До́менна піч, до́мна — металургійна піч шахтного типу (вертикально розташована), призначена для виплавки чавуну (переробного чи ливарного) або феросплавів з залізорудної сировини (руди, агломерату, окатків). Побічними продуктами доменного процесу є шлак, доменний газ і колошниковий пил. Паливом доменної печі є кам'яновугільний кокс. У ролі часткових замінників коксу можуть бути використані природний газ, коксовий газ, мазут, пиловугільне паливо та деякі інші вуглеводні. Для зниження температури плавлення пустої породи шихтових матеріалів і утворення шлаку з потрібними властивостями у шихту доменної печі додають флюси (вапняк або інші).
Особливістю доменного процесу, що відбувається в доменній печі, є його безперервність і протитечія відновлювальних газів, що утворюються внизу печі (у зоні горіння палива) й підіймаються вгору, і стовпа шихтових матеріалів, які завантажують у піч згори (колошник), а вони безперервно спускаються донизу. Опускання стовпа шихтових матеріалів відбувається через звільнення об'єму в нижній частині печі при спалюванні коксу, плавці шихтових матеріалів і випуску продуктів плавки. Шихтові матеріали завантажують у піч певними порціями (колошами) згори через засипний апарат, у нижню частину печі для спалювання коксу та його часткових замінників через повітряні фурми вдувається повітря, разом з ним вдувають також й вуглеводні замінники коксу та додатковий кисень. Внаслідок проходження фізико-хімічних процесів шихтові матеріали перетворюються на чавун, шлак і доменний газ. Час перебування порції шихтових матеріалів усередині печі від моменту завантаження на колошник до випуску продуктів плавки становить 5—8 годин.
Причиною одержання в доменній печі чавуну (містить понад 4 % C), а не сталі (містить менше 2 % С) є присутність в усьому об'ємі доменної печі вуглецю коксу, з яким відновлене залізо перебуває в постійному контакті й, розчиняючи його в собі, перетворюється на чавун.
Вступ Виплавлений в доменній печі переробний чавун далі перетоплюється у сталеплавильних печах на сталь, тобто є лише проміжним продуктом у двоступеневому процесі отримання кінцевого продукту — сталі. Таким чином, виплавка переробного чавуну на доменній печі є початковим етапом у виробничому ланцюгу металургійного заводу. Ливарний чавун відрізняється від переробного хімічним складом і властивостями і використовується для виготовлення виливків. Феросплави (спеціальні чавуни) використовуються у сталеплавильному виробництві для розкиснювання сталі.
У 2016 році у доменних печах всього світу було виплавлено близько 1,15 млрд т чавуну. Понад 95 % всього виплавлюваного у світі доменного чавуну припадає на переробний чавун. У доменних печах виплавляються лише деякі види феросплавів і порівняно в дуже невеликій кількості. У 2014 році в доменних печах в усьому світі було виплавлено 496 тис. т феросплавів (0,042 % продукції доменних печей, 0,86 % всіх феросплавів, виплавлених у різних печах). Точних даних щодо кількості доменного ливарного чавуну немає, однак вона становить вкрай незначну частку від всього доменного чавуну.
На сучасному рівні розвитку чорної металургії (2017 рік) доменна піч є основним агрегатом для отримання заліза (у вигляді чавуну) з залізної руди, хоча постійно ведуться дослідження у напрямку створення інших агрегатів і робляться спроби замінити при відновленні заліза доменний процес іншими процесами — процесами безпосереднього (прямого) одержання заліза. За даними World Steel Association, у 2016 році світове виробництво процесами безпосереднього відновлення, що конкурують з доменним виробництвом, становило 54,026 млн т (у 2014 році — 73,202 млн т ) заліза безпосереднього відновлення, тобто їхня частка у виробництві металу є значно меншою, ніж у доменного виробництва. Про значення доменного виробництва говорить також й те, що за 14 років у період між 2000 і 2014 роками світове виробництво чавуну у доменних печах зросло у понад як 2 рази — з 575,87 млн т до 1183,451 млн т відповідно.
У 2004 році кількість доменних печей у світі оцінювалася у 800 одиниць. Nippon Steel Monthly. — 2nd January 2004. — Vol. 8, no. 1-2. — P. 12. В Україні у 2008 році були 43 доменні печі,Грищенко С. Г. Украинская металлургия в 2008 году: успешный старт, кризис и его преодоление. // Металлургическая и горнорудная промышленность. — № 2. — 2009. — С. 2. станом на 1 вересня 2010 року було 36 доменних печей, з них в експлуатації перебувала 31 доменна пічТехнический уровень и научное сопровождение металлургической отрасли Украины. // Металлургическая и горнорудная промышленность. — № 2. — 2011. — С. 3. (з початком війни на сході України в зоні ОРДЛО опинилися 9 доменних печей).
Однією з найважливіших характеристик доменної печі є її корисний об'єм, від якого за всіх інших рівних умов залежить продуктивність печі. Найменші доменні печі мають об'єм у кілька сотень кубічних метрів. Найбільша у світі доменна піч має об'єм 6000 м³, вона розташована на Кван'янському металургійному комбінаті (Південна Корея).Top ranked EPC contractor — reference list. As of june 2015 . — POSCO, 2015 на сайті http://www.poscoenc.com/eng . Iron Ore: Mineralogy, Processing and Environmental Sustainability . / Edited by Liming Lu. — Elsevier Ltd. — 2015. ISBN 978-1-78242-156-6 (print) ISBN 978-1-78242-156-7 (online) Найбільшою в Україні доменною піччю є доменна піч № 9 заводу «Криворіжсталь», що має об'єм 5034 м³, була найбільшою у світі.
Найбільші доменні печі світу № піч підприємство місто об'єм, м³ рік побудови або реконструкції 1 № 1 Кван'янський металургійний комбінат, POSCO Кван'ян 6000 2013 2 № 2 Oita Works, Nippon Steel Ойта 5775Latest Blast Furnace Relining Technology at Nippon Steel 2004 3 № 4 Пхоханський металургійний комбінат, POSCO Пхохан 5600 2011 4 № 5 Северсталь Череповець 5580Крупнейшей в Европе доменной печи «Северстали» исполнилось 30 лет Источник: http://www.35media.ru/news/2016/04/12/krupnejshej-v-evrope-domennoj-pechi-severstali-ispolnilos-30-let 1986 5 № 4 Kimitsu Works, Nippon Steel Кіміцу 5555 2003 6 № 4 Кван'янський металургійний комбінат, POSCO Кван'ян 5500 2009 7 № 5 Пхоханський металургійний комбінат, POSCO Пхохан 5220 2014 8 Криворіжсталь, нині ArcelorMittal Кривий Ріг 5034 1974
Доменна піч, залежно від її об'єму, за добу перетоплює від кількох тисяч до 18-20 тис. т (від 50 до 250 залізничних вагонів) шихтових матеріалів.Y. K. Rao. Stoichiometry and Thermodynamics of Metallurgical Processes . — Cambridge, CUP Archive, 1985. P. 32. ISBN 0 521 25856 1 Draft environmental impact statement . Valume I. — U. S. Army engineer district, Buffalo. — 1979. P. 70. Продуктивність доменних печей, залежно від об'єму, становить від кількох сотень тонн до понад 12000–13500 т чавуну на добу,M. Geerdes and others. Modern Blast Furnace Ironmaking: An Introduction . — Third Edition. — Amsterdam: IOS Press BV. — 2015. ISBN 978-1-61499-498-5 найбільшої доменної печі — до 16000 т на добу. Кампанія доменної печі, тобто тривалість безперервної роботи від «задування» (пуску) до «видування» (зупинки), становить 10–15 років,Доменна піч. // Українська радянська енциклопедія . — 2-е видання. — Т. 3. — Київ, 1978. іноді 20 років і більше.
В Україні проєктуванням доменних печей та їхніх допоміжних агрегатів займаються «Укрдіпромез», «Діпросталь» та декотрі інші проєктні організації.
У доменних цехах металургійних заводів будується, як правило, кілька доменних печей. Більшість процесів на доменній печі механізовані і автоматизовані.
Етимологія Назва «доменна піч» або «домна» (), пов'язана з («дму», «дути»), тобто «піч, яку роздувають». Аналогічно від «димати» («надувати міхом») утворене слово «демня» («горно», «кузня»).
