Domna adalah tungku untuk peleburan besi

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-02 13:57

Untuk peleburan besi di industri metalurgi modern, digunakan tanur sembur. Ini adalah tungku tipe poros, yang bukan struktur yang sangat kompleks, yang, bagaimanapun, terlihat mengesankan. Untuk menyempurnakan produksi besi, umat manusia harus mengumpulkan pengalaman selama berabad-abad.

Sebagian menjelaskan apa itu tanur sembur, akar kata Slavonik Lama dari namanya. "Bodoh" artinya meniup.

Leluhur tanur tinggi - shukofen

Pada Abad Pertengahan, orang membutuhkan logam yang berbeda. Senjata dan peralatan terbuat dari baja, fleksibel dan keras, dan besi biasa digunakan untuk peralatan rumah tangga. Tungku ledakan keju telah digunakan untuk mendapatkan logam yang diinginkan untuk waktu yang sangat lama, selama ribuan tahun, dan mereka sepenuhnya memenuhi kebutuhan sampai cadangan bijih dengan titik leleh rendah habis. Suhu tinggi dicapai dengan meningkatkan ketinggian (ini adalah bagaimana daya dorong meningkat), udara juga dipompa dengan bellow tangan. Namun, seiring waktu, orang Eropa harus beralih ke bahan baku berkualitas lebih rendah, yang berfungsi sebagai insentif untuk kemajuan. Shtukofen menjadi penemuan setelah tungku ledakan pertama muncul. Itu adalah oven tipe tertutup, yang bekerja sesuai dengansiklus tertentu. Itu perlu memuat bijih, batu bara ke dalamnya, kemudian pemanasan dengan peniupan terjadi (tidak ada upaya manual yang cukup, jadi penggerak dari kincir air digunakan), setelah itu perlu menunggu pendinginan dan mengekstraksi logam, memisahkan itu dari skala dan produk sampingan lain yang tidak cocok yang disebut kritz. Keuntungan utama shtukofen adalah konsentrasi energi panas terbaik karena volume tertutup selama siklus kerja, karena penurunan kebocorannya ke atmosfer.

Peradaban Besi Cor

Masalah utama ahli metalurgi abad pertengahan di abad ketiga belas adalah ketidakberdayaan besi. Ketika besi tuang (yaitu, paduan besi-karbon dengan konsentrasi karbon 1,7% dan lebih tinggi) diperoleh di shtukofen, mereka terkejut dengan titik lelehnya yang rendah, tetapi mereka tidak senang. Logam yang dihasilkan lebih mudah diperoleh daripada baja, dan terlebih lagi besi, tetapi kualitas mekanisnya dari sudut pandang konsumen saat itu masih banyak yang diinginkan: terlalu rapuh dan tidak cukup kuat. Namun, hanya dalam dua abad, sikap terhadap besi cor telah berubah. Pertama, ternyata menjadi masalah sederhana untuk mengeluarkannya dari tungku, itu hanya bisa dikeringkan dalam bentuk cair. Kedua, logam ini tetap menemukan aplikasinya, dan sangat beragam. Dan ketiga, itu adalah bahan mentah untuk pemurnian lebih lanjut dari kelebihan karbon, dan ternyata lebih mudah untuk mendapatkan baja darinya daripada dari bijih. Jadi, setelah berabad-abad percobaan, teknologi metalurgi yang paling produktif ditemukan, dan tanur tinggi ditemukan. Oven di kota Westphalia, Siegerland (paruh kedua abad ke-15)abad) dapat bekerja dengan siklus berkelanjutan selama beberapa tahun, menghasilkan lebih dari satu setengah ton besi kasar setiap hari. Saat itu banyak sekali.

Membangun tanur tinggi

Hanya dengan berada dekat dengan tungku raksasa ini, Anda dapat memahami seberapa besar tungku sembur modern. Foto-foto memberikan gambaran tentang ukuran cyclopean-nya hanya ketika mereka menunjukkan seseorang yang tampak sekecil semut. Namun, terlepas dari penampilannya yang mengesankan, prinsip operasinya tetap sama, abad pertengahan. Desainnya mencakup lima node utama. Bagian atas, bagian atas, dirancang untuk memuat bahan mentah dan mendistribusikannya secara merata di dalam tungku. Di bawahnya adalah bagian dari bentuk kerucut di mana proses pemanasan dan reduksi berlangsung (lebih lanjut tentang itu nanti). Unit ketiga dari atas disebut uap, di mana besi dilelehkan. Kemudian bagian kerucut lainnya, kali ini meruncing ke bawah, adalah bahunya, di mana karbon monoksida (gas pereduksi) dilepaskan dari kokas. Dan di bagian paling bawah adalah bengkel dari mana produk jadi dan limbah produksi diekstraksi.

Kimia proses

Proses kimia bersifat oksidatif dan reduktif. Yang pertama berarti koneksi dengan oksigen, yang kedua, sebaliknya, penolakannya. Bijih adalah oksida, dan untuk mendapatkan besi, diperlukan reagen tertentu yang dapat "memilih" atom tambahan. Peran paling penting dalam proses ini dimainkan oleh kokas, yang selama pembakaran melepaskan sejumlah besar panas dan karbon dioksida, yang pada suhu tinggi terurai menjadi monoksida, secara kimiawizat aktif dan tidak stabil. CO cenderung menjadi dioksida lagi, dan, bertemu dengan molekul bijih (Fe₂O_{3), "menghilangkan" semua oksigen dari mereka, meninggalkan hanya besi. Tentu saja ada zat lain dalam bahan baku, yang tidak perlu, yang membentuk produk limbah yang disebut terak. Beginilah cara kerja tanur sembur. Ini, dari sudut pandang kimia, merupakan reaksi reduksi yang cukup sederhana, disertai dengan konsumsi panas.}

Seperti apa tanur sembur modern?

Masa pakai tanur sembur relatif singkat untuk fasilitas sebesar ini - sekitar satu dekade. Selama waktu ini, struktur mengalami beban berat, diperburuk oleh pemanasan termal, maka diperlukan perombakan besar atau pembongkaran. Produksi besi tidak dapat disebut tidak berbahaya, ini terkait dengan emisi fosfor, belerang, dan zat lain yang tidak terlalu berguna ke atmosfer. Secara bersama-sama, keadaan ini mendorong banyak negara untuk membatasi produksi metalurgi atau memodernkannya (terutama jika industrinya bersifat dasar dan membentuk anggaran). Tungku sembur modern adalah sistem yang cukup sederhana pada prinsipnya, yang, bagaimanapun, memerlukan skema kontrol yang kompleks dengan banyak loop kontrol yang memastikan konsumsi bahan baku dan sumber daya energi yang paling efisien.