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
Внутренний объем вашей кастрюльки, образованный сахарным подом и стенами, а в настоящей печи - огнеупорной футеровкой, называется ванной печи. Поставьте в ванну три бутылки (если влезут), а лучше три бумажных цилиндра так, чтобы между ними и футеровкой было примерно одинаковое расстояние. Этими цилиндрами вы смоделируете расположение электродов. На самом деле электроды подвешены над ванной и каждый из них может перемещаться вверх или вниз. По электродам в ванну вводится электрическая мощность. Очень большая. (Забегая вперед, и для сравнения скажу, что тот завод в Ермаке, который построил М.И. Друинский, потреблял мощность, которую должны были бы выработать три такие электростанции, как знаменитая Днепрогэс, и этой мощности хватило бы, чтобы очень ярко осветить все квартиры города с 3–4 млн, жителей.)
Электроды состоят из кожуха, выполненного из стали толщиной 3–5 мм, внутрь кожуха засыпается электродная масса. По мере нагрева эта масса сначала размягчается, заполняя кожух, а затем коксуется, превращаясь в твердый угольный цилиндрический блок, диаметром (в зависимости от мощности печи) от 0,9 до 2 м. И по этому блоку внутрь печи вводится электрический ток силою от 40 до 100 кА (килоампер). В быту лампочка в 100 ватт считается достаточно яркой, а по ее спирали идет ток менее 0,5 А, т. е. через каждый электрод проходит ток, способный зажечь до 200 000 лампочек, но между электродом и находящимся на поде печи металлом этот ток зажигает электрическую дугу, температура которой около 10 000°. Вот этими дугами и нагревается то, что подается в печь. Теперь об этом.
Продолжим моделирование. Возьмем рис и будем считать, что это руда для получения кремния - кварцит, возьмем гречку, которая смоделирует кокс, возьмем пшено, которому поручим обозначать железную стружку, смешаем все крупы и засыплем доверху в ванну, в пространство между футеровкой и электродами.
Отдельный компонент - это сырье, а вот их тщательно отдозированная смесь для получения металла называется шихтой. Для подачи в печь шихта тщательно дозируется мелкими порциями и делается это так: в специальные весы сначала засыпается (к примеру) 300 кг кварцита, затем 90 кг кокса, затем 50 кг стружки (все компоненты шихты) - и так порция за порцией. Каждая порция называется колошей. Поэтому поверхность шихты в печи - место, куда подаются (вручную или механизированно) колоши, - называется колошником.
Думаю, что для начала терминологии хватит, новую буду пояснять по ходу повествования.
Темная металлургия
В биографии Друинского для меня невероятна та скорость, с которой он повышался в цеховых должностях. В январе 1943 на Актюбинском ферросплавном была пущена первая печь, и 17-летний помощник горнового Миша Друинский впервые увидел, как она работает, а всего через год, в мае 1944-го он становится бригадиром печи! Мало этого, он вспоминал: "В августе 1943 года была введена в эксплуатацию электроплавильная печь № 3, бригадиром в нашей смене был назначен 18-летний Александр Макшаев…". А в июле 1945 года Друинский уже мастер блока печей!
Для меня невероятна та скорость, с которой он стал бригадиром ферросплавной печи - "бугром", как у нас называют бригадиров. У нас на Ермаковском заводе ферросплавов тоже был
Город Актюбинск, Казахстан, завод ферросплавов. 1944 год.
Бригадир печи (старший плавильщик) Миша Друинский.
Фото с Доски почета
ужасный период, когда из даже явно недостаточной штатной численности в 5 тысяч человек на заводе не хватало около тысячи. Было уже пущено не 3 как тогда в Актюбинске, а 26 печей, а работать на них было некому. Идешь по цеху, а везде ребята, которые по возрасту еще в армии не служили или только вернулись, редко увидишь более-менее солидного мужчину. И у нас тогда были очень молодые бригадиры, но все же это были мужчины, пожалуй, не менее 25 лет, со стажем работы у печи хотя бы 4–5 лет. Все имели среднее образование, всех обучали около года в заводском ПТУ (производственно-техническое училище). Представить себе "бугра" в 18 лет, как А.Макшаев или как сам Друинский в 19 лет, я не могу даже со скидкой на войну.
Когда-то я со злости шутил, что черную металлургию следовало бы называть "темной металлургией", поскольку, пожалуй, ни одна отрасль человеческой деятельности не отличается такой слабой доступностью к замерам параметров, как восстановительные процессы в металлургии - как доменное и ферросплавное производство. Даже медицина, даже человек, и тот более доступен изучению, чем эта чертова ферросплавная печь.
Процесс я вам выше описал и на бумаге он очень прост: оторви в руде от атомов металла атомы кислорода - и готово. Но в жизни в печь даются не чистые окислы, а руды, которые в залежах никогда не имеют одного и того же содержания металла по всему объему месторождения. И ты полагаешь, что двуокиси кремния у тебя в кварците 97,5 %, и в среднем по заводскому складу кварцита это так и есть, но в той порции, которая именно сейчас поступила в печь, ее может быть и 95 %, и 98 %. В печь даются не атомы углерода, а коксик, а в нем, кроме углерода, содержатся и зола, и летучие, и влага, и очень много влаги, если полувагоны с коксиком по пути вымочил дождь. Ты взвешиваешь 100 кг коксика, полагая, что даешь в печь 80 кг чистого углерода, а на самом деле можешь дать всего 70 кг, если эта порция коксика оказалась и очень влажной, и очень зольной, и 90 кг, если грейфер захватил порцию с дальнего угла склада, где коксик давно лежал и хорошо подсох.
А если ты не можешь ввести в печь точное количество углерода, то его недостаток или его избыток начинают менять ход химических реакций, и это приводит к тому, что ты не можешь получить из печи заданное количество металла. Себестоимость металла начинает переваливать за тот предел, что тебе определен, твоя работа на печи становится неимоверно тяжелой и все это приводит к тому, что ни ты, ни твои товарищи не получат тех денег, которые могли бы получить.
Химия тут вкратце такова. Если ты ввел в реакцию углерода меньше, чем нужно, то часть окислов кремния будет недовосстанавливаться, превращаясь в газ и уходя из печи в атмосферу и унося с собой ту электроэнергию, которую печь затратила на этот процесс. Часть окислов образует вязкий шлак, который с одной стороны, будет перекрывать изнутри ванны летку, не давая выходить металлу, поднимая его уровень в печи и давление его на стены, а с другой стороны, окислы этого шлака будут реагировать с угольными блоками футеровки печи и в конце концов размоют ее. Металл начнет литься через стены и будет тяжелейшая авария. Это только одна из десятков, а то и сотен неприятностей, которые последуют одна за другой и все вместе, если у тебя в печи недостаток углерода.
А если его избыток, то список неприятностей не намного короче, и тяжесть последствий от них не намного меньше.