Заливка стали проходит в верхнем положении люка, а слив в нижнем. Уровень жидкой стали всегда ниже центральной оси вращения ротора. Для дутья и отвода газов в торцах предусмотрены отверстия. Кислород или воздух через водо-охлаждаемые фурмы расходится над зеркалом расплава двумя струями. Первая вводится под поверхность и служит для окисления примесей и перемешивания, вторая фурма подаёт газ сверху и способствует сжиганию окиси углерода.
Подобно конвертеру, ротор не нужно подогревать. Процесс плавки протекает за счёт тепла химических реакций. При горении окиси углерода в струе кислорода над поверхностью металла развивается высокая температура, поддерживающая реакцию. Поскольку при вращении происходит непрерывное перемешивание металла, активный шлак образуется быстро. Введением шихты можно регулировать последовательность и скорости окисления примесей. Благодаря вращению снижается отрицательное влияние перегрева в зоне взаимодействия кислорода с металлом, отчего уменьшается его угар. Ротор позволил получать стали с низким уровнем углерода и малым содержанием вредных примесей. По качеству сталь из ротора равноценна металлу, выплавленному в электропечах!
Естественно, над процессом плавки ещё работать и работать: время продувки, состав шихты, глубина погружения фурмвсё это ещё не чётко. Для улучшения качества стали у меня, как у старого волшебника, в кармане есть несколько запасных фокусов. В фурмы можно подавать аргон, углекислый газ или кислород. Продували по большей части углекислым газом. Его раскисляющая способность в вакууме по эффективности равна продувке аргоном, которого у нас кот наплакал. За счёт использования индиевых баббитов получилось качественно герметизировать вход в ротор фурменных и газоотводных трубок, к которым можно было подключать вакуумные насосы. Система включала трёхступенчатый пароэжекторный и два водокольцевых насоса. В конвертор можно было вводить трубку для вдувания угольного порошка или раскислителей, а значит варить можно не только сталь, но и чугун!
Из необычного оборудованиявакуумная камера под малый ковш внепечной обработки стали. Разливочных ковшей прибавилось: три малых на тонну и два побольше, позволяющие выдерживать несколько тонн расплава. Конструктивно, ковши далеко не самые простые изделия. Устанавливаются на подставку с газовым горелками для подогрева. Их закрывают водо-охлаждаемые крышки со встроенным миксером, ввод для вдува порошковых раскислителей и магниевой проволоки, окошко из жаропрочного стекла и манипулятор для замера температуры.
Из раскислителей и добавок в ходу миш-металл с церием, ферромарганец, феррохром, карбид кремния, алюминиевый порошок и магний. Чего-то много, чего-то мало. Подбор составов для варки стали только начали. Варим пока марки, что мне известны, а таких немного. Самую качественную сталь получаем в малых индукционных печах и печах электрошлакового переплава. Последняя хороша тем, что отливки из неё очень высокого качества, без каверн и пузырей и не нуждаются в механической обработке давлением. Интерес с настройкой насосов шкурный. Вакуумированная сталь, по сравнению с обычной того же состава, имеет на двадцать пять процентов более высокий предел текучести, на сорок процентов предел прочности, более чем вдвое превосходит по ударной вязкости. Для шнеков, зубчатых колёс и ходовых винтов чрезвычайно важно.
Цикл выплавки качественной стали происходил в три этапаполучение чугуна из окатышей в вагранках или подогреваемых ковшах, роторный конвертор и ковши для выдержки и рафинирования. Все линии объединены под одной крышей ангара длиной шестьсот метров. Устроены рельсовые пути для перемещения ковшей и крупных отливок, для подачи шихты и окатышей используются транспортировочные ленты из многослойной ткани, пропитанной латексом, электродвигатели, централизованная вентиляция, газо- и водоснабжение. Зарезервировано место под прокат стальных листов и проволоки. Если выгорит, хочузапустить охлаждаемый кристаллизатор и пару валков для формирования листа непосредственно из расплава, без промежуточных слябов и отливок.
Проектирование и постройка пресса, печи и всего спектра оборудования для микро металлургического заводика заняла два месяца и стоило, в человеко-часах, вдвое больше, чем док, порт и ремонт «Монахара» вместе взятые. Спрашивается, зачем огород городить? Не проще ли было поставить небольшую доменную печь и гнать дешёвый чугун, а сталь получать пудлингованием? В местных реалиях, не вопрос, такая сталь откровение. Но в нашей ситуации не прокатит, от слова совсем. Ставить домну, когда у тебя нет рядом источника воды и главное, железной рудыпустая трата средств. Вот если найдём приличное месторождение, тогда и подумать можно. Не менее очевидно, что для наших начинаний требуется и сталь, и чугун очень высокого качества.
Другой резонтехнологичность. Для обслуживания доменной печи нужны мастера с опытом. В нашем же цехе технологические операции разбиты на небольшие этапы и обучение, а главное контроль над процессом значительно легче. В-четвёртых, а в-четвёртых, срочно понадобился пресс. Мега-пресс!
Прогресс в лагере шёл рывками, во многом он зависел от реперных точек, которые скачкообразно тянули за собой целые ветви новых технологических решений на уровне XX, а то и XXI века. Термопары, инертные газы, баббитовый подшипник, камера вакуумного напыления, электролиз солей металлов, СВС синтез, постоянные магниты И всё же не хватало высоких давлений, катастрофически не хватало. Чтобы получить магниты приличного качества нужно прессовать с высоким давлением, для прессования из порошка титановой трубки и листа, для танталовых тиглей необходимого для электролиза фторидов церия, для литья под давлением больших оливок.
У нас имелся эксцентриковый пресс-молот для штамповки, но это не то. Полноценный пресс только один. Винтовой с усилием давления в сто тонн. Привод винта прямой червячно-винтовой, редуктор двухступенчатый с передаточным числом семьдесят шесть. От вала редуктора шёл длинный канат, пропущенный через сдвоенное ярмо. Шесть десятков быков тянули трос чтобы совершить рабочий цикл. Очень, очень затратно, медленно и жутко не технологично. К сожалению, другого выхода не было. Постоянные магниты для кольцевых электродвигателей я мог получить только с помощью такого пресса. Конечно, сразу задумался о новом, с электроприводом. Так, сяк считал, и выходило, что нам требуется пресс с усилием давления не меньше, чем десять тысяч тонн! Про гидравлический, естественно, речь идти не может. Там требуется точная механическая обработка деталей на недоступном нам уровне, да и сложный он, сотни деталей.
Но есть отличный вариантгоризонтальный редукторный винтовой пресс с электроприводом. Честно сказать, не слышал про винтовые прессы с усилием больше пять тысяч тонн, но это не значит, что их невозможно сделать. Не делают, потому что невыгодно. Гидравлический с аналогичным усилием обойдётся дешевле. Подсчитал минимальный вес станины. Вышло четыреста девяносто тонн. Ой-ой-ой! Отлить станину целиком нереально по массе причин. А что, если сделать её стяжной, пустой и заливать бетоном? Причём не из чугуна, а из стали. У неё и упругость лучше, и сваривать проще, а главное «погубить» габаритную стальную отливку значительно сложней, чем чугунную. Тем более в лаборатории керамики и цемента вовсю идёт подбор оптимального состава для безусадочного, пластифицированного бетона. Именно такой заливают в станины прессов и больших обрабатывающих центров. Станины из бетона гасят колебания, как передающиеся на станок извне, так и возникающие в системе приводных механизмов. Ещё такая станина обладает высокой температурной стабильностью и низкой ценой. Как раз то, что нам надо, а вибрации бетон гасит в восемь раз эффективней, чем чугун! В составе бетона до девяносто процентов кварцевая или гранитная крошка, остальное эпоксидка и супер-пластификаторы. Если разрабатывать состав бетона с нуля, как минимум полгода работ, и это даже в XXI веке. Но я вспомнил, что во времена Первой Мировой, в Англии, для этих целей использовали бетоны, с добавкой природного латекса. Так что будет куда копать, благо исследования куда быстрей и дешевле сплавов.
Латекс, камедь, кварцевая крошка мелкой фракции, очень тщательное перемешивание и много добавок, компенсирующих усадкуглиноземистый шлак, гипс, сульфат натрия. Первые партии имели неразрешимый дефект. При схватывании бетон отслаивался, отходил от металлической формы. Когда усадочный коэффициент снизили до двух сотых процента проблема решилась сама собой. Начали лить станины с арматурой, с закладными элементами из бронзы или стали, усиливать профиль, сварные конструкции. Экономия металла до шестидесяти процентов!