Каталонский горн

Катало́нский горн — относительно низкая (высотой менее 1,5 м) сыродутная печь для выплавки железа из руды, работающая в режиме постоянно подгружаемой шихты и интенсивного дутья.

Конструкция горна была разработана металлургами Юго-Западной Европы в Х—ХI вв^[1]. Каталонские горны распространились по Европе и находились в эксплуатации в Испании, Италии и во Франции до середины XIX века даже после появления мощных доменных печей. В отличие от штюкофенов и осмундских печей, увеличение интенсивности работы которых по сравнению с низкими горнами достигалось путём увеличения высоты печи, каталонский горн имел преимущество в производительности за счёт постоянно подгружаемой шихты и мощных водотрубных воздуходувок^[2].

Каталонские горны появились сначала в испанских, а затем и во французских Пиренеях. Выделяют три модификации этих агрегатов: собственно каталонский горн — самый крупный по размерам и производительности, а также наваррский и бискайский горны, несколько меньших размеров. Параметры горнов: длина от 0,6 до 1,2 м; ширина от 0,6 до 1,0 м; глубина 0,5—0,8 м. Таким образом, объём рабочего пространства пиренейских горнов составлял всего лишь 0,3—0,9 м³, то есть в 5—10 раз меньше штюкофенов, и тем не менее они практически не уступали им в производительности.

Каталонский горн применялся только для заводского производства металла в средневековых Испании и Франции. На каждом железоделательном заводе сооружали не менее 10 каталонских горнов. Они располагались вдоль одной общей стены, строившейся со стороны реки, на которой устраивались водоналивные колёса, приводящие в действие дутьевые мехи. В смежной фурменной стене под углом около 40° от уровня земли устанавливалась коническая слегка сплюснутая фурма из красной меди длиной около 20 и диаметром 2—3 дюйма. Противофурменная стена устанавливалась со значительным наклоном наружу и выполнялась с изогнутым сводом для удобства извлечения крицы из горна. В лицевой стене предусматривались отверстия для ломов (два) и выпуска шлака, а также специальное устройство для установки шесточной железной доски, которая меняла угол наклона для регулирования загрузки в горн шихтовых материалов^[3][4].

Hofman, An outline of the metallurgy of iron and steel, 1904^[5]:

Каталонская кузница представляет собой низкий, футерованный тяжёлыми железными плитами, однофурменный горн размером от 20×20 и глубиной 16 дюймов до 40×32 и глубиной 27 дюймов; фурма наклонена вниз на 30—40°, заканчиваясь на 9—15 дюймов выше дна. Горн принимает шихту весом 300—900 фунтов руды. Горн, раскалённый предыдущей шихтой, заполняется древесным углём до уровня фурмы, затем руда размером с орех загружается в сторону передней (или рабочей) стороны, а древесный уголь в сторону задней (или фурменной) стороны, причем два вертикальных столба удерживаются раздельно во время загрузки куском листового железа. Наклонная верхняя поверхность руды покрывается увлажнённой мелочью древесного угля, чтобы предотвратить унос CO и чтобы направить его сквозь руду. При дутье горячий CO проходит в основном через рыхлую крупную руду и восстанавливает её; часть газа, конечно, поднимается через топливный столб и сгорает синим пламенем до CO₂. По мере сгорания древесного угля он пополняется; добавляются слои увлажнённой мелкой руды, чтобы предотвратить унос руды и её просачивание вниз. При этом сначала образуется основной, богатый P формами железный шлак, который собирается на дне горна и выпускается. Примерно через два часа после запуска руда медленно продавливается вниз в горячую область, по мере того как последующие слои достаточно восстанавливаются под действием CO₂; восстановление завершается твердым C при белом калении. Невосстановленные части руды соединяются с пустой породой, образуя шлак, который окружает и пропитывает металлическое железо, ставшее пастообразным. Когда вся руда восстановлена, дутьё прекращают, уголь откидывают в сторону, железный шар поддевают прутьями, вынимают тяжёлыми клещами и подают к качающемуся молоту. Для обработки 1000 фунтов лимонита требуется примерно шесть часов. Для получения 100 фунтов железа требуется 300—320 фунтов руды и 340 фунтов древесного угля.

• Штюкофен
• "... по засыпке углём до высоты фурм (линия ab), ставят вертикально (по линии cd) широкую лопату и пространство между нею и фурменной стенкой заполняют углём, а к противофурменной валят руду." ^[6]
• Извлечение крицы из каталонского горна
• Схема гидравлической подачи воздуха в каталонский горн
• Развалины каталонской кузницы в Миссии Сан Хуан Капистрано, старейшей (1790ые) в Калифорнии.
• Молот (1774 год), найденный сотрудниками национального парка в коммуне Мантэ (департамент Восточные Пиренеи)
• Интерьер каталонской кузницы

• История производства и использования железа
• Сыродутная печь
• Доменный процесс
• Доменная печь
• Горячее дутьё

• Бабарыкин Н. Н. Теория и технология доменного процесса. — Магнитогорск: ГОУ ВПО "МГТУ", 2009. — 257 с.
• Вегман Е. Ф., Жеребин Б. Н., Похвиснев А. Н. и др. Металлургия чугуна. — Москва: Академкнига, 2004. — 774 с. — ISBN 5-94628-120-8.
• Карабасов Ю. С., Черноусов П. И., Коротченко Н. А., Голубев О. В. Металлургия и время : Энциклопедия : в 6 т. — М. : Издательский Дом МИСиС, 2011. — Т. 1 : Основы профессии. Древний мир и Раннее средневековье. — 216 с. — 1000 экз. — ISBN 978-5-87623-536-7 (т. 1).
• Hofman, H. O. (Heinrich Oscar). An outline of the metallurgy of iron and steel, prepared for the use of students at the Massachusetts Institute of Technology, Boston, Mass. — 1904.