Історія доменного виробництва у Великій Британії

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку

Історія доменного виробництва у Великій Британії — складова частина історії чорної металургії Великої Британії. Бере початок від будівництва перших доменних печей приблизно 1490 року на півдні країни, у Сассексі, куди вони потрапили з Нормандії.[1]

У 16 і 19 століттях Велика Британія посідала перше місце в світі за обсягами доменного виробництва. 1870 року виплавка чавуну у Великій Британії становила половину світового виробництва.[2] Наприкінці 19 століття її випередили США. З 1904 р. Британія посідала третє місце — після США і Німеччини. З 1931 року її випередив також СРСР (переважно за рахунок заводів на території України).

2014 року Велика Британія за обсягами доменного виробництва посідала 12 місце в світі з виробництвом 9705 тис. т чавуну (в понад як 2,5 рази меншим, ніж в Україні).[3]

Велика Британія відіграла значну роль у розвитку технології і техніки доменного виробництва, тут було зроблено багато важливих винаходів.

Історія металургії заліза у Британії до появи доменного виробництва[ред. | ред. код]

Елементи культури виробництва заліза, що існували спочатку з бронзою, принесли на Британію у 800–700 роках до н. е. кельти, що переселилися сюди. Кельти добували залізо з руди сиродутним способом у сиродутних горнах. Тим самим способом добували залізо й англо-сакси, що прийшли на острів Британія у 5 столітті.

Поява доменного виробництва[ред. | ред. код]

Перші доменні печі у Великій Британії з'явилися приблизно 1490 року на півдні країни, у Сассексі, куди доменне виробництво прийшло з Нормандії.[1]

16 століття[ред. | ред. код]

В 16 столітті доменне виробництво у Британії досягло відносно великого розвитку, однак англійська металургія стикнулася з проблемою нестачі палива. Єдиним паливом для доменних печей слугувало деревне вугілля, на випал якого йшла велика кількість деревини, що призводило до вирубки лісів. Крім того, деревне вугілля витрачалося й на подальшу переробку чавуну на ковке залізо у кричних горнах. З ростом об'ємів виробництва металу, все більше вирубувалося лісів і виникло побоювання, що розвиток металургії призведе до винищення лісів. Вирубка лісів у Англії у 16 столітті досягла таких масштабів, що у 1558 році королева Єлизавета І спеціальним указом обмежила застосування деревного вугілля для потреб металургії. Лише декілька графств зберегли право користуватися деревним вугіллям для виробництва заліза, в решті місць це було найсуворіше заборонено.

Наприкінці 16 століття в Англії робилися спроби використання в металургії замість деревного вугілля нового виду палива — кам'яного вугілля. Однак, ці спроби не дали позитивних результатів.

В середині 16 століття в Англії відлито перші чавунні гармати.

17 століття[ред. | ред. код]

У 17 столітті через обмежені лісові ресурси Англія втратила лідерство у виробництві чавуну і на перше місце в світі за обсягами доменного виробництва вийшла багата лісами Швеція.

На початку 17 століття певних успіхів у використанні кам'яного вугілля замість деревного досяг англієць Дод Додлей, що почав експерименти 1619 року, які однак не були доведені ним до кінця і у другій половині 17 століття. Використання вугілля вимагало збільшення потужності повітродувних засобів. Крім того, використання кам'яного вугілля ускладнювалося тим, що воно містить значну кількість сірки, що є шкідливою домішкою і у доменній печі переходить у чавун, роблячи його непридатним для переробки на ковке залізо. Тому промисловці 17 століття вважали використання вугілля неможливим і використання його обмежилося лише власним успіхом Дода Додлея. Досягнення Додом Додлеєм певних результатів викликало боротьбу проти нього з боку інших промисловців.

18 століття[ред. | ред. код]

Піч.
Над піччу зведено спеціальний павільйон.
Горно печі.
Горно печі.
Доменна піч у Колбрукдейлі, на якій Абрахама Дербі І 1713 року вперше в історії доменного виробництва використав кам'яновугільний кокс (як домішку до деревного вугілля і кам’яного вугілля). Піч є частиною Музею заліза, розташованного в ущелині Айронбрідж.

Через нестачу деревного вугілля виплавка чавуну в Англії 1740 року становила лише 17,3 тис. т, хоча незадовго до цього вона досягала 180 тис. т, а кількість доменних печей скоротилася на 75%.

