В настоящее время искусство ковки металла переживает период возрождения. Мастерство таких кузнецов-оружейников как Леонид Архангельский, Сергей Данилин, Андрей Корешков свидетельствует о том, что русское оружейное искусство и традиции изготовления клинков остаются непревзойденными и по сей день.
В статьях, публикуемых мастерами-кузнецами, широко освещается вопрос об истории их искусства, теоретической базе изготовления, скажем, литого булата, но, уверен, что многие читают эти статьи с целью получить ответ на вопросы: «Как это делается?», «С чего начать?» и на подобные им, но, в лучшем случае, натыкаются на констатацию факта сложности подобного искусства и доступности его лишь посвященным. В данной статье я попробую осветить искусство кузнеца-оружейника с нуля, для тех, кто хочет начать заниматься этим увлекательнейшим занятием, но не знает, с какого края подобраться к нему. Статья будет посвящена большей частью сложнотехнологичным композитам. Дело в том, что я начинал знакомиться с искусством ковки с самостоятельных попыток получить дамасскую сталь, поэтому в первую очередь рассчитываю на читателей, которые, как говориться, «бредят Дамаском» Базовых приемов ковки я буду касаться весьма умеренно, – во-первых, этому и так посвящено достаточно литературы; во-вторых, чтобы научиться просто ковать, можно найти частную кузницу и поработать подмастерьем несколько месяцев, а вот попасть в ученики к именитому клиночнику, изготовляющему узорчатые композиты – сложно. Надеюсь, что эта статья немного компенсирует такую несправедливость. Я также не буду касаться в этой статье проблемы закалки – грамотная закалка стали, особенно дамасской – материал безграничный а, базовые сведения по закалке сталей с различным содержанием углерода можно почерпнуть из учебников по металловедению. Хочу сразу оговориться, что данные материалы ни в коей мере не являются руководством по изготовлению холодного оружия, что, напомню, согласно ст. 223 УК РФ является уголовно наказуемым деянием. Пластина из собственноручно выкованного Дамаска, отполированная и протравленная, принесет вам на первых порах не меньшее удовлетворение, чем нож или меч. Я собираюсь рассказать о том, как изготавливать МАТЕРИАЛ, и не несу ответственности за дальнейшее использование этого материала. При отсутствии лицензии на изготовление оружия или при невозможности найти работу на предприятии, имеющим такую лицензию, всегда можно найти способ заниматься любимым делом, не нарушая нормы УК и Закона РФ «Об оружии».
Обустройсво кузни
Итак, приступим. Прежде всего, вам необходимо оборудование. Часть его необходимо будет приобрести, часть можно изготовить самому. Начинать следует с определения территории, на которой будет располагаться ваша кузнечная мастерская. Если у вас есть загородный земельный участок – чудесно, даже в самом примитивном варианте устройства кузницы - под открытым небом - ковка с апреля по ноябрь вам обеспечена. Кроме того, при ковке под открытым небом автоматически решается важная проблема удаления газообразных продуктов сгорания топлива, большая часть из которых токсична. Чтобы не зависеть от погоды, над местом будущей кузницы надо установить навес на столбах, крыша которого обязательно должна быть сделана из железного листа, так как температура даже в двух метрах над горном достаточна для быстрого возгорания. Если же возможности работать на лоне природы у вас нет, то кузницу можно оборудовать и в помещении. Главные проблемы, которые встают в этом случае – вытяжка и противопожарная безопасность. Кроме того, использование под кузницу, например, гаража требует гораздо больших капиталовложений и связано с большими трудностями организационного характера. Где бы вы не расположились, вблизи огня горна нельзя использовать легковоспламеняющиеся и огнеопасные строительные материалы и вещества, пол, потолок и стены помещения должны быть металлическими или бетонными, а над горном должна располагаться мощная вытяжка. Лично я предпочитаю все-таки работать на открытом воздухе под навесом и по моему опыту, это возможно даже зимой.
Необходимые кузнечные инструменты
Определившись с местом для мастерской, необходимо решить «основной вопрос кузнеца» – вопрос с инструментом. К сожалению, купить кузнечный инструмент сейчас очень сложно. К тем предметам, которые приобрести просто необходимо, относятся:
Мозаичный дамаск
«Мозаичным дамаском» называется сталь, в которой участки с разным типом узора сварены воедино. Возможности для фантазии здесь безграничны. Я предлагаю изготовить дамаск, с узором «дым Саттон Ху», по названию ископаемого скандинавского меча.
Сварите пакет, состоящий из 7 слоев трех сталей – Ст3 (дает белый металлический цвет при травлении), У8 (черный цвет) и любой рессорной стали (серый цвет). Чередование может быть любым. Готовая пластина должна получится достаточно широкой и толстой, чтобы из нее можно было нарубить 8 прутков квадратного сечения толщиной и шириной примерно 7-8 мм. Возможно, придется изготовить несколько пластин. Длина прутков должна быть около 30 см. После этого наметьте на каждом из прутков участки по 4 см. Нагревая и зажимая прутки в тиски, по полученным меткам закрутите половину прутков в одном направлении (скажем, по часовой стрелке), а половину в другом. Скручивание будет происходить участками, так, чтобы закрученные участки чередовались с незакрученными. Старайтесь, чтобы скрученные и нескрученные участки на все прутках были в одних и тех же местах. После этого еще раз прокуйте каждый пруток, восстанавливая их квадратное сечение по всей длине.
Теперь возьмите четыре прутка – по два, закрученных в каждом направлении. Сложите их боковыми поверхностями на верстаке, следя при этом, чтобы слои металла в каждом прутке смотрели на вас. Скрученные участки будут соприкасаться и чередоваться. Пруток, скрученный по часовой стрелке рядом с прутком, скрученным против часовой стрелки, и так далее. У вас получится пакет, напоминающий сложенные пальцы руки. Наложите поперек пакета с каждой стороны несколько толстых гвоздей – их потом можно будет удалить – и проварите электросваркой, скрепляя пакет. Приварите также прут-рукоятку. Поскольку толщина пакета невелика, флюсовать можно непосредственно перед кузнечной сваркой. Разогрейте пакет до алого цвета, густо посыпьте бурой с двух плоских сторон, и нагревайте дальше. Сварка производится при максимально возможной, но исключающей пережог, температуре, очень легкими (чтобы не допустить расслоения пакета в виде веера) ударами молотка. Они наносятся по боковой поверхности пакета, а не по широкой плоскости. Овладеть этим искусством, которое называется торцовой сваркой, нелегко. Сначала, имеет смысл, потренироваться на брусках стали квадратного сечения, дабы не испортить сложную слоеную сталь.
