Металлы и человек - Васильев Михаил. Страница 22

Сплавы, содержащие больше двух процентов углерода, называются чугунами.

Вот, оказывается, в чем главное различие между двумя великими братьями сплавами! Мы узнали его, знакомясь с удивительной диаграммой— настоящим путеводителем по чугунам и сталям.

Еще раз пройдем по этой диаграмме.

Мягкие стали с содержанием углерода до 0,3 процента можно гнуть, штамповать, вытягивать в холодном состоянии. Их хорошо берет резец, снимая длинную неломкую стружку. Они хорошо свариваются, легко режутся огнем. Но не пытайтесь их закалить: они почти не принимают закалки.

Стали, содержащие больше углерода — до 0,7 процента, прочны, упруги, но все же достаточно хорошо обрабатываются. И резко увеличивают свою прочность, если их подвергнуть закалке.

Все эти стали называются конструкционными. Из них делаются бесчисленные детали машин, валы, оси, бандажи, железнодорожные мосты, фермы, балки, болты, гайки, гвозди, пружины и т. д. и т. д. Конечно, для каждого изделия подбирают свой сорт стали.

Еще более высокую твердость имеют стали с содержанием углерода выше 0,7 процента. Эти стали — до 1,3 процента содержания углерода— называют инструментальными. Из них делают инструмент для обработки металлов. Конечно, перед тем как пустить этот инструмент в работу, его закаливают. И сталь становится очень твердой.

Еще дальше начинается область чугунов. Совсем недавно он шел только на отливки грубых деталей, таких, как станины станков, да на переработку в сталь. А сегодня даже коленчатые валы автомобилей нередко делают из чугуна, так улучшились его качества. Но о чугунах нам еще придется говорить отдельно.

…Химик, пользуясь периодической таблицей элементов Менделеева, может многое сказать о свойствах того или иного металла, зная только его место в периодической системе элементов. Металлург, имея в руках диаграмму состояния железоуглеродистых сплавов, не меньше может сказать о качествах той или иной стали, хотя он и никогда не имел с такой сталью дела.

Здесь варят электросталь — металл, превосходящий по качеству булат древних мастеров

Пути, ведущие к домне

Металлургический завод — очень впечатляющее зрелище. Он потряс воображение писателя Александра Куприна еще шестьдесят лег назад, в самом начале нашего века. Молохом, по имени древнего божества, которому приносили человеческие жертвы, назвал его писатель.

«Это была страшная и захватывающая картина. Человеческий труд кипел здесь, как огромный, сложный и точный механизм. Тысячи людей— инженеров, каменщиков, механиков, плотников, слесарей, землекопов, столяров и кузнецов пришли сюда, чтобы, повинуясь железному закону борьбы за существование, отдать свои силы, здоровье, ум и энергию за один только шаг вперед технического прогресса».

Изменилась социальная сущность завода. Изменились профессии людей, дающих жизнь его гигантским сочленениям. Но еще величественнее стал его облик.

Сердце всякого металлургического комбината — его доменные печи. Это к ним ведут протянувшиеся на десятки и сотни километров нити железных дорог от рудников, каменноугольных шахт и известковых карьеров. Это к ним тянутся трубы водопроводов, способных перекачивать целые реки. Это их обступили здания вспомогательных цехов, столь огромных, что их считают самостоятельными предприятиями, — агломерационных фабрик, коксохимических заводов, сталелитейных и прокатных цехов, железных башен кауперов, рудных дворов и многих других подсобных цехов.

Часть из этих предприятий служит для того, чтобы обеспечивать непомерно большой аппетит доменных печей. Другие служат для переработки того, что дает домна.

Словно нити к центру паутины, сходятся к домне судьбы многих веществ. И словно лучи от звезды, расходятся от нее лучезарные судьбы сверкающего металла, драгоценных шлаков, горючего газа.

Есть только один, видимо, путь разобраться в пестром переплетении этих нитей — проследить каждую из них до того круто затянутого общего узла, который и называют доменной печью.

