Domna er en ovn for jernsmelting

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2024-01-02 14:00

For jernsmelting i moderne metallurgisk industri brukes en masovn. Dette er en skaft-type ovn, som ikke er en veldig kompleks struktur, som imidlertid ser imponerende ut. For å bringe produksjonen av jern til perfeksjon, måtte menneskeheten akkumulere århundrer med erfaring.

Forklarer delvis hva en masovn er, den gammelslaviske roten til navnet. «Dmit» betyr å blåse.

Forfedre til masovner - shukofen

I middelalderen trengte folk forskjellige metaller. Våpen og verktøy ble laget av stål, fleksibelt og hardt, og vanlig jern ble brukt til husgeråd. Ostemasovner har blitt brukt for å oppnå ønsket metall i svært lang tid, i årtusener, og de tilfredsstilte fullt ut behovene inntil reservene av lavtsmeltende malmer var oppbrukt. Høy temperatur ble oppnådd ved å øke høyden (slik økte skyvekraften), luften ble også pumpet med håndbelg. Men over tid måtte europeere bytte til råvarer av lavere kvalitet, noe som fungerte som et insentiv for fremgang. Shtukofen ble oppfinnelsen hvoretter den første masovnen dukket opp. Det var en lukket type ovn, som fungerte ihtbestemt syklus. Det var nødvendig å laste malm, kull inn i den, deretter fant oppvarming med blåsing sted (det var ikke nok manuell innsats, så en drivkraft fra vannhjul ble brukt), hvoretter det var nødvendig å vente på avkjøling og trekke ut metallet, separere det fra skala og andre uegnede biprodukter k alt kritz. Den største fordelen med shtukofen var den beste konsentrasjonen av termisk energi på grunn av det lukkede volumet under arbeidssyklusen, på grunn av en reduksjon i lekkasje til atmosfæren.

Cast Iron Civilization

Hovedproblemet til middelaldermetallurger på 1200-tallet var jernets usmeltbarhet. Da støpejern (det vil si en jern-karbonlegering med en karbonkonsentrasjon på 1,7% og høyere) ble oppnådd i shtukofen, ble de overrasket over det lave smeltepunktet, men de var ikke glade. Det resulterende metallet var lettere å få tak i enn stål, og enda mer jern, men dets mekaniske kvaliteter fra de daværende forbrukernes synspunkt overlot mye å være ønsket: det var for skjørt og ikke sterkt nok. Men på bare to århundrer har holdningene til støpejern endret seg. For det første viste det seg å være en enkel sak å fjerne den fra ovnen, den kunne ganske enkelt dreneres i smeltet form. For det andre har dette metallet likevel funnet sin anvendelse, og det er veldig mangfoldig. Og for det tredje var det et råmateriale for videre rensing fra overflødig karbon, og det viste seg å være mye lettere å få stål fra det enn fra malm. Så, etter århundrer med eksperimenter, ble den mest produktive metallurgiske teknologien funnet, og en masovn ble oppfunnet. Ovn i den westfalske byen Siegerland (andre halvdel av den 15århundre) kunne fungere med en kontinuerlig syklus i flere år, og daglig produsere over halvannet tonn råjern. Det var mye den gang.

Bygge en masovn

Bare ved å være i nærheten av denne gigantiske ovnen kan du forstå hvor stor den moderne masovnen er. Fotografier gir en ide om hennes cyklopiske størrelse bare når de viser en person som virker så liten som en maur. Til tross for det imponerende utseendet forble imidlertid operasjonsprinsippet det samme, middelaldersk. Designet inkluderer fem hovednoder. Den øvre, toppen, er designet for å laste inn råvarer og fordele dem jevnt inne i ovnen. Under er det en del av den koniske formen der oppvarming og reduksjonsprosessen finner sted (mer om det senere). Den tredje enheten fra toppen kalles damp, hvor jern smeltes. Så er en annen konisk del, denne gangen avsmalnende nedover, skuldrene, der karbonmonoksid (reduserende gass) frigjøres fra koksen. Og helt nederst ligger en smie som det ferdige produktet og produksjonsavfallet hentes ut fra.

Prosesskjemi

Kjemiske prosesser er oksidative og reduktive. Den første betyr forbindelse med oksygen, den andre, tvert imot, dens avvisning. Malm er et oksid, og for å få jern kreves det et visst reagens som kan "velge ut" ekstra atomer. Den viktigste rollen i denne prosessen spilles av koks, som under forbrenning frigjør en stor mengde varme og karbondioksid, som ved høy temperatur sp altes til monoksyd, kjemisk.aktivt og ustabilt stoff. CO har en tendens til å bli til dioksid igjen, og når de møter malmmolekyler (Fe₂O_{3), «tar» alt oksygen fra dem og etterlater seg bare jern. Det er selvsagt andre stoffer i råvarene, unødvendige, som danner et avfallsprodukt som kalles slagg. Slik fungerer en masovn. Dette er fra et kjemisynspunkt en ganske enkel reduksjonsreaksjon, ledsaget av forbruk av varme.}

Hvordan er en moderne masovn?

Levetiden til en masovn er relativt kort for et anlegg av denne størrelsesorden - omtrent et tiår. I løpet av denne tiden utsettes strukturen for store belastninger, forverret av termisk oppvarming, og deretter er det nødvendig med en større overhaling eller riving. Jernproduksjon kan ikke kalles ufarlig, det er forbundet med utslipp av fosfor, svovel og andre lite nyttige stoffer til atmosfæren. Til sammen oppmuntrer disse omstendighetene mange land til å begrense metallurgisk produksjon eller modernisere den (spesielt hvis industrien er grunnleggende og budsjettdannende). En moderne masovn er i prinsippet et ganske enkelt system, som imidlertid krever et komplekst styringsopplegg med tallrike reguleringssløyfer som sikrer det mest effektive forbruket av råvarer og energiressurser.