Горят мартеновские печи

          Дипломный проект

         Я защитил диплом инженера 16 июня 1956 года. Тема дипломного проекта: Проект мартеновского цеха для проектируемого, как раз в то время, Карагандинского металлургического комбината  в городе Темиртау.  За основу проекта я взял блочно островное расположение мартеновских печей. Цехов с таким расположением мартеновских печей пока не было построено ни в СССР, ни в мире. Такой проект в это же время начал разрабатывать институт “Стальпроект“, но, естественно, материалы по этому новому проекту мне никто бы  там не дал. Но в это время параллельно с нами, в индивидуальном порядке, у профессора Зарина, нашего заведующего кафедрой, учился китаец Ма Бин, который в дальнейшем  стал известным в Китае  металлургом. У него я и взял материалы по этому проекту. С китайцами в то время у нас была большая дружба. Им  давали любые материалы, в отличие от нас.
        Этот проект я защитил на отлично и поскольку мои родители, как я уже писал раньше, жили в Темиртау, я взял направление на Казахский металлургический завод, уже работавший в то время.
        На строящемся же Карметкомбинате первые  агрегаты начали запускать в 1960-61 годах. К этому времени технологические тенденции в мировой металлургии несколько изменились - было взято направление на строительство кислородных конвертеров вместо мартеновских печей.  На Карметкомбинате успели построить только две мартеновские печи примерно по такому проекту, как в моём дипломном проекте, а вместо других ранее запроектированных  мартеновских печей построили 2 конвертора. Эти две построенные 600-тонные мартеновские печи  с островным расположением оказались удачными и  в организации производства и экономически. Себестоимость стали на них оказалось на 15% ниже, чем выплавляемой в конвертерах. На этом вопросе, в качестве некоторого философского отступления, следует остановиться отдельно.

          От мартенов к искусственному интеллекту

         Следует отметить, что мартеновская печь на протяжении почти 150-ти лет своего существования фактически оказалась самым совершенным в теплотехническом отношении сталеплавильным агрегатом. А вытеснение мартеновских печей кислородными конвертерами и электросталеплавильными печами было связано, прежде всего, со стремлением к сокращению людских трудозатрат.
        На этот пресловутый показатель – количество тонн металла (а также и другой продукции) на одного работающего ориентируются и нынешние олигархи. Понятно, что чем меньше людей в фирме, тем меньше проблем с социальными заботами о них. Однако, как показывают более глубокие эколого-экономические исследования и в металлургии и в других отраслях промышленности, повышение этого показателя одновременно сопровождается существенным увеличением сквозных (глобальных) энергозатрат на тонну (единицу) продукции и, следовательно, ускоряет экологическую катастрофу на нашей маленькой планете. Получается, что 1% богатейших людей планеты, пытаясь наделать для себя как можно больше долларов, не хотят задуматься  о последствиях своей деятельности для остального человечества и даже своих потомков.
         Кстати, модная сейчас цифровизация и так называемый «искусственный интеллект», также ведут к ускоренному исчерпанию ресурсов. Чтобы получить 1кг индия, селена, германия и других редких металлов, необходимых для изготовления микросхем, нужно добыть и переработать сотни тонн руды.
        На поддержание функционирования ЭВМ и сетей в ближайшие годы будет затрачиваться в мире четверть электроэнергии. А усиленно рекламируемый сейчас беспилотный и, якобы, экологически чистый автомобиль требует на 20 % больше энергии, чем управляемый человеком (см.,например, Ж. «Наука и жизнь»,2019, №4,с.72).    Мозг человека, игравшего с самообучающейся ЭВМ,  затрачивал 20 ватт энергии, а для питания компьютера требовалось 5 киловат, а многопроцессорный компьютер, с которым в свое время играл Каспаров весил около 50 тонн. Такова цена искусственного разума, с помощью которого пытаются вывести человека из сферы производства.
К этому следует добавить, что одновременно растет вероятность техногенных  и природных катастроф, связанных с непомерной техногенной нагрузкой на биосферу.
      Таким образом, человечество, не задумываясь о последствиях, уничтожает среду обитания для себя и своих потомков.         
       Я думал, что это  отступление от моего повествования, наверное, будет интересно только людям знакомым с металлургией, но, получилось, что рассуждения вышли на глобальный уровень, о котором мы редко задумываемся.

