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.

Так в чем же дело? — скажете вы. Замеряйте по ходу процесса, сколько в печи углерода и окислов, и соответственно корректируйте процесс. Хотелось бы, очень хотелось бы, да нечем замерить. Я 14 лет читал всю литературу по этому вопросу, сам думал, но, по-моему, и до сих пор ситуация та же. В печи в районе электрических дуг температура 10 000°, как на поверхности Солнца, металл очень агрессивен, растворяет любую сталь так быстро, что и глазом не успеешь моргнуть, даже огнеупорная футеровка (стены и подина) выдерживают эти температуру и агрессивность жидкого металла только потому, что изнутри печи футеровку защищает полурасплавившаяся шихта, ее называют гарнисажем. Возьмите толстую свечу и зажгите. Вскоре под пламенем свечи, которое смоделирует нам электрические дуги в печи, образуется лужица жидкого парафина и она не будет вытекать из центра, поскольку ее удерживает от этого еще не расплавившийся парафин наружной части свечи. Так и в печи, но только ни дуги, ни металла, ни идущих процессов не видно, поскольку и сверху все закрыто толстым слоем шихты. Для того, чтобы понять, что происходит в печи, процесс нужно как-то замерить, а замерить его, повторю, нечем.

И остается смотреть на печь снаружи и гадать, что же этой заразе сейчас нужно: то ли кокса дать, то ли кварцита, то ли электроды перепустить (удлинить их), то ли напряжение поднять. Если угадаешь, то печь улучшит свою работу и ты с премией, если не угадаешь, то положение на печи станет еще хуже, и тогда прощай производственная премия, а это треть твоего заработка. И не только твоего, а и твоих товарищей, возможно, и всего цеха, не исключено, что и всего завода.

Поэтому в ферросплавной отрасли как нигде важен опыт работающих на печах металлургов, только их опыт дает возможность предугадать изменение процесса в печи и вовремя принять необходимые меры — металлургия держится на цеховых металлургах. Если опытных металлургов нет, то никакие академики тут ничем помочь не смогут. Это проверено.

Но что такое опыт? Это годы запоминания тончайших оттенков изменения ситуации на печи. Вот бригадир смотрит на печь, оценивает все, что видит, и память ему подсказывает, что когда-то такое уже было, и он тогда сделал так и так, и у него получилось. Или наоборот — не получилось. Исходя из тех воспоминаний, он и действует, чаще всего правильно, если опыт велик и бригадир внимателен и учел все нюансы. Но бывают и ошибки — тогда это уже новый опыт.

Пламя

Чтобы было понятно, о каком опыте я веду речь, расскажу немного о своей истории. Итак, попал я на Ермаковский завод ферросплавов по распределению с твердым намерением как можно быстрее смотаться отсюда домой в Днепропетровск, а тогдашний директор П.В. Топильский выдумал мне дурацкую должность «помощник мастера плавильного цеха», — такой должности не было в штатном расписании завода, по-моему, ни до меня, ни после меня. В кладовой плавильного цеха № 4, не зная толком, что мне полагается, на всякий случай одели меня в суконную робу плавильщика, обули в валенки, выдали войлочную шляпу, синее стекло и начальник цеха передал меня на руки мастеру Гаррику Енину и начальнику смены Алексею Хегаю. Те поухмылялись моему бравому виду, показали, как прикрепить стекло к шляпе, посоветовали вместо суконных штанов и валенок одеть что-нибудь полегче и, делать нечего, начали натаскивать меня на работу в цехе. Должности такой не было, посему и обязанностей у меня не было, а ошиваться в цехе бездельником было трудно. Передали они мне все сменные расчеты, но считал я быстро и эти расчеты у меня не занимали и получаса. Поручали разобрать завалы на транспортерных лентах, посылали с различными поручениями по цеху и заводу, и, само собой, брали меня во все свои цеховые обходы, показывая, что нужно делать, как и почему.

Отличать хорошо работающую печь от плохо работающей (расстроенной) научился быстро, поскольку это достаточно очевидно. Печи были открытые, и я уже описывал вид колошника — это круг, диаметром около 6 м, в который воткнулись три столба диаметром 1200 мм — электроды. Так вот, этот круг имеет вид костра, он весь пылает пламенем догорающего над колошником угарного газа. Если печь работает нормально, то это вид спокойно горящего костра, который только что покрыли свежими дровишками — поверхность не раскалена, а между кусочками шихты по всей поверхности колошника выбивается спокойное пламя. Если печь расстроена, то колошник становится похожим на костер, раздуваемый сильным ветром — пламя становится жестким, в некоторых местах оно выбивается яркими белыми струями — это так называемые «свищи».

Вот подходим с Ениным к пультовому помещению 42-й печи, за пультом сидит бригадир, что-то пишет в плавильный журнал. Говорит Гаррику:

— Гарри Иванович, похоже, печь начинает кварцеваться, давай добавим килограмм 10 коксика в калошу.

Кварцевание — это термин, означающий, что в печи не хватает углерода, и бригадир предложил дать команду дозировщице, отвешивающей порции шихты (колоши), увеличить навеску коксика в каждой колоше на 10 кг. Прежде всего смотрим в журнал — на печи такая же навеска коксика, как и на остальных. Смотрим на индикатор напряжения — напряжение обычное рабочее для этой печи. Тут дело в том, что в подаваемой в печь шихте кварцит является электрическим изолятором, железная стружка быстро плавится и почти не участвует в переносе электрического тока, главным проводником тока является коксик. Если его мало, то электросопротивление шихты должно возрасти, ток упасть, и чтобы его сохранить, бригадир мог повысить напряжение на электродах. Но он этого не сделал. Смотрим на амперметры — на всех электродах автоматика держит 1200 ампер на высокой стороне трансформаторов — номинал. Если сопротивление печи из-за нехватки углерода возросло, а напряжение не поднято, то автоматика начнет просаживать электроды в глубь печи. Через окно смотрим на кольца электродержателей, на которых висит электрод. Они в нормальном, среднем положении. То есть по тем данным, что на печи можно замерить, ничто не говорит о том, что в ней не хватает углерода. Выходим на колошниковую площадку, Гаррик и бригадир смотрят на пламя (ну и я, само собой), Гаррик «чешет репу» и командует бригадиру.

— Пожалуй дай килограмм 5 в колошу и 300 под стены. Бригадир уходит звонить дозировщице, а я спрашиваю.

— Гаррик, с чего это вы с бригадиром взяли, что в печи не хватает кокса?

— Ну, ты же видишь, что пламя побелело.

— Нет, ничего не вижу, — сообщаю я, пялясь на пламя.

— Ну, как же не видишь, раньше пламя было соломенно-желтого цвета, а сейчас побелело.

— Гаррик, ты давно видел солому? Она же в натуре самых различных оттенков.

— Ну, это так принято говорить, а на самом деле оно такого цвета, как на хорошо работающей печи. Вон 43-я хорошо работает, видишь какое у нее пламя? — Я смотрю на колошник печи № 43, перевожу взгляд на колошник 42-й и не могу заметить никакой разницы. — Ну, ладно, еще привыкнешь, — успокаивает Енин.

Идем по колошниковой площадке закрытых печей с М. Д. Сисько. У закрытых печей большая часть колошника закрыта сводом — Плоскими стальными коробками, защищенными с внутренней части огнеупорным бетоном. Внутри эти коробки специальными перегородками разделены на каналы, по которым циркулирует охлаждающая свод вода. Поэтому пламя на этой печи горит только в узких кольцевых щелях между сводом и электродами. Через эти щели в печь загружается шихта. У закрытых печей образующийся в ходе плавки угарный газ отсасывается из-под свода и потом либо сжигается в топках котельных, либо дожигается в специальных устройствах («свечах») высоко над крышей цеха. Михаил Дмитриевич смотрит на печь и подзывает бригадира.

— У тебя в печи вода.

— Вижу, думаю, что это сочится из контура б-й секции, уже вызвал слесарей, подойдут, тогда отключусь и проверю. Может удастся запарить.

Поясню проблему. Вообще-то немного воды поступает в подсводовый объем печи вместе с шихтой в виде влаги, в основном, коксика. В печи она испаряется, часть воды восстанавливается углеродом, то есть атом углерода отбирает у аш-два-о атом кислорода, оставшаяся молекула водорода, состоящая из двух атомов, — это газ, и этот газ добавляется к угарному газу, выходящему из шихты. И если других источников попадания воды в печь нет, то водорода в газе немного и он не представляет собой проблемы.

Но в закрытой печи над поверхностью колошника находится свод, по сути состоящий из десятков отдельных водонесущих контуров. И их целостность может быть нарушена по разным причинам: из-за расстройства технологии с поверхности колошника могут бить свищи раскаленных газов, которые проплавляют водоохлаждаемый элемент свода; температурные напряжения могут вызвать трещины сварных швов и прочее. И тогда из этих дыр и трещин в своде внутрь печи начинает поступать вода, иногда струйкой, иногда струей. После этого содержание водорода в печном газе резко повышается. И тут две проблемы.

Первая незначительна. Мы вводим коксик и электроэнергию в печь, чтобы получить нужный нам металл, а не для того, чтобы испарять и восстанавливать воду, то есть вода в печи удорожает нам продукцию. Но это чепуха по сравнению с другой проблемой.

