Причем на местных заводиках, которым не требовалось производства в миллионы тонн проката в год, устройства были попроще, да и вообще все было как-то компактнее, ближе — я бы сказал, по домашнему, душевно — в отличие от гигантов индустрии.
Ведь сами прокатные станы, в принципе, довольно компактные механизмы (если не учитывать длинных механических передач и мощных моторов). Но чем больше количество самих станов, чем больше площадь вспомогательных устройств и помещений — тем выше производительность станов. Например, производительность одного стана зависит в том числе и от длины отводящего рольганга — чем он длиннее, тем больше на нем может одновременно разместиться прокатанных полос — ведь перед подачей полосы на следующую прокатную клеть или на склад происходит какая-то задержка — надо и приостановить скорость передвижения полосы по рольгангу, и направить ее в нужный ручей — пусть даже и с помощью направляющих, но скорость надо снизить, чтобы полоса не вылетела куда не нужно, а при перемещении на склад — сдвинуть ее на другие направляющие. И если длина выходящего рольганга равна только длине прокатанной полосы, то все эти работы по перемещению притормозят прокатку на стане — он будет вынужден ждать, когда рольганг освободится для приема следующей прокатанной полосы — и только тогда начинать прокатку. Поэтому длина отводящего рольганга на высокопроизводительных заводах составляет до девяноста метров, хотя для самого проката было бы достаточно и десяти, и даже пяти.
То же и с количеством станов — полосу можно бы откатать и на одном, но тогда ее придется гонять через валки одного и того же стана вперед-назад, а любое изменение направления движения — это потери во времени. Поэтому в крупномассовом производстве и стараются установить несколько станов и прокатывать на них одну полосу в поступательном движении — вот и получаются длиннющие цеха, в которых установлены сотни метров рольгангов и несколько прокатных клетей. Все — для того, чтобы повысить эффективность использования оборудования, не позволить ему простаивать без дела. Отсюда — высокие начальные затраты на строительство — требуется построить большие цеха, изготовить, завезти, установить и наладить много оборудования.
Ну и под склады заготовок и готовой продукции тоже требуется место — порой помещения, где остывают прокатанные полосы и готовые изделия, занимают больше места, чем само оборудование для прокатки — ведь результаты прокатки остывают естественным путем, что может занять не один десяток минут, а то и несколько часов. И, соответственно, для размещения множества остывающих изделий требуется много места — стеллажи, кантователи, рольганги для перемещения к стеллажам. То есть снова — количество производимой продукции переводит такие производства на другой уровень затрат — не хватает одного линейного стеллажа — и будь добр устанавливай оборудование для поперечного перемещения продукции. Ну и так далее.
Например, три блуминга заготовочного цеха умещаются всего на двадцати пяти погонных метрах. Но перед ними расположен еще подводящий рольганг длиной двадцать метров, чтобы снизить апериодичность подачи заготовок, склад заготовок длиной сорок метров, а после тройки блумингов — двойной транспортный рольганг длиной 75 метров и три холодильника длиной по тридцать метров каждый — вот и получается, что на 25 погонных метров непосредственно рабочей площади приходится 225 метров вспомогательных площадей. На местных заводиках все было гораздо компактнее — блуминг — один вместо трех, склад метров десять, две нагревательные печи, от которых сразу же идет подающий рольганг, после клети — принимающий рольганг, с которого заготовку затем стаскивают вбок, на стальные направляющие, где он и остывает в сторонке. Весь цех — длиной тридцать метров, и может выпускать прокатанных блумингов по пять-семь штук в час — десять-двадцать тонн, а не 250-300, как более серьезные, но и более длинные цеха заводов-гигантов.
И вот мы и пытались понять — сможем ли прокатывать на имеющемся оборудовании бронеплиты.
ГЛАВА 25.
