Зверь Лютый. Книга 21. Понаехальцы (СИ)

Домну по высоте можно разделить на 5 частей.

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

Второй пояс до 900® — 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®, начинается химическое взаимодействие рудной породы и флюса, заканчивается уже в четвертом поясе — зоне плавления, 1500®. 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 образовывает 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 ®С.

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.