Доменное производство

Первые доменные заводы Урала строились в начале XVIII века по образцу и подобию лучших иностранных — английских и шведских — предприятий и при самом активном участии зарубежных специалистов. Первая домна старейшего на Урале Невьянского завода возводилась при участии шведских мастеров. Новая доменная печь этого же завода, появившаяся в 1716 году, была построена русским мастером Федором Казанцевым по английской “пропорции”. На другом заводе — Каменском — доменная печь устраивалась английскими мастерами Жаргоном и Панкерстом. Иноземный опыт в сочетании с богатейшими рудами и относительно высокими энергетическими возможностями (применение высоконапорных плотин) бы­стро вывели уральские домны в число наиболее мощ­ных и производительных в мире. И лишь в XIX веке, после появления и бурного развития производства чугуна на минеральном топливе, доменные печи Урала утратили свои передовые позиции.

Доменный цех уральского завода обыкновенно представлял собой корпус квадратной или прямо­угольной формы, в котором находились 1—2 домны. В первой половине XVIII века доменные корпуса строились из дерева; в последующий период их за­менили каменные строения. В подавляющем большинстве случаев заводы располагали только одним доменным корпусом. Даже в начале XX века больше половины чугуноплавильных заводов Урала располагали только одной печью; и около трети за­водов имели две печи.  В тех же редких случаях, когда на заводе было три или более печей, соответ­ственно возводилось и большее число корпусов.

Вплотную к доменному корпусу примыкали стро­ения, образуя единый комплекс, располагались различные вспомогательные сооружения и пост­ройки. Верхние части доменного корпуса и плотины, как уже упоминалось, соединялись деревянным мо­стом, по которому прямо в повозках руда, уголь и флюсы поступали к колошникам печей. Помещение воздуходувок обычно устраивалось ближе к плотине Литейный двор чаще всего размещался с противопо­ложной от плотины стороны доменного корпуса.

По мере увеличения размера доменных печей,  количества вспомогательного к ним оборудование увеличивались и размеры доменных корпусов. Первый раз резкий их рост произошел во второй половине XVIII — начале XIX веков в ходе замены деревянных строений каменными. В 50—70-е годы XIX века уж каменные корпуса подверглись модернизации —  расширяли и надстраивали новые этажи. Выполнялось  это следующим образом: старая крыша над домнам снималась  и на ее месте устанавливался “шатер” и каркасных конструкций, опирающийся на стены старого корпуса. Для возведения каркасных надстроек использовались как деревянные, так и металлически конструкции. “Опыт подобных реконструкций, – отмечает Л.П. Холодова, — проложил путь строительству домен открытого типа”. После  стали появляться на Урале в самом конце XIX век; в первую очередь на новейших заводах.

Уже первые доменные печи уральских завод  имели круглое сечение, причем шахта была бочкообразной формы. Высота домны в первые десятилетия XVIII века достигала 10—12 аршин, объем превышал 20 кубических метров, средняя сточная выплавка достигала 188 пудов.  Печи имели одну фурму,  дутье обеспечивалось клинчатыми воздуходувками, по одной на каждую домну.

В течение XVIII века высота и размер доменных печей постепенно увеличивались; к 1801 году средняя их высота достигла 14,6 аршина, суточная в плавка превысила 400 пудов Отдельные же дом достигали и гораздо больших размеров и производительности. Так, построенная печь Невьянского завода была высотой в аршин и в первый год после задувки давала почти 800 пудов чугуна в сутки. Однако последовать невьянского опыта в это время не оказалось, слишком дорогой ценой давались такие результаты. Для их достижения пришлось с большими трудно­стями устраивать вторую фурму и ставить целых четыре клинчатых воздуходувки. Последние занимали очень много места. Для приведения их в действие расходовалось слишком много воды.

Усовершенствовалась в течение XVIII века и внут­ренняя форма доменных печей. К концу столетия она приобрела вид двух конусов, соединенных широкими основаниями, причем верхний конус был удлинен.

Дальнейшему росту производительности и самих домен в начале XIX века способствовала замена клинчатых мехов цилиндрическими. К 20-м годам на Урале уже действовали домны до 23 аршин высотою при среднем размере 16,5 аршина. Однако дальнейшее увеличение размеров печей было возможно только при условии резкого усиления мощности дутья, что, в свою очередь, требовало замены водяных колес паро­выми машинами. Однако этот процесс на уральских заводах затянулся, и в 50—60 годы был найден комп­ромиссный вариант увеличения объема доменных печей. Были созданы и получили во второй половине XIX века широкое распространение так называемые “эллиптические” домны с узким прямоугольным гор­ном и эллиптической шахтой. При той же высоте, что и печи старой системы, эллиптические имели почти вдвое больший объем.  Новые домны, называвшиеся на Урале по имени их изобретателя “печами Рашета”, обеспечивали суточную выплавку более тысячи, а к рубежу XIX—XX веков — и несколько тысяч пудов чугуна в сутки! Несколько позднее эллиптических на Урале появились домны еще бо­лее совершенного типа, конструкция которых была позаимствована в Шотландии.

К сожалению, очень медленно внедрялось на уральских заводах такое мощное средство увеличения выплавки чугуна, как горячее дутье. Хотя опыты по нагреву вдуваемого в домну воздуха начались на Урале на Кушвинском заводе уже в 1833 году, т.е. через пять лет после того, как Нилсон взял в 1828 году патент на изобретение воздухона­гревательного аппарата, вплоть до конца 60-х годов почти все такие установки уральских заводов оста­вались экспериментальными. Единственной и общей причиной было быстрое разрушение печей при работе на горячем воздухе. Природные огнеупоры, приме­нявшиеся на Урале, — тальк, песчаник — не вы­держивали повышения температуры. И лишь в 70—80 годы XIX века, после появления специализированных фабрик по производству огнеупоров, начинается широкомасштабное применение воздухонагреватель­ных аппаратов различных типов.


Комментарии: