Удельный князь (СИ)
Первым, еще до поездки в Козельск, поставил экспериментальный стан. На нём контролёры выясняли: скорость проката, коэффициент вытяжки, силу давления на валки, а главное, тестировали калибры и ровняли кованные вручную полотна пил. А как ещё прикажите рассчитать форму ручьёв или уширение металла «неизвестной марки». Да хоть ту же вытяжку? Только ручками, Solidworks Simulation на торге не продают, а то бы золотом за него отсыпал.
Забегая вперёд, скажу, сочетание шестеричного зацепления валков, ящичных калибров и обжатия типа «квадрат — шестиугольник — квадрат» показало наилучший результат. Параллельно к испытаниям готовили станины и прочие детали прокатной линии не требующие особых расчётов.
Заготовки валков отливали и закаливали на отбелённый чугун. В слесарном цехе их шлифовали и полировали, доводя до ума плоские и ящичные калибры.[i]
Фундамент с закладными элементами из бутобетона построен на месте будущего цеха и пока работает под навесом. Станина сборная, из чугуна, с заливкой из щелочного цемента. На безрыбье и рак рыба. Никакой дуб не удержит валки по два центнера каждый. К тому же малый сегмент куда легче отлить и закалить, чем целиковую станину. Элементы клети стягивали на винты, а после, заливали в пустоты безусадочный цемент с порошком гематита. Для кратного снижения усадки в цемент добавляли раствор гуттаперчи и по два процента от веча хлорида кальция и сульфоалюминатного клинкера.[ii]
В станине веса, больше пяти тонн из которых на чугун приходилось меньше трети. Клетей, аккурат три штуки. Старые добрые, линейные двухвалковые станы. Верхняя подушка с вальцами опускалась в пазы, навроде кассеты, а после стягивалась с нижней. Понятно, ни о какой непрерывной линии проката речи не шло. Мы применяли валкование, или смену кассет с валками.
Ящичные калибры лучше прочих подходят для «примитив-проката». Во-первых, нет необходимости прижимать верхний валок к нижнему, во-вторых, через них можно пропускать несколько «калибров», ведь каждый из них имеет площадь поперечного сечения меньше, чем у предыдущего. Само собой, у ящичного калибра гибкость не столь значительна, как у плоского, но кое-какая имеется. Хватит, чтобы прокатать несколько раз, выставляя зазор перед каждым проходом. При ширине валков шестьдесят сантиметров в низ размещалось от четырёх, до восьми калибров, в каждом из которых можно прокататывать до двадцати двух проходов!
Первые валки играли роль обжимного или чернового стана и позволили разгрузить ковочный молот на восемьдесят процентов. Метровые, кое-как откованные батожки сечением десять на шесть сантиметров, протягивали до шести десятков раз. Прутки, неоднократно меняли форму граней, вытягивались, трансформировались, теряя в процессе большую часть шлака. Даже из чужих г.. криц выходил неплохой металл.
Прокатывали последовательно, полоску пропускали по роликовому столу и сбрасывали в печи, стоящие по обе стороны от линии, чтобы не остывало. Когда прокат полосы заканчивали, на коробке приводного вала изменяли вращение на противоположное и прутки толкали по направляющим обратно, в валки. После проходки всех калибров, винты поджимали и цикл повторялся.
Несмотря на значительную долю ручного труда, выходило шустро. Запас прутков, что нарабатывали два месяца, прокатали за несколько дней, вот это я понимаю!
Валкование вели с помощью подвесных путей. Кассеты по полтонны каждая, откручивали, цепляли крюком и откатывали на место хранения, на её место ставили новую. Второй комплект валков раскатывал заготовки в плоские для листового проката, круглые для проволоки или треугольные заготовки. Третий и четвёртый комплекты , под чистовой прокат, пятый, под холодный.
Привод валка цепной, через коробку и кардан, он соединён с выходным валом привода, так что никаких шестерней заумных. Через редуктор, от двух быков, на валок прилетало усилие в тридцать лошадок, а валков два, да каждый в свою сторону крутит.
Литые шестерни и цепи, массивные валки и мощный привод давали и усилия обжатия, и скорости вращения. Разные, ес-сно, для каждой из мини-линий. В черновой клети мощность выше, а обороты медленней. В третьей паре валков, редуктор работал на скорости триста оборотов в минуту и выдавал полотно шириной двести миллиметров, толщиной полтора миллиметра, со скоростью три метра в секунду. Копейки, даже по меркам XIX века. Но если сравнивать цифры с ручной проковкой, всё меняется волшебным образом. Во сколько более в пятьсот или в тысячу? И считать не буду, несопоставимые величины.
Валки охлаждали тряпицами с холодным маслом, благо льда оставалось с запасом. Низкие скорости позволяли катать холодную сталь да не трястись с регулированием режима нагрева для горячей. Плюс линии был в том, что как только металл появится в значимых количествах, её элементарно масштабировать, ы лоб нарастив число клетей.
Задержка как раз с чугуном была, весь прокатный стан и модернизация фильер обошлись в пятнадцать тонн. Половину руды успели до затопления из шахты получить, половину с болота взяли.
Проковали зацепные шестерни, изготовили подшипники, но… Шестерни гнулись, а подшипниковые узлы вырывало из дубовой клети, через рез понижающий редуктор на них нагрузки ого-го-го! Пришлось отливать сдвоенные шестерни и подушки. Во взрослых клетях, подушка, обязательная часть подшипника и позиционирует положение валков, заодно удерживает их при передаче усилий прокатки на станину. Деталь тяжёлая, сложной формы и выковать руками такую феерический мазохизм.
Потому и ждали когда цикл добычи сидерита выйдет на полную мощь, а после и с отжигом валков возились потому как белый чугун для нагруженных деталей не годится, при нагрузках словно кирпич колется. А после, решил и саму клеть отливать. Чугуна не так уж уж много по сравнению, с валками , особенно с заливкой пластобетоном.
Методом проб и ошибок довели до ума технологию отжига на ковкий или чёрный чугун.[iii] Май, июнь, июль… загибал я пальцы. Да, где-то так. Три месяца мастера с ним возились, а я возился с мастерами закалочной печи и литейщиками.
В отжиге всё элементарно, но видимо не для всех.
Белый чугун потому и белый, что углерод в нём в связанном состоянии в виде цементита, что на изломе имеет металлический блеск. В сером же, углерод, по большей части, в виде графита и в свободном состоянии. При отжиге белого чугуна и ОЧЕНЬ медленном охлаждении цементит переходит в феррит годный на редукторы и всякие ударные поверхности, а при быстром в перлитовый чугун, из него, например, можно отливать звенья роликовой цепи и тормозные колодки. И графики цветные, и альбом с микроструктурой чугуна составили. Объясняю диаграмму железо-углерод, не понимают. Объясняю второй раз. Не понимают! В третий раз объясняю. Сам уже понял. А они всё одно не понимают!
Ничего, как до босса на второй месяц дошло и остальные усвоили. Научились время закалки и выдержки сносно подбирать. Всё же дорогое дело, ковкий чугун. От трёх до семи суток заготовки выдерживать надобно. И всё же, наладилось дело. Вона, отбелённые чугуны без моего участия, сами, научились отливать. Лишь по одной диаграмме отжига! Не зря значит им плешь проедал. Не зря.
Отливали всякое: подушки и нажимные винты для стана, шнеки прессов, ролики, ступицы и узлы подшипников, помольные шары, косозубые передачи. С литьём чугуна за лето серьёзно продвинулись. Помимо кокилей учились сбивать литьевые ящики, подбирать для литья в песок годные смеси формовочные. Здесь то здорово песочек из Козельска пригодился. Да и поташ тверских купцов в дело пошёл. Сплавили его с кварцевым песком получив калиевую силикат-глыбу, что распускали в автоклаве на жидкое стекло.[iv]
Цех проката в стадии активной достройки. Собираем кассеты для холодного проката уголков и U-образного профиля шести размеров, заканчиваем монтаж роликов и подвесных путей для монтажа кассет, ставим ножницы гильотинного типа для резки лент и прутков, а для чистовых клетей, намоточные и размоточные барабаны, ибо на последней паре вытягивает ленту до десяти метров длиной.