Сиродутний процес: відмінності між версіями

:СО₂ + С → 2СО ( реакція утворенногоутвореного СО₂ з вуглицемвуглецем деревного вугілля, при якій СО₂ віддає [[кисень]] і утворюється СО),

Горіння вуглецю за зазначеними реакціями потребує 4,4 м ³ кисню на кожний 1 кг спаленного вуглецю. Через те, що приток повітря при природній тязі був слабким, невеликою була і кількість вуглецю, що згорав перед отвором за одиницю часу. В той же час теплові втрати через стінки горна і витрати тепла на відновлювання заліза з руди і шлаку були великими. Тому температури у нижній, найгарячішій частині горна не перевищували 1200 – 1250 ⁰С (у сучасній доменній пічіпечі температури досягають 1900 – 2100 ⁰С ). Разом з тим газоподібні продукти горіння деревного вугілля, що складалися переважно з СО і N₂, рухаючись угору в робочому просторі горна, при невеличкій висоті печі не встигали віддати повністтюповністю своє тепло руді і деревному вугіллю, тобто прогрівали їх відносно погано і покидали горно з температурою 800 – 900 ⁰С. Слабо використовувалася і відновлювальна здатність пічних газів, вміст СО₂ у газах, що відходили становив лише кілька відсотків. Недосконалість теплової роботи сиродутних горнів спричинювало велику витрату деревного вугілля, яка досягала 4 – 6 кг на 1 кг отриманногоотриманого кричного заліза.

У шихту сиродутних горнів, окрім деревного вугілля, входили лише залізні руди. [[Флюс]]и ще не були відомі. По мірі вигорання деревного вугілля внизу горна, там звільнювався певний об’єм простору печі і шихта повільно опускалася у просторі горна і згори поступово підсипали шарами нові порції руди і палива. У горішній частині сиродутних горнів відбувалися процеси випарювання вологи шихти, розкладання [[гідрат]]ів і [[карбонат]]ів. Відновлювання заліза відбувалося у всьому об’ємі горна, але через недостатній температурний рівень процесу далеко не все залізо могло відновитися з оксидів руди. Та частина заліза, що не встигла відновитися, потрапляляпотрапляла у шлак.

Шлаки, що являли собою [[силікати]] заліза, мали температуру плавлінняплавлення біля 1130 ⁰С і тому у нижній частині горну розплавлялися.

Кінцевий шлак, що витікав з сиродутного горна, містив до 50 – 55 % FeО і понад те 10 – 15 % Fe₂О₃ (у складі закису-окису заліза FeО*Fe₂О₃). У сиродутному горні з кожних 100 кг Fe шихти у металеву крицю переходило заліза не більш як 60 – 70 кг. Вся інша маса заліза (30 – 40 кг) не відновлювалася і втрачалася зі шлаком, що витікав з горна. Шлак після застигання був чорного кольору через наявність у ньому FeО (вже 1 % FeО робить шлак чорним, а його було 50 % і більше). Чорний залізістий фаялітовий шлак, маючи значну текучисть при температурах, що були у нижній частині горна (1100 – 1250 ⁰С), непреривнобезперервно витікав з отвору у нижній частині горна, накопичуючись у спеціальній ямі перед горном. Основність шлаку сиродутних горнів не перевищувала 0,1 – 0,3, тому реакція знесірчення металу

Часточки твердого губчатого заліза з’ялялися у сиродутному горні ще до утворення шлаку. Починався процес навуглецювання металу при контакті його з окисом вуглецю і вуглицем деревного вугілля. У нижній частині горну навуглецьовані частинки губчатого заліза потрапляло у масу рідкого залізістогозалізистого шлаку, що містив до 50 – 55 % FeО. Кисень FeО відбирав у заліза розчинений у ньому С, що призводило до інтенсивного зневуглецювання чавуну залізистим шлаком, що приводило до отримання продукту, що містив не більш як 0,5 % С (частіше < 0,3 % С).

Такий продукт, маючи температуру плавлінняплавлення не нижче 1400 °C не міг розплавитися у горні, де максимальна температура перед отвором не перевищувала 1200 – 1250 °C. Нагріті до тістоподібного стану пластичні часточки заліза, злипаючись і зварюючись разом на подічерені горну, утворювали м’який (але не рідкий) шматок заліза – крицю, просяканунасичену шлаком. Криця від старослов’янського “кръч” – коваль. Пористу крицю, просяканунасичену шлаком, у розжаренному вигляді витягали з горна, видушували шлак під пресом і проковували. Після прибирання з криці шлаку, вона ставала придатною для виготовлення різноманітних виробів. Кричне маловуглецеве залізо добре кувалося, але не дозволяло отримувати виливанихливарних виробів.

Для витягання криці з горну приходилосядоводилось ламати передню стінку горну, а потім її відновлювати. ПреривчастістьПереривчастість сиродутної плавки була одним з головних недоліків, що зумовив низьку продуктивність горнів. До найзначніших недоліків сиродутного процесу належать низька температура зони горіння деревного вугілля і ступінь використання енергії газів, високий рівень втрат заліза зі шлаком, перервчастістьпереривчастість процесу.