         Первые уроки горячего металла

         Теперь вернемся основному содержанию этого рассказа - моим первым шагом в практической металлургии.
         Оформился я на работу в мартеновский цех Казахского металлургического завода 8 августа 1956 года на должность помощника мастера, молодых специалистов обычно ставили  на эту должность. Фактически это была работа типа - куда пошлют: Убирал рабочую площадку, таскал пробы металла и шлака в лабораторию и так далее.
         Так как анализ металла вместе с подготовкой пробы занимал порядка десять минут, а анализ шлака ещё больше, то сталевары пользовались ещё и эмпирическими методами оценки химсостава металла и шлака. Содержание углерода в металле оценивалось по хрупкости излома, так называемой, “скрабины”. Для этого через приоткрытое завалочное окно пробной «ложкой» (весом килограмм двадцать) из ванны печи набирается металл, льется на подставленную лопату и  растекается по ней.
         Процесс отбора пробы как раз и представлен на фото в начале статьи.
Переламывая полученную таким образом «скрабину», опытный сталевар мог грубо , но быстро, оценить содержание углерода в металле. А основность шлака (отношение CaO/SiO2) оценивалась по виду лепешки, наливаемой в ёмкость типа сковородки. Кислый шлак (с преобладанием оксидов кремния) имел сморщенную поверхность, а шлак с преобладанием оксида кальция имел совершенно другой вид: при основности порядка 2,2% на поверхности лепешки просматривались гладкие квадраты размером порядка  2-3 см, а при основности 2,5%  поверхность лепешки была  гладкой и блестящей. Вот эти пробы и нужно было брать и быстро доставлять в лабораторию, при этом иногда приходилось и обжигаться.
        Меня прикрепили к мастеру Михаилу Гудалину. Он оказался очень хорошим человеком, щедро делился своим опытом. В ночную смену часто доверял мне управление плавкой. Для молодого специалиста ощущать, что от тебя зависит ход плавки, в том числе тепловой режим, было очень волнительно и в тоже время приятно. Это было очень хороший урок доверия и накопления опыта.
      Кстати, семья Гудалиных оказалось нашими соседями по подъезду. Когда мы поселились в этом подъезде, матушка Гудалина  принесла нам испечённый ею пирог. Этот урок доброты моя жена Валентина и я пронесли через всю жизнь и пытались поступать так же.
         Мы поженились с Валентиной в январе 1957 года и прожили вместе вот уже 62 года в доброте и согласиии. Она сыграла также большую роль в последующем моем научном становление, особенно в сложные в материальном отношении годы моего обучения в аспирантуре. Но об этом несколько позже.
        В этом же месяце, вскоре как мы сыграли свадьбу, меня назначили сталеваром. Это уже была настоящая серьёзная и ответственная работа в моральном плане и физическом.
       Важным периодом плавки, и с точки зрения стойкости кладки и производительности печи, является заправка печи, то есть текущий ремонт кладки печи, в первую очередь откосов, где встречаются уровень металла и шлака. Эту операцию нужно было делать быстро, за 10 минут. Иначе печь остынет и плавка затянется, а заправочный материал (магнезит и доломит) не приварится к откосам. Вся бригада – сталевар и два или три подручных лопатами бросают заправочный материал на откосы. Причём желательно попадать в точно намеченные места. Еще более сложной и ответственной операцией является закрытие выпускного отверстия. Выполняется следующим образом:  сталевар и второй подручный лопатами бросают заправочный материал на заднюю стенку рабочего пространства печи, где расположено выпускное отверстие. Одновременно первый подручный сталевара закрывает  это отверстие с задней стороны печи, делая пробку из магнезитового порошка. При этом нужно очень хорошо “ просушить” отверстие от остатков металла предыдущей плавки. Иногда металл вовремя плавки может проесть отверстие. Однажды, когда я работал уже начальником смены, у одного из моих сталеваров металл ушел в выпускное отверстие и залил разливочную канаву, где стояли подготовленные для разливки  поддоны с изложницами, за что я лишился премии.
      Эти две операции мне давались довольно тяжело, все остальные операции по управлению  печью были умственные, не считая отбора проб металла и шлака.
      Весной этого же года меня назначили начальником смены. В моём подчинении три мартеновских печи, разливочный пролет и шихтовый двор. Основными задачами начальника смены являются: обеспечение печей шихтой и материалами, готовности к приёму плавок разливочным пролетом, синхронизация работы печей. Иногда операции на  нескольких печах по времени совпадали, тогда мне приходилось брать на одной из печей обязанности мастера, то есть выпуск плавки. Ну и конечно, важная задача, обеспечение соблюдения  правил техники безопасности. Что ни происходит в цехе, за всё отвечает начальник смены.
