«Мы всегда поддерживаем печь полной и работаем круглосуточно», — добавил Харун, но не раскрыл, каким образом загружали содержимое в доменную печь.
Этот секрет Александр приказал держать в тайне, так как способ загрузки в печь влиял на конечный продукт.
Правильный способ заключался не в том, чтобы просто смешать три ингредиента — железную руду, кокс и известняк — и засыпать их все сразу, а в том, чтобы делать это слоями.
Сначала укладывался слой железной руды, затем слой кокса, затем слой известняка, после чего этот шаблон повторялся.
И эти слои не могли быть одинаковыми по весу: правильные пропорции были 1,6 тонны руды, 500 кг кокса и 150 кг измельчённого известняка, или любая другая пропорция с сохранением этого соотношения.
Эти конкретные цифры использовались потому, что для производства одной тонны чугуна такая смесь обеспечивала идеальный баланс.
Если бы использовали меньше, некоторые из многочисленных реакций, происходящих в доменной печи, не завершились бы полностью.
Если бы использовали больше, избыток помешал бы реакциям, происходящим на следующем этапе.
Эта цепочка реакций была жизненно важна для производства стали, и всё начиналось на самом верху.
Этому способствовала конструкция доменной печи, которая являлась реактором с противотоком газа и твёрдых веществ, в котором нисходящий поток загружаемых материалов (железной руды, кокса и известняка) взаимодействовал с восходящими горячими газами, производя нужные продукты.
Эти многочисленные реакции происходили непрерывно и поддерживались постоянным добавлением новых сырьевых материалов в верхнюю часть печи, а расплавленное железо и шлак отводились с нижней части печи через регулярные промежутки времени.
На самом верху печи удалялась вся влага из загружаемых материалов, а известняк (CaCO3) разлагался на оксид кальция (CaO).
Немного ниже некоторые оксиды железа восстанавливались угарным газом, образующимся при неполном сгорании кокса, и этот процесс обычно происходил при температуре 700–1000°C.
В средней части печи, называемой зоной расплава, железо начинало размягчаться и плавиться, и именно здесь происходила настоящая плавка.
И именно здесь в печь нагнетали горячий воздух с температурой от 1000 до 1300 градусов Цельсия с помощью воздуходувок, что обеспечивало горение кокса и повышение температуры до около 2000 градусов, что делало это место самым горячим в печи.
Эта высокая температура заставляла железо наконец плавиться, и, будучи более плотным, оно опускалось на дно, в то время как менее плотный слой примесей, образованных в результате различных реакций с известняком, известный как шлак, всплывал наверх.
Оба этих расплавленных вещества имели отдельные отверстия для выпуска, которые периодически открывались, чтобы извлечь продукты на поверхность.
Это были основы работы доменной печи, однако Александр столкнулся с одной серьёзной проблемой при её проектировании — выпускные отверстия.
Если в современном мире такие выходные отверстия открываются и закрываются с помощью электронных механизмов, то здесь Александр был вынужден придумать ручную систему, которая позволяла бы открывать и закрывать отверстия многократно, не подходя слишком близко к раскалённой печи.
После долгих размышлений он придумал простое и в то же время гениальное решение.
Он спроектировал горизонтальную L-образную бетонную заглушку, причём нижняя часть этой буквы входила в выпускное отверстие, а другая часть конструкции была закреплена на столбах, которые соединялись с большими колёсами, установленными на бетонных рельсах.
Таким образом, для перемещения этой L-образной заглушки можно было использовать животных, что позволяло открывать и закрывать выпускные отверстия.
Эти бетонные заглушки были не слишком тяжёлыми, поскольку отверстия, которые они закрывали, были небольшими — около 15 см в диаметре, что примерно соответствует половине ширины плеч среднего человека. Открывали их на 30 секунд каждые два часа, выпуская 4 тонны чугуна и около 800 кг шлака.
Шлак затем отправляли на переработку в качестве удобрения на личные угодья Александра, так как его объёмы были недостаточны для использования в масштабном производстве, тогда как расплавленный чугун направляли по бетонному каналу прямо под выпускное отверстие в конвертер Бессемера, расположенный на 6 метров ниже доменной печи, чтобы затем превратить его в сталь.
Доменная печь была ответственной за превращение железной руды в товарное железо — железо с содержанием углерода от 4% до 4,5%, которое также называлось чугуном, потому что охлаждённые большие центральные и прилегающие к ним более мелкие слитки напоминали свинью и её поросят.
Чугун содержал слишком много углерода, чтобы из него можно было сделать что-то полезное, поэтому его содержание углерода и других примесей нужно было уменьшить.
В текущей временной линии это делалось путём многократной ковки железа, буквально выбивая из него примеси в виде шлака.
В своей прошлой жизни первый промышленный процесс удаления углерода был известен как процесс пудлинга, в котором рабочие, называемые пудлерами, использовали длинные веслообразные инструменты для перемешивания расплавленного железа, как если бы они перемешивали кастрюлю с карри.
http://erolate.org/book/3303/300459
Готово:
