Развитие доменного передела мне видится следующим образом. Сначала строим печь предложенной мной конструкции. Для кладки используем шамотный кирпич, как единственный на мой взгляд доступный огнеупорный материал. Объем кладки при толщине стен в 0,6 м внизу и 0,4 м у колошника и основании в 1 м высотой будет 11,35 м3. При размерах кирпича 0,28*0,13*0,08 м и объеме 0,00291 м3, потребуется 11,35/0,00291=3900 штук. Печи для подогрева воздуха с воздуховодами еще пусть 2000 штук. Примем, что в день мы не напрягаясь делаем 200 кирпичей, итого 30 дней. Еще 7 дней на кладку. 2 дня на срубы и подмости. Еще 7 дней засыпка песком или шлаком. 5 дней на монтаж системы мехов. Еще 14 дней – скрытые работы. Итого – 65 рабочих дня для трех работников. Проводим плавку. Пусть не удачную, получили «козел» то есть крицу не смогли извлечь из печи. Но при этом объем крицы составил 80 % от объема горна. Это 0,2*0,8= 0,16 м3. Примем плотность крицы не 7,8 тонн/м3, а 6 тонн/м3 тогда за одну неудачную плавку мы получим крицу весом 6*0,16=0,96 тонн. Почти тонну. В домницах получались крицы весом 10 кг. На лицо увеличение производительности в 96 раз. Трудно назвать такой эксперимент неудачным.

Еще раз сравним экономические показатели работы домницы и предложенной мной доменной печи (еще не совершенной). Как мы знаем в домнице из 100 кг БЖ получается примерно 10 кг крицы. Вес крицы в дальнейшем еще уменьшается. То есть как минимум 70 % металла (не буду считать сколько точно) не восстанавливается , а уходит со шлаком. То есть для получения 960 кг крицы в домницах требуется 9600 кг БЖ. В предлагаемой печи выход железа будет как минимум 60 %. Значит для получения 960 кг крицы потребуется не 9600 кг БЖ, а не более 2500 (теоретически 1600), - экономия трудозатрат в 7100 кг БЖ, или на 73,95%. По ДУ я думаю будут получаться те же цифры.

Шамотный кирпич не идеальный материал для кладки печи, и будет оплавляться от высоких температур. Я думаю печь сможет отработать не больше месяца. После чего нужно будет остановить печь. Проветрить примерно в течении недели так как кладка накапливает угарный газ, залезть внутрь и определить возможен ли ремонт либо придется ставить новую печь.

Предложенный мной размер печи мне кажется недостаточным. Не из за того что я страдаю гигантоманией. Высота домны (и соответственно ее диаметр) как я уже писал ранее нужна для того что бы БЖ постепенно опускаясь с верху печи к горну, успевало прогреться до требуемых температур, расплавиться и полностью восстановится до железа. Оптимальная на мой взгляд высота печи не менее 6 метров. Лучше конечно 9 метров. При таких размерах плавка будет проходить в более устойчивом режиме. Температуры внутри печи будут выше. Более высокие температуры нужны для расплавления не железа , а шлака. Если удается расплавить шлак, то он полностью отделяется от железа . Для расплавления шлака нужна температура и флюс – основная задача которого понизить температуру плавления шлака.

Мне кажется что при печи размером 9 метров, наличие горячего дутья, можно будет уже гарантированно получать жидкий чугун как результат плавки. Кроме того можно будет вести уже непрерывную плавку периодически выпуская чугун, и догружая домну БЖ, ДУ и известняком. Экономика плавки еще более улучшится. Попробуем прикинуть производительность доменной печи. Объем горна такой печи будет не менее 0,8 м3. При заполнении его на 80 % то есть до объема 0,64 м3 производим выпуск чугуна и шлака. Вес 0,64 м3 будет почти 5 тонн. Время плавки не менее 8 часов, увеличим его для более безаварийного процесса (опасность «козла») до 12 часов . Тогда в сутки получим 10 тонн. Да это огромные цифры. Но работа доменной печи это яркий пример перехода количества в качество. При меньших объемах печь будет работать хуже, более неустойчиво.
Вчера еще раз перечитывал материалы по «Большому скачку» в Китае в 1958-1960 гг. Корректен ли такой пример? На мой взгляд это была попытка произвести огромное количество чугуна в условиях максимально приближенных к 12 в. Смотрел редкие фото печей того периода. Они более примитивны, чем предлагаемая конструкция. В Китае было построено 500 или 600 тысяч печей , при этом они действительно увеличили выпуск чугуна на 60 %. Лично я для себя сделал вывод что доменный процесс относительно легко реализуем.