         В 1958 году окончил нашу же кафедру мой брат Виктор. Он также распределился на наш завод и через некоторое время тоже стал начальником смены. Полтора года в цехе было две смены Цимбалов. Обе наши смены работали в основном нормально, по крайней мере, не хуже двух других смен, ну иногда возникали проблемы. Например,  когда получался брак по рослости слитков, то директор завода Лукич (фамилию не помню)  рассуждал так: «Как мне с вами разбираться – наверное, нужно обрезать премию обоим».
       С рослостью слитков связан  интересный эпизод моей деятельности в цехе, в какой-то мере начало моей научной деятельности.
       Выпускаемая из печи сталь разливалась, сифонным способом. В разливочной канаве, которая помещалась под выпускным отверстием, пока в печи варилась сталь, женщины, которых называли сифонщицы, на специальных поддонах набирали сифонные проводки, то есть систему каналов, которые шли от центровой, в которую из ковша лился металл и попадал снизу в  установленные на этом поддоне изложницы. Их помещалась на поддоне 36 штук. Металл поднимался в слитках снизу вверх. Когда разливали, так называемые, «кипящие» марки стали, на поверхности слитка наблюдалось красивое «кипение», то есть выделение пузырей окиси углерода. По мере остывания слитка по краям образовывался рант и сифонщипцы с помощью небольшого ручного крана накрывали эти слитки тяжелыми металлическими крышками. Но довольно часто, вследствие сочетания ряда причин: состав выпускаемого металла, температура и др., такое красивое упорядоченное  «кипение» металла нарушалась. Поверхность слитка начинала вспучивается, образовывалась рослость (пористость), которую перед подачей слитков в  прокатный цех нужно было обрезать кислородом, что было очень трудоемко. Поэтому пропорционально рослости обрезалась премия.
         Я вспомнил лекции профессора Зарвина, почитал литературу и пришел к выводу, что надо попытаться выпускать плавки кипящих марок стали с содержанием марганца не выше 0,25%. Попробовал на плавках, которые  пришлось выпускать мне самому, действительно получилось. Стал убеждать мастеров обратить внимание на содержание марганца. Процент рослости через некоторое время действительно стал меньше. Таким образом,  я сам впервые  убедился в пользе науки, одновременно  уменьшил себе и другим обрезку премии.
        Хочу рассказать еще об одном случае, когда с помощью рационализаторского предложения удалось облегчить труд работников.
       Шихта для мартеновских печей подавалась из последовательно  расположенного с печным пролетом шихтового двора  в мульдах (металлических емкостях), которые по 4 штуки  цеплялись крючками к тележке, которая ездила по рельсам, расположенным под крышей цеха. Металлолом в эти мульды грузился с  помощью магнитного мостового крана, а руду и известняк  грузили в такие же мульды лопатами.
      После назначения начальником смены я   столкнулся с этим совершенно непроизводительным тяжёлым трудом и удивился: «Неужели до сих пор ничего нельзя было придумать для механизации этого труда». Существуют же всякие загрузочные устройства.
     Я пошёл в библиотеку, покопался в литературе и напал на толстый справочник по машиностроению.
     Оказалось, что есть серийно выпускаемые моторные грейферы, по существу это челюсти с собственным мотором. Этот грейфер может цепляться вместо магнитной шайбы на тот же кран.
     Я написал рационализаторское предложение, очень удивил главного механика завода, он даже намекал на соавторство, но я этого не понял. Такой грейфер  в конце концов всё-таки заказали и действительно через какое-то время привезли в цех. Оказалось все очень просто: когда нужно было грузить сыпучие материалы, крановщик опускал магнитную шайбу на землю, а работник шихтового двора  цеплял на крюк этого крана вместо шайбы этот моторный грейфер и подсоединял к нему электропитание крана. И таким образом магнитный кран превращался в грейферный на определённое время. Эффект составил 56000 руб. в год. В те времена, кстати, рубль стоил дороже доллара. Мне насчитали авторское вознаграждение 1600 руб.
       На эти деньги, в частности, мы купили холодильник “Днепр”, который проработал у нас 50 лет и в рабочем состоянии я  отдал его одному деревенскому жителю. Можно вспомнить фразу – «Советское, значит  отличное».
       Поскольку  я коснулся бытовой темы, то хочу её продолжить. Отношения  между сотрудниками на рабочем месте и неформальные вне работы были вполне нормальные.  Иногда могли и круто поговорить  друг  с другом на работе, но потом вне работы встречались в неформальной обстановке семьями, невзирая на должности. В частности мы поддерживали хорошие отношения семьёй сталевара Королёва, старшего мастера цеха Фёдора Ващенко, семьёй Анохиных,  выпускников нашего института. Здесь можно как раз подчеркнуть, что если есть сложившаяся хорошая компания, вполне  нормально можно жить даже не в небольшом городе.
         Мы покупали пластинки, в том числе с классической музыкой, книги по искусству. У нас до сих пор сохранилось 8 прекрасно иллюстрированных томов – «Памятники мирового искусства», которые сейчас стоят    баснословно дорого.

