Юрий Мухин - Три еврея

Суть металлургии ферросплавов. В природе металлов в чистом виде практически нет, все они находятся в виде химических соединений с кислородом, серой или другими элементами. И для того, чтобы получить металл в том виде, в котором мы его используем, его нужно «оторвать», скажем, от кислорода или серы.

Черная металлургия сначала отрывает от кислорода железо, а затем долго с железом возится в жидком виде. Чистит его от нежелательных примесей, добавляет в него улучшающие свойства железа химические элементы (легирует его), из затвердевшего железа (которое уже называется сталью) катает балки, листы, проволоку, трубы и в ряде случае еще и наносит на их поверхность различные покрытия. Черная металлургия СССР производила стали больше, чем какая-либо иная страна мира, и работало в отрасли 3 млн. человек.

Те химические элементы, которые добавляются к стали, также находятся в природе в виде соединений и прямо из природы для добавления к стали не годятся, их тоже нужно выделить из окислов. Этим в составе черной металлургии занимаются ферросплавщики. Они отрывают нужный элемент от кислорода, вернее наоборот — кислород от нужного элемента, и сплавляют этот элемент с железом, получая железный сплав (ферросплав). Сплавляют нужные элементы с железом чаще всего потому, что для черной металлургии в чистом виде химические элементы получать не только очень дорого, но и очень невыгодно — они очень сильно угорают при введении их в сталь.

Из всех химических элементов, которые используются для легирования, три отличаются своей универсальностью и огромным объемом производства — кремний, марганец и хром. Первые два присутствуют практически в любой стали, а хром — в любой качественной стали.

Издалека процесс получения ферросплавов кажется проще пареной репы. Возьмем производство ферросилиция — сплава железа с кремнием (кремния в этом сплаве в зависимости от марки от 12 до 80 %). Есть в природе такой минерал — кварцит, в нем где-то в среднем 97 % двуокиси кремния — химического соединения, в котором один атом кремния удерживает два атома кислорода. При нормальной температуре кремний этот кислород не отдаст. Но если рядом с молекулой двуокиси кремния положить два атома углерода и начать нагревать, то с ростом температуры сила, с которой кремний удерживает кислород, ослабевает, а сила, с которой углерод может удержать кислород, растет. И при достижении нужной температуры атомы углерода отрывают от атома кремния по одному атому кислорода, образуют с кислородом газообразное соединение моноокись углерода (угарный газ), который улетает из зоны реакции, а свободный атом кремния уходит в жидкий сплав. Что может быть проще? (Точно так же можно описать производство всех ферросплавов). Но, к сожалению, эту реакцию всем металлургам хочется провести, да редко получается провести ее хорошо.

Проблемы технологии. Давайте поговорим немного о месте, в котором ведут химические реакции получения ферросплавов.

Я уже плохо помню необходимые числа, поэтому пусть меня извинят металлурги за неточности в описании параметров. Ферросплавный цех можно представить себе в виде 9-14 этажного здания, примерно метров 50 шириной и метров 200 длинной. Внутри в длину оно разделено на две части, на два пролета — печной и разливочный, названия пролетов говорят сами за себя. В разливочном пролете, вдоль которого расположены колонны, несущие высоко вверху рельсы крановых эстакад, мостовые краны переносят пустые ковши и ковши с металлом, разливают металл в Чугунные плоские емкости — изложницы, либо ставят ковши на опрокидыватели разливочных машин. Тут же таким же способом Перемещаются короба с металлом и с различными нешихтовыми материалами, поступающими в цех. Краны называются мостовыми, поскольку как мост переброшены с одной эстакады на другую, сами они перекатываются по рельсам вдоль пролета, а по мосту крана катаются поперек пролета две крановые тележки с лебедками для подъема грузов.

Цеха, в которых процесс получения сплавов сопровождается большим количество шлака (при производстве ферросилиция шлака очень мало, около 2–3 % от веса металла), имеют и шлаковый пролет (у нас в Ермаке в цехе углеродистого феррохрома шлаковый пролет был под открытым небом). В шлаковом пролете такие же мостовые краны обрабатывают шлаковни (короба, отлитые из толстого чугуна) с жидким и затвердевшим шлаком, вываливая шлак из последних в думпкары (самоопрокидывающиеся железнодорожные платформы).

В печном пролете находятся печи, обычно не более 8. Чтобы представить себе печь, возьмите реально или мысленно кастрюлю — это кожух печи, но выполняется он сварным методом из листов 10-20-мм стали. Диаметром кожух до 12 м и в высоту до 6 м. Теперь возьмите сахар и его кусочками плотно и ровненько заложите дно кастрюли примерно на треть ее высоты — это подина или под печи. В реальной печи подина выкладывается огнеупорами — угольными блоками или магнезитовым кирпичом. Теперь обложите сахаром внутренние стенки кастрюли на всю оставшуюся высоту примерно на четверть диаметра — это стены печи. Весь сахар (подина и стены) будет моделировать то, что на печи называется футеровкой, т. е. тепловой защитой, а металлурги, глядя на вас, скажут, что вы отфутеровали кастрюлю.

На уровне подины к наружной поверхности печи в футеровке делается сквозной канал. По нему из печи будут вытекать образующиеся на подине печи в ходе плавки металл и шлак. Этот канал называется леткой, место, в котором летка выходит из наружной стенки печи, называется горном печи, а металлурги, обслуживающие горн (вытекающие металл и шлак из печи), называются горновыми. Работают они на втором этаже печного пролета, который обычно расположен в 2,5–4 м от пола цеха и называется либо площадкой горновых, либо «отметкой» с указанием числа метров от уровня земли (все этажи в цехе принято называть так — «отметка»). Выше (если считать пол первым этажом, то на третьем этаже) на уровне верхнего среза нашей кастрюли (кожуха печи) находится площадка плавильщиков, которую можно называть и колошниковой (об этом ниже). На этой площадке находится пульт управления печью и работают металлурги, которых называют плавильщиками, поскольку их задача выплавить из сырья металл.

Город Актюбинск, 1956 год. Обер-мастера М. Друинский (слева)

и И. Галаган у печи на колошниковой площадке, На заднем плане

виден колошник печи весь в пламени догорающих газов. Под

зонтом виднеется электрододержатель первого электрода, справа,

на рельсах, — завалочная машина Плюйко