Зверь Лютый. Книга 21. Понаехальцы

Не надо иллюзий: никто в мире не умеет работать с такой печкой. А уж при неизвестном сырье, с топливом, которое сильно отличается от обычного, с продувкой, которой здесь не бывает...

Короче: я не ожидал от первой плавки ничего приличного.

Прокуй звал меня "на праздник освобождённого труда и металла". А я... я боялся. Обосновывал тем, что буду отвлекать внимание, что народ будет выпендриваться и нервничать в присутствии начальства.

Но если честно... просто страшно. Слишком много было вложено в эту печку, слишком много надежд с ней было связано. И слишком много непредсказуемого.

Терпел-терпел, да и не вытерпел. Пошёл таки посмотреть.

Ну, типа, всё путём. Если учесть, что варку железа вижу вживую в первый раз в жизни... в двух жизнях.

В принципе — скучно. На нормальной домне можно хоть какие-то рукоятки подёргать. Кислорода подбавить, газа, там. Или, к примеру, электричества подкрутить. Тут — только заслонку на воздухозаборнике прикрыть да смесь в очередной колоше чуть изменить.

Ребята перекрестились дружно и пошли выпускать. Чего сварилось. В этой нашей... "бляуофене".

* * *

"Бляуофен" — два усеченных конуса, соединенных широкими основаниями; малое сечение верхнего конуса, куда засыпается уголь и руда — колошник, плоскость соприкосновения широких оснований конусов — распар, малое сечение нижнего конуса — лещадь (bottom-stone). Часть конуса между фурмами и лещадью — горн, часть между распаром и фурмами — заплечики. Фурмы — на "аршин с кепкой" выше лещади.

Почему — не знаю, но во всех приличных печках, и на Востоке и на Западе, даже в самых родо-племенных — дуют не от самого дна.

Наша печка не совсем "бляуофен": заплечики сделаны положе; не доходят до лещади на 1/8 высоты; стены горна выложены почти вертикально, образуя цилиндр. И — "топ-фри", "открытая грудь". Хотя геометрически — совсем не "топ".

У классической "бляуофены" кладка передней стенки начинается с самой лещади. Здесь передняя стена начинается с уровня фурм. Между нижним камнем передней стены — темпелем и лещадью во всю ширину и высоту нижнего горна остаётся окно; против этого окна снаружи, отступя фута на полтора от передней стены, поставлен порог (dam-stone). Между темпелем и порогом — щель, через которую кочергой очищают нижний горн.

Очертания домны должны соотноситься с качеством руды: руды легко восстанавливаемые и легкоплавкие не требуют долгого пребывания в печи — печки невысокие, заплечики крутые, горн широк; такими будут штирийские бляуофены — в них руда остается всего 6 часов; чем трудновосстановимее руда, тем положе должны быть заплечики; чем трудноплавче руда, тем уже должен быть горн. Сырой горючий материал требует более высокую печь; чем труднее сгорает уголь, тем время пребывания руды в домне больше...

Всё это — мило. Кусочки где-то когда-то читанного, слышанного. Это — "чем... тем..." — прекрасно, если знаешь с чем сравнивать. Для меня — первая плавка. Для моих людей... В "святорусских" домницах таких вывертов нет.

Да не знаю я! И никто не знает! И пока мы сами шишек не набьём...

Когда в нижнем горне чугун и шлак поднялись до уровня фурм — дутье остановили, заделку у темпеля выгребли, всунули в горн рабочий лом (им работают вчетвером). Впихнули под темпель так, чтобы он прошел по лещади до задней стены; налегая на длинный конец лома, встряхивали им — в горне на стенах есть приставшие "жуки" (губчатая масса железа) — их отбили.

Сгребли шлак, спустили по пологу (сделанная из огнеупора, хотя должна быть чугунная, но у нас нету, доска в ширину порога, приставленная к нему наклонно), "нагрели у рыла" (не заделывая у темпеля, пустили дутье минут на 10). Потом, заделав у порога набойку, произвели выпуск чугуна, пробив ломиком, на уровне лещади, глиняную заделку боковой щели.