Руда…

Для того чтобы понять ее судьбу, надо сразу сообщить об одной из основных черт характера доменной печи — ее привередливости, разборчивости. Да, она обладает не только отменным аппетитом, но и чрезвычайно разборчива. Чуть что не по ней, и в ее железном чреве начинаются разные неприятности. Она дает меньше чугуна, ухудшает его качество. А то, чего доброго, появится и «козел».

От этого слова — «козел» — бывало, вздрагивали доменные мастера и владельцы заводов. Отчего он происходил, никто не знал. Может быть, попало с рудой в домну слишком много пыли, или оказался некачественным шлак, или прозевал мастер и дутье оказалось чрезмерно холодным… Но в домне возникал и рос, непрерывно рос слиток спекшегося металла, несгоревшего кокса, застывшего шлака. Не поступало дутье, и домна умирала.

Воскресить ее оказывалось трудней, чем построить новую. Домну приходилось ломать, динамитом взрывать стальную скалу, застывшую в ней, и на этом же месте строить новую. Вот к чему иногда приводил недоучет привередливости доменной печи!

Чтобы процесс в домне шел нормально, четко, домну надо «кормить» строго одними и теми же продуктами. Ее можно отрегулировать, «настроить» на любую руду, кокс, флюсы, установить ту или иную ее производительность. Но после этой «настройки» надо выдерживать и количество и качество доменной пищи как можно строже.

Руда является основной составляющей рациона доменной печи. Ох какие разные руды железа имеются в нашей стране! А ведь нередко домны металлургического комбината потребляют руду не только из разных шахт или карьеров, но и из разных месторождений.

Пожалуй, самой лучшей является руда из горы Магнитной. Она содержит свыше 61 процента металла, сотые доли процента вредных примесей серы и фосфора. Несколько уступает ей по содержанию железа криворожская руда — в ней 59 процентов металла, но вдвое больше вредных примесей. 55 процентов железа содержит высокогорская магнетитовая руда, 51 процент — керченская руда, прошедшая, правда, предварительную обработку.

Да разве только в содержании металла дело! Ведь и посторонние примеси к руде имеют большое значение. Они определяют количество и качество флюса, которое надо подать в домну. Важно и физическое ее состояние — много ли в ней крупных и мелких кусков — это определяет проницаемость столба плавильных материалов для газов и расход руды, ибо мелкую пыль стремительные потоки газов уносят с собой.

Кроме того, пористость руды, форма ее кусков определяют скорость хода химических реакций при восстановлении железа в домне, а это в свою очередь влияет на расход горючего.

Качество руды определяется и количеством содержащихся в ней вредных примесей, в первую очередь фосфора и серы. Чем их меньше, тем выше качество получаемого чугуна. Но вредным является, например, и наличие в руде цинка или свинца, которые разрушительно действуют на кладку доменной печи.

Учитывается при оценке качества руды и количество полезных примесей в руде — в первую очередь марганца, реже никеля, ванадия и меди, улучшающих качество получаемого металла.

Нет, если начать кормить доменную печь просто той рудой, которая поступает на завод — предположим, сначала криворожской, потом керченской, — домна будет плохо работать. Поэтому прежде чем «скормить» домне, руду готовят для этого.

Первая стадия подготовки руды состоит в усреднении ее состава. Это осуществляется на рудном дворе — огромном открытом складе руды. Сюда ее привозят из разных забоев, из разных шахт и карьеров и даже из разных месторождений или в трюмах пароходов, или в железных коробках специальных вагонов. Над кучами руды движется гигантский портальный кран. Он буквально «пересыпает из пустого в порожнее», только занятие это имеет здесь большой смысл. Он захватывает железными горстями грейфера порцию руды и несет ее через весь двор, непрерывно словно высевая тоненькой струйкой. Так руды из разных мест, с разным содержанием железа, разного качества перемешиваются друг с другом.