Чтобы получить бронеплиту, или бронелист, надо выполнить отливку — в блум — балку в квадратным сечением, а лучше — в сляб — толстую плиту, которая является почти что бронелистом, только с внутренними дефектами, возникшими из-за отливки. И затем прокатать в лист нужного размера, заодно избавившись от дефектов отливки — прежде всего внутренних полостей и напряжений, которые образуются при остывании металла.
В принципе, прокатка блумов или слябов на среднем блуминге-1000 с диаметром рабочих шестерен 1000 миллиметров, диаметром валков в 950 миллиметров и длиной бочки валка 2350 миллиметров требовала прилично оборудования. Такие станки позволяли прокатывать блумы сечением до 250х250 миллиметров и весом до четырех тонн или слябы сечением до 200х900 миллиметров весом до шести тонн — а это плиты длиной чуть более четырех метров, так что понятно, откуда берутся все эти длинные рольганги и вообще размеры прокатных станов — такие слябы ведь могли прокатываться до 25 раз, что при средней вытяжке за прокатку в 1,16 превращало сечение 20х90 сантиметров площадью 1800 квадратных сантиметров в сечение всего в 50 квадратных сантиметров — это 0,5 сантиметра на метр, при этом длина такого шеститонного сляба увеличилась бы до 150 метров. Понятное дело, что до таких длин никто дело не доводил, и если надо было и дальше уменьшать толщину, заготовку разрезали на промежуточных прокатках на куски меньшей длины — 20,30,60 и так далее метров — насколько позволяли рольганги, здравый смысл и скорость остывания полос — ведь если их не успеем прокатать, пока они не остынут ниже допустимой для прокатки температуры, их придется подогревать, то есть они должны будут поместиться в печь. Но все-равно, даже с разрезанием на куски такие прокатные комплексы получались длиной за двести метров — все дело в эффективности использования оборудования — чем больше времени оборудование работает на саму прокатку, тем оно эффективнее используется. А "больше времени" значит "тем непрерывнее лист и обраотка" — вот и делали отводящие рольганги максимально длинными, чтобы на них вмещались листы максимальной длины.
Причем, что интересно, большая ширина валков — порой в несколько раз больше ширины проката -использовалась своеобразно. Так, из более чем двух метров их длины гладкой мог быть только метр — чтобы раскатать по горизонтали. А по бокам протачивались дополнительные ручьи — либо для обжима блумов, либо для прокатки ребер слябов, если не было стана с вертикальными валками или же размеры позволяли откантовать сляб в вертикальное положение и удержать его при прокатке — так, у описанного мною среднего блуминга верхний валок мог подниматься на 1200 миллиметров — то есть он мог обжать с боков довольно широкие слябы. Были и другие "калибры" блумингов. Так, большой блуминг-1200 имел диаметр валка 1150 миллиметров, длину его бочки — 2800, мог прокатывать слябы сечением до 25х160 сантиметров (и снова — длина бочки более чем на метр превышает ширину сляба, даже с учетом дальнейшего уширения при прокатке) и весом до 32 тонн — а это полоса длиной десять метров (соответственно, рольганги должны вместить как минимум ее — вот и пошли расти размеры прокатного стана). Причем это — полоса исходного сляба, а при максимальной прокатке до сечения в метр — 0,5х200 сантиметров — из нее получилась бы полоса длиной четыреста метров — то есть в идеале, чтобы достичь максимального коэффициента использования данного стана, надо строить подводящий и отводящий рольганги длиной по четыреста метров каждый. Малые блуминги, с диаметром валков в 800 миллиметров и длиной бочки в 2300 могли прокатывать слябы начальным сечением до 20х70 сантиметров и весом до трех тонн — это полоса длиной чуть более двух с половиной метров. Тут рольганги уже поменьше, но даже такой стан выдавал бы в час 120 тонн прокатанных слитков, а в год — 700 тысяч тонн. Правда, мы бы и от таких не отказались бы, но — не было.