       Производственные отношения

       Первые полтора года, когда я начал работать, существовал 48 часовой рабочий день, то есть мы работали 6 смен в неделю и был только один выходной. Причём одна из пересмен была через 8 часов. Работать в таком режиме, конечно, было очень тяжело. С начала 1958 года металлургия стали работать по графику четыре смены по 8 часов и 48 часов отдыха.  Стало работать намного легче.
     Надо сказать, что отношения в цехе были   нормальные и деловые, ко мне относились хорошо, с пониманием, что я не имею практического опыта.      Народ в цехе был  многонациональной, были даже чеченцы, ну это никаким образом не чувствовалось. В моей смене один сталевар русский, один казах,  один татарин и никаких проблем взаимоотношений не было, всё только по деловому.  Плавильным мастером в моей смене был известный в Казахстане в то время герой социалистического труда Алтынбек Дарибаев, про которого даже была написана книга «Золотое дно». Отношения у меня с ним в основном были нормальные, но однажды у нас произошел конфликт, о котором я хочу вспомнить.
       Мы работали в смене с 16:00 и перед концом смены была выпущена плавка. Оказалось, что подина ванны в плохом состоянии.  Дарибаев отказался отдавать мартеновскую печь под завалку, старшему мастеру Ващенко дозвониться не удалось, именно старший мастер отвечает за состояние печи и ремонтирует подину. Взять на себя ремонт подины  Дарибаев отказался, время идёт, печь стынет, если она сильно остынет, то ее уже и отремонтировать будет очень сложно. Выхода не было,  пришлось мне вместе со  сталеваром  и первым подручным этой печи взять на себя выполнение этой операции, которую я  никогда не делал.
     Операция выглядела следующим образом. Через двух дюймовые трубы, соединённые шлангом с системой подачи сжатого воздуха, сталевар выдувал из образовавшихся на подине ямок жидкий металл к выпускному отверстию, а я выдувал этот металл  в выпускное отверстие. Самое страшное, что нельзя было «закозлить»  выпускное отверстие, так как возникает опасность ухода металла во время следующей плавки. Операция требовала  определенной сноровки и больших физических сил. Смена, которая пришла с 24:00, естественно, это  эту печь не приняла, пока мы не закончили эту операцию и взяли ответственность о начале завалки следующей плавки. Из-за неопытности мы, конечно, затянули эту операцию, но, тем не менее, удалось всё-таки её закончить где-то около 2:00 ночи. Должен сказать, что, несмотря на то, что бригаде пришлось задержаться, никто меня не упрекнул. Пошли  помылись в душе и среди ночи пришли домой. На следующий день произошёл  некоторый конфликт между старшим мастером Ващенко и Алтынбеком Дарибаевым. Но как я почувствовал, ко мне было проявлено даже некоторое уважение, поскольку печь без завалки оставлять было нельзя, это означало просто загубить печь, если бы я не взял на себя эту ответственность. К счастью, всё обошлось на следующей плавке благополучно. Это было для меня большим и важным производственным испытанием и подняло авторитет в коллективе.
         И хочу рассказать еще об одном производственном эксперименте и ответственности, которую я, с учётом сложившихся обстоятельств, взял на себя.   Зима1958-59 года выдалась очень буранная,  несколько дней подряд дул непроглядный снежный буран. Были большие перебои со снабжением металлоломом, печи простаивали, загрузка печи вместо двух часов продолжались по 5 часов и более. Печи стояли практически пустые. Чтобы закрыть подину   заваливали известняк и  руду, а металлолома подолгу не было.
      По согласованию со сталеварами, в своей смене я  начал пробовать такой способ. Как только с шихтового двора поступало  сколько-нибудь металла,  его загружали в одну из  печей и он там плавился. Потом поступившую порцию загружали в другую печь и там он тоже плавился. Получалась жидкая ванна, в которую потом, также по очереди,  машинисты завалочной машины очень осторожно  (чтