В Бирюк - Понаехальцы

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.

Температура горения древесного угля — около 1400 ®C, начало восстановления оксидов железа — 650 °C. 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 породе. 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 называется7

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.

Предметы отливаются из белого чугуна, прокаливаются в горшках, и металл, бывший до этой обработки твердым, хрупким и легкоплавким, приобретает все свойства железа — делается мягким, трудноплавким, способным к обработке, получает известную степень ковкости.

Другое название: литая сталь (run steel). Повторное открытие — конец первой трети 19 века.

Пригоден для замков, шпор, колес, шкивов… Двухпудовый тигль с загрузкой слоями с угольным порошком — в печь. Печь медленно подогревают до светло-красного каления (около 1000®), 20–30 часов; при этой температуре выдерживают 60–80 часов, затем медленно охлаждают 30 часов.

Вот это я вываливаю на своего супер-металлиста. Визг прекращается, пошло впитывание информации.

«Старый мудрый Вяйнемёйнен сделал дерево из дуба…». — А из чугуна?

Главное: вот эта «радость» — «красота горящего металла» — только начало. Дальше идут вагранки, тигли, горны. Цементация и адусирование. Литьё в формы. Чего для чёрного металла здесь никогда… поверхностное и полное легирование… крупповская броня с быстрой цементацией светильным газом (если сумею получить на пиролизе древесины нечто сходное) и поверхностной закалкой путём быстрого нагрева поверхности (30–40 % глубины), с быстрым охлаждением сильным потоком воды либо масла.