А были обычные прокатные станы, которые мы и собирались приспособить для прокатки брони. Так-то в книгах я видел чертежи бронепрокатных станов. Оказывается, если не гнаться за эффективностью использования оборудования, это могли быть довольно компактные сооружения — длиной всего под пятьдесят метров да еще тридцать метров холодильник — помещения для остывания прокатанных листов, в отличие от сортовых станов, которые могли раскинуться и на четыреста метров, и на семьсот, из которых только девяносто-сто пятьдесят метров занимал холодильник, а остальное — в основном рольганги, чтобы уместился непрерывный поток раскатываемого металла.
Причем упомянутый мной бронепрокатный стан был серьезным сооружением. Так, длина валков у него была — внимание! — пять метров. Пять. Метров. Длина валка. Причем валков было четыре — два прокатных диаметром в метр, и два опорных диаметром полтора метра. И предназначался стан для проката бронеплит шириной до четырех с половиной метров и толщиной более полуметра — корабельная броня — весом одной плиты до ста тонн. И вот эта махинища занимала в длину всего пятьдесят метров. Причем сама клеть прокатного стана — всего семь метров, а остальное — опрокидыватель, подводящие и отводящие рольганги, поворотное устройство, ножницы — то есть вспомогательное оборудование. За двадцать минут он прокатывал слиток весом в семьдесят тонн в броневую плиту толщиной 550 миллиметров. Мощь. Сила и мощь.
Толстолистовой стан 3500 для прокатки листов толщиной до 50 миллиметров и шириной более трех метров был в длину со всей обвязкой уже 680 метров. Он мог катать листы длиной до 16 метров. Уж не знаю, для чего они были нужны, но производительность стана была адской. Так, в час он мог прокатать 200 тонн — если на танк уходит, скажем, 10 тонн прокатанного листа, то это получается прокат на 20 танков в час, или 160 танков в смену — то есть одна рабочая смена — и готово листа на танковую дивизию. Ну, это без учета потерь листа на раскрой. Да пусть даже две смены — производительность была немалой. Но и клетей у него было только на прокате — две на черновой и четыре — на чистовой обработке. Еще две клети — на разрыхлении окалины и одна — вертикального обжима.
Среднелистовой стан 2300 был уже скромнее — он выдавал прокат толщиной до 30 миллиметров и шириной до двух метров и состоял всего из двух клетей, причем реверсивных, отчего выдавал всего 50 тонн проката в час — то есть в смену отрабатывал "всего" на половину танковой дивизии.
Ближе всего по параметрам нам был универсальный одноклетьевой стан 1200 мм — он мог прокатывать слябы сечением 300х1000 миллиметров и длиной до трех метров в полосы толщиной 50 миллиметров и шириной в метр. Собственно, чертеж этого стана я и взял в качестве аргумента за переориентирование одного из наших прокатных станов на прокат брони — диаметр валков был у обоих 700 миллиметров, длина бочки — 1200. Правда, мощность двигателя у "образцового" была 4000 лошадиных силы — почти три мегаватта. Тогда как у нашего — в пять раз меньше. Ну так и не будем пока раскатывать в тонкие листы, и катать будем помедленнее — вот и хватит мощности. Ведь чем ниже скорость деформации — тем ниже сопротивление материала. Ну, получим не 60, а 5 тонн в проката час — два-три сляба — нам ведь и надо-то не делать танк целиком, а получить только лобовую броню для самоходок — если прокатывать листы под два сантиметра — как раз получим в час двуслойной брони на две самоходки, в сутки — на сорок, и за неделю-две как следует приоденем наши самоходки. Самое главное — этот стан уже установлен и используется, а еще главнее то, что в его линии мало того что есть рольганги по десять метров — подающий и принимающий, так еще и поворачиватель, который может повернуть прокатываемый лист на девяносто градусов — это важно, если заготовка узкая, а из нее надо получить широкий лист — тут только раскатывать поперек, так как уширение при продольной прокатке не очень большое — как писал немец Котель в своей книге "Основы прокатки", переведенной у нас в 1933 году — "Сущность процесса прокатки — это значительное удлинение и небольшое уширение". Ну или отливать широкие заготовки, но тут обычно отливали длинные узкие для прокатки балок и рельс, а вот как раз прокатка кровельного железа и шла на упомянутом стане.