Получив первую крицу (еще не чугун) весом 960 кг. Я бы до строительства новой печи, провел модернизацию сопутствующего оборудования – воздуходувки, дробилки, агрегата для обжига и самое главное запуск в работу токарного станка с механической подачей жесткого суппорта. Так как отсутствие этих модернизаций будет сильно тормозить в дальнейшем.

А базальт нельзя?

PKL, А кирпичи из базальта, как делать? Лазерной резкой?

Давайте все же использовать термины по их принятому назначению в исторической литературе.

Крица - кусок ЖЕЛЕЗА со шлаками
Домна - дает ЧУГУН

Так крицу или чугун? Что в результате построили "супер-пупер большой железоплавильный горн (домницу)" или "домну"?

В РИ, если верить банальной Википедии, тоже пытались размеры горна увеличивать. Только обломились. С усилением дутья вместо криц железа стал получаться чугун. Который на тот момент был отходом производства.

Первые доменные печи в России давали до 100 пудов (1.5 тонны) за плавку. Т.ч. 960 кг. чугуна это достаточно скромный результат. Только чугуна, а не криц.

Считать не нужно. Можно цифры взять из Струмилина на конец XVIII века. Правда там домницы на Урале. Т.е. другой тип руды.

Не верю ©
Большая часть трудозатрат по Струмилину при сооружении завода уходила на плотину. До тысяч человеко-лет. Да и постройка домны с нуля 3'мя работниками смахивает на фантастику
====
В общем:
1. Это домна в современном значении этого слова дающая ЧУГУН или просто горн для плавки железа дающий КРИЦЫ ЖЕЛЕЗА?
2. Будет ли в домне футировка? Если да, то из какого материала?
3. Какое надо дутье? Чем собираетесь дуть? Будет ли подача воздуха достаточной
И вопрос который меня беспокоит, т.к. инет по данному поводу ничего не говорит:
4. Точно ли можно использовать шамотный кирпич для плавки чугуна? Что на это говорят Ваши знакомые?

Солидарен.
Только насколько я понимаю, макс. высота домны определяется:
1. Силой дутья. Мы должны продуть воздухом весь столб материала
2. Качеством угля. Угол должен выдерживать вес материала который на них.

Струмилин монографию по этому поводу написал. Как ни пытался доказать верность учений Маркса-Ленина о превосходстве индустриального процесса над ремесленным трудом - не получается такого. У него есть табличка по Уралу, где были реальные данные по производству уклада двумя способами. Домна+кричный передел и в домницах. Итоговые цифры и по расходу угля и по извлечению материала - одинаковые.

Экономия угла на доменном переделе нивелируется тем, что чугун после домны еще в железо переработать надо. А домница сразу кричное железо дает (пусть и плохого качества).

А как тебе вот такое? Как по мне - вполне можно вместо кирпичей использовать.

Подсмотрел тут одну интересную идею - а нельзя ли использовать альтернативную металлургию?
Дело в том что доменный процесс - требует совершенно однозначно мощного государства и многотысячной армии которая этих богачей (которые железо страшно сказать - десятками пудов выплавляют) будет охранять с неимоверной силой.
Центры металлургии в древности - это центры мощнейших государств.

