Графитовые тигли

огнепостоянные плавильные горшки (для металлов), или тигли, приготовляемые только из одной глиняной массы (из глины, шамоты и песка), никогда не обладают сочетанием главнейших условий, требуемых плавкою при очень высокой температуре, а именно, они при своей неплавкости не имеют способности переносить быстрое изменение температуры; общеизвестные гессенские тигли, за которыми установилась репутация, будто они не трескаются даже тогда, когда, нагретые докрасна, будут брошены в холодную воду, оказываются не выдерживающими условий плавки стали. При постройке Обуховского сталелитейного завода в 1863 году плавка стали без тиглей в регенеративных печах была еще не известна и способ Бессемера еще не был выработан, а потому тигельный вопрос являлся одним из самых существенных; для решения его были выписаны глиняные тигли лучших марок Англии и Германии, но все они оказались неудовлетворительными; затем были испробованы тигли с примесью углистой массы, а именно: древесного угля, кокса и графита; наилучшими оказались тигли Г., а потому, несмотря на их большую стоимость, завод немедленно начал вырабатывать их производство. Основную массу Г. тиглей, точно так же как и в глиняных, составляет шамота (т. е. предварительно сильно прокаленная огнеупорная глина), связанная частицами жирной (сырой) огнеупорной глины. Способность тиглей выдерживать плавку без трещин и рватин (облупа) до известной степени возрастает вместе с их пористостью, вероятно, потому, что она способствует более полному выделению паров воды при сушке и более правильной усадке как при сушке, так и при прогреве и при накаливании во время плавки. Графит играет роль шамоты и должен иметь способность хорошо перемешиваться с глинистою массою, для чего графит никогда не употребляется в зернистом виде, а всегда измельченнный, пластинчатый. Графит, кроме пористости, сообщает тиглю гладкую и блестящую поверхность, к которой расплавленная масса не прилипает вовсе, что предохраняет тигель от разъедания. Кроме того, частицы графита предохраняют сталь от окисляющего действия кислорода и углекислоты, проникающих в тигель при плавке. Тигли делаются или ручным способом, или прессом; в обоих случаях изготовление их состоит (так же как и глиняных) в сдавливании массы, положенной в формы, посредством сердечника. Наибольшее число плавок, выдерживаемых тиглем, должно считать три, но так как экономия, происходящая от сбережения на тигле в том случае, когда он выдержит лишнюю плавку, не вознаграждает потерю, получающуюся от порчи горна, если тигель лопнет, от напрасной траты горючего материала и изменения качества стали, то при сталеплавильном деле чаще всего их употребляют только один раз. Величина Г. тиглей бывает весьма различна; на Обуховском заводе они делаются емкостью около половины куб. фута и имеют следующие размеры: высота 17 дм; диаметр: вверху тигля 9,75 дм, у дна 6,1 дм; толщина дна 1,75 дм, стен вверху 0,75 дм; такой тигель в сыром виде весит 35 фн., а высушенный — 32 фн. Под каждый тигель при постановке его в горн кладется на колосники поддон, который приготовляется исключительно из глиняной массы; размер его 3 дм толщины и 6 дм диаметром, вес его 7 фн. Кроме того, для каждого тигля делается крышка; она готовится из глины и черепа без прибавления графита; в ней имеется два отверстия: одно круглое, в середине, для определения щупом степени спелости стали, а другое, четырехугольное, на краю, для выливания расплавленного металла. Оба эти отверстия затыкаются пробками, делаемыми также без графита. Вес крышки с пробками 4,5 фн.

