Схема горячего дутья: горячие газы из домны (в разрезе) отводятся в теплообменники-кауперы (на заднем плане), где используются для подогрева воздуха для дутья
Горя́чее дутьё — в металлургическом производстве: подача в промышленный теплотехнический агрегат (печь) подогретого воздуха с целью уменьшения расхода топлива и увеличения производительности печи[1]. Горячее дутьё стало одним из самых важных изобретений промышленной революции[2], его внедрение позволило в течение короткого времени сократить расход топлива на единицу выплавленной стали втрое[3].
Согласно А. Г. Романенко[4], подогрев воздуха, вдуваемого в домну, был предложен Седдегером в 1799 году, последующие эксперименты проводил Лейкс в 1812—1822 годах — однако эти исследования не получили поддержки у металлургов-практиков.
11 сентября 1828 годаДжеймс Бомон Нилсон получил патент на использование горячего дутья (британский патент № 5701)[5] и в 1829 году осуществил нагрев дутья на заводе Клайд в Шотландии[6]. Использование в доменной печи нагретого только до 150 °С дутья вместо холодного привело к снижению удельного расхода коксующегося угля, применяемого в доменной плавке, на 36 %. Нилсон подогревал воздух в отдельной внешней печи, где топливом служил более дешёвый каменный уголь. Однако, кованые короба, которые он использовал для подогрева воздуха, быстро прогорели[7].
К 1831 году температура воздуха была доведена до 300—400 °С (на заводе англ.Calder Ironworks), что позволило использовать антрацит вместо коксующегося угля в самой домне[4]. Воздух теперь подогревался в чугунных трубах, проходивших внутри отдельной печи.
В 1834 году Вильям Фабер дю Фаур предложил использовать тепло от дожигания отходящих доменных газов. Тогда же английские металлурги впервые попробовали подогревать воздух, используя тепло самой домны[8]. В 1845 году Джеймс П. Бадд создал более практичный способ использования отходящих газов, разместив теплообменник наверху домны[9][10].
19 мая 1857 годаЭ. А. Каупер запатентовал воздухонагреватели (британский патент № 1404)[11], также называемые регенераторами или кауперами, для доменного производства, позволяющие сэкономить значительные количества кокса.
Внедрение в России
Впервые в России горячее дутьё было применено в декабре 1834 года на Кончезерском заводе на доменной печи № 1 в течение двух суток. Директор Олонецких заводовР. А. Армстронг отчитался об отсутствии положительного эффекта. В 1835 году П. Г. Соболевскому и Г. А. Иоссе было поручено провести исследование по применению горячего дутья на Александровском заводе. Был построен воздухонагреватель, опытные плавки велись в течение 2,5 месяцев 1836 года. В начале 1837 года была проведена последняя опытная плавка, дальнейшие исследования нагрева дутья на Олонецких заводах были приостановлены[10][12]. Первые успешные плавки с применением горячего дутья в вагранках и доменных печах были осуществлены в 1836 году на Выксунском заводе[13].
В 1870 году по приглашению Российского правительства австрийский металлург П. фон Туннер посетил промышленную выставку в Санкт-Петербурге и осмотрел уральские металлургические заводы[14]. Он отмечал техническую и организационную отсталость металлургии Урала, остатки крепостных устоев и высокую себестоимость продукции. В частности, он обращал внимание на крайне низкую долю уральских доменных печей, работающих на горячем дутье[15][12].
Только в 1880-х годах после широкого распространения каменноугольного кокса в качестве топлива для доменных печей на Юге России была освоена промышленная плавка на горячем дутье[10]. На Урале к 1910 году действовали 4 доменных печи на холодном дутье. Только к 1914 году доля уральских печей на горячем дутье достигла 100 %[16].
↑Landes, David. S. The Unbound Prometheus: Technological Change and Industrial Development in Western Europe from 1750 to the Present (англ.). — Cambridge, New York: Press Syndicate of the University of Cambridge, 1969. — P. 92. — ISBN 0-521-09418-6. (англ.)
↑ 12A. G. Romanenko. Hot-blast stoves — 120 yearsАрхивная копия от 1 августа 2016 на Wayback Machine. // Metallurgist. February 1978, Volume 22, Issue 2. С. 134—136. (англ.) (перевод статьи на русском языке из журнала «Металлург», № 2, с. 44-45, февраль 1978 года)
↑Вегман Е. Ф., Жеребин Б. Н., Похвиснев А. Н. и др. Металлургия чугуна : Учебник для вузов / под ред. Ю. С. Юсфина. — 3-е издание, переработанное и дополненное. — М. : ИКЦ «Академкнига», 2004. — С. 57. — 774 с. — 2000 экз. — ISBN 5-94628-120-8.