В итоге у вас должны получиться две монолитные пластины. Каждая состоит из четырех, скрученных в противоположных направлениях участков брусков. Сама по себе такая сталь не очень прочна, поэтому ее следует наварить на основу. Основа может быть как дамасской, так и простой (в этом случае лучший вариант – пластина из отпущенной и прокованной рессоры). По размеру она должна совпадать с полученными мозаичными пластинами. Основа собирается в пакет с полученными пластинами и сваривается воедино. Получается готовый кусок стали, поверхности которого обладают красивейшим узором, похожим на дым от свечи. Изделие из такого дамаска следует ковать очень аккуратно, стараясь добиться максимально приближенной формы именно путем ковки. При обточке шлифмашиной или на круге узор может испортиться. Приступайте к шлифовальным работам только тогда, когда форма будущего изделия обозначена почти во всех деталях. Следите за равномерностью деформации металла при ковке, чтобы сердечник и внешние узорчатые пластины не сместились относительно друг друга.
Изготовление мозаичного, да и любого другого дамаска увлекательно. Ради удовольствия от неповторимой по красоте и свойствам стали, стоит искать свои пути, и не бояться еще и еще раз начинать сначала. Удачи вам в ваших начинаниях, и да поможет вам Велунд – древний покровитель скандинавских кузнецов!
Современный оттенок Дамасской стали отличается от оригинального Дамаска из прошлого. Исторически, Дамасская считалась тигельной. Она имела очень высокое содержание углерода и имела характерную поверхность из-за своей кристаллической структуры.
Сталь Дамаска получила своё название потому, что крестоносцы на своем пути в Святую Землю приобретали новые клинки из этой превосходной стали (превосходящей средневековую европейскую сталь) в городе Дамаск. Тем не менее, современный вариант стали имеет мало общего с прошлым и больше похож на сталь, вытравленную кислотой.
Дамаск, который показан здесь, является одним из самых современных вариантов. Дамаск из троса является, пожалуй, одним из самых простых способов ковки дамаска со сложным рисунком. В отличие от других методов, этот метод не требует складывания и, по сути, имеет уже готовую форму.
Шаг 1: Меры безопасности
Самое главное - это безопасность. Процесс изготовления включает в себя ковку, шлифовку и погружение металла в химикаты, поэтому важно использовать надлежащее оборудование для обеспечения безопасности.
Для этапа кузнечной сварки (сварка ковкой) многие люди, которые совершают какие-либо кузнечные операции, знают базовую экипировку для обеспечения безопасности: перчатки, фартук, закрытые ботинки и т.д. Тем не менее, условия не всегда соблюдаются. Всем известно, что защита глаз важна, но для такого рода работ вам нужен особый вид защиты. Вышеупомянутое и единственное фото в этом разделе - это неодимовые очки. Причина этого в том, что такие очки просто необходимы для подобных работ.
Специалисты часто пренебрегают этой защитой, но не стоит повторять за ними. Тепло, необходимое для кузнечной сварки, создает излучение, которое в течение длительного времени может вызвать потерю зрения. Неодимовое стекло, однако, блокирует большую часть излучения и сохраняет ваши глаза в безопасности. Обратите внимание: неодимовые очки — это не то же самое, что сварочные маски или солнцезащитные очки. Используя их при кузнечной сварке, ваши зрачки будут расширяться, и ваши глаза будут получать еще больше излучения.
Шаг 2: Делаем заготовки
Перед тем, как начать работу с тросом, нужно подготовиться. Прежде чем он попадет в огонь, нужно отрезать нужную вам часть, как на первом фото. Я отрезал 3 куска по 30 см кабеля диаметром 2.5 см при помощи отрезной пилы. Вы можете отрезать кабель любым другим способом, главное убедитесь, что кабель, который вы используете, сделан из стали без применения пластика и что сталь не оцинкована, так как тепло, реагирующее с покрытием, будет испускать газы, которые могут привести к тяжелому отравлению и даже смерти. Имейте это ввиду, когда будете искать кабель.
Кроме того, если вы впервые пытаетесь выполнить такого рода изделие, возможно, не стоит сразу брать такой толстый кабель, а взять, к примеру, диаметром 1 - 1.5 см. У вас не получится большое и толстое изделие, но зато вы хорошо потренируетесь перед более сложными проектами.
После резки обязательно затяните концы кабеля стальной проволокой. Это делается, чтобы плетение не распустилось во время первых этапов работы. Обязательно используйте простую стальную проволоку, потому что другие провода, которые покрыты или сделаны из другого материала, могут расплавиться или среагировать от нагрева и испортить всё изделие.
У каждого, кто делает дамасскую сталь своими руками, есть свой список шагов или секретов, которые, похоже, ускоряют и упрощают процесс изготовления. Я призываю вас методом проб и ошибок прийти к собственному плану, оптимальному лично для вас.
Я начинаю с того, что смачиваю свой холодный металл WD40 до тех пор, пока он не будет полностью пропитан, а затем засыпаю все это обычной бурой, перед тем, как класть изделие в огонь. И бура, и WD40 нужны для того, чтобы предотвратить окисление, которое может сделать невозможной кузнечную сварку.
Бура, как правило, не прилипает к металлу, если он горячий или влажный, а WD40 не будет гореть в кузнице, поэтому, сначала я смачиваю металл именно WD40, а только потом посыпаю его бурой, что является для меня оптимальным вариантом.
Шаг 3: Кузнечная сварка
Положив изделие в печь, нагрейте его до ярко-оранжевого или желтого цвета. Как только оно достигнет соответствующей температуры, дайте ему полежать еще минуту или около того, чтобы весь металл впитал тепло и равномерно нагрелся.
Перед тем, как можно будет делать удары, необходимо скрутить кабель. Он заполнен пустым пространством, что плохо для кузнечной сварки. Закрепите один конец кабеля в тисках или в чем-то подобном, а другой возьмите любым удобным инструментом, который вы сочтете подходящим (я использовал плоскогубцы), чтобы скрутить секции в том направлении, в котором кабель уже закручен.
Этот шаг может потребовать несколько повторных нагревов. Продолжайте скручивать кабель до тех пор, пока он не перестанет скручиваться. Убедитесь, что кабель не изгибается, так как весь процесс станет намного сложнее.
Каждый раз, перед тем, как положить кабель в огонь, нужно посыпать его бурой, пока металл не станет однородным. Чтобы бура точно липла к металлу, сыпьте её в момент, когда изделие ярко красного цвета. Важный момент: когда бура плавится, она становится едкой и может повредить стенки вашей кузницы изнутри, поэтому удостоверьтесь, что кирпичи в вашей кузнице огнеупорные.
