Как восстанавливают железо
Строят огромную круглую печь. Она сложена из кирпича, а снаружи еще обшита стальными листами. Такую печь в дом не поставишь: Она сама высотой с десятиэтажный дом. Называется эта печь доменной или просто домной.
Чтобы выплавить из руды железо, нужен каменный уголь. Не простой каменный уголь, а специально приготовленный для домны. Его размалывают и прогревают в печах без воздуха. Такой прогретый уголь называется коксом. Он не черный, а светло-серый. Кокс трудно загорается, зато уж как разгорится, то дает очень сильный жар, и дыма от него нет.
В домну засыпают железную руду и кокс слоями. Сперва кокс, потом слой руды, потом опять кокс и опять руду. Так до самого верха печи. И еще отправляют в домну камень - известняк. Он нужен, чтобы руда легче и быстрее плавилась.
Домна не снизу загружается, как обыкновенная печь, а сверху. И нужно ей каждый день несколько поездов руды и кокса!
Руду и кокс засыпают в тележки и поднимают на канатах. Как дошла тележка с коксом до самого верха домны, там открывается заслонка. Тележка опрокидывается, и кокс сыплется внутрь печи.
Поползла пустая тележка вниз, а в это время другая наверх едет - с рудой. И тоже опрокидывается в печь. Эта канатная дорога к верхушке домны - электрическая.
А как такую печь затопить? Спросишь на заводе - засмеются. Скажут: домну не затапливают - ее задувают. Когда домну построили, прежде чем сыпать в нее первые тележки кокса, в самый низ печи насыпали дрова. А уже потом кокс. И на кокс - руду. Потом в домну начинают вдувать очень горячий воздух, такой горячий, что дрова загораются и поджигают кокс. Потому и говорят, что домну задувают.
Домну как задуют, так она несколько лет без всякого перерыва работает, днем и ночью.
Горит в домне кокс. И чем глубже опускается руда, тем жарче в печи. В нижней части домны так жарко, что руда плавится. Железо, камень, глина все, из чего руда состоит, становится жидким. А кокс, пока горит в домне, вытягивает из руды кислород.
Тяжелыми каплями падает металл в самый низ печи. А камни и глина легче металла. Поэтому они сверху плавают.
Внизу домны два отверстия: одно повыше, другое пониже. Они накрепко забиты. Каждые два часа верхнее отверстие пробивают. Из него вытекает шлак. Так называют расплавленные камни и глину, в которых уже не осталось железа.
А нижнее отверстие пробивают реже - обычно каждые четыре часа. Из этого отверстия, когда его пробьют, вырывается металл.
Ослепительно яркая струя огня - вот как выглядит металл, когда его выпускают из домны. Во все стороны разлетаются искры. Такой жар идет от расплавленного металла, что близко стоять невозможно.
Какой же это металл выпускают из домны? Чистое железо? Казалось бы, так должно получиться. Ведь кислород из него вытянул кокс, от камней и глины освободились. А все-таки чистого железа не получилось!
Дело в том, что железо вобрало в себя часть вещества, из которого состоит кокс, - углерода. Значит, получилось не чистое железо, а железо с примесью углерода.
Так чего ради трудились? Зря? Не зря! Железо с кислородом ни для какого дела не годится, оно очень непрочное. А из сплава железа с углеродом можно сделать много вещей. Называется это железо с примесью углерода
Чугун
У чугуна есть недостаток - он хрупкий. Конечно, не такой хрупкий, как стекло. Уронишь кусок чугуна на пол - он не разобьется. А вот ударишь его посильнее молотом - разлетится на куски. Поэтому из чугуна делают только такие вещи, по которым не приходится сильно ударять.
Еще раз о домне
Давай-ка сообразим, что нужно для выплавки чугуна в домне. Железная руда, кокс, известняк... Вс?? Нет, не вс?. Еще нужны воздух и вода.
Стоят близ каждой доменной печи четыре круглые башни. В эти башни накачивают воздух и там греют его газом. Горячий воздух идет по трубам из башен в домну. Ведь кокс без притока воздуха не может гореть. А впустишь в домну холодный воздух, она остынет, руда не будет плавиться. Вот и накачивают в печь очень горячий воздух, чтобы жарче горел кокс и печь не остывала.
Воздух нужен, чтобы греть домну, а вода - чтобы охлаждать ее. Не внутри, конечно, а снаружи. Самый стойкий кирпич не выдержит такого сильного жара, как в доменной печи. Если печь не охлаждать снаружи, она развалится.
Угадай-ка, чего больше всего по весу нужно, чтобы из руды выплавлять чугун? Ты, вероятно, подумал, что больше всего надо руды - железо ведь тяжелое, да и камни не легкие.
