열풍

Hot blast
추가 정보: 카우퍼 스토브
용광로(왼쪽) 및 용광로 내부로 불어오는 공기를 예열하는 데 사용되는 세 개의 카우퍼 난로(오른쪽)
뜨거운 용광로: 배경의 난로에서 두 개의 용광로로 가는 공기의 흐름을 기록하고, 난로를 데우기 위해 전광로에서 뜨거운 공기를 뽑아낸다.

열풍은 용광로나 다른 야금 공정에 불어 넣은 공기를 예열하는 것을 말한다. 이것이 연료소모를 상당히 감소시켰기 때문에, 열풍은 산업혁명 동안 개발된 가장 중요한 기술 중 하나이다.[1] 열풍은 용해로 온도를 높여서 용해로 용량을 증가시켰다.[2] [3]

처음 개발된 것처럼 용해로 연도 가스의 열을 여러 개의 챔버가 있는 방화용기에 번갈아 보관한 뒤 뜨거운 챔버를 통해 연소 공기를 불어 넣는 방식으로 작동했다. 이것은 재생난방이라고 알려져 있다. 열풍은 스코틀랜드의 윌슨타운 철공소에서[citation needed] 1828년 제임스 보몬트 닐슨이 철로용으로 발명하고 특허를 냈지만, 후에 후기 블루머리를 포함한 다른 맥락에서 적용되었다. 나중에 연도 가스의 일산화탄소가 연소되어 추가적인 열을 공급했다.

역사

발명 및 확산

이전에 글래스고 가스공장의 주임이었던 제임스 보몬트 닐슨은 용광로를 만들기 위해 용광로를 예열하는 시스템을 발명했다. 그는 유입되는 공기의 온도를 화씨 300도까지 높임으로써 연료 소비량을 8.06톤의 석탄에서 생산되는 철의 톤당 5.16톤의 석탄으로 줄일 수 있으며, 더 높은 온도에서 더욱 감소시킬 수 있다는 것을 발견했다.[4] 그는 찰스 매킨토시를 포함한 파트너들과 함께 1828년에 특허를 얻었다.[5] 처음에 가열 용기는 연철판으로 만들어졌지만, 이것들은 산화되었고, 그는 주철 용기로 대체했다.[4]

1828년 1월 특허에 근거하여, 토마스 봇필드는 열파법의 발명자로서 역사적 주장을 하고 있다. 닐슨은 특허 소송에서 이겼기 때문에 열풍을 일으킨 발명가로 인정받고 있다.[1] 닐슨과 그의 파트너들은 침해자들에 대한 특허를 집행하기 위해 실질적인 소송에 참여했다.[5] 이 기술의 영국 전역 확산은 비교적 더뎠다. 1840년까지 58명의 철공소장이 면허를 취득하여 연간 3만 파운드의 로열티 수입을 올렸다. 특허가 만료될 무렵에는 80개의 면허가 있었다. 1843년, 그것이 만료된 직후, 남쪽 스태퍼드셔의 80개 용해로 중 42개가 열풍을 사용하고 있었고, 남쪽 웨일스의 흡수는 더 느렸다.[6]

뜨거운 폭발의 다른 장점은 콜라 대신 생탄을 사용할 수 있다는 것이었다. 스코틀랜드에서는 상대적으로 빈약한 '검은 띠' 철석을 영리하게 제련할 수 있었다.[5] 용해로의 일일 생산량도 늘렸다. 칼더 제철소의 경우 1828년 하루 5.6t에서 1833년 8.2t으로 스코틀랜드가 1830년대 영국에서 가장 저렴한 철강 생산지로 자리잡았다.[7]

열팽창과 수축으로 파이프가 파손될 수 있기 때문에 초기 열폭발 난로는 골칫거리였다. 이것은 롤러의 파이프를 지지함으로써 어느 정도 개선되었다. 또한 더 이상 가죽을 사용할 수 없기 때문에 송풍관을 투예레에 연결하는 새로운 방법을 강구할 필요가 있었다.[8]

궁극적으로 이 원리는 Siemens-Martin 프로세스에 의해 Cowper 스토브(연소 가스로부터 유입되는 송풍 공기를 폐열로 예열하는 스토브, 현대적인 용광로에서 사용됨)와 같은 재생 열 교환기에 더욱 효율적으로 적용되었다.[9]

독립적으로, 웨일스의 이니스체드윈 워크스(Yniscedwyn Works)의 조지 크레인(George Crane)과 데이비드 토마스(David Thomas)는 같은 생각을 떠올렸고, 1836년 크레인(Krane)이 영국 특허를 출원했다. 그들은 1837년 2월 5일 새로운 공정에 의해 철을 생산하기 시작했다. 크레인은 이후 게센하이너의 특허를 취득하고 여기에 특허를 추가해 영국과 미국 양쪽에서 공정의 사용을 통제했다. 크레인이 웨일스에 머무르는 동안 토마스는 르하이 석탄&네비게이션 회사를 대표해 미국으로 건너가 르하이 크레인 철 회사를 설립해 이 과정을 활용했다.[10]

무연탄 철제

뜨거운 폭발로 무연탄은 철 제련에 쓰일 수 있었다. 그것은 또한 연료가 적다는 것은 비례적으로 황과 재를 적게 의미하기 때문에 낮은 품질의 석탄을 사용할 수 있게 했다.[11]

이 과정이 발명되었을 당시, 좋은 코킹 석탄은 영국과 독일 서부에서만 충분히 구할 수 있었기 때문에,[12] 미국의 철로는 숯을 사용하고 있었다. 이는 주어진 철로에는 숯을 생산하기 위해 광대한 삼림지대가 필요했고, 인근 숲이 함몰되었을 때 일반적으로는 불길에 휩싸였다는 것을 의미한다. 무연탄을 연료로 사용하려는 시도는 석탄이 차가운 폭발 조건에서 발화에 저항했기 때문에 실패로 끝났다. 1831년 프레데릭 게센하이너 박사는 철의 냄새를 맡기 위해 뜨거운 폭발과 무연탄의 사용에 관한 미국 특허를 신청했다. 그는 1836년 펜실베이니아주 포츠빌 인근의 밸리 용광로에서 이 방법으로 소량의 무연탄을 생산하였으나, 1838년 고장과 병과 사망으로 인해 이 공정을 대규모 생산으로 발전시킬 수 없었다.[10]

무연탄은 남북전쟁 이후 미국에서 코카콜라에 의해 추방되었다. 콜라는 더 다공성이 강했고 19세기 후반의 훨씬 더 큰 용광로에서 더 무거운 짐을 지탱할 수 있었다.[2]: 90 [13]: 139

참조

  1. ^ a b Belford, Paul (2012). "Hot blast iron smelting in the early 19th century" (PDF). Historical Metallurgy. Historical Metallurgy Society. 46 (1): 32–44.
  2. ^ a b Landes, David S. (1969). The Unbound Prometheus: Technological Change and Industrial Development in Western Europe from 1750 to the Present. Cambridge, New York: Press Syndicate of the University of Cambridge. p. 92. ISBN 0-521-09418-6.
  3. ^ Ayres, Robert (1989). "Technological Transformations and Long Waves" (PDF): 21<Fig. 7 shows C/Fe ratio time series> Cite 저널은 필요로 한다. journal= (도움말)CS1 maint: 포스트스크립트(링크)
  4. ^ a b W.K.V. 게일, 영국의 철 및 철강 산업(David and Charles, Newton Abbot 1967) 55-8.
  5. ^ a b c "Neilson, James Beaumont (1792–1865)". Oxford Dictionary of National Biography (online ed.). Oxford University Press. doi:10.1093/ref:odnb/19866. (구독 또는 영국 공공도서관 회원 필요)
  6. ^ C.K. 하이드, 기술변화와 영국 철산업 1700-1870(Princenton University Press, 1977), 154-5.
  7. ^ C.K. 하이드, 기술 변화 및 영국 철산업 1700-1870(Princenton University Press, 1977), 151.
  8. ^ W.K.V. 게일, The Black Country 철 산업 (David and Charles, Newton Abbot 1966), 71-5.
  9. ^ W.K.V. 게일, 영국의 철 및 철강 산업(David and Charles, Newton Abbot 1967) 98-100.
  10. ^ a b Bartholomew, Craig L.; Metz, Lance E. (1988). Bartholomew, Ann (ed.). The Anthracite Industry of the Lehigh Valley. Center for Canal History and Technology. ISBN 0-930973-08-9.
  11. ^ Rosenberg, Nathan (1982). Inside the Black Box: Technology and Economics. Cambridge, New York: Cambridge University Press. p. 88. ISBN 0-521-27367-6.
  12. ^ 1969년, 페이지 82.
  13. ^ Rosen, William (2012). The Most Powerful Idea in the World: A Story of Steam, Industry and Invention. University Of Chicago Press. ISBN 978-0226726342.