Вот оно! Потекло! Расплавленное! Неужто — чугуний?!

У смеси железа с углеродом есть свойство: чем доля углерода выше, тем точка плавления ниже. Самое тугоплавкое (1539 ®C) — техническое чистое железо. В РИ металлурги увидели текущее железо только во втор.пол. 19 в.

Понятие "козёл" — "замёрзший" в печи металл — для металлурга имеет не личностные, а физико-химические свойства. Мы очень старались не допустить "окозления", старательно поддували да подогревали. За что и поплатились.

Из металлоприемника чугун побежал в копеж (место сбоку полога), откуда по борозде в формы, приготовленные в песке. Такие... чугунные "свинки". Надо бы — не в песок, а в изложницы. Пока нету.

В домне за фурмами — ярко-бело, пламя на колошнике — длинное, легкое, красноватого цвета, на конце едва заметен белый дымок.

"Спелый ход" — шихта составлена правильно, сила дутья и нагрев согласованы с составом руды и внутренним очертанием печки, количество засыпаемых угля и руды — в должной пропорции. Восстановление руды полное, в горне чисто, выпуск чугуна делается легко.

Если что-то не так — "сырой ход".

У нас всё идёт красиво. Даже странно как-то. Без "кавардака": это металл, который течёт по борозде медленно, с шумом и искрами, и тотчас застывает в пористую массу.

Домну по высоте можно разделить на 5 частей.

От колошника до температуры в 400®C, примерно 1/3 высоты — зона приготовления. Руда выделяет влагу и химически соединенную воду, подготовка необугленного горючего материала.

Второй пояс до 900®C — зона восстановления; углекислота, действуя на раскаленный уголь, образует окись углерода, которая восстанавливает руду от поверхности к центру; выделяется углекислота флюса; нижняя граница — распар.

Ниже — пояс обуглероживания; заплечики; губка восстановленного железа начинает обуглероживаться, переходя в сталь и чугун; в нижней части этой зоны — у начала верхнего горна, 1200®C, начинается химическое взаимодействие рудной породы и флюса, заканчивается уже в четвертом поясе — зоне плавления, 1500®C. Объем ограничивается верхним горном; происходит плавление чугуна, образование и плавление шлака (образование шлака требует более высокой температуры, чем его плавление).

Наконец — зона горения, занимает наименьший объем; начинается не выше 10 дюймов под фурмами; наивысшая температура домны, от 2000 до 2200®C. Железный лом, толщиной в дюйм, просунутый за фурмы на длину 171/2 д., в 11/2 минуты совершенно оплавляется.

Что-то мне не верится. Даже нашему, знаете ли, Дмитрию Ивановичу. Который Менделеев. Который вот это описание и составил. Насчёт 2200®C.

Оказалось — зря я так к творцу "Периодической системы".

Факеншит уелбантуренный! Тут она и завалилась! Не "система" — печка.

Итить её... воздуходуйно. Прогорела, гадина.

Построили бы чуть иначе — видели. Когда кирпич начинает краснеть — есть стандартные методы изменения режима, в крайнем случае — ремонт "на ходу".

"Когда внутренняя футеровка домны делается кирпичная и вся кладка горна удобна для наблюдения, тотчас видно, когда какая-нибудь часть стенки начнет краснеть — гореть; для прекращения этого достаточно на колошник против такого места отгрести от стены уголь и в эту канаву сыпать рудной мелочи (подрудок); если... кирпич будет продолжать гореть, то нужно сделать выпуск и, замазав фурмы, выломать сгоревшие кирпичи, в верх образовавшегося отверстия заколотить обрезки мокрых досок (чтобы они не давали очень высыпаться углю и руде...), и, очистив ряд, на который можно класть новый кирпич, возможно быстро сделать кладку на жидкой глине; по исправлении пускают дутье. Если вследствие какой-нибудь неполадки (напр. поломки мехов) приходится временно остановить домну, то, очистив хорошенько в горне и сделав выпуск, замазывают фурмы и закрывают колошник...".

