Очистка чугуна от примесей

Суть процесса фришевания заключалась в окислении примесей чугуна в струе воздушного дутья в ходе плавления и стекания капель чугуна по древесному углю. При этом из чугуна последовательно удалялись кремний, марганец, фосфор и углерод и он переходил в тестообразное состояние, в результате на поду печи формировалась крица с небольшим количеством шлака, источником которого служили окисленные примеси чугуна и зола древесного угля. Поэтому полученные крицы тщательно проковывали.

Полученный металл представлял собой ковкое железо с такими же свойствами, как и у железа, выплавленного в сыродутных горнах или домницах. Однако, в связи с различием технологий получения, это железо получило название «сварочного».

Переход от одноступенчатого (сыродутного) процесса к двухступенчатому (доменному и кричному) позволил в несколько раз поднять производительность труда. Возросший спрос на металл был удовлетворен. Но вскоре металлургия встретилась с затруднениями другого рода. Выплавка железа требовала огромного количества топлива. За несколько веков в Европе было срублено множество деревьев и уничтожены тысячи гектаров леса. В некоторых государствах были приняты законы, запрещавшие бесконтрольную рубку леса. Особенно остро этот вопрос стоял в Англии. Из-за нехватки древесного угля англичане принуждены были большую часть необходимого им железа ввозить из-за границы. В 1619 году Додлей впервые применил в плавке каменный уголь.

Каменный уголь начали применять в пудлинговых печах для отжига чугуна, но это позволяло достичь лишь небольшой экономии древесного угля, т.к. большая часть топлива расходовалась на плавку, где исключить контакт угля с рудой было невозможно.

Среди многих металлургических профессий того времени, пожалуй, самой тяжелой была профессия пудлинговщика. Пудлингование было основным способом получения железа почти на протяжении всего XIX в. Это был очень тяжелый и трудоемкий процесс. На подину пламенной печи загружались чушки чугуна; их расплавляли. По мере выгорания из металла углерода и других примесей температура плавления металла повышалась, и из жидкого расплава начинали «вымораживаться» кристаллы довольно чистого железа. На подине печи собирался комок слипшейся тестообразной массы. Рабочие-пудлинговщики приступали к операции накатывания крицы при помощи железного лома. Перемешивая ломом массу металла, они старались собрать вокруг лома комок, или крицу, железа. Такой комок весил до 50 - 80 кг и более. Крицу вытаскивали из печи и подавали сразу под молот - для проковки с целью удаления частиц шлака и уплотнения металла.

Начиная с 1735 г. совершенствование конструкции доменной печи, технологии доменной плавки и изобретения в области металлургии железа следуют одно за другим практически непрерывно. Над совершенствованием профиля рабочего пространства и конструкции доменных печей работали крупнейшие ученые во многих странах.

Однако широкому применению каменного угля препятствовало присутствие в нем серы, мешающей хорошей выделке железа. Очищать каменный уголь от серы научились только в 1735 году, когда Дерби нашел способ поглощать серу с помощью негашеной извести при термической обработке угля в закрытых тиглях. Так был получен новый восстановитель - кокс.

В 19 в. были изобретены эффективные способы передела чугуна в сталь, и процесс получения стали из руды сделался двухступенчатым с чугуном в виде промежуточного продукта передела.