Низкая производительность и дороговизна кричного передела, а также массовое уничтожение лесов вокруг промышленных центров, вызванное необходимостью получения больших количеств древесного угля,— причины, способствующие поиску более производительного способа железа, причем такого, при котором можно было заменить чистый древесный уголь другим, более дешевым и менее дефицитным топливом.
В 1784 г. англичанин Г. Корт предложил получать сталь окислительным плавлением чугуна на поду отражательной печи — способ, позволяющий сжигать в топке печи любое горючее (топка была отделена от ванны металла). Печь получила название пудлинговой. От англ. to puddle — месить, перемешивать. Чистота горючего уже не играет такой роли, как при кричном переделе, так как непосредственный контакт горючего с металлом отсутствует.
Печи для производства чугуна в России получили название «домна» (от старославянск. «дмение» — дутье); в Англии blast furnace (дутьевая печь); в Германии Hoch ofen (высокая печь); во Франции haul fourneau (большая высокая печь); у западных славян: wielki pec (польск., большая печь), vysoká pec (чешск., высокая печь).
Садка типичной пудлинговой печи 250–500 кг (иногда выше — до 1 т). Слой расплавленного чугуна 25–35 мм. Длина рабочего пространства 1,5–1,8 м, ширина — не более 1,5 м (при большей ширине трудно перемешивать металл в печи). Высота от чугунной доски, на которую набивался материал пода, до свода 0,6–0,8 м. Высота трубы 12–16 м. Иногда устанавливали трубы высотой до 50 м, которые обслуживали несколько печей.
С 1830 г. по предложению англичанина Галла подины пудлинговых печей стали делать из материалов, богатых оксидами железа: богатой железной руды, окалины (подины первых печей делали из песка). Операция пудлингования сводится к следующему: после необходимого по окончании предыдущей операции исправления пода на него загружают предварительно подогретый чугун.
Расплавление чугуна сопровождается окислением его примесей. За периодом расплавления следует так называемое «вымешивание»: температуру на короткий промежуток времени несколько снижают (чтобы добиться более полного контакта металла со шлаком), и рабочие пудлингеры перемешивают металл и шлак клюкой (или ломами). Источниками образующегося шлака являются: подина, специально добавляемая окалина, железная руда, а также железо и примеси чугуна, окисляемые в атмосфере печи.
По мере выгорания примесей и снижения содержания углерода температура плавления tпл сплава данного состава возрастает. Наступает момент, когда tпл оказывается равной температуре в печи tп. Дальнейшее возрастание tпл приводит к тому, что из расплава начинают выпадать кристаллы наиболее чистого железа с высокой температурой плавления. Этот процесс называется избирательным вымораживанием.
Когда завершается обезуглероживание металла, приступают к «накатке» криц (комьями по 30–50 кг, чтобы их можно было перемещать вручную). Крицы вынимают из печи и отправляют под молот.
Так же, как и в кричном переделе, в пудлинговом процессе из металла в шлак удаляются значительная часть фосфора (до 50–80%) и некоторое количество серы.
Для получения готового продукта однородного состава применяется многократная прокатка криц в пакетах. Например, на уральских заводах России состав низкоуглеродистого железа, получаемого в пудлинговых печах, был следующим, %: 0,1–0,2 С, 0,05–0,1 Si, ~ 0,1Mn, 0,01 P и 0,004 S, т. е. получали очень чистый металл.
На долю шлаковых включений в зависимости от методов работы приходится от 0,2 до 1%.
Усовершенствованные регенеративные пудлинговые печи со сдвоенным рабочим пространством позволяли получать в сутки около 15 т металла; при этом расходовалось около 9 т угля. В начале XX в. стоимость пудлингового железа ненамного превышала стоимость мартеновской стали. Так, в 1908 г. в России пуд кричного железа стоил 94 коп., пудлингового — 80 коп., мартеновского — 75 коп.
К недостаткам пудлингового процесса относятся: высокий расход топлива, низкая производительность, невозможность получения литой стали. Несмотря на большие инженерные усилия с целью повышения производительности и уменьшения трудоемкости пудлингового процесса (применение регенеративных печей, печей с вращающимся вокруг вертикальной или горизонтальной оси рабочим пространством, работа на жидком чугуне и т. п.), этот процесс не выдержал конкуренции с появившимся конвертерным, а затем мартеновским производством.
Если понравилась статья просим оценить ее лайком и оставить своё мнение в комментариях! Советуем подписаться, чтобы не пропустить много интересных статей в будущем!
#технологии #наука #оборудование #промышленность #экология #алюминий #добычаалюминия #бокситы