В принципе — моя ошибка.

"Внутренняя кладка из огнеупорного материала (футеровка шахты) в старых печах окружалась массивным кожухом из красного кирпича; для возможности же шахте расширяться от нагревания между кожухом и футеровкой оставлялось пустое пространство — забудка, пазуха, которое заполнялось плохими проводниками тепла: песком и т.п. В наружной кладке, против тех мест, где должно иметь доступ к внутренним стенам, выводятся своды; их никогда не бывает менее 2-х: один фурменный, для провода дутья, а другой рабочий, для выпуска чугуна".

Вот такую "старую" печь мы и построили.

"Домны современной постройки резко отличаются...; вместо прежнего, тяжелого наружного кожуха во всю высоту домны, ныне он делается только до распара, вся же труба заключается в цилиндре из котельного железа, причем футеровка покоится на колоннах и вместо темных сводов вокруг горна всюду светло и доступ свободен. На лещадь и стены горна прежде употребляли камни огнеупорной горной породы, в настоящее время они заменяются кладкой огнеупорного кирпича".

Камней "огнеупорной горной породы" у нас и сначала не было. Тут всё правильно. А вот с наружным кожухом... А где я возьму для этой дуры "цилиндр из котельного железа"?! Да и колонны под футеровку выкладывать — сперва научиться надо.

* * *

Когда эта... бляуфенина начала гореть и внутрь заваливаться, все нормальные люди кинулись в рассыпную. А Прокуя я поймал за шиворот в последний момент — он кинулся к печке. Поддержать её хотел.

Как он вопил, какие слова говорил...! Потом дрался со мной, потом плакал... "Суета сует и всяческая суета". А люди, тем временем, сделали всё нужное.

Позволили всему, что могло гореть — сгореть. Оказалось — много мы дерева используем. Выпустили остаток металла из нижнего горна. Просто в ямки в песке. Типа как на Райковецкой домнице. "РОзлив вина по-еврейски". Я ж рассказывал!

Главное: сами не погорели. Ожоги были у многих, но серьёзно — только двое. И — без смертельных случаев.

— А! Всё пропало! Печка сгорела! Железо погибло!

— Прокуй, уймись. Ничего страшного. Печку отстроим заново. Представление о режиме ты получил. А железо...

Железо... Мы получили полста пудов полного спектра. От "нулёвки" — железа с меньше 0.1% углерода до белого чугуна с 6-7%.

* * *

Напомню: сталь — смесь железа с углеродом в диапазоне 0.1% — 2.14%.

Некоторые говорят, что в сыродутной печке нельзя получить сталь. Отнюдь. В реальности есть сталь "передельная", "сварная", "тигельная". И — "сырцовая". Которая получается в обычной "святорусской варнице" при "прямом восстановлении железа".

На "Святой Руси" её умеют выделять из общей массы.

"Передельной" на Руси, как и во всём мире ещё нет. Все остальные дают, примерно, десятую часть всего русского железа.

В сыродутном процессе никто толком до конца не понимает. Я имею в виду — из специалистов.

Одни считают, что железная руда восстанавливается до металла в твердом состоянии в виде пористой пастообразной низкоуглеродистой массы, сквозь которую проникает вязкий железистый шлак, хорошо плавящийся при температуре выше 1200 ®С. В результате пористое железо образует достаточно плотную крицу и не насыщено углеродом.

Однако, в отдельных местах формируются науглероженные зоны. Цель плавки — получение мягкого (низкоуглеродистого) ковкого металла.

Другие полагают, что в зонах печи, где температура составляет 800-1200®С, частицы железа сначала науглероживаются, затем плавятся в виде чугуна. Потом — повторное окисление углерода и металла в фурменной зоне печи, температура в которой выше 1400 ®С.

