Форум

Мне не удалось найти статью на эту тему на сайте - тем не менее, это если не самая важная, то одна из самых важных тем для любого, кто хочет создать тяжелую промышленность или какое-то её подобие. Чугун - это основа всей черной металлургии, без него никакая черная металлургия сложнее средневековых кузниц невозможна. И вместе с тем в Европе чугун появился относительно поздно - в XV-XVI веках. В Китае его знали намного раньше (по распространенной гипотезе, само слово "чугун" китайское, и происходит от иероглифов, означающих "литейное дело") - что даёт попаданцу легитимный способ обосновать свои знания, назвавшись путешественником из Китая.

Прежде всего - какой чугун бывает. Есть передельный чугун и белый чугун - это сплавы с низкими технологическими качествами, твердые, не режущиеся, хрупкие, и даже льются они так себе - для грубого литья сойдут, а во всякие хитрые формы с завитушками лить их не стоит. Эти виды чугуна - исключительно промежуточное сырье для переработки в железо и сталь. Такой чугун льется прямо из домны в чушки (по-английски pigs) - поэтому эти чугуны по-английски называются pig iron, чушковое железо. Есть серый чугун, который получают переплавкой белого чугуна с медленным охлаждением, дабы углерод в его составе затвердел не как карбид железа, а как частицы графита - это уже ценный литейный материал, широко применяемый в промышленности. Он режется, менее тверд и хрупок. Такой чугун по английски уже называется cast iron, то есть литое железо. И есть ковкий и высокопрочный чугуны, о которых разговор отдельный.

Чугун - сплав по-своему сложный, работа с ним связана со множеством технологических нюансов, но кое-какие начальные этапы его производства просты, и попаданцу-прогрессору ничего не стоит внедрить их. В первую очередь речь идет о передельном чугуне. Замена одноэтапного кричного процесса на двухэтапный передельный, с переделом чугуна в крицу на втором этапе, позволяет практически удвоить производительность производства железа. Европейские металлурги Средневековья не догадывались о передельном процессе, в штукофенах и блауофенах - печах для производства крицы - чугун получался как побочный продукт и полагался бесполезным. Увеличение размеров блауофена и эффективности воздушного дутья (при помощи водяных мехов) вело к тому, что больший процент железа выходил снизу в виде чугуна и уменьшалась крица; в глазах средневековых металлургов это было препятствием и проблемой, поэтому очень больших и мощных блауофенов не строили. В чем же здесь задача попаданца? А плюнуть на все и строить большие, мощные печи, стараясь добиться, чтобы как можно больше железа выходило в виде чугуна. Как только этот показатель достигнет 100%, попаданца можно поздравить: он изобрел домну. Теперь печь можно не разбирать, не расковыривать, не строить в ней устья и створки для извлечения крицы, можно жечь ее постоянно и периодически выпускать снизу расплавленный чугун.

Таким образом попаданец может получить белый чугун. Основное применение такого чугуна - в передельном процессе. Мы сейчас не будем говорить о пудлинговых печах и тем более о мартенах - сконцентрируемся на переделе чугуна в крицу. Простейший кричный горн мало отличается по конструкции от сыродутной печи, поэтому с его строительством в описываемую эпоху особых проблем не будет. В этом горне передельный чугун подвергается плавлению и по мере стекания капель вниз продувается горячим воздухом, что ведет к окислению углерода и обезуглероживанию металла. Поскольку температура плавления железа выше, чем у чугуна - жидкие капельки застывают и превращаются в тестообразное раскаленное железо, которое постепенно собирается в крицу. Крица получается выше качеством и легче в обработке, чем та, что получается непосредственно из руды, не говоря уже о том, что ее выходит больше. В любом случае, крица - материал знакомый для любого кузнеца описываемой эпохи, и проблем с ее реализацией не будет.

Кроме этого, сырой чугун прямо из домны можно использовать для литья не слишком ответственных изделий, таких, как хозяйственно-бытовые предметы. Котлы и казаны, сковородки, кастрюли, чайники, заслонки, колосники и задвижки для отопительных печей - производство всего этого можно развернуть без особых усилий, и самое страшное последствие отступления от технологии - это негладкие поверхности готовых изделий. А вот для стратегических целей, таких, как литье пушек, этот чугун совершенно не годен. Для этого следует получить как минимум серый чугун.

Серый чугун получается переплавкой белого чугуна с медленным и аккуратным охлаждением. Плавка осуществляется способом, аналогичным переделу - горячим поддувом из горна, поэтому чугун немного обезуглероживается вдобавок к изменению структуры. Этот чугун уже пригоден для художественного литья, для отливки строительных деталей, таких, как ограды, элементы фасадов зданий, он хорошо заполняет форму, вне зависимости от того, сколько в ней "финтифлюшек". Кроме того, графит, содержащийся в сером чугуне, делает его хорошим материалом для изготовления подшипников скольжения. Серый чугун режется, точится и не грозит расколотиться на осколки от ударных нагрузок, поэтому из него можно отливать такие инструменты, как колуны, кувалды, водяные молоты. Доведя до совершенства технологию изготовления серого чугуна, попаданец может добиться от него свойств, пригодных для стратегических производств - изготовления пушек.

Nota bene:

Это скорее затравка для статьи, чем готовая статья. Я не исключаю, что порю здесь ошибки, и призываю совместно их исправить.

Для того, чтоб чугун держал нагрузки на валок холодной прокатки, его как раз отбеливают и не только меняют структуру, но и легируют его хромом. И охлаждают не просто медленно, а подогревают во время кристаллизации током и находящейся сверху жидкой шлаковой ванной, жидкое состояние которой тоже поддерживается электроподогревом. Для того, чтоб отбелить серый чугун, а не превратить белый чугун в серый. Есть ещё технология получения в одной и той же отливке модифицированного и не модифицированного чугуна. Для этого в чугуне создаются два не смешивающихся тороидальных течения разного объёма, между их проекциями на шлаковую ванну подаётся порошковая проволока со фторидом хрома и некоторыми другим веществами, в том числе хлоридами, в шлаке тоже создаются два более интенсивных не смешивающихся тороидальных течения разного объёма над течениями в чугуне, каждое над своим.