А тут бы чего по проще и незаметнее. Потому есть предложение зайти немного с другой стороны - с получения не металла, а газа для обогрева зимой ну и металлургии и подъем сельского хозяйства как побочный от него эффект.
Что именно предлагается - построить газогенератор в виде колодца глубиной метро в 10 со стенками из кирпича - сырца.
подача топлива - сверху отбор газа через колосники.
Сами колосники (чугунные) по сути являются единственным затратным предметом. На выходе есть ценнейшее сырье для удобрений - зола и надсмольная вода с кучей полезностей. Аммиак и ацетон чего только стоят.
А уже имея дармовую (газогенератор работает на навозе, канализационных стоках и бросовой древесине и прочем) энергию вполне можно решать вопрос с металлургией.
Хотя на бытовые и военные нужды вполне может хватать того что образуется вместе с золой - естественным способом.

al1618, Поясни пожалуйста устройство газогенератора. То есть роем яму глубиной 10 м, стенки выкладываем кирпичем, сверху загружаем сырье которое либо гниет само либо сжигаетс? Отвод газа снизу?

PKL, Да из таких базальтовых блоков собрать можно. Круто. Только зачем это нужно? Ну прогорит шамот, за это время получим чугуна уйму.

А сколько кирпича нужно сделать - глину копать, месить, лепить, дрова рубить, возить все? А тут все готово - бери и строй, осталось только с Горыни привезти.

Какой-то падеж падежей ©

Что собираетесь строить:
1. Био-реактор на навозе
2. Газогенератор
3. Аппарат для пиролиза древесины
4. Коксовую печь


Газогенератор на навозе не работает. Это уже био-реактор получается

Навоз и канализационные стоки под действием микроорганизмов дают метан. Но это уже совсем другая конструкцию. И самое неприятное, что анаэробный (без доступа воздуха) процесс брожения тепло не выделяет, т.ч. реактор желательно подогревать.

Современные продвинутые фермеры с биореакторами рапортуют о том, что в зимнее время 50% производимого газа идет на подогрев реактора. Боюсь, что повторить реактор с современным КПД не получится. Т.ч. в зимнее время года работать не будет. Или будет на свой подогрев потреблять больше, чем вырабатывает газа.

)))
"все готово" перебор. Нужны инструменты для добычи камня. Подьем камня. Доставка. Камни будут неправильной формы, т.е. кладка в лучшем случае бутовая. На каком растворе?

Домницы - их похоже в реале делали из всего, что под руку подвернется. Вполне пойдет. Да и домница переодического действия - сделали плавку, потом можно подмазать/залатать.

Домна - для несущих конструкций наверное все равно (особенно если охлаждать). А вопрос футировки Петрович на мой взгляд раскрыл недостаточно. В реале использовали естественный песчанник.


А базальт нельзя? ©

Почему они должны быть не правильной формы, если их природная форма - правильная?
Показаны реальные фотографии с природного обнажения базальтов.



Тягать волами. Доставка - по реке.

Не буду своим альтернативным мнением тему Петровича загаживать. Ждем продолжения, как планируется получать железо/сталь из чугуна.

Раз уж Петрович назвал свое сооружение "доменной печью", то предполагаю, что на выходе все же чугун. Который, как известно, в кузнечное дело не годится )))


А размеры выдержаны? Какие будут стыки. Я и говорю, что кладка скорее бутовую напоминать будет )))
А кирпичи из базальта, как делать? Лазерной резкой? ©

Десяти метровый стакан (бетонный в современном исполнении, но кирписчь ничем не хуже)
внизу колосники куда вдувается (или идет самотеком, там тогда разные режимы сгорания) воздух, если есть возможност - воздух вдувается под давлением и большим количеством пара - в этом случае наружу идет практически один метан без угарного газа и прочей отравы.
в нижней части на колосниках мусор горит но скорее надо говорить о приролизе органики - в отводящихся газах больше горючих газов чем углекислого и угарного.
нечто вроде этого, но отвод газа снизу
[cut=большой рисунок][/cut]
Интересным фактом является то что для процесса обязательна вода - и ее чем больше (в разумных пределах) тем лучше.
Из недостаков - отводимый газ ядовит и нуждается в доочистке (там очень много приятного для химиков)

al1618, идея хорошая и вполне реализуемая. вот только не пойму как это связано с металлургией.