У пошуках нового палива для доменної печі, на початку 18 століття англійський промисловець Абрахамом Дербі І вперше здійснив доменну плавку з використанням кам'яновугільного коксу. Відповідно до англійської історіографії, кокс було винайдено, ймовірно, броварами для сушки солоду.[4][5] Дербі використав кокс лише як домішку до деревного вугілля, тобто замінив у доменній плавці лише частину деревного вугілля.

У вересні 1708 року в селі Колбрукдейлі, що у Шропширі, Дербі з компаньйонами взяв в оренду стару зупинену доменну піч, що стояла без роботи після того як на ній стався вибух і вона була частково зруйнована цим вибухом. Дербі підготував доменну піч до задувки і задув її 10 січня 1709 року. 1713 року було здійснено перше використання коксу.

Доменну плавку тільки на коксі, без домішки кам'яного або деревного вугілля, було проведено 1735 року сином Абрахама Дербі І — Абрахамом Дербі ІІ. Використання коксу стало вагомим кроком у розвитку доменного виробництва Великої Британії і світу. Британія мала великі запаси кам'яного вугілля, з якого виготовляють кокс, і дефіцит палива більше не міг гальмувати розвиток її доменного виробництва. Протягом 40 років маленьке село Колбрукдейл у Шропширі, де Дербі зробив своє відкриття, стало головним залізоробним регіоном, де знаходили роботу близько 500 осіб.[6] Виплавка чавуну в Дербі зросла до небувалих тоді ні в кого обсягів — 1365 пудів (21,8 т) на тиждень.[7]

Циліндричні міхи — винахід, зроблений у Англії у 18 столітті.
Джон Смітон — імовірний винахідник циліндричних міхів.

Однак, процес впровадження коксу у Англії йшов повільно і ще 1747 року завод у Колбрукдейлі був єдиним, де доменна плавка провадилася на коксі. Газопроникність стовпа плавильних матеріалів у доменних печах через заміну деревного вугілля коксом значно погіршилася, тому довелося посилити повітродувні засоби.

1760 року англійський інженер Джон Смітон на Карронському металургійному заводі у Шотландії вперше використав циліндричні міхи замість клиноподібних міхів для подачі дуття у доменну піч. Спочатку вони приводилися у дію як і клинові міхи за допомогою водяного колеса. У 1775–1776 роках замість водяних повітродувок почалося використання повітродувних машин шотландського винахідника Джеймса Ватта, що приводилися у дію паровою машиною. Це значно посилило повітродувні засоби.

Виробництво чавуну в Британії у 18 столітті.[8][9]
Рік Кількість печей Середня річна продуктивність, т Річна виплавка, т
1700 н. д. н. д. 12000
1720 н. д. н. д. 17000
1740 59 294 17350
1750 н. д. н. д. 22000
1770 н. д. н. д. 32000
1788 77 909* (545**) 68300
1796 121 1048 125079
Примітки. * — на коксі, ** — на деревному вугіллі, н. д. — немає даних.

Успіхи у розвитку технології і техніки доменного виробництва призвели до зростання виробництва чавуну у Великій Британії і згодом зробили її світовим лідером у виробництві заліза. 1780 року Британія випередила Швецію і посіла друге місце в світі після Росії, яку випередила вже на початку 19 століття.

Середньорічне виробництво доменних печей Англії 1796 року становило 1048 т, або, приймаючи 350 робочих днів на рік, 3 т на добу.[8]

19 століття[ред. | ред. код]

1804 року Британія випередила Росію за обсягами виробництва чавуну і посіла перше місце в світі.

У 19 столітті у Великій Британії було зроблено кілька важливих винаходів у галузі доменного виробництва.

На початку 19 століття робилися спроби впровадити на доменних печах нагріте дуття. 1829 року на доменній печі заводу «Клайд» у Шотландії за проектом Джеймса Нілсона вперше було використано повітронагрівач для нагрівання дуття перед подачею його у доменну піч. Нагрівання дуття призвело до значної економії кам'яного вугілля, що використовувалося на доменній печі заводу. Після допрацювання конструкції повітронагрівачів температура дуття на цьому заводі буда доведена до 316 С. Велика ефективність нагрівання дуття призвела до розповсюдження його в інших країнах Європи. У повітронагрівачах системи Нілсона повітря нагрівалося, проходячи по чавунних трубах у паливні, через яку пропускали продукти горіння вугілля або доменного газу. ККД таких повітронагрівачів був доволі низький, а нагрів дуття обмежувався 300–400 С. 1857 року англійський винахідник Едвард Каупер винайшов повітронагрівач регенеративного типу. Такі повітронагрівачі дозволяли нагрівати дуття до 800–900 С.