Кроме того, горячая бура, попавшая на кожу, может быть довольно болезненной и может оставлять шрамы, поэтому обязательно надевайте соответствующую экипировку. Последней частью кузнечной сварки является сама сварка. Когда изделие горячее, вы можете начать ударять по нему. Идея состоит в том, чтобы сначала выбить его в форме квадратного бруска. Когда вы бьете, вы должны следить за поворотом кабеля. Лично я предпочитаю начинать с середины и прокладывать себе путь к концам.
Удары приведут к тому, что волокна будут отделяться друг от друга, поэтому необходимо максимально уменьшить расстояние от первого удара до следующего. Вы поймете, что изделие стало однородным по измененному звуку, который будет издаваться при ударе. Изначально, он будет более глухим, но как только металл станет однородным, звук станет ярким и звонким. Как только он станет однородным, можно начинать придавать нужную форму.
Шаг 4: Формовка
При планировании проекта обязательно помните, что конечный результат будет намного меньше по размеру, чем оригинальный кабель. Также имейте в виду, что концы кабеля могут распускаться и не свариваться. Не волнуйтесь, просто найдите, где начинается сварной шов и обрежьте конец. Из-за характерных особенностей кабеля и количества зазоров и выступов в нем, вы обязательно столкнетесь с дырами и отверстиями, если только не используете пневматический молот или кузнечный пресс.
Суть состоит в том, чтобы смять кабель, увидеть, с чем вы имеете дело и отталкиваться от этого. Я решил сделать из своего отрезка кулоны в форме каплевидного щита. Чем мельче зернистость, которую вы используете при окончательной шлифовке, тем лучше будет виден рисунок. Так как я хотел добиться очень глубокого травления, мне не нужно было шлифовать слишком гладко. Достаточно наждачной бумаги 120 зернистости перед травлением.
Шаг 5: Финальный этап и защита
Дамасская сталь должна быть похожа на один сплошной кусок металла. Чтобы получить рисунок, вам нужно протравить сталь кислотой. Существует несколько вариантов применения кислот, но лично я использую хлорид железа. Если вы хотите получить очень поверхностное травление, например, изображение на поверхности, вам нужно только окунуть металл в кислоту примерно на 20 минут.
Я хотел получить очень глубокое травление, которое можно было почувствовать, поэтому я погрузил мою заготовку на 7 часов. Как только вы закончите травление, вы должны очистить металл и нейтрализовать кислоту. Один из самых простых способов сделать это — просто распылить очиститель для стекла на выгравированный кусочек после того, как он был промыт водой. Не забудьте одеть перчатки и средства защиты глаз для всего этого. Если вы хотите добавить какой-то цвет на изделие, как на двух последних фото, просто немного нагрейте его после травления до достижения желаемого цвета.
Как только травление пройдено, последний шаг — защитить металл. Сталь сильна, но, к сожалению, имеет свойство ржаветь. Если кусок, который вы используете, должен быть практичным, вроде ножа, вы можете нанести воск на его поверхность.
Если деталь более декоративна, вы можете нанести прозрачный слой. Это все зависит от предпочтений. Лично я решил попробовать лак для ногтей. Обычно я использую прозрачный полиуретан, но в этот раз решил попробовать что-то новое. После того, как деталь покрыта лаком, все, что осталось, это наслаждаться её видом.
Шаг 6: Один последний момент
Кусок, который я сделал, не требует никакой закалки или термической обработки, потому что это декоративное изделие. Если вы решите сделать лезвие из кабеля, нужно иметь в виду, что при закалке сталь имеет свойство деформироваться в направление скручивания кабеля. Если вам нужен практичный материал, сделайте его толще, иначе вы можете начать с ножа, а в итоге получится штопор.
Шаг 7: Дополнение
Вот еще несколько ссылка подвесок. Чтобы получить очень глубокое травление, все они протравливались в течение почти 24 часов. Все они были нагреты до разных температур для проявления разных цветов. В конце они были покрыты полиуретаном для предотвращения ржавчины.
Желание сделать дамасскую сталь своими руками должно иметь под собой определенную целесообразность. Появление подобного материала объясняется довольно просто. В течение нескольких тысячелетий прогресс зависел от уровня развития оружейных технологий. Чтобы иметь легкое и прочное оружие изыскивались подходящие материалы. Можно махать тяжелым мечом, устрашая противника. Имея удобный меч небольшого веса, проще поразить противника, закованного в латы.
Даже рыцари крупных размеров (богатыри), одетые в доспехи, часто ничего не могли противопоставить юрким противникам, вооруженным легкими мечами, шпагами и палашами. Прочная и острая сталь находила изъяны в защите, проникала в стыки лат, нанося смертельные раны. Особая прочность позволяла изготавливать удобное оружие с небольшой массой.
Булат и Дамаск
Рисунок дамасской стали на спиле металла:
Термин дамасская сталь появился сравнительно недавно. В разных источниках стало появляться подобное наименование кованого изделия в середине XIX века. До этого чаще использовалось наименование «Гурда», так называли творения кузнецов с Кавказа и Междуречья. Там стали ковать изделия из смеси сплавов, добиваясь необычного рисунка на поверхности клинков.
Булат, как свидетельствуют исторические исследования, пришел из Индии. В музеях истории сохранились образцы оружия, где применялись литейные заготовки из легированной стали. Чаще всего в них присутствует хром, концентрация которого может достигать до 14 %.
Однако булатное производство рассчитано только на индивидуальный выпуск продукции. Поэтому технология довольно затратная. Мастер тратит много времени для изготовления определенного образца. Если заходит разговор о массовом производстве, то не рассчитывают на сложную технологию.
Только Златоустовский оружейный завод (единственное крупное предприятие) производит булатные клинки. По специальному заказу выпускают изделия дамасской стали. Цены на товар высокие, но имеется стабильный спрос на продукцию не только внутри России, но и за рубежом.
Изучением технологии производства и созданием промышленных технологий занимался металлург Павел Петрович Аносов. Результаты его работы присутствуют во всех учебниках по металловедению и кузнечному делу.
Современный булат в изделиях – реплика ножа НР-40 в современном исполнении, изготавливается на заказ:
Во время Великой Отечественной войны завод выпускал армейские ножи и шашки для кавалерии. Достаточно много экземпляров оружия с той поры реализуется в настоящее время на различных интернет ресурсах. Современные кузнецы производят новодел (так называют изделия, которые выполняются по образу и подобию старинных образцов). Несколько сотен мастерских предлагают копии, которые трудно отличить от оригинала.
Нож разведчика НР-40, изготовленный в 1942 г. – их выпустили более 7 млн. экземпляров:
Судя по количеству предложений и ценам, можно сделать вывод, что индивидуальный товар пользуется стабильным спросом. Производство изделий из булата и дамасской стали может быть довольно интересным и прибыльным бизнесом.