Под сводом печи поддерживается избыточное давление печного газа, чтобы в печь не проник снаружи воздух. Если образующийся угарный газ смешается с кислородом воздуха, то образуется взрывная смесь, которая при наличии пламени не загорится, а взорвется. Спасает положение то, что нужно довольно много воздуха в угарном газе или довольно много угарного газа в воздухе, чтобы такую смесь образовать, т. е. у этой смеси довольно высокие пределы взрываемости. А вот с водородом шутки плохи.

Его пределы взрываемости очень низкие, при обычном поступлении влаги в печь (с шихтой) они ниже, чем нужно для взрыва, и печь в этом смысле безопасна. Но если в печь начинает поступать вода в большом количестве, то концентрация водорода в газе поднимается над пределами взрываемости и остается ждать, когда под свод засосет воздух, а такое, к сожалению, случается нередко. Тогда под сводом происходит взрыв.

Чтобы как-то погасить его силу, в своде делается несколько больших люков, прикрытых тяжелыми крышками, при взрыве эти крышки должны быть выбиты взрывной волной и принять на себя часть энергии взрыва. За мою бытность на заводе на закрытых печах мощностью 16,5-21,0 МВА такие взрывы (их называют «хлопки») были регулярно, но человеческих жертв не было.

А вот на печи мощностью 63 МВА уже в 80-х произошел взрыв с трагическими последствиями. Когда я утром пришел на печь, то картина была ужасна — элементы свода и зонта были разворочены так, как будто в печь попала бомба. Выяснилось, что в конце смены с 16.00 до 0.00 в печь начала поступать вода. Вместо того, чтобы остановить печь и найти течь, начальник смены и бригадир решили дотянуть до конца смены и передать эту работу сменяющей их бригаде. Не дотянули. Бригадира спасти не удалось, он погиб на месте, начальник смены обгорел так, что стал инвалидом, получил тяжелые ожоги еще один рабочий.

Обычно после того, как найден тот водоохлаждающий элемент, из которого в печь поступает вода, подачу воды на него перекрывают, стараясь доработать до планово-предупредительного ремонта, на котором эту часть свода заменят. Но если течь невелика, то есть отверстие или трещина в водонесущем контуре невелики, то их сначала пытаются забить изнутри, эта операция называется «запарить». Меня несколько умиляло, что для этой цели применялась горчица, порошок которой выпрашивали у поваров в столовой. Ее всыпали в водоподающий шланг поврежденного контура, вытекая из трещины горчица засоряла ее и порою останавливала течь.

Вот это суть разговора старшего мастера Сисько с бригадиром, но меня в этом случае интересовало другое. Приборы, непрерывно отслеживающие содержание водорода в отходящем из печи газе, были установлены в пультовом помещении печи, а мы с Сисько (его прозвище на заводе — «Дед») в это помещение не заходили и их не видели.

— Михаил Дмитриевич, а как ты узнал, что в печи вода?

— Так ведь водород высокий.

— А как ты узнал, что он высокий?

— Так ведь пламя фиолетовое.

У Сисько была привычка при разговоре с собеседником внимательно заглядывать ему в лицо, как бы проверяя, понял тот то, что сказал Сисько, или нет? Я смотрю на пламя и не вижу в нем ничего фиолетового — пламя как пламя. Дед понял, что я ничего не понял, и легко (он был худой и жилистый) вскочил на свод, я за ним. Сделали несколько шагов к воронке, из которой выбивалось пламя. Дед начал показывать мне пальцем.

— Вот видишь язычок взметнулся фиолетовый? И вот… и вот… и вот. Видишь?

Пока Дед показывал, я видел эти язычки пламени фиолетового оттенка, Дед опустил руку, и заметить их становилось трудно. Дед заметил мое сомнение и крикнул плавильщику подать ему лопату. Показал мне наружную сторону совка.

— Видишь — поверхность сухая?

Да, действительно, сталь совка лопаты была сухая. Дед быстро провел совком над пламенем и тут же показал мне.

— А теперь видишь, какая она?

На поверхности совка, там, где ее только что облизало пламя, явственно проступило влажное пятно. Дед, возможно и сам об этом не догадываясь, продемонстрировал мне что-то вроде школьного опыта, объясняющего, почему газ водород назван «рождающим воду». Соединяясь при горении с кислородом, водород образует воду, а ее пары конденсировались на холодном лезвии лопаты, покрыв ее испариной. Дед подытожил.

— Если у тебя возникают сомнения в том, какой водород в печи, а газоанализатор будет неисправен, и по цвету пламени ты ничего понять не сможешь, то сделай так.

Я рассказал два случая всего лишь об одном параметре из многих десятков, по которым металлург оценивает состояние печи прежде, чем принять решение. Вот посмотрите на пламя зажигалки или спички, много ли информации вы получите, даже если и заметите изменение оттенков в нем? А ведь еще есть приемы выполнения работ, которые могут не встречаться много лет подряд, а потом их придется выполнять в считанные секунды.

Дата добавления: 2015-08-18