Я специально сегодня позвонил другу в доменный цех, что бы проверить правильно ли я понимаю что «козел» это застывшая глыба состоящая из чугуна, шлака, частично восстановленной и не восстановленной руды. Да он мне подтвердил это. Я сам видел эти ноздреватые куски металла, ржавеющие (чугун так не ржавеет), размером до 400 мм. У нас такими кусками вместе с крупными кусками шлака дороги отсыпают. Так чем «козел» отличается от крицы? Наверное только тем что чугуна в нем больше.

Я не знаю как пройдет первая плавка в предложенной мной печи, думаю, что нормально и мы получим чугун. Но это можно проверить только экспериментально. При всем моем интересе к этой теме я на участке домну строить не буду. Так как полной уверенности у меня нет (может не хватить высоты и объема печи) то я исхожу из худшего варианта. При котором мы и получим крицу, а не чугун. Если мы предусмотрим и преодолеем все возможные трудности, то предлагаемая технология будет действительно работоспособна.
Какие трудности будут возникать при эксплуатации доменной печи предложенной мною конструкции:

1. Фурмы – металлические трубки для вдувания воздуха, поступающего от воздуходувки придется менять после каждой плавки. Очень сложная операция при работающей печи. Я только что узнал как это делают сейчас – спустив жидкие продукты плавки (чугун и шлак). Выбивают металлические клинья удерживающие фурму. Отводят сопло, которое вдувает воздух в фурму и подает воду для ее охлаждения. Ломами и пиками длинной 6 м, отбивают чугун и шлак из отверстии в корпусе печи куда вставляется фурма. Вставляют вручную фурму весом 80 кг. Забивают клинья крепления. Подводят сопло. Все это делают четыре горновых. Рекорд по времени – 20 минут, в среднем - 1 час. Примерно так же меняли одноразовые фурмы в 17 в. К чему и нам нужно стремится. Я еще посмотрю чертежи, попробую придумать что ни будь быстросъемное.

2. Корпус печи, лучше еще стянуть железными обручами, как это делают на кирпичных дымовых трубах для предотвращения растрескивания кладки.

3. Предусмотреть крышку с отверстием для выхода газа на верху печи. И возможностью эту крышку отводить в сторону для загрузки печи.

4. Предусмотреть деревянную вагонетку для загрузки печи с деревянными путями, проложенными по наклонной эстакаде. Скиповый подъемник конечно создать не сложно, но я сильно сомневаюсь в том что у нас для этого будет резерв мощностей привода.

5. Ну и самое главное это воздуходувка с приводом. Сопротивление воздуховодов будет примерно 20 мм водного столба, сопротивление печи для подогрева воздуха примерно 40 мм водного столба. Самое большое сопротивление у самой доменной печи примерно 400-600 мм водного столба . То есть воздуходувка (меха или поршневой насос или центробежный вентилятор) должна прогонять требуемое для плавки количество воздуха и создавать давление перекрывающее все сопротивления с запасом , то есть не менее 800 мм водного столба.

6. При высоте печи более 10 метров, начнут возникать трудности с применением ДУ для плавки. ДУ из-за низкой механической прочности под весом смеси БЖ, ДУ . известняка и движении внутри печи, начнет истираться в пыль . Что будет приводить к увеличению сопротивления слоев шихты движению воздуха. Воздух будет двигаться не равномерно через все слои, а промывать каналы. Начнут образовываться зоны через которые воздух идти не будет. Соответственно горение ДУ в них прекратится. Зоны начнут остывать вплоть до образования «козла». Но повторяю все это для печей высотой более 10 м, нам такие мощные печи не нужны. Так что ДУ нам для доменного процесса подходит.

Т.е. - 0,1 атмосферы всего? так мало?

РОМАН, У нас доменщики такие же неучи как я, спрашивал у них удельное сопротивление воздуху 1 метра шихты по высоте. В ответ "ты сейчас с кем разговариваешь?", "не забивай нам голову"

А манометров там нет, разве?