На Обуховском заводе тигель служит только одну плавку, после которой его очищают от шлака, размалывают в порошок, и в таком виде он идет в состав массы под именем черепа. Смотря по качеству прибавляемого графита, количество его берут от 4 до 7 фн. на тигель. На Обуховском заводе всегда употребляют графит цейлонский. Шамотою массы служит череп и обожженая боровицкая глина, а связующим элементом — жирная (сырая) андомская глина, добываемая близ Шлиссельбурга. Состав шихты, обыкновенно употребляемой на Обуховском заводе, следующий [Все эти данные сообщены П. И. Бровченко, который заведует тигельным производством на Обуховском заводе с самого основания; употребление русских материалов (боровицкая и андомская глины) установлено его старанием]: графита от ¹/₆ до ¹/₅ всего веса, т. е. от 5 до 7 фн.; шамоты ⁷/₁₂, причем черепа берут 10 фн., а боровицкой обожженой глины 8 фн., и, наконец, связующей андомской глины 8 фн. В год выделывается от 80 до 100 тыс. штук. Механические устройства, необходимые для этого, состоят в следующем: 4 бегуна для размельчения шамоты, черепа, графита и т. п.; 2 барабана — один для смешения частей шихты, а другой для просевки; 2 пресса — один рабочий, другой запасной, и 5 вентиляторов для 10 сушил. Для движения этих механизмов имеется 30-тисильная паровая машина. В мастерской в 12 час. смену обращается от 40 до 45 человек; средняя производительность одного пресса около 300 тиглей в день. Самая работа производится следующим образом: а) графит сортируется вручную, при чем отделяют кусочки пустой породы и колчедана; затем все измельчается под бегунами до крупности сита от 160 до 200 отверстий на квадратном дюйме. б) Боровицкая глина в месторождении своем разделяется на кусковую и сухарь; первая легко режется лопатой на кубические куски, сохраняет эту форму в сушке и при вывозе; вторая же, представляя меньшую связность, или вязкость и однородность, при высыхании рассыпается на куски неправильной формы. Для тиглей употребляется исключительно только кусковая; она в форме кубиков закладывается в обжигательную печь, где и прокаливается до белокалильного жара, так что даже являются зачатки спекания; но как форма кубиков при этом сохраняется, то эту глину очень удобно выгружать и сортировать, при чем все куски, получившие не только красную, но даже желтую окраску, отбрасываются, так как это есть несомненный признак содержания избытка окислов железа, вредно влияющих на огнеупорные качества глины. в) Андомскую глину сушат только до 80°, затем мелют под бегунами и просевают на то же сито, как графит и боровицкую. г) Череп, как уже было сказано, получается от измельчения тиглей, бывших в плавке (отделение шлака от тигля делается вручную, помощью молотка, и требует особого внимания). Измельченные и просеянные материалы по вышеуказанному рецепту берутся по весу на 12 тиглей, в сумме 10 пд. 16 фн.; смесь эту засыпают в барабан, где она перемешивается в течение 12-15 минут; отсюда она еще раз пропускается через сито, чтобы задержать скатавшиеся крупные частицы, и затем в ящике обливается понемногу кипятком, при чем вся она перемешивается лопатой. На 10 пд. 16 фн. наливают около 1¹/₂ ведра кипятку; поливание должно делать небольшими порциями — в противном случае графит легко может отделиться от остальной массы, которая при указанной пропорции и хорошем перемешивании от сжатия в руке должна получать связность. Все сказанное о подготовлении материалов совершенно аналогично с тем, как готовят графитовую массу на большинстве заводов Европы; но следующий за тем прием придания пластичности и однородности всей массе на Обуховском заводе резко различается от общепринятого, где, во-1), вода, которой смачивают массу, не выше 15°; 2) количество воды для смачивания берут не менее ¹/₃ части по объему; затем на некоторых 3) смоченную массу переминают деревянными колотушками и, перемешав все хорошенько деревянными лопатами, собирают в кучу, которую и накрывают сырым холстом; 4) такое перемешивание колотушками делается ежедневно в течение 3 или 4 недель, и ежели в это время масса высохнет, то прежде переминания ее смачивают небольшим количеством воды. На иных же заводах вместо переминания колотушками, когда масса достаточно проникнется водой, она переминается ногами в течение 8 или 10 час., а затем все выравнивается слоем от 3 до 5 см толщиною; слой этот лопатами разрезается на четырехугольные плиты, накладывающиеся одна на другую, так что образуются толстые куски, которые остаются лежать на некоторое время в прохладном и влажном помещении. Переминания колотушками или ногами имеют целью придать массе наибольшую однородность, хранение же в сыром помещении находят необходимым для проявления сцепления между шамотой и связующей глиной, так как опытом найдено, что таким вылеживанием масса получает гораздо большую пластичность. На Обуховском заводе все работы колотушкой и переминания ногами заменены перемешиванием в течение 20 или 30 минут под бегунами; отсюда массу несут под ручной винтовой пресс, где 2 человека сформовывают из нее кубы около фута величиною, которые и складываются дня на 3 и даже на неделю в особые подвалы, имеющие температуру не выше 15° Ц. Кубы вылежавшейся массы перетирают на грохоте, при чем она получается в кусочках длиною от 0,5 до 1 дюйма при толщине от гусиного пера до карандаша; вид этих стружек крайне неправилен, но ближе всего напоминает форму зигзага; опыт показал, что она есть наиболее целесообразная для следующей за тем работы — выделывания тигля под прессом. При каждом прессе работает артель из 5 человек; рабочие эти должны не только растереть кубы, но и отвесить для каждого тигля от 34 до 36 фн. этих стружек, выдавить тигель, поставить его на стеллажи для провяливания на вольном воздухе от 15 до 20° в течение недели, а потом поднять тигли на гидравлическом подъемнике к сушилам и наконец поставить их на полки; в каждое сушило входит от 1300 до 1500 штук. Сущность работы пресса весьма проста: в форму, или матрицу (внутреннее очертание которой соответствует наружным размерам тигля), насыпается отвешенное количество массы и затем сердечником, или болваном (наружная поверхность которого имеет размеры внутреннего очертания тигля), масса эта спрессовывается, при чем сердечник входит в нее, а пространство между матрицей и болваном выполняется, образуя дно и стенки тигля.