Как я понял, длинные валки и были нужны в том числе для раскатки в поперечном направлении. Но и радиус валка имел значение — величина уширения при прокатке была пропорциональна корню из радиуса валка, поэтому — чем больше был у валка радиус, тем больше можно было получить уширение прокатываемого металла, так что поперечная раскатка порой становилась и ненужной. Но валок влиял своим радиусом на уширение не только напрямую, но и косвенно — через максимальную степень обжатия — чем больше обжатие, тем больше уширение. А чем больше радиус валка — тем больше можно получить обжатие, так как валок должен надежно захватить прокатываемый металл, а угол захвата не может быть бесконечно большим — он не должен превышать коэффициента трения между валком и металлом — эмпирическая формула дает величины максимального обжатия от 1/10 до 1/14 диаметра валков — в зависимости от коэффициента трения и температуры. То есть если валок диаметром один метр, то максимально обжать можно от 100 до 70 миллиметров за один проход. По тем же эмпирическим формулам, на валках возможно суммарное обжатие исходной полосы с толщиной не более половины диаметра валка. То есть на стане 250 (с диаметром валка 250 миллиметров) можно прокатывать слитки толщиной до 125 миллиметров, с обжатием за один проход не более 12,5 миллиметра — то есть каждый раз опуская верхний валок на эту высоту — это если он еще позволяет двигаться в вертикальном направлении — а то и протачиванием отдельных ручьев, что вообще-то снижает локальный радиус валка, а значит снизится и максимальное обжатие на проходе через этот ручей. Ну и — до кучи — стальные валки имели больший коэффициент трения по сравнению с чугунными, поэтому они и за счет этого могли увеличить степень обжатия и соответственно уширение прокатываемого металла.
Но нам все эти возможности не были доступны — 700 миллиметров — это был наш самый крупный валок. Правда, перед войной сюда начали завозить какое-то прокатное оборудование для завода сельхозмашин — собирались расширять его прокатное производство, но что там успели завезти нам пока было неясно — еще не добрались до всех этих ящиков, а уж об установке этого оборудования пока и речи не шло — пока мы старались по максимуму использовать то, что уже есть и работает.
Как раз присмотренный мною прокатник на 700 миллиметров имел поднимающийся и опускающийся верхний валок, что было более характерно для блумингов. У обычных дуо-станов валок как правило неподвижен, а обработка определяется самими валками — их калибрами — какие калибры выточили на поверхностях валков — то и отработают. Например, могут проточить несколько ручьев — то есть просветов, углублений в верхнем и нижнем валках — с последовательным обжатием квадратного хлыста в уголок — и будут последовательно пропускать одну и ту же заготовку через разные ручьи одной и той де пары валков — пропустят через самый левый — первый — ручей, включат реверс — пропустят обратно, но уже через второй, выточенный рядом с первым, затем снова включают прямую передачу и пропускают через третий, потом на реверсе — через четвертый. И, так как каждый из ручьев этой пары валков имеет свои геометрические размеры, то постепенно квадратный хлыст превращается в длинный уголок. А рабочие стоят с двух сторон от валков, ловят длинными клещами вылезающий хлыст и подпихивают его к следующему ручью — так и перекидывают этот стальной хлыст через валки туда-сюда — почти как теннис, только опаснее. Ну, если на предприятии много станов, то их могут установить последовательно, причем на их валках создают только часть ручьев, необходимую для прокатки на конкретном этапе — и тогда прокатка идет непрерывно, когда хлыст идет всегда в одном направлении, или полунепрерывно, когда на части станов он идет непрерывно, а на части — так же "туда-сюда".