За період з 1839 року по 1859 рік кількість доменних печей у Великій Британії зросла з 378 до 628, а річне виробництво чавуну зросло з 1347,9 тис. т до 3659,4 тис. т.[8]

1850 року Джордж Паррі винайшов засипний апарат типу «чаша-конус», що вперше був використаний на Еббу-Вейлському металургійному заводі в Уельсі та використовується на багатьох доменних печах світу і у 21 столітті.

Велике значення для створення теорії доменного процесу мали дослідження, проведенні англійським металургом І. Беллом на його власному залізоробному заводі у Клівленді (Англія). 1869 року він опублікував розрахунок теплового балансу доменної плавки, в якому були усунені помилки розрахунків А. де Ватера, що першим зробив такий розрахунок.

Виробництво чавуну у Великій Британії у 19 столітті.[8][9]
Рік 1800 1820 1839 1850 1860 1870 1880 1890 1900
Виробництво, тис. т 156 406 1347,9 2286 3952 6050 7873 8031 9103

У 1880-х роках доменне виробництво Великої Британії поступилося першим місцем США за рівнем розвитку техніки і обсягами виробництва.

20 століття[ред. | ред. код]

1906 року Англію випередила за виплавкою чавуну Німеччина.

З 1931 року Англію випередив СРСР (переважно за рахунок виробництва чавуну на заводах України).

Доменні печі на металургійному заводі міста Сканторп, Англія

У першій половині 20 століття доменне виробництво Британії майже не розширювалося і не модернізувалося. Кількість чавуну, що виплавлялася тут у середині 20 століття, не на багато відрізнялася від кількості виробництва, досягнутої на початку 20 століття. Після Другої світової війни почалася модернізація доменного виробництва. Було побудовано низку сучасних для свого часу доменних печей об'ємом понад 1000 м, реконструйовано низку старих. 1956 року задуто піч об'ємом 1765 м з проектною продуктивністю 1525 т на добу. В той же час було виведено з експлуатації значну кількість старих доменних печей. Кількість доменних печей у Великій Британії скоротилася з 394 у 1929 році до 137 у 1953 році.[8]

До середини 20 століття запаси залізної руди у Великій Британії були значною мірою виснажені, а руда була бідною. Імпорт багатої руди становив у шихті близько 50%.[8]

Виробництво чавуну у Великій Британії у 20 столітті.[8][10]
Рік 1913 1929 1937 1950 1956 1960 1980 1985 1990 1995 2000
Виробництво, тис. т 10425 7711 8629 9787 13382 16016 6264 10381 12319 12830 10890

21 століття[ред. | ред. код]

Виробництво чавуну у Великій Британії у 21 столітті.[10]
Рік 2001 2005 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Виробництво, тис. т 9870 10189 10137 7671 7233 6625 7183 9471

Доменні печі Британії у живопису[ред. | ред. код]

Див. також[ред. | ред. код]

Посилання[ред. | ред. код]

  1. а б B. Awty, C. Whittick and P. Combes, The Lordship of Canterbury, iron-founding at Buxted, and the continental antecedents of cannon-founding in the Weald, coll. " Sussex Archaeological Collections " (Vol. 140), 2004, p. 71-81.
  2. Вкликобритания. // {{{2}}} / Большая советская энциклопедия. Главн. ред. А. М. Прохоров, 3-е изд. Тома 1-30. — М.: «Советская энциклопедия», 1969–1978. (рос.)
  3. Monthly iron production Архівовано 21 April 2015[Дата не збігається] у Wayback Machine. на сайті Worldsteel Association. (англ.)
  4. Enciclopedia Britannica. Volum 5, 1946. P. 982.
  5. The World Book Encyclopedia. Volum 10. 1994. (англ.)
  6. The Blast Furnace Animation на сайті http://www.bbc.com/ (англ.)
  7. Доменное производство. // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб. : Брокгауз-Ефрон, 1890–1907.. — Т. Xa. — 1893. С. 947–956. (рос. дореф.)
  8. а б в г д е ж Доменное производство. Справочник. Под редакцией И. П. Бардина. — М., 1963. С. 7 — 8. (рос.)
  9. а б Зюзин В. И. Механическое и подьемно-транспортное оборудование доменных цехов. — М., 1962. (рос.)
  10. а б Blast furnace iron production, 1980–2013 на сайті World Steel Association (англ.)