Для успешности работы прессу Обуховского завода дано такое устройство, что в нем единовременно работают два сердечника, причем в то время, когда один вдавливается в форму, другой вынимается из готового тигля. Этого достигают следующим установом: каждый из 2-х сердечников закреплен на своем шпинтоне, или стержне; шпинтон в нижней части своей имеет винтовую нарезку, а выше на нем закреплена шестерня. Винтовому нарезу каждого шпинтона соответствует гайка, помещенная внутри связной подушки. Понятно, что ежели шестерня шпинтона начнет вращаться, то винт его, вращаясь в гайке, станет или опускать или подымать сердечник. Для вращения шестерен между ними имеется соприкасающийся с ними зубчатый барабан, и при его вращении очевидно, что обе шестерни будут вращаться в разные стороны. Но так как для прессования необходимо, чтобы каждый сердечник мог и подыматься, и опускаться, то поэтому барабан должен иметь два обратные движения. Это достигается соответственною коническою передачей от горизонтальной оси, на которой свободно посажены два шкива, вращающиеся от ременной передачи в обратные стороны через действие соответственного механизма. Вынимание тигля из формы делается следующим образом: лишь только сердечник выйдет из матрицы, эту последнюю выдвигают наружу, ставя ее против эксцентрика, насаженного на оси, имеющей маховик; вращением этого последнего эксцентрик надавливает на коленчатый рычаг, который поднимает дно матрицы (формы), а с ним вместе и выпрессованный в этой форме тигель. На описанном прессе в девятичасовую работу выделывают до 300 тиглей; следовательно, на прессование тигля нужно около 4-х минут. После недельной просушки на стеллажах тигли сохнут еще от 2 до 3 недель в сушиле при постепенно возрастающей температуре от 15 до 85°. На Обуховском заводе в первое время, когда еще производство тиглей было не установлено, теплый тигель, поставленный в горн, обсыпался древесным углем; нагрев вели так медленно, что час спустя он едва доходил до красного цвета; тогда уголь отгребали, осматривали, не образовалась ли у которых облупа (трещина у дна, при чем отваливается кусок массы большей или меньшей величины), и только после такого удостоверения в него всыпали мелко резанную сталь и начинали понемногу прибавлять сухого кокса. В настоящее же время тигли ставят в горн уже с насадкою стали, и засыпка кокса делается сразу.

Смотря по количеству выделываемых тиглей, они обходятся заводу от 1 руб. до 1 р. 40 к. за штуку, причем рабочая плата благодаря механическим приспособлениям является 15% этой стоимости, а именно, 17 к. со штуки за все работы. Цейлонский графит приобретается по 3 р. 20 к. за пуд, глина боровицкая 14 к. за пуд; за работу убежавших тиглей, ежели таких будет более 2%, завод ничего не платит. Продажная цена Г. тиглей (Моргана, Бесселя и др.) определяется особою единицею, называемою маркою. Тигельная марка есть объем расплавленного kilo меди или однофунтовой насадки резанной стали; поэтому тигель Обуховского завода есть 85-марковый, а так как даже при гуртовой покупке марка продается от 8 до 10 копеек, то продажная цена такого тигля равняется 7 р. 65 к.; полагая даже самые благоприятные условия, а именно, что такие тигли выдерживали бы три плавки, получаем, что стоимость каждой плавки обходилась бы от 75 к. — 1 р. 15 к. дороже, опыт же показал, что при условиях плавки Обуховского завода никакие тигли более одного раза не стоят.

А. И. Скиндер. Δ.