Современный нож НР-40, изготовленный по образцам периода Великой Отечественной войны:
Отличие булата от дамасской стали специалисты видят в исходном сырье:
- Булат – это сплав, в котором присутствует значительное количество легирующих элементов, при последующей кузнечной обработке методом кузнечной сварки соединяют платины, которые придают изделию комплекс новых свойств.
- Дамаск – это механическое соединение металлических заготовок, разнящихся по своим свойствам. Выполняется проковка до нескольких десятков слоев.
Использование качественной стали в изделиях
Не только оружие нуждается в прочных материалах. Конструкционные материалы с особыми свойствами используются в самых разных отраслях промышленности.
Кованые изделия работают в автомобилях, на железнодорожном транспорте, в сельскохозяйственных машинах, на космических кораблях. Используется только весьма упрощенная технология. Ковкой добиваются получения мелкого зерна в строении металла. Устраняются возможные раковины, которые присутствуют в отливках.
Образец современного клинка с выраженным рисунком:
Для дамасской стали отмечают плюсы и минусы.
Положительные характеристики
- Высокая прочность изделия, выдерживает нагрузку, приложенную в разных направлениях (сжимающую, растягивающую, изгибающую и другие виды нагружений).
- Износостойкость режущей кромки, долго держит остроту.
- Имеет необычный внешний вид, невозможно повторить рисунок на аналогичном предмете, делает его узнаваемым.
- Высокая стоимость при реализации.
Специальный вид дамасской стали, изготовленной из троса:
Перечисленные плюсы часто привлекают мастеров заниматься производством по технологии многократной проковки заготовок. Для каждой новой партии товара могут использоваться свои способы и последовательность ковки.
Недостатки
Главный недостаток – это высокие затраты труда на производство изделия. Приходится прибегать к многократному нагреванию заготовки.
Высокоуглеродистая сталь подвержена коррозии. На вопрос: «Ржавеет ли?» Можно ответить однозначно, что без надлежащего ухода ржавчина быстро уничтожает изделие.
Даже в домашних условиях желательно регулярно ухаживать за предметами из дамасской стали. Их протирают растительными или минеральными маслами, а потом сухой ветошью снимают излишки. Оригинальное оружие обрабатывают не реже одного раза в год. Тогда оно сохраняется надолго.
Финка из дамасской стали, современное изделие:
Оснащение мастерской для производства изделий
В мастерской домашнего мастера, желающего заняться изготовлением изделий из дамасской стали, нужно иметь:
- Сварочный аппарат – с его помощью пластины из материалов различной прочности свариваются в единый блок, которые можно обрабатывать совместно.
- Горн – в нем выполняется нагрев заготовок из готовых предметов до высоких значений температуры (более 800 ⁰С).
- Наковальня нужна для ковки. Методом деформации производится кузнечная сварка, меняется форма детали на разных стадиях обработки.
- Набор молотков и молотов помогает наносить удары с разной силой. Когда работают вдвоем, то ведущий кузнец ударами легкого молотка показывает подручному места для нанесения ударов тяжелым молотом.
- Тиски используют для фиксации заготовок на разных этапах работы.
- Сверлильный станок необходим для сверления отверстий.
- Заточной станок используется чаще остальных, на нем изделиям придают форму и остроту.
- Гриндер – это вариант заточного станка, отличительная особенность заключается в использовании ленты с абразивным покрытием, склеенной в кольцо. С помощью гриндера формируют ровные спуски под заданным углом.
- Станок для изготовления спусков. Качественная заточка до бритвенной остроты возможна только на специальном приспособлении, которое позволяет двигаться по строго определенной траектории.
- Болгарка набором отрезных и зачистных дисков. Простой инструмент оказывает помощь при выполнении самых разных видов действий.
Заточка клинка на гриндере:
Кроме основного набора станков и приспособлений, многие мастера дополнительно используют деревообрабатывающее оборудование. Оно помогает изготавливать ручки из прочных пород древесины. Небольшие токарные станки помогают создавать сложную фурнитуру, которая украшает готовые предметы.
Самодельный миниатюрный гриндер, стачивание спусков:
В мастерских, производящих качественные ножи, имеются вальцы. На них разогретые заготовки прокатывают с целью получения пластины определённой толщины. Дамасская сталь своими руками получается после многократной ковки и проката через вальцы.
Наличие кривошипного молота помогает проковывать заготовку серией многочисленных ударов. Пневматический или гидравлический пресс используют для объемного обжатия металла. Одним движением придается нужная геометрия.
У некоторых мастеров имеются матрицы и пуансоны, которые позволяют методом пластической деформации придавать стандартную форму, например, продавливать дол на клинке (используют для придания жесткости с одновременным снижением массы).
Заготовки для производства булата
Сделать булатную сталь несложно, для его производства используют стали и сплавы с заранее заданными свойствами. Применяют готовые изделия и специальные слитки. Кузнечные мастерские пользуются металлическим ломом или деталями, приобретаемыми в торговой сети. В таблице приведены материалы, которые чаще всего применяют для изготовления кованых предметов.
Пошаговая технология изготовления булата из подшипника
Изделия из готовых слитков или заготовок производятся в следующей последовательности.
Внутреннее кольцо подшипника изготовлено из сплава ШХ-15. Его распиливают отрезным диском болгарки, направляют на прогрев в горн. Желательная температура прогрева 900…950 ⁰С.
На наковальне удерживают заготовку кузнечными щипцами. Отбивая молотком выпуклости, из кольца формируют полосу.
Убирают впадины с полосы.
На гриндере придают нужную форму.
С помощью специальной оправки удерживают заготовку. Постоянный угол позволяет с обеих сторон создать одинаковые спуски.
Окончательная форма изделия получается путем обтачивания.
Паста ГОИ и вспомогательный бархатный валик помогают отполировать поверхность.
После полировки получается готовый клинок. Остается изготовить ручку, больстер и ножны. Тогда изделие можно считать законченным.
Заготовки для производства Дамаска
Сделать дамасскую сталь в домашних условиях может любой мастер, для этого применяют наборы сплавов. В них присутствуют мягкие и твердые включения. Комбинируя их между собой, добиваются получения клинков с выраженными структурными узорами.
Используются следующие комбинации, показанные в таблице. Некоторые мастерские предлагают и свои варианты. Предлагаемые схемы дают наилучшие показатели.
Начиная производство в собственной мастерской, узнать, сколько стоит готовое изделие, несложно. На многих сайтах интернет-магазинов указаны цены. По мере приобретения опыта и повышения качества товара, можно повышать цену на свою продукцию.
