Вагранки
(Der Kupolö fen, le Cubilot, Cupola furnaces). — Вагранка есть горн или небольшая шахтная (вертикальная) печь, служащая для переплавки чугуна. Переплавка эта ведется при посредстве древесного угля или кокса, или антрацита, высокая температура при сожигании которых достигается посредством дутья (см. Воздуходувные машины). Вагранки вошли в употребление со времени постройки паровых машин (Уаттом и Больтоном) в 1774 г.; до того же времени для переплавки употребляли переносные горны, вроде тех, которые и в настоящее время служат литейщикам или вагранщикам, странствующим по деревням Франции и Бельгии (la calebasse). Такой горн состоит: 1) из котла (помещенного на оси с двумя колесами), выложенного внутри огнепостоянным кирпичом; 2) обмазанного глиной наставыша, вроде трубы, и 3) ручных мехов. В таком горне или малой вагранке можно расплавить до 5 пудов чугуна; формовым материалом для этих литейщиков обыкновенно служит шоссейная пыль или смесь речного песка с глиняной мутью.
Вагранка, вертикальный разрез.
Нынешняя вагранка состоит:
1) из фундамента d (Fondement, Fundament, Basement) (высотой фута 2½ над полом фабрики), покрытого чугунной плитой e (Taque, Zacken, plate);
2) установленного на ней железного цилиндра-кожуха; или чугунных досок a, с ребрами b (арматура);
3) внутри этой оболочки сперва утрамбовывают дно-лещадь k, а затем или по болвану делают набивные стены из огнепостоянного материала, или по шаблону выводят стены из огнеупорного кирпича f; очень часто нижнюю часть, горн, делают набивной, а верхнюю (Cuve, Schachtraum, fire-room) — шахт, из кирпича;
4) место между кирпичной кладкой и кожухом заполняют битым кирпичом — забутка h;
5) в передней стене вровень с лещадью делается окно, шириной около 8 дюймов и высотой около 12 дюймов; окно это (i) называется грудью (Poitrine, Offenbrust, furnace-breast) или рабочим отверстием;
6) кирпичная кладка шахт образует собой почти цилиндрический (очень мало суженный кверху) колодезь; высота его делается от 10 до 20 футов, при диаметре от 2 до 4 футов;
7) для вдувания воздуха на высоте 1½ фута от лещади оставляют отверстия, называемые фурмами (l) (Fuyè re, Form, Twyer); чаще всего их бывает два; при больших вагранках их ставят даже до шести; для получения возможности скопить большее количество чугуна фурмы кладут в 2 или 3 ряда; при начале плавки верхние ряды заткнуты глиняными пробками, а по мере того, как уровень чугуна поднимается, дутье переводят из нижнего ряда (который при этом затыкают) во второй и т. д.;
8) над верхом вагранки, который называют колошником (g) (Gueulard, Gicht, mouth of the furnace), делают свод, из-под которого продукты горения отводятся в трубу.
По просушке лещади и шахты грудь вагранки заделывают, оставляя канал — выпускное отверстие (Stich, tap-hole), через которое мог бы вытекать жидкий чугун после своего скопления в нижней части вагранки, которая называется горном (Creuset, Heerd, hearth). Когда вагранка так приготовлена, то через колошник засыпают горящего угля, а на него определенный объем горючего материала; засыпь эта называется пустой или холостой колошей (fausse charge, Kohlengicht, charge of charcoal) и для окончательного прогрева вагранки спускают шесть таких колош, так что уголь будет выше фурм; потом начинают класть на определенный объем (например, на 1 куб. фут угля) некоторое количество чугуна (например, фунтов 25), пуская 10 таких слоев угля (колош — charger, Beschicken, to charge) и чугуна; затем, оставляя количество угля постоянным, в 1 куб. фут, пускают 5 колош с 30 фунтами, 12 — с 35 фунтами; засыпь колош делается по мере оседания предыдущих. Когда уголь в горне разгорится ярко и у колошника появится огонь, засыпь легких колош должно прекратить, и как только начнется проявление первых капель чугуна за фурмами, тотчас же следует наставить сопла (Buse, Dü se, nose-pipe), наконечник, через который воздух входит в фурмы, и пустить дутье. Дальнейшая сыпь для взятого примера была бы 10 колош по пуду на куб. фут угля, а затем полная навеска по 1 и 5 фунт. Вся предыдущая работа называется задувкой печи (mettre à feu, anblasen, to blow-in). Как только появятся первые капли у выпускного отверстия, его тотчас же заделывают глиной с угольным мусором. Число рабочих при вагранке всего 3 человека: один смотрит за фурмами и выпускает чугун, второй доставляет уголь и чугун на колошник, а третий засыпает колоши. Когда чугуна скопится в горне в достаточном количестве, заделку выпускного отверстия протыкают, и чугун по желобу бежит в подставленные литейные ковши (poche, Pfanne, casting-ladle). По окончании плавки грудь вагранки разламывают и длинными кочергами выгребают весь оставшийся в ней раскаленный уголь, заливая его водой; эта работа называется выдувкой (mettre hors feu, ausblasen, to blow-down).
Количество воздуха, необходимое для хорошего хода вагранки, должно быть от 600 до 700 куб. футов на каждый пуд расплавленного чугуна, причем давление по ртутному духомеру (manom è tre, Windmesser, gauge) доходит до 1 дюйма. Духомером служит инструмент, состоящий из изогнутой трубки в виде буквы V, в нее налито некоторое количество ртути, и так как трубка открыта, то ртуть стоит в обоих коленах на одном уровне; для определения давления одно из колен соединяют с воздухопроводной трубой, тогда от давления ртуть в другом поднимется: разность высот и служит мерой густоты дутья; из давления по известным формулам можно определить скорость движения воздуха, а это, при известной площади сопла, дает количество вдуваемого воздуха. Площадь суммы всех сопел должна относиться к площади сечения вагранки, как 1:80. Сила машины, потребная для расплавления 40 пудов в час, не превосходит ¾ паровой лошади, для 100 пудов необходимо 2, а для 300 пудов — 10 паровых лошадей. В настоящее время весьма распространенной воздуходувкой служит американский вентилятор Рута. Расход горючего материала, считая с задувкой, можно полагать: древесного угля на 1 пуд чугуна 20 фунтов, кокса — около 9 фунтов, антрацита — 5 фунтов; угар доходит до 7%. Вагранка работает периодически, ее пускают в ход сообразно количеству формовок, приготовленных для отливки. Из усовершенствований, предлагаемых в настоящее время, особого внимания заслуживает предложение Герберца, который вдувание воздуха снизу заменяет высасыванием продуктов горения на колошник; воздух, необходимый для горения угля, входит в щель, оставляемую между горном и шахтой, а газы наверху увлекаются струей паров. По опытам Герберца, применение к его вагранке воздуха, нагретого до 600°, дает возможность плавить бессемеровскую сталь; ежели опыты эти подтвердятся, то такая вагранка получит огромное значение, вследствие все более и более усиливающегося запроса на стальную фасонную отливку, стремящуюся заменить собой чугунное литье.
А. И. Скиндер Δ .