в генераторном газе - много СО и СО2
собственно именно они востанавливмают железо при доменном процессе
к томуже он вполне может гореть при очень высоких температурах при хорошем дутье.
газ(конденсат) может запасатся в кирпичных и даже деревянных емкостях большого объема

и сравнительно легко очищается от вредных примесей (пропусканиес через воду) которые стают только полезными (смола, амиак, ацетон, уксус)

что до металлургии - металл можно получать как побочный продукт от например обжика глины на цемент
подаем молотую в шаровой мельнице глину и руду в факел газа разделяем фракции на циклоне и из тяжелой или магнитом выбераем востановленое железо или повторно тяжелую фракцию в факел и чистое железо с кучей полезных присадок (подбором смеси можно получать стали различных свойств). Железо ведь очень распространенный материал - а сепаратор решает проблемму наличия доступной руды принципиально.
это понятно не тысячи тонн чугуна хотя как поссмотреть
имея столь удобный источник энергии как газ можно сделать многое.

al1618, С самой идеей согласен, только вот возможность создать шаровую мельницу в условиях древности не реализуема.

Вообщето - шаровая мельница тогда применялась
и довольно широко как и сейчас - при производстве красок
А создать ее... это обычные гранитные голыши (собирать по берегам рек обкатанные камни ) положенные в 1000 л бочку - которую можно крутить как в ручную (тогда бочка нужна поменьше ), так и волами или мельничным колесом, что тут сложного?
Перетрут что угодно в пыль, потом можно будет их заменить на чугунные или свинцовые - отходы производства.

Перечислю трудности которые возникнут при реализации шаровой мельницы в условиях 12 в.
1. Не слабый привод для вращения тяжелой бочки с камнями. Внутри бочки еще отбойные плиты.
2. Предположим что шаровая мельница у нас циклического действия. То есть загрузили камни, загрузили дробимый материал, помололи, выгрузили камни, помолотый материал и т.д. Как подать во вращающуюся бочку газ от газогенератора при этом выдержать герметичность бочки от попадания воздуха и герметичный выход прореагировавшего газа? Узел патрубка подачи газа совмещенный с подшипником довольно сложен, даже сейчас.
3. Закачивать газ периодически как и материал не получится, так как в смеси с воздухом возможно создание взрывоопасной смеси с воздухом, а искра легко появится при ударах камней при дроблении.
4. С мельницей непрерывного действия еще сложнее – одна стенка обязательно металлическая с мелкой перфорацией для непрерывной выгрузки перемолотого материала, и противоположная с затвором от шнекового питателя. Все это опять же изолированное от окружающего воздуха.

решается противовесом и наклоном тоесть угол наклона бочки - в зависимости от мощности привода (ну и для разгрузки)
за пример берем устройство бетономешалки.
Плиты и прочее - вещь не обязательная.
К слову - в этом веке у меня была конструкция дробилки для руды (реальная графика того времени) - конструкции куда как более сложная (кривошипно шатунные механизмы с приводом от колеса не одним десятком ног - дробилок) все это почти полностью из дерева.
По сравнению с этим предлагаемое устройство - верх простоты

Да зачем??? открыли заслонку на боковой стенке (наклонили бочку на противовесе) и не прекращая вращения все высыпалось (кроме камней они больше диаметром чем заслонка или шаг решетки на крышке) подняли вертикально - засыпали новую порцию на помол.


Да зачем?
керамическая (глиняная) труба в которой горит факел установлена под наклоном в факел самотеком (за счет подсоса или добавлением пыли в воздух для дутья если обжигать только тяжелые руды без легких фракций) через трубу подается пылегазовая взвесь.
И все это с немалой тягой уносится потоком горящих газов
потом разделение на циклоне (поток воздух а со взвесью заставляют вращатся - тяжелые частицы отжимаются к внешним краям потока и оседают на стены) в несколько коробов. Тяжелую фракцию можно пропустить через магнитную сепарацию и просто отобрать микрокапли полученного железа. А можно все отобрать в отдельный короб и проплавить в горне или тигле в том же факеле или на обычном угле.

Я про что - железо злесь это не цель а бонус при обжиге куда как более нужной вещи - цемента.
Если к примеру тяжелой фракции не отбирать - получится цемент схватывающийся в воде и достигающий прочности за несколько часов а не две недели как портланд.

al1618, Я понял твою идею. Возможно и получится но очень трудно сделать процесс стабильным. Имеем глиняную горелку в факел которой сыпим порошок помолотой руды, например подаем его шнековым питателем, и увлекаемый воздушным потоком к пламени, но сыпаться он все равно будет неравномерно. И непонятно хватит ли времени контакта порошка в пламени. И как регулировать параметры процесса. То в результате получим порошок железа , в этом я не сомневаюсь но непонятно что это будет порошок чугуна, стали или железа и опять как на это влиять.

а какая разница? мы имеем дело со стабильными условиями - они определяются геометрией трубы, форсунки и качества газа, и материала откуда берется исходное сырье.
Все это постоянно или меняется слабо. И два переменных параметра - скорость дутья и скорость подачи газа которыми можно управлять.
Можно еще подумать над степенью измельчения, но это все.
Дальше не спеша меняем параметры добиваясь нужного результата.
это ведь не ждать несколько дней на плавку - остывание , переработку результатов.
Процесс непрерывен, идет считай в лабораторных условиях и не слишком рискован - облом в вроде "козла" когда надо разбирать сооружение высотой в десятки метров и думать кудадеть получившийся слиток в десяток тонн - нам не надо.

И самое главное - недостатки процесса легко избавят следующие переделы - когда начнут плавить наш порошок в тигле для полуцчения готового изделия любой кузнец по цвету и ковкости определит нужные параметры и добавит нужнные присадки или исправит ситуацию усреднением крайних партий или просто решит проблемму лишней проковкой.
Главное - есть качественный (из руды не уходят, а наоборот добавляются нужные примеси - марганец, вольфрам, магний и т.д. - смотря что обжигать вместе с рудой), технологичный материал.
То есть можно идти по линии готовых качественных изделий а не тысячетонного чугунного передела - нам надеюсь не рельсы для паравозов нужны?
А обычные гвозди, скобы, и менее обычное оружие, доспехи, втулки и оси и т.д?
Потому как серьезное металлургическое производство с чугунным переделом - массовое и весьма высоконаселенное государство.
Это прокатные станы выпускающие полосу и лист, араматуру и профили - но это уже не то что может себе позволить "средний" попаданец.
Разве что в фэнтази - у гномов как раз такое государство.
Без с/х живущее исключительно на переработке и промпотенциале.

al1618, откуда вообще взята идея и описание процесса?

У меня такое чувство, что это или "развод инвесторов" или технологии даже не XXI, а XXII века.

Если я правильно помню порядок цифр. Комплекс Тульских заводов в XVII в., это где-то несколько сотен человек + 1000-1500 крестьян на вспомогательных работах. Т.е. не так уж и много. Тут уж скорее вопрос, куда продукцию девать. Тульские заводы аж в Голландию пушки сотнями поставляли и недоделанные мушкетные стволы за границу вывозили. А с учетом знания технологий, производительность можно было бы поднять в несколько раз.

А собственно на саму домну, достаточно было нескольких человек. Только бы уголь, руду подвозили.

al1618, Черт скрывается в деталях, да идея в общем то реализуема, но на доводку при кажущейся непрерывности уйдет несколько лет. У меня есть личный опыт про который я уже рассказывал. Я внедрял технологию изготовления столешниц из искусственного камня. Прочел описание, съездил на действующее производство - они мне все показали, ни чего не утаили. Смонтировали оборудование и потом год мучились вот вроде делаем все тоже самое но не выходит, подом когда появился опыт изменили 1 % технологической цепочки и все стало получаться.

так а я о чем?
небобьшими силами одну зарядку для домны надо готовить несколько месяцев
особенно если принять во внимание время которое руда сохла и выщелачивалась - чуть не год весь уикл вообще
иесли недай бог козел...
и даже если не с первого раза - это все равно почти катастрофа
переход от домницы к домне был долог в первую очередь по причинам экономическим - быстрая отдача, а домна имеет преимущество если ей не давать остывать долго
и по простой физике - тот же штукофен стал возможен в скандинавии при массавом использовании ручьев
(с очень большим перепадом высот)для дробилок и прочей механизации и нигде по другому

потому и вопрос - может искать менее масштабные альтернативы?
гидрометаллургию, электроосаждение, востановление железа алюминием натрием магнием?