Видео: как сделать дамасскую сталь?
Пошаговая инструкция изготовления ножа из троса и полосы от напильника
Дамасскую сталь и изделие из нее изготовить сложнее. Но готовый образец будет иметь более привлекательный вид. Ниже приведена последовательность изготовления клинка.
Из нескольких отрезков троса готовят заготовки. Их сваривают с помощью стержней из нержавеющей стали. Трос представляет собой жесткий металл, а нержавейка – это мягкий, пластичный материал.
Перед началом работ производится промывка. Используется в дизельном топливе. Желательно вымыть имеющиеся органические включения.
В муфельной печи производится первичный обжиг.
Бура помогает избавиться от окалины. При высокой температуре шлак не будет задерживаться внутри заготовки.
Первая очищающая ковка. Несильные удары. Нужно механическим путем вытряхнуть возможные шлаки, тогда не будут образовываться раковины.
Ковка с помощью легкого молотка позволяет придать прямоугольную форму. Сначала уплотняется поверхностный слой.
Ковка тяжелым молотом ведется для уплотнения всего внутреннего пространства. Задача этой операции – получить монолитное изделие.
На автомате создают полосу нужного размера. Теперь заготовка по своим параметрам превращается в пластину.
После проковки на автомате на заготовке проявляется желаемый рисунок.
Если не устраивает внешний вид, то можно перековать. Умелые мастера часто перековывают пластину несколько раз, а потом выполняют перекручивание заготовки. Тогда образуются оригинальные звезды.
Приваривается будущая режущая кромка. Для нее используется полоса от напильника, в которой использована сталь У10. На кромке твердость составить HRC 60…63. Остальная часть лезвия останется пластичной.
На тяжелом прессе 120 т производится ковка рукоятки.
Клинок приобретает нужную форму. Нагрев более 900 ⁰С делает металл весьма пластичным.
Отковывается рукоять.
Готовая поковка уже имеет довольно привлекательный вид. Нужно стачивать спуски, чтобы были образованы режущие кромки.
Спуски сточены. Клинок готов для дальнейшей работы. Самая трудоемкая часть работы выполнена.
Рисунок на лезвии показывает, что изделие изготовлено из дамасской стали.
Варианты клинка. Ни один из них никогда не повторится. Каждый будет иметь только ему присущую структуру. С помощью кислоты добиваются проявления более глубокого рисунка.
Еще возможный вариант. Если на стадии сварки будущих элементов изменять толщину троса и нержавейки, то можно получать каждый раз новые виды дамаска.
Используя иные материалы, можно создавать и другие виды клинков.
0Сравнивая химический состав чугуна и стали, видим, что чугун содержит больше примесей, главным образом углерода, кремния, марганца, серы и фосфора. Отсюда следует, что процессы получения стали из чугуна сводятся к понижению количества входящих в состав чугуна примесей. Ниже приводится химический состав одного из чугунов и параллельно состав полученной из него стали. Уменьшения количества примесей в чугуне достигают посредством окислительных процессов.
Таким образом, если примеси получили доступ в состав чугуна вследствие реакций восстановительного характера, то удаление их следует производить посредством реакций окислительных: например, марганец получил доступ в чугун в результате реакции
Для осуществления подобных окислительных реакций необходимо наличие окислов железа в расплавленном металле и соответствующей температуры.
Из чугуна сталь можно получить в тестообразном и жидком состоянии.
Существуют два способа передела чугуна в сталь в тестообразном состоянии: кричный и пудлинговый; первый является наиболее старым и в настоящее время не применяется.
Кричный процесс. Сущность кричного способа переработки чугуна заключается в том, что чугун расплавляют и перемешивают в горне со шлаками, богатыми окислами железа; под действием кислорода шлаков и дутья углерод, кремний и марганец выгорают.
Вследствие уменьшения примесей температура плавления металлической массы повышается и она густеет. Осевшую на поду горна металлическую массу выворачивают и подвергают вторичному плавлению. В результате на дне горна получается ком из спекшихся зерен железа, называемый крицей. Крицу извлекают из горна и проковывают для придания ей требуемой формы и отжатия застрявшего в порах жидкого железистого шлака.
Пудлинговый процесс. Пудлинговый способ передела чугуна в сталь является наиболее старым после кричного. Сущность зтого способа заключается в том, что чугун расплавляют в отражательных печах, подина которых изготовлена из шлаков, богатых окислами железа. В результате воздействия окислов железа и кислорода, содержащегося в печных газах, углерод и другие примеси выгорают из чугуна.
Важным отличием пудлингового процесса от кричного является то, что в пудлинговом процессе топливо сжигается в отдельной топке, не смешиваясь с металлом, и потому чистота топлива не имеет решающего значения.
Пудлинговый процесс изобретен в конце XVIII в. и был до второй половины XIX в. почти единственным способом переработки чугуна в заводском масштабе. В настоящее время пудлинговый способ вытеснен конвертерным и способом производства литой стали в пламенных регенераторных печах.
Схема устройства пудлинговой печи показана на фиг. 13.
Чугун вместе со шлаками, богатыми окислами железа (12 - 20% SiO 2 . 50 - 60% FeO, 5 - 20% Fe 2 O 3), загружают в окно 4.
Печь обогревается за счет сгорания топлива, загружаемого на колосниковую решетку 1 через окно 2. Чугун плавится, и содержащиеся в нем примеси вступают в соединение с кислородом железных окислов и топочных газов.
Образующаяся в результате окисления углерода окись углерода улетучивается вместе с продуктами горения и удаляется из печи по дымоходу 5, а продукты окисления железа, кремния, марганца и фосфора (FeO, Si0 2 , MnO и Р 2 0 5) образуют шлак пудлинговой печи.
Находящийся в ванне 3 чугун для ускорения процесса окисления входящих в него примесей перемешивают.
Так как температура плавления железа близка к 1500°, а температура плавления чугуна 1150-1250° и так как в пудлинговой печи температуру нельзя поднять выше 1300-1400°, то металлическая масса по мере хода процесса пудлингования, становясь более тугоплавкой, начинает густеть и из нее начинают выпадать на подину зерна металла. Готовый продукт находится в тесто- образном состоянии и может быть извлечен из печи в виде кома спекшихся зерен железа, пропитанного шлаками; этот ком носит название крицы. Для удаления шлаков крицу обжимают под прессом или подвергают проковке.
Пудлинговые печи невелики: длина ванны около 2 м, ширина - около 1,5 ж; суточная производительность 5-10
Продолжительность процесса пудлингования 1 1 / 2 -2 1 / 2 часа. Угар металла при пудлинговании, слагающийся из потерь углерода в виде газообразного окисла и компонентов чугуна Si, Мn и Р и отчасти Fe в виде окислов в шлаке, составляет от 6 до 15%. Расход топлива - от 80 до 120% веса готового металла, в печах без регенерации; в печах регенераторных - 50-60%.