Третьи полагают, что, в различных зонах проходят оба процесса. Поэтому продукты сыродутного производства содержат и высокоуглеродистые стали, и даже частицы чугуна.

Изотермы в печи напоминают пламя свечки. Температура в зоне горения превышает 1400®С, но в нескольких сантиметрах от нее 1200-1300®С, а на колошнике 500-700®С.

В верхней части печи (500-550®С) руда теряет влагу и становится пористой. До зоны 700-750®С большая часть гематита (Fe2O3) восстанавливается до магнетита (Fe3O4 ) и монооксида железа (FeO), на поверхности кусков руды образуется тонкий слой металлического железа. В сильной восстановительной атмосфере начинается процесс науглероживания. Наиболее активно он проходит в области температур, превышающих 900®С, когда ?-железо поглощает углерод из газа:

3Fe + 2CO = Fe3C + CO2

В кусках частично восстановленной руды содержатся остаточные минералы, пустая порода, монооксид железа и металлическое железо. Углерод из СО (2СО ?С + СО2 ) проникает в трещины и поверхностный слой металлического железа. Давление газа достаточно высоко для диффузии углерода в железную оболочку. "Конгломерат" из остаточных минералов, монооксида железа, вкраплений древесного угля, заключенных в пористую металлическую пленку, опускается на уровни, где температура около 1200®C.

Здесь пустая порода активно взаимодействуют с монооксидом железа с образованием фаялита (Fe2SiO4) — основной составляющей шлака сыродутной плавки. Расплавленный шлак проникает через поры в "конгломерате" и опускается на подину печи.

Температура горения древесного угля — около 1400®C, начало восстановления оксидов железа — 650оС. В диапазоне 700-800®C Fe3O4 и FeO восстанавливаются до металлического железа. Казалось бы — чего дальше греть-то?

Как с варкой хрусталя: у химиков процесс уже пошёл, а у технологов — ещё и конь не валялся. Железо восстанавливается, но не течёт — сидит молекулами в окружающей среде. Металлурги не железо плавят, а кремнезёмы с глинозёмами — пустую породу.

Получается лепёшка — крица. Сначала "макароны по-флотски" — много шлака с вкраплениями железа. Потом "пельмени" разного уровня "мясистости". Переход от "макарон" к "пельменям" — тысячелетия истории человечества.

Идеал — "чисто мясной рулет". Но от 2% неметаллических включений в продукции русских варниц — всегда.

* * *

Ну вот получили. Что-то. Начали разбираться. Выпуск шёл "сплошняком с недоваром". Разделялся частями: видно, какие чушки — сверху расплава, какие снизу. Треть — нормальное мягкое железо, треть — оцел, сталь. Точнее: стали. Всего спектра: от малоуглеродистых до высокоуглеродистых. Треть — чугун. В обоих вариантах: сером и белом.

На "Святой Руси" слова "чугун" — нет, работать с ним не умеют. Раз под кувалдой колется — дерьмо, "свиное железо". Да ещё и в смеси со шлаком.

Напомню для знатоков: ковка в средневековье — прежде всего не способ формовки изделия или уплотнения поверхности, а способ выбить шлак из железа. Иногда — железо из шлака. А тут оно — бздынь и "в щепки". Или как это у металлов называется?

Ну, не так уж чтобы совсем. У нас тут высокий "бляуофен", а не штукофен, от которых этот термин — "свиное железо" — и пошёл. С этим чугуном можно работать.

Как? — Ну... ядра пушечные лить... пушек нет... гробы делать, как в Индии... у нас деревянные... мостовые мостить, как в некоторых уральских городах...

— Дрянь! Лопается! Ковать нельзя!

— Уймись, Прокуёвина! Ты про ковкий чугун слышал?

Затих. Не слышал, не видел, не верит.

* * *

И правильно делает: "ковкий чугун" — нормально не куётся, название — условное. Особенность: графитовые включения расположены в форме хлопьев и изолированы друг от друга, отчего металлическая основа менее разобщена, обладает некоторой вязкостью и пластичностью.