Юный техник 1971-04, страница 27

Большие печи стали строить тогда, когда понадобилось много металла. Он потребовался обществу не только для оружия, ио и для'орудий труда, с помощью которых пахали землю, рубили леса, строили. Разумеется, крохотные горны, в которых 20 кг железа варились двое-трое суток, не могли всех удовлетворить.

Но оказалось, что размеры доменных печей для выплавки чугуна нельзя увеличивать бесконечно. И виновата в этом шихта — руда и топливо, которые в иих загружают. Древесный уголь мягкий, не выдерживает больших давлений, а руда — просто порошок. В большой доменной печи они раскрошатся в пыль, спрессуются под собственной тяжестью и не смогут гореть, никакие воздуходувки не помогут.

А если ток воздуха все-таки «протолкнуть» через шихту, то от этого лучше не станет. Во-первых, он пройдет где-то в одном месте, используя случайные зазоры, — гореть будет только здесь. Остальная масса останется холодной. Во-вторых, поток воздуха и газы, образующиеся при горении, не столько помогут шихте плавиться, сколько начнут выносить ее из домиы. Пылинки легкие, а газовый поток мощный — над домной пыль поднимется столбом. Выход был одни: увеличить прочность шихты.

Сначала в домиы вместо древесного угля стали загружать каменный. Ои прочнее, да и дает бйльшую температуру, что позволило уменьшить время плавки. Печи немного увеличились в размерах. Но только немного — каменный уголь тоже не обладает высокой прочностью. К тому же чугун получается хуже качеством: загрязняется вредными примесями, содержащимися в угле. Поэтому кое-где продолжали выплавлять чугун в маленьких печках на древесном угле. В России они дожили до Октябрьской революции, а Швеция до сих пор эксплуатирует такие печи. Чугуи из них идет на выплавку особо чистой стали.

И все-таки каменный уголь повсеместно вытеснял древесный, потому что увеличение размеров домен, даже ненамного, давало ощутимый прирост продукции.

Так продолжалось до середины XVIII века, когда экономические потребности заставили найти еще более прочное топливо, дающее столь же высокую температуру. Им оказался кокс. Он получается из некоторых сортов каменных углей, которые так и называются — коксующимися. В специальных герметических печах при нагреве без доступа воздуха из угля изгоняются каменноугольные смолы, некоторые газы и остается твердое каменистое вещество, способное выдерживать очень большие давления.

Теперь размеры печей стали резко увеличиваться. В XVIII веке их полезный объем перевалил за 100 м³. Внушительные сооружения высотой в 10—12 м! Чтобы загрузить в них шихту, приходилось насыпать рядом с печью земляной вал, по которому поднимались лошади с телегами.

Но не только изобретением кокса прославилась металлургия в XVII] веке. В шихте появился третий компонент — флюсы. В основном это доломит и известь. Их применение было обусловлено тем, что понадобилось металла не только много, но и хорошего качества. Дело в том, что шлак не весь уходил через верхнюю летку. В нем есть легкоплавкие вещества, которые просто растворяются в чугуне,

ухудшая его свойства. А флюсы собирают весь шлак на поверхности чугуна.

Шли годы. Домны росли. Прежние, в 200 м³, уже казались малютками. 300, 400, 500 кубов — вот это были печи! А потом опять затормозило. Руду ведь ничем ие заменишь, а она все такая же мягкая. К тому же появились еще более мягкие флюсы. И хотя между кусками кокса оставались проходы для газов, забивали их рудой и флюсом. К тому же в больших печах тяга больше — вынос пылинок руды газами в атмосферу увеличился. А кому выгодно, чтобы дорогое сырье выбрасывалось на ветер?

Но если заменить руду невозможно, го надо сделать ее более твердой, чтобы она не слишком крошилась. Ведь руда — вещество неоднородное. Собственно руда — соединение железа с кислородом — потверже, а пустая порода — мягче. Заранее отделить пустую породу от руды — это и экономически выгодно, так как позволит получать больше чугуна, не увеличивая объема домны. И флюсов потребуется меньше — еще место для руды освободится. Так родилась целая наука — обогащение руды.

Сначала руду просто промывали. В больших чанах с непрерывным потоком воды пустая порода, как более легкая, всплывала, и ее удаляли в отвалы. А то, что оставалось, просеивали через огромные сита, или, как говорят металлурги, грохота. Таким образом, руду удавалось разделить иа куски определенного размера, удалить наиболее мелкие фракции, которые только засоряют шихту или вылетают в атмосферу.

В 1880 году швед Грендаль взял патент иа технологию брикетирования. Как строители прессуют кирпичи из сырой глины, так и металлурги стали делать брикеты из руды, предварительно размолотой и увлажненной. Потом их обжигали в специальной печи, чтобы придать прочность.

Это был огромный шаг вперед: увеличивалась прочность шихты и, кроме того, при обжиге из руды удалялось до 98% серы — бича металлургов.

Домиы немедленно «ответили» увеличением объема до 800 м³. Большего объема брикеты не выдерживали: вес шихты в такой печи превышал 1000 т.

Правда, способ брикетирования недолго держался в металлургии. Обжиг брикетов очень дорог, требует много топлива, а производительность брикетных прессов низка. Но путь был указан, и естественно, что многие металлурги стали ломать головы, как бы усовершенствовать этот процесс или изобрести другой, лучший. В 1887 году были разработаны основы агломерационного способа, а несколько позже появилась первая ленточная агломерационная машина. Непрерывный ряд тележек в виде огромной леиты двигался на роликах, словно гусеница танка.

Аглолента состоит из двух частей — верхней (рабочей) и нижней (холостой). Между рабочей и холостой частями встроены вакуумные камеры, над рабочей частью — газовые или мазутные горелки. Руда, предварительно мытая, измельченная и смешанная с порошкообразным углем, подается в тележки. В этот момент они находятся вверху и движутся под пламенем. Вакуумные камеры отсасывают продукты горения, направляют их вниз, и горение идет строго по вертикали. Горит уголь, с которым перемешана руда. Ои выжигает серу и другие легкоплавкие неме

25