1.7% ขึ้นไป) ใน shtukofen พวกเขารู้สึกประหลาดใจที่จุดหลอมเหลวต่ำ แต่พวกเขาก็ไม่พอใจ ผลลัพธ์ที่ได้คือโลหะที่หาได้ง่ายกว่าเหล็กกล้า และยิ่งกว่านั้นก็คือเหล็ก แต่คุณสมบัติทางกลของมันจากมุมมองของผู้บริโภคในขณะนั้นเหลืออีกมากเป็นที่ต้องการ: มันเปราะบางเกินไปและไม่แข็งแรงเพียงพอ อย่างไรก็ตาม ในเวลาเพียงสองศตวรรษทัศนคติต่อเหล็กหล่อได้เปลี่ยนไป ประการแรก การถอดออกจากเตาหลอมกลายเป็นเรื่องง่าย แต่สามารถระบายออกมาในรูปหลอมเหลวได้ ประการที่สอง โลหะนี้ยังคงพบการใช้งานและมีความหลากหลายมาก และประการที่สาม มันเป็นวัตถุดิบสำหรับการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติมจากคาร์บอนส่วนเกิน และกลายเป็นว่าได้เหล็กจากมันได้ง่ายกว่าจากแร่มาก ดังนั้นหลังจากการทดลองหลายศตวรรษจึงพบเทคโนโลยีโลหะวิทยาที่มีประสิทธิผลมากที่สุดและมีการคิดค้นเตาหลอม เตาอบในเมือง Westphalian ของ Siegerland (ครึ่งหลังของ 15thศตวรรษ) สามารถทำงานด้วยวัฏจักรต่อเนื่องเป็นเวลาหลายปี โดยผลิตเหล็กหมูได้มากกว่าหนึ่งตันครึ่งทุกวัน ตอนนั้นเยอะมาก

สร้างเตาหลอม

เมื่ออยู่ใกล้เตาหลอมขนาดยักษ์นี้เท่านั้น คุณก็จะเข้าใจได้ว่าเตาหลอมเหล็กสมัยใหม่นั้นใหญ่แค่ไหน ภาพถ่ายให้ความคิดเกี่ยวกับขนาดไซโคลเปียนของเธอเฉพาะเมื่อพวกเขาแสดงบุคคลที่ดูเหมือนตัวเล็กเท่ามด อย่างไรก็ตามแม้จะมีรูปลักษณ์ที่น่าประทับใจ แต่หลักการทำงานยังคงเหมือนเดิมในยุคกลาง การออกแบบประกอบด้วยโหนดหลักห้าโหนด ส่วนบนคือส่วนบนออกแบบมาเพื่อบรรจุวัตถุดิบและกระจายภายในเตาเผาอย่างสม่ำเสมอ ด้านล่างเป็นส่วนหนึ่งของรูปทรงกรวยซึ่งให้ความร้อนและกระบวนการลดขนาด (เพิ่มเติมในภายหลัง) หน่วยที่สามจากด้านบนเรียกว่าไอน้ำซึ่งเหล็กหลอมละลาย ส่วนรูปกรวยอีกส่วนซึ่งคราวนี้เรียวลงคือไหล่ซึ่งคาร์บอนมอนอกไซด์ (ก๊าซลด) จะถูกปล่อยออกจากโค้ก และที่ด้านล่างสุดคือโรงหลอมที่ใช้สกัดผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปและของเสียจากการผลิต

เคมีในกระบวนการ

กระบวนการทางเคมีเป็นสารออกซิเดชันและรีดักชัน วิธีแรกหมายถึงการเชื่อมต่อกับออกซิเจนส่วนที่สองตรงกันข้ามการปฏิเสธ แร่เป็นออกไซด์ และเพื่อให้ได้ธาตุเหล็ก จำเป็นต้องมีรีเอเจนต์ที่สามารถ "เลือก" อะตอมเพิ่มเติมได้ บทบาทที่สำคัญที่สุดในกระบวนการนี้เล่นโดยโค้กซึ่งในระหว่างการเผาไหม้จะปล่อยความร้อนและคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมากออกซึ่งที่อุณหภูมิสูงจะสลายตัวเป็นมอนอกไซด์ทางเคมีสารออกฤทธิ์และไม่เสถียร CO มีแนวโน้มที่จะกลายเป็นไดออกไซด์อีกครั้ง และพบกับโมเลกุลของแร่ (Fe₂O_{3) “เอา” ออกซิเจนทั้งหมดออกจากพวกมัน ทิ้งไว้ เหล็กเท่านั้น. แน่นอนว่าในวัตถุดิบยังมีสารอื่นๆ ที่ไม่จำเป็น ซึ่งทำให้เกิดของเสียที่เรียกว่าตะกรัน นี่คือการทำงานของเตาหลอม จากมุมมองของเคมี นี่คือปฏิกิริยารีดักชันที่ค่อนข้างง่าย ควบคู่ไปกับการใช้ความร้อน}

เตาหลอมเหล็กสมัยใหม่เป็นอย่างไร

อายุการใช้งานของเตาหลอมถลุงเหล็กค่อนข้างสั้นสำหรับโรงงานขนาดนี้ - ประมาณหนึ่งทศวรรษ ในช่วงเวลานี้ โครงสร้างต้องรับภาระหนัก รุนแรงขึ้นจากความร้อนจากความร้อน จากนั้นจึงจำเป็นต้องยกเครื่องใหม่หรือรื้อถอนครั้งใหญ่ การผลิตเหล็กไม่สามารถเรียกได้ว่าไม่มีอันตราย มันเกี่ยวข้องกับการปล่อยฟอสฟอรัส กำมะถัน และสารที่ไม่เป็นประโยชน์อื่น ๆ ออกสู่บรรยากาศ เมื่อนำมารวมกัน สถานการณ์เหล่านี้สนับสนุนให้หลายประเทศลดการผลิตโลหะหรือทำให้ทันสมัย (โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าอุตสาหกรรมเป็นพื้นฐานและกำหนดงบประมาณ) เตาหลอมถลุงเหล็กที่ทันสมัยเป็นระบบที่ค่อนข้างเรียบง่ายในหลักการ ซึ่งต้องใช้รูปแบบการควบคุมที่ซับซ้อนพร้อมลูปการควบคุมจำนวนมากที่รับประกันการใช้วัตถุดิบและแหล่งพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด