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!
Проблема нехватки бронзы для проката отступила. Часть станин пустим на переплавку, а это сотни тонн. Жаль, есть в этом металле какая-то особая эстетика, уникальный дух паропанка.
Две недели система управления лагеря держала жёсткий стресс-тест. Добыть, доставить, переработать десятки тонн дерева, щебня, глины, известняка, руды, песка Вели параллельное строительство промышленной отражательной печи и металлургического центра, сваривали, собирали многочисленные станки и механизмы, проектировали литейные формы для составной станины, для других станков, для печи, редукторов и ходовых валов. А сколько мелочей! Ленты, датчики, фурмы, клапана, формы для огнеупоров и фильтры для пресса Одной документации два увесистыхтома!
В плане личного времени особо затратна электротехника. Редукторэто замечательно, но электродвигатель на двести восемьдесят киловатт на базаре не купишь. Строить классический асинхронный двигатель? Разоришься! Вес у него не меньше, чем три тонны. Только кольцевой, только хардкор и хрен с ними, с магнитами. Поставлю их производство на круглосуточный режим. При весе четыреста килограмм наш двигатель развивает чудовищный крутящий момент в сто сорок тысяч ньютон-метров! Жаль с трансформатором такой фокус не провернуть, вынь да положь три тонны рафинированной меди и стали. Но тяготит другоерезисторы, мощные конденсаторы, масло, кабели, реохорды, ионисторы, магниты. Ой зря всё я это затеял, ой зря! Но отступать уже поздно, механизм пришёл в движение.
Где спрашивается взять эти самые киловатты, ведь у нас ещё электролиз металлов, лаборатории, конвертор и конвейеры, индукционные печи, электрошлаковый переплав, малый пресс, лебёдки. Даже при использовании батареи ионисторов минимально потребная мощность для одновременного функционирования пресса и остального хозяйства составит запредельные пятьсот киловатт*час!
С момента запуска цеха электротехники испытали несколько типов генераторов. Турбины Тесла просты конструкционно, но валы требуют чистовой обработки и хороших подшипников. Вертикальный ветряк отличается нестабильностью и требует хорошего инвертора и стабилизатора. Шнековая ГЭС всем хороша, но необходим перепад высот, а сборка и производство слишком трудоёмко. Из говна и палок такую не сделать. Водоворотная ГЭС хороша на малых реках и ручьях, но требует большого объёма земляных работ.
У каждого решения свои минусы и плюсы. По совокупности полезных свойств (простота генератора, металлоёмкость, трудозатраты) победила погружная микро-ГЭС на свободном потоке. Галана вот она, под боком. Расход стокасто сорок кубометров в секунду. При скорости потока в три километра в час кубометр воды имеет потенциальную энергию пятьсот восемьдесят Джоулей. Нам то нужен малый глоток из этого потока чистой энергии!
Как-то просматривая лоцию Галаны, составленную Павлом Петровичем, обратил внимание на протяжённый участок с пометкой «опасные подводные течения». Реку в том месте сжимали каменистые холмы, а скорость потока возрастала в три раза. Скорость течения обусловлена тремя факторами: градиентом уклона русла, расходом водного потока и формой русла. Чем больше уклон, тем быстрее течение реки. Место не так далеко от лагеря, всего тридцать километров. Более подробные замеры профиля реки выявили глубокую вымоину по центру русла, частично заполненную илом, и действительно мощное подводное течение, обусловленное рельефом дна. После расчистки стрежня гидромонитором скорость течения достигла приличных шестнадцати километров в час.
Погружная мини-ГЭС имела в основе деревянную раму из бруса, заполненную бетоном. Подшипниковый узел удерживал вал с ортогональной турбиной, образующий колесо с двумя лопастями крыловидного профиля. Лопасти за счёт малой ширины выдавали недоступную для колеса роторного типа скорость в сто девяносто оборотов в минуту. Бронзы минимум. Ось и валы из круглого профиля, да лопатки турбины, что через соединительные пластины стягивались с ними. Вращение второго колеса несколько быстрее первого, за счёт чего происходит ускорение выходящего потока воды и возникает гидродинамический эффект, усиливающий мощность, образуется так называемый гидравлический прыжок. Энергия, забираемая такой турбиной равна разнице суммарной энергии потенциального и скоростного напоров входящего потока и суммарной энергии выходящего потока. Говоря обычным языком, не хитрое усложнение в три раза увеличило общее КПД и позволило снимать с потока шесть киловатт*час. Ну разве это можно сравнить с другими?!