Но, оказывается, вовсе не руды идет больше всего в домну. И не кокса. Воды по весу нужно больше, чем руды и кокса. Магнитогорскому заводу, например, чтобы охлаждать доменные печи, нужно больше воды, чем всей Москве - миллионам ее жителей и десяткам заводов.
А все же и не воды нужно больше всего. Никогда бы ты не догадался. Больше всего по весу идет в домну того, что почти ничего не весит, воздуха! Чтобы выплавить одну тонну чугуна, вдувают в домну несколько тонн горячего воздуха. Для дыхания одних только магнитогорских домен нужно больше воздуха, чем для дыхания всех людей на земле.
Куда девается жидкий чугун
К доменной печи, когда пора выпускать из нее расплавленный чугун, подъезжает по рельсам огромный ковш. Его везет паровоз. Ковш подставляют под струю жидкого металла. А из ковша жидкий чугун можно разлить по небольшим формам, чтобы он в них застыл. Такие застывшие куски чугуна называют чушками. Их грузят в вагоны и отвозят на заводы, которые изготовляют чугунные вещи или части машин.
Как делают чугунные вещи
Тебе, конечно, приходилось делать пирожки из песка. Набьешь деревянную или жестяную формочку сырым песком, перевернешь ее, поставишь на землю, осторожно снимешь формочку - и готов песочный пирожок.
Вот почти так же делают чугунные вещи. Готовят формы из глины с песком и коксом. Они получаются крепкие. А пока готовят формы, чугунные чушки опять расплавляют в небольшой печи. Когда расплавится чугун, его льют в приготовленные формы. Это и называется литьем, потому что чугун льют в формы. Когда он застынет, вынимают из формы готовый утюг или какую-нибудь часть будущей машины.
У нас на Урале есть завод, где работают замечательные мастера. Они какую хочешь форму могут сделать. Зальют в нее металл - и получится чугунная лошадь или чугунные фигурки людей. Каслинский завод на весь мир знаменит своим искусством.
А для чего еще нужен чугун
Чугунные вещи изготовляют только литьем, потому что чугун хрупкий - ни молотом его нельзя ковать, ни на станке обтачивать. А нам нужно очень много вещей и машин, которые неудобно изготовлять литьем. И нужно, чтобы они не были хрупкими.
Значит, одним чугуном не обойтись.
Ты помнишь, что хрупок чугун потому, что в нем растворился углерод из кокса. Надо часть углерода выгнать из чугуна, тогда он не будет хрупким. Получится железо, которое можно и молотом обрабатывать, и на станках обтачивать.
Сорт железа, в котором углерода гораздо меньше, чем в чугуне, называется
Сталь
Это главный сорт железа, самый нужный нам. На изготовление стали идет весь чугун, кроме небольшой его части, из которой делают чугунные изделия.
Как варят сталь
Сталь варят в печах, не таких высоких, как домна, а всего двухэтажных. Печи широкие, и стоят по нескольку в ряд. В каждой печи можно бы разместить квартиру в три комнаты. Называется такая печь мартеновской или просто мартен.
Греется печь горючим газом, смешанным с воздухом. Газ горит в печи длинными, очень жаркими факелами.
Все твердые материалы, нужные для варки стали, подвозит машина с хоботом, как у слона. Только хобот этот стальной. И прицеплена к нему стальная корзина. Машина хоботом сует корзину в печь и вываливает в нее немного железной руды, известняк и другие минералы, нужные, чтобы выгнать из чугуна вредные примеси.
А еще заваливают в печь старые, отслужившие свой век стальные вещи, части машин, куски рельсов - словом, то, что называют ломом.
Вот для этого ты с товарищами и собираешь железный лом. Он в мартеновской печи начнет вторую жизнь, станет новой сталью.
Когда все эти твердые материалы расплавятся в печи, тогда начинается главное: подъезжает огромный ковш с жидким чугуном. Его выливают в печь.
И вся эта смесь - чугун, руда, известняк, стальной лом - варится несколько часов.
В печах есть маленькие окошечки. Заглянешь в них - и видно, что внутри печи делается. Но смотреть на кипящую сталь можно, как и на солнце, только через темные очки, а то глаза испортишь.
Это очень красиво. Бушует тяжелое жидкое пламя, переливается волнами, поднимается столбом, опадает и вздувается огромными пузырями.
Пока кипит металл, большая часть углерода, который был в чугуне, выгорает.
Когда сталь готова, ее, как и чугун из домны, выливают в большой ковш. А из ковша сталь разливают по высоким узким формам - изложницам. В этих формах она застывает. Получаются слитки стали такие тяжелые, что их только сильным краном можно поднять.