Історія
Загальна історія
Доменні печі з'явилися у Європі приблизно в середині XIV — початку XV століть.Доменне виробництво. // Українська радянська енциклопедія . — 2-е видання. — Т. 3. — Київ, 1978.Iron and still. History. / The World Book Encyclopedia. — Volume 10. — 1994. Page 451.Jack Goody. Metals, Culture and Capitalism: An Essay on the Origins of the Modern World — New York: Cambridge University Press. — 2012. Page xviii. ISBN 978-1-107-02962-0 ISBN 978-1-107-61447-5 Їх почали будувати на території сучасної бельгійської провінції Намюр приблизно 1340 року. Перший опис виплавлення чавуну, за деякими даними, міститься у працях французького єпископа Генриха з Пуатьє і датується 1371 роком.Доменное производство: Справочное издание. В 2-х т. Т. 1. Подготовка руд и доменный процесс / Под ред. Вегмана Е. Ф. — М.: Металлургия, 1989. 496 с.
Доменна піч була створена чисто досвідним шляхом. До виникнення доменних печей протягом кількох тисячоліть основним способом отримання заліза з руди був сиродутний процес у так званих сиродутних горнах. Сиродутним процесом отримували залізо тільки у напівтвердому, тістоподібному стані — у вигляді так званого губчастого заліза, просяканого шлаком. При обробці його молотом, з нього видалявся шлак і отримували залізну заготовку, з якої виготовляли потрібні вироби.
Сиродутне горно внаслідок розвитку перетворилося на більшу за розмірами сиродутну піч (такі печі також часто називають горном). Подальше збільшення розмірів сиродутної печі, головним чином у висоту, і кількості подаваємого повітря призвело до змін у процесах і перетворення її у домницю (штюкофен), що разом з напівтвердим губчастим залізом видавала новий продукт — рідкий чавун. Через те, що чавун не піддавався куванню, металурги спочатку вважали його браком. Однак, пізніше навчилися робити з чавуну виливки і переробляти його у кричному горні на ковке залізо. Подальший розвиток домниці перетворив її на доменну піч, що принципово не змінилася до нашого часу, продуктом якої став тільки чавун у рідкому стані, який потім переробляли у кричному горні. Таким чином, замість безпосереднього отримання готового до обробки заліза з руди у сиродутному горні, тобто одноступеневого процесу, з'явився двоступеневий процес — отримання чавуну у доменній печі і подальша переробка його на ковке залізо (пізніше — на сталь) у іншому агрегаті — кричному горні. Такий процес виявився економнішим і продуктивнішим. Весь подальший розвиток металургії проходив як вдосконалення цього двоступеневого способу виробництва сталі. Пізніше для переробки чавуну на сталь були розроблені пудлінгова піч, мартенівська піч, конвертер.
Розвиток доменної печі відбувався перш за все шляхом збільшення її розмірів. Якщо у XV–XVI століттях висота доменних печей становила 4,5 м, то у 18 столітті вона досягла 10–13 м, сучасні доменні печі мають висоту понад 33 м.Г. Г. Ефименко, А. А. Гиммельфарб, В. Е. Левченко. Металлургия чугуна. — К.: «Вища школа», 1974. Збільшення розмірів доменних печей давало збільшення продуктивності. У 15–16 століттях продуктивність печей була 1,6 т на добу, у XVIII столітті — 16–17 т, найбільші доменні печі кінця XX століття виплавляли до 12000 т чавуну на добу. Збільшення розмірів печей стало можливим завдяки розвитку повітродувних засобів. Спочатку для подачі дуття використовувалися клиноподібні міхи, що приводилися у дію потужним водяним колесом. Потім з'явилися циліндричні міхи, пізніше — газові повітродувки, ще пізніше — турбоповітродувки.
Як паливо здавна використовували деревне вугілля. Розвиток металургії у Англії вже у XVI столітті призвів до вирубки більшої частини лісів країни, що викликало необхідність пошуку нових видів палива. У XVII столітті Дод Додлей здійснив вдалі доменні плавки на кам'яному вугіллі. З 1709 року А. Дербі I робилися спроби використання у доменній плавці кам'яновугільного коксу як домішки до деревного вугілля. В 1735 році А. Дербі II успішно застосував в доменній плавці кам'яновугільний кокс без домішки інших видів палива. Разом з тим, доменне виробництво на деревному вугіллі існувало до кінця XIX століття, а у країнах з великими запасами деревини — до другої половини XX століття й, навіть, до початку XXI століття (Бразилія).