Металла тратим минимум. При длине ГЭС в три с половиной метра, расход сто десять килограмм. Чуть меньше весил генератор, в основном за счёт корпуса. НИОКР вёлся под конкретный поток, плюс отрабатывали форму лопасти, направленную на то, чтобы поток воды создавал подъёмную силу. Доводили до ума герметичность корпуса генератора с встроенным редуктором второго колеса. Хех, безредукторный генератор с редуктором. Умора, а ведь по-другому не скажешь!
Понтоны для генераторов сборные, два типовых баллона, жерди да верёвки. На месте, понтон якорили мешками с камнями. Через систему блоков и лебедок раму отпускали в центр подводного течения и крепили ко дну, чтобы создать преднапряжённую конструкцию, удерживающую турбину в нужном месте. Такая схема позволила добавить деревянные направители потока ещё больше поднимавшие КПД. Дело оставалось за малымнаклепать девяносто турбин. Уже не страшно, только с проводами и кабелем ещё минус двадцать пять тонн металла. Парадоксально, но новые масштабные проекты реализуются быстрей, чем мелкие, старые. Резервирование и стандартизация деталей творят чудеса. Что нам для мини-ГЭС требуется? Только кокили для корпуса генератора и соединительный коннектор лопастей. Остальное имеется. Другое дело работа. Ты поди свари двести восемьдесят лопастей всего двумя сварочными аппаратами.
День за днём количество понтонов росло, они сформировали две линии, соединённые плавучими кабелями, уходившими в трансформаторную подстанцию на берегу. Частично на столбах, частично на высоких стволах деревьев, оставленных на корню, к лагерю шла ЛЭП на триста восемьдесят вольт. Местные воришки попытавшиеся своровать медный провод заканчивали плохо без всякого моего участия. По мере ввода мощностей начали использовать электричество в цехах. Построено восемь больших кольцевых электродвигателей: большой и малый винтовой пресс, эксцентриковый, щековая дробилка, роторный конвертор, лебедки и дутьевой вентилятор. Пока всё упирается в магниты и нехватку мощностей.
Большое количество сложных проектов ожидаемо привело к тому, что людей катастрофически не хватало, половина цехов остановили работу, впрочем, как другие проекты типа ремонта «Монахара» и производство товаров на продажу. Рабочий день был увеличен до двенадцати часов, количество круглосуточных работ возросло втрое, а численность персонала выросла до трёх с половиной тысяч. Проект получил условное название «Кровь Войны», ему присвоили красный приоритет и разбили на блоки задач. Самой затратной из них стала промышленная отражательная печь с полезным внутренним объёмом двенадцать кубометров. Где ещё плавитьдесятки тонн окатышей для работы конвертора, где плавить чушки для гигантских отливок. Домны то нет, а число вагранок совершенно недостаточно для такой задачи.
Построить мартеновскую, ну хорошо, почти мартеновскую печь это огромные затраты. Попробовать построить что-то вроде большой подогреваемой ямы, обложенной кирпичом? Не знаю даже. Соблазн такой есть, но рисковать загубить десятки тонн драгоценной стали, да ну его на фиг. Да и как без регенераторов чугун держать в расплавленном виде, козла словить элементарно. Без мартеновской печи никак. Только если тратиться, то с умом. Будем проектировать скарп-печь с малым расходом газа и расчётом чтобы она закрыла три узких места проекта: плавка окатышей для конвертора, плавка чушек чугуна для стана винта и закалка, старение станины и габаритных деталей. На малых, отражательных печах отработаны основные узлы: формы горелок, длина и сечение воздушных каналов, схемы циркуляции газов. Большое дело. Немного выдохнуть и рассчитать: объём шлаковиков, суммарную поверхность нагрева газовой и воздушной насадки для регенераторов, количество вдуваемого воздуха и газа, мощность дутьевого вентилятора, всё это дело привязать к нашей системе дымоходов, которую похоже придётся перестраивать Н-да. Пишу заметку: «доработать перепускные клапана». Чувствую ЦИК и УЦ будут всю неделю работать в красном, аварийном режиме. Творю, потихоньку развиваю систему, ввёл режимы работыконсервация, половина, норма выпуска зелёный и красный, авариный, максимальное производство и шестнадцатичасовой рабочий день. Не бесплатно, между прочим, с повышающими коэффициентами. Никто не бухтит, а многие даже рады.