Горячее дутьё

Горя́чее дутьё — в металлургическом производстве: подача в промышленный теплотехнический агрегат (печь) подогретого воздуха с целью уменьшения расхода топлива и увеличения производительности печи[1]. Горячее дутьё стало одним из самых важных изобретений промышленной революции[2], его внедрение позволило в течение короткого времени сократить расход топлива на единицу выплавленной стали втрое[3].

Схема горячего дутья: горячие газы из домны (в разрезе) отводятся в теплообменники-кауперы (на заднем плане), где используются для подогрева воздуха для дутья

История

Согласно А. Г. Романенко[4], подогрев воздуха, вдуваемого в домну, был предложен Седдегером в 1799 году, последующие эксперименты проводил Лейкс в 1812—1822 годах — однако эти исследования не получили поддержки у металлургов-практиков.

11 сентября 1828 года Джеймс Бомон Нилсон получил патент на использование горячего дутья (британский патент № 5701)[5] и в 1829 году осуществил нагрев дутья на заводе Клайд в Шотландии[6]. Использование в доменной печи нагретого только до 150 °С дутья вместо холодного привело к снижению удельного расхода коксующегося угля, применяемого в доменной плавке, на 36 %. Нилсон подогревал воздух в отдельной внешней печи, где топливом служил более дешёвый каменный уголь. Однако, кованые короба, которые он использовал для подогрева воздуха, быстро прогорели[7].

К 1831 году температура воздуха была доведена до 300—400 °С (на заводе англ. Calder Ironworks), что позволило использовать антрацит вместо коксующегося угля в самой домне[4]. Воздух теперь подогревался в чугунных трубах, проходивших внутри отдельной печи.

В 1834 году Вильям Фабер дю Фаур предложил использовать тепло от дожигания отходящих доменных газов. Тогда же английские металлурги впервые попробовали подогревать воздух, используя тепло самой домны[8]. В 1845 году Джеймс П. Бадд создал более практичный способ использования отходящих газов, разместив теплообменник наверху домны[9][10].

19 мая 1857 года Э. А. Каупер запатентовал воздухонагреватели (британский патент № 1404)[11], также называемые регенераторами или кауперами, для доменного производства, позволяющие сэкономить значительные количества кокса.

Внедрение в России

Впервые в России горячее дутьё было применено в декабре 1834 года на Кончезерском заводе на доменной печи № 1 в течение двух суток. Директор Олонецких заводов Р. А. Армстронг отчитался об отсутствии положительного эффекта. В 1835 году П. Г. Соболевскому и Г. А. Иоссе было поручено провести исследование по применению горячего дутья на Александровском заводе. Был построен воздухонагреватель, опытные плавки велись в течение 2,5 месяцев 1836 года. В начале 1837 года была проведена последняя опытная плавка, дальнейшие исследования нагрева дутья на Олонецких заводах были приостановлены[10][12]. Первые успешные плавки с применением горячего дутья в вагранках и доменных печах были осуществлены в 1836 году на Выксунском заводе[13].

В 1870 году по приглашению Российского правительства австрийский металлург П. фон Туннер посетил промышленную выставку в Санкт-Петербурге и осмотрел уральские металлургические заводы[14]. Он отмечал техническую и организационную отсталость металлургии Урала, остатки крепостных устоев и высокую себестоимость продукции. В частности, он обращал внимание на крайне низкую долю уральских доменных печей, работающих на горячем дутье[15][12].

Только в 1880-х годах после широкого распространения каменноугольного кокса в качестве топлива для доменных печей на Юге России была освоена промышленная плавка на горячем дутье[10]. На Урале к 1910 году действовали 4 доменных печи на холодном дутье. Только к 1914 году доля уральских печей на горячем дутье достигла 100 %[16].

См. также

Примечания
  1. Дутьё // Дебитор — Евкалипт. — М. : Советская энциклопедия, 1972. — С. 547—548. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 8).
  2. Landes, David. S. The Unbound Prometheus: Technological Change and Industrial Development in Western Europe from 1750 to the Present (англ.). — Cambridge, New York: Press Syndicate of the University of Cambridge, 1969. — P. 92. — ISBN 0-521-09418-6. (англ.)
  3. Ayres, Robert. Technological Transformations and Long Waves. — 1989. — С. 21. Архивировано 7 июля 2012 года.. — «см. Fig. 7 и текст над ней». (англ.)
  4. A. G. Romanenko. Hot-blast stoves — 120 years Архивная копия от 1 августа 2016 на Wayback Machine. // Metallurgist. February 1978, Volume 22, Issue 2. С. 134—136. (англ.) (перевод статьи на русском языке из журнала «Металлург», № 2, с. 44-45, февраль 1978 года)
  5. Woodcroft, 1857, p. 347.
  6. Вегман Е. Ф., Жеребин Б. Н., Похвиснев А. Н. и др. Металлургия чугуна : Учебник для вузов / под ред. Ю. С. Юсфина. — 3-е издание, переработанное и дополненное. — М. : ИКЦ «Академкнига», 2004. — С. 57. — 774 с. — 2000 экз. — ISBN 5-94628-120-8.
  7. Gordon, 2001, p. 109.
  8. Gordon, 2001, p. 110.
  9. Gordon, 2001, p. 111.
  10. Карабасов Ю. С., Черноусов П. И., Коротченко Н. А., Голубев О. В. Металлургия и время : Энциклопедия : в 6 т. — М. : Издательский Дом МИСиС, 2013. — Т. 5 : Русский путь. — С. 132—133, 209. — 216 с. — 1000 экз. — ISBN 978-5-87623-668-5 (т. 5).
  11. Woodcroft, 1857, p. 86.
  12. Струмилин С. Г. История чёрной металлургии в СССР / под ред. И. П. Бардин — М.: Издательство Академии наук СССР, 1954. — Т. 1-й (и единственный). Феодальный период (1500—1860 гг.). — С. 424. — 533 с. — 5000 экз.
  13. Карабасов Ю. С., Черноусов П. И., Коротченко Н. А., Голубев О. В. Металлургия и время : Энциклопедия : в 6 т. — М. : Издательский Дом МИСиС, 2014. — Т. 6 : Металлургия и социум. Взаимное влияние и развитие. — С. 92. — 224 с. — 1000 экз. — ISBN 978-5-87623-760-6 (т. 6).
  14. Алексеев, Гаврилов, 2008, с. 73—74, 379.
  15. Туннер П. ф. Горнозаводская промышленность России и в особенности её железное производство: Составлено на основании данных, полученных при обзоре С.-Петербургской мануфактурной выставки и при посещении главнейших заводов Урала в 1870 году П. фон Туннером / пер. Н. А. Кулибин — СПб.: Типография В. Демакова, 1872. — С. 128. — 246 с.
  16. Алексеев, Гаврилов, 2008, с. 172, 499.

Литература

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.