и последующего растворения восстановленного марганца в железе, а удаление его из чугуна вызывается реакцией
Полученная путем пудлингования сталь не содержит растворенного кислорода (в виде FeO), примесь которого сильно ухудшает механические качества стали, сообщая ей хрупкость; в этом отношении пудлинговая сталь выгодно отличается от литой стали, получаемой конвертерными и другими способами.
Однако отличительной чертой пудлинговой стали является загрязненность ее неметаллическими включениями из богатых окислами железа шлаков.
Наличие шлаков в стали снижает ее механические качества; чем больше загрязнение шлаком, тем качество металла ниже; однако шлаковые включения в хорошо обжатой пудлинговой стали, вытягиваясь при обжимке криц вдоль волокон металла, не оказывают вредного влияния на его механические качества (особенно вдоль волокон).
Кроме отсутствия растворенного кислорода, в пудлинговой стали отсутствуют и другие недостатки, неизбежные при получении слитков из жидкого металла, - пузыри, трещины и усадочные раковины.
Так как пудлинговую сталь для возможно полного удаления шлаков подвергают вытягиванию в полосы с последующей многократной сваркой, то ее называют сварочной.
Высокие качества сварочной стали заставили искать способов к увеличению производительности пудлинговых печей и механизации работы на них.
На фиг. 14 показана вращающаяся пудлинговя печь, обогреваемая печью 1.
Боровок 3 состоит из двух частей - подвижной, подвешенной (примыкающей к барабану 2) и неподвижной, соединенной с дымовой трубой. Загрузку печи производят со стороны борова, для чего подвижную часть его отводят в сторону. При таком устройстве печи ручное перемешивание металла заменяют механическим - перемешивание здесь производится вращением барабана.
Производительность таких печей достигает 16 т в сутки.
С 1930 г. начали применять новый способ получения сварочного железа, заключающийся в следующем:
1) жидкий чугун, расплавленный в вагранке или взятый непосредственно из доменной печи, продувают в бессемеровском конвертере до мягкого металла;
последний медленно выливают в ванну с жидким шлаком состава: 70-75% FeO; 5-10% Fe 2 O 3 ; около 2% МnО; 10- 12% SiO 2 ; около 2% Р 2 O 5 ; около 2% Аl 2 O 3 ; около 2% (CaO+MgO). Температура металла- 1600°, температура шлака ~ 1300°. Объем металла в 6-8 раз меньше объема шлака;
2) соприкасаясь со шлаком, металл охлаждается; одновременно вследствие присутствия в шлаке окислов железа происходит выгорание оставшихся в металле примесей (например, количество углерода снижается до 0,02%);
3) в результате выгорания примесей и охлаждения происходит «вымораживание» (выпадание) кристаллов почти чистого железа;
4) застывший на дне ванны металл извлекают и обжимают под прессом. Вес криц достигает 2,5 т и более.
Таким образом оказывается разрешенным вопрос получения сварочного железа в тестообразном состоянии
механизированным способом в больших количествах и в виде крупных кусков.
Сталь в жидком состоянии получают методом продувки в конвертерах и путем плавки в пламенных, тигельных и электрических печах.
Производство стали в конвертерах
Увеличение потребности в металле и малая производительность пудлинговых печей заставляли искать способы ускорения процесса получения стали.
В 1856 г. англичанин Бессемер взял патент на получение стали из чугуна посредством продувания воздуха через расплавленный чугун.
Сущность бессемеровского процесса заключается в том, что струя воздуха, которой продувают через расплавленный чугун, окисляет входящие в него примеси. Происходящие при бессемеровании чугуна окислительные реакции сопровождаются выделением столь значительного количества тепла, что чугун не только не охлаждается, но его температура поднимается выше температуры плавления стали, и последняя получается в жидком состоянии. Наибольшее количество тепла выделяется при окислении кремния; поэтому чугун для бессемерования должен содержать достаточное количество кремния (больше 1%).
Бессемеровский конвертер - аппарат для получения стали бессемеровским процессом - представляет собой вращающийся сосуд грушевидной формы (фиг. 15.)
Кожух конвертера сделан из железа толщиной от 10 до 30 мм, а внутренняя полость выложена динасовым кирпичом, содержащим 93-97% Si0. 2 . Толщина огнеупорной футеровки около 300 мм. Воздух вдувают через отверстия 1, сделанные в днище конвертера; снизу воздушные отверстия входят в коробку. Газообразные продукты процесса удаляют через горловину конвертера 2; через нее же вливают в конвертер чугун и выливают готовый продукт.
Полезная емкость конвертера достигает 50 т. Внутренний диаметр конвертера d подсчитывают по формуле
где Т - полезная емкость конвертера в т.
Высоту рабочего пространства (от днища до центра горловины) берут от 1,75 до 2d. Число отверстий в днище достигает 300; диаметр отверстий 10-20 мм.
Количество воздуха, продуваемого через конвертер, составляет от 300 до 360 м 3 на 1 т залитого в конвертер чугуна; давление дутья в бессемеровских конвертерах составляет обычно 2-2,5 am.
В сутки на конвертере средней емкости можно провести до 40 плавок.
На фиг. 16 показано положение бессемеровского конвертера при наполнении чугуном.
Перед продувкой конвертер приводят в положение, показанное на фиг. 16, и наполняют чугуном при температуре около 1300°. Слой металла не рекомендуют делать глубже 0,5 м.
Воздух начинают продувать, когда конвертер находится в наклонном положении; таким образом, непосредственно после пуска воздух только скользит над чугуном и вдувается лишь для предохранения воздушных каналов от закупоривания жидким чугуном. Затем конвертер приводят в рабочее положение, показанное на фиг. 15, и воздух начинает проходить через всю толщину залитого в конвертер чугуна.
В первый период применения бессемеровского процесса получаемый по этому способу продукт не всегда бывал хорошего качества.
Причиной этого было то обстоятельство, что процесс не основывался на химическом анализе и проводился без достаточно научных оснований.
Спустя некоторое время было замечено, что лучшие результаты получаются при переработке чугунов серых, т. е. содержащих много кремния.
Кроме того, в первый период применения бессемеровского способа опыт показал, что исключительно хороший продукт получается при плавке шведских чугунов, содержащих весьма мало серы и фосфора.
Наконец, было установлено, что на качество продукта в сильной степени и в положительную сторону влияет присадка в конце плавки чугуна, содержащего много марганца.
Таким образом, постепенно накопился опыт, в результате которого обеспечивалась возможность получения путем бессемерования вполне доброкачественного продукта.
Процесс переработки чугуна в бессемеровском конвертере распадается на три периода.
Первый период - период искр.
Искры появляются вследствие механического действия дутья на расплавленный чугун, капли которого увлекаются дутьем, одновременно окисляясь с поверхности. Углерод, вступая в реакцию с кислородом, сгорает, превращаясь в углекислый газ, и при этом взрывает каплю чугуна.
В этот период в конвертере проходят следующие реакции:
1) горение железа по уравнению
и растворение закиси железа в жидком металле;
2) выгорание кремния; кремний сгорает под действием кислорода воздуха, раскисляя железо; продукты окисления кремния не растворяются в металле и уходят в шлак; в этот период протекают следующие реакции:
3) выгорание марганца; марганец сгорает, образуя закись марганца, уходящую в шлак; протекают следующие реакции:
Все указанные выше реакции протекают с выделением тепла, вследствие чего в этот период плавки температура непрерывно повышается. Продолжительность первого периода 3-4 мин.
Второй период - период яркого пламени. В реакцию начинает вступать углерод. Углерод сгорает, образуя окись углерода и углекислый газ. Эти реакции выражаются уравнениями
продолжается также реакция
поэтому возникает взаимодействие углерода с закисью железа по реакции с поглощением тепла
Горение углерода сопровождается вырывающимся из горловины конвертера пламенем.
К концу выгорания углерода температура металла достигает 1600-1650°. Продолжительность второго периода 9- 16 мин.
Третий период. С уменьшением в составе чугуна углерода в результате усилившегося горения железа появляется бурый дым, представляющий собой пары окислов железа. Наличие бурого дыма показывает, что входящие в состав чугуна примеси почти исчезли и что кислород проходящего через конвертер воздуха соединяется с железом. Третий период самый короткий - продолжается около 1 мин. и может возникать лишь при продувке на очень мягкие марки стали.
Об изменении состава чугуна во время хода процесса можно судить на основании анализа проб, взятых из конвертера через определенные промежутки времени, но это сопряжено с повалкой конвертера и производится иногда лишь в исследовательских целях.
В случае нормального хода процесса и при определенном составе перерабатываемого чугуна об окончании процесса можно судить по времени продувки и по внешним признакам, например, по характеру пламени и дыма, выходящих из конвертера.
Характерен цвет шлака. При достаточном обезуглероживании стали (до 0,1% С) шлак бессемеровского процесса имеет бурую поверхность и оливковозеленый излом; желтая поверхность шлака, а в изломе светлозеленая, говорит о том, что металл еще недостаточно обезуглерожен.
О ходе процесса можно также судить наблюдая через спектроскоп характер пламени, вырывающегося из конвертера; по линиям спектра можно определить момент надлежащего обезуглероживания металла. В последнее время для контроля степени обезуглероживания по ходу процесса продувки применяют приборы, основанные на принципе фотоэлемента.
Чем больше нужно оставить в стали углерода, тем раньше прерывается второй период.
Продолжительность хорошо организованного процесса продувки составляет около 10-15-мин.
Сталь после продувки содержит некоторое количество закиси железа. Присутствие закиси железа влияет на механические качества стали отрицательно: сталь делается красноломкой, т. е. плохо обрабатывается в горячем состоянии.
Для удаления из раствора стали закиси железа к продутому металлу добавляют некоторое количество специального чугуна, содержащего значительное количество марганца (ферромарганец), а иногда, кроме этого, специальный сплав, с высоким содержанием кремния (ферросилиций). Эта операция называется раскислением.
Прибавление к расплавленной стали феромарганца вызывает реакцию
Полученная в результате этой реакции слабо растворимая в металле закись марганца переходит в шлак.
Тот же результат дает и прибавление ферросилиция:
Образовавшаяся кремнекислота SiO 2 переходит в шлак. Подобный же результат может дать и присадка алюминия:
Образовавшийся глинозем Аl 2 O 3 переходит в шлак.
Чем лучше раскислен металл, тем выше его механические качества.
На фиг. 17 дан пример изменения состава металла во время бессемерования; первоначальный состав чугуна-3,5% С, 1,60%Si, 0,5%Мn и 93,75% Fe, а в конце третьего периода- 0,3% С, 0,1%Si, менее 0,1%Мn, 99,5% Fe.
Расплавленная сталь способна поглощать газы. Наличие растворенных в металле газов СО, N 2 и Н 2 влияет отрицательно на механические качества металла.
Присадкой алюминия и кремния можно достигнуть получения совершенно беспузыристой стали. Хорошим раскислителем стали является титан, вводимый в сталь в виде сильно углеродистого ферротитана, содержащего около 15% титана. Металл, раскисленный титаном, обладает высокими механическими качествами.
Марганцевая присадка, кроме действия ее в качестве раскислителя, способствует также удалению серы. Происходящая при этом реакция выражается уравнением
Как было указано выше, MnS почти не растворяется в жидком металле и уходит в шлак.
Угар металла в процессе бессемерования достигает 7-12%.
Для получения нужного количества углерода в продукте процесс либо прекращается именно в тот момент, когда это количество получается в ванне вследствие выгорания углерода, либо обезуглероживание чугуна доводят до конца, а затем для получения нужного количества углерода в конвертер вводят соответствующее количество чугуна, и таким образом получают нужное содержание углерода в металле.
Последний способ сложнее, но зато надежнее, так как при быстром ходе процесса бессемерования трудно уловить надлежащий момент прекращения процесса.
В связи с особенностями химического состава перерабатываемого чугуна, температуры его заливки в конвертер и других условий исторически сложились различные типы процесса, известные под названием русского, шведского, английского, американского и немецкого.
Русский способ был впервые применен Д. К. Черновым и К. П. Поленовым. Этот способ дает возможность перерабатывать в сталь бессемеровским процессом малокремнистые чугуны. Сущность способа заключается в том, что недостаток кремния, являющегося горючим в ходе процесса, восполняется высоким перегревом чугуна перед заливкой его в конвертер.
Д. К. Чернов перегревал чугуны в вагранке, К. П. Поленов - в отражательной печи.
При бессемеровании фосфор не удаляется из чугуна, так как при наличии в бессемеровском шлаке свободного кремнезема SiO, пятиокись фосфора Р 2 O 5 не удержится в шлаке, так как фосфор, восстанавливаемый углеродом, кремнием, марганцем или железом, перейдет снова в металл.
Малое бессемерование. Особую разновидность конвертерного способа производства стали составляет так называемое малое бессемерование. Отличительной особенностью этого процесса является способ подвода дутья-не снизу, как в бессемеровских и томасовских конвертерах, а сбоку, на уровне поверхности раздела металл-шлак. При таком способе подвода дутья в полости конвертера над металлом имеется неиспользованный кислород, вследствие чего выделяющаяся из ванны СО сжигается в конвертере в С02 с выделением большого количества тепла. Поэтому при боковом дутье получается металл со значительно более высокой температурой, чем в конвертерах с нижним дутьем. Такой горячий металл особенно пригоден для производства стального фасонного литья; поэтому конвертеры с боковым дутьем получили применение главным образом в сталелитейных цехах машиностроительных заводов. По условиям производства в литейных цехах такие конвертеры строят обычно для переработки малых садок металла - от 0,5 до 3 т, откуда и название «малое бессемерование».
Томасирование. В 1878 г. англичанин Томас предложил для удаления фосфора делать в конвертере основную футеровку и вводить в конвертер перед заливкой чугуна известь. Измененный таким образом бессемеровский процесс получил распространение под именем томасовского.
Томасовский процесс в основных чертах подобен бессемеровскому. Конвертеры, работающие по способу Томаса, имеют больший объем, чем бессемеровские. Увеличение размера здесь вызывается необходимостью загрузки в конвертер извести; полезная вместимость томасовского конвертера достигает 60 т. Глубина ванны металла достигает 0,60 м. Внутренний диаметр определяется по формуле
где Т - вес садки в т; высота рабочего пространства составляет от 2 до- 2,25d; давление дутья - от 2 до 2,5 ат; количество дутья составляет от 300 до 400 м3 на 1 т заливаемого в конвертер чугуна.
Футеровка конвертера делается из обожженного доломита с добавкой безводной каменноугольной смолы.
При томасировании после выгорания из чугуна кремния, марганца и углерода удаление фосфора в шлак происходит в результате реакции окисления с образованием прочной фосфорно-известковой соли по уравнению
Хотя фосфор и окисляется в P 2 O 5 с самого начала продувки, однако не может удержаться в шлаке, так как известь находится еще в твердом неактивном состоянии, и из остающейся в свободном состоянии Р 2 O 5 фосфор восстанавливается углеродом по реакции P 2 O 5 + 5С = 2Р+ 5СО. Вводимая при томасировании в конвертер известь служит, таким образом, флюсом, связывающим Р 2 O 5 в прочное соединение (СаО) 4 P 2 O 5 , уходящее в шлак.
Количество фосфора может быть доведено до 0,04-0,05%.
Томасовским способом перерабатывают чугуны, получаемые из руд, богатых фосфором, например, керченских.
Нормальный томасовский чугун содержит около 3,5% С: 0,5% Si; 0,8-l,3%Mn; 1,6-2,0% Р и не более 0,08% S.
Томасовские чугуны вследствие наличия в них значительного количества фосфора отличаются жидкоплавкостью.
Более низкая температура плавления томасовского чугуна по сравнению с бессемеровским (около 1100° С) позволяет начинать его продувку при более низкой температуре - порядка 1200° С.
Перед началом процесса в конвертер вводят из бункера свежеобожженную известь, затем вливают чугун и пускают дутье.
Первый период (выгорание кремния и марганца) в томасовском процессе сходен с бессемеровским, но вследствие значительно меньшего содержания в томасовском чугуне кремния он короче.
Второй период (выгорание углерода) вследствие более низкой температуры процесса сопровождается менее ярким пламенем, чем при бессемеровании.
Окисление и ошлакование фосфора в третьем периоде поднимает температуру металла до степени, необходимой для разливки низкоуглеродистой стали- порядка 1600° С.
О готовности металла судят по появлению бурых паров окиси железа, вызываемых сильным горением железа.
Вследствие сильного влияния фосфора на структуру металла о содержании фосфора можно судить по характеру излома пробы: при низком содержании фосфора излом серый, волокнистый; при наличии значительного количества фосфора металл в изломе будет блестящим и крупнозернистым.
Перед введением в металл раскислителей сливают шлак. Если шлак не будет удален перед добавлением раскислителей, входящие в состав раскислителей углерод, кремний и марганец могут восстановить из шлака фосфор, и последний снова перейдет в металл. Даже небольшие количества шлака, оставшиеся после его сливания, взаимодействуя с раскислителями, заметно увеличивают содержание фосфора в металле.
Томасовские шлаки содержат около 22% Р205 и применяются в качестве удобрения. Процесс продувки при томасировании продолжается около 20 мин. Угар металла составляет 12-14%.
Применение кислородного дутья при конвертерном способе. Конвертерный способ дает сталь, содержащую значительное количество растворенных газов; наличие в конвертерной стали азота и водорода (до 0,03%) повышает
жесткость ее и уменьшает динамическую прочность.
Для получения стали кислым конвертерным способом необходимо иметь руды, которые давали бы чугун с содержанием фосфора не больше 0,05%. Наоборот, при основном способе, где горение фосфора является главным источником тепла, его содержание в чугуне не должно быть ниже 1,6%.
Поэтому, несмотря на то, что конвертерный способ требует по сравнению с мартеновским меньших капитальных затрат (приблизительно в 2,5 раза) и идет с меньшими затратами топлива (на весь цикл от руды до готовой стали), его применение сравнительно ограниченно.
Для расширения применения конвертерного способа необходимо: 1) найти способ переработки чугунов, содержащих фосфор в количествах, больших, чем допускается при кислом процессе, и меньших, чем требуется при основном;
2) понизить содержание газов в конвертерной стали.
Это, как показывает опыт, достигается обогащением подаваемого в конвертеры воздуха кислородом. Применение кислородного дутья, уменьшая общее содержание в газах азота и водорода, снижает содержание этих газов в конвертерной стали и, таким образом, повышает ее механические качества. Вследствие того что при кислородном дутье уменьшается общее количество газов, уменьшаются и потери тепла, уносимого газами (при обычном дутье эти потери достигают 25%). Это дает возможность перерабатывать томасовским способом чугун с содержанием фосфора, меньшим 1,6%. Однако при низких концентрациях P 2 O 5 шлак утрачивает свою кондиционность.
Применение дутья, обогащенного кислородом, сокращая время продувки, повышает производительность конвертеров.
Мартеновский процесс. С расширением области применения стали начали накапливаться запасы стального лома, и все настойчивее становился вопрос о способе его переплавки.
Конвертеры для этой цели неприменимы вследствие того, что они приспособлены для переработки лишь жидкого чугуна, а пудлинговые печи оказывались непригодными вследствие слишком низкой рабочей температуры. Задача была разрешена в 1865 г. французами Пьером и Эмилем Мартен, которые воспользовались этой цели регенераторной печью Сименса, применяемой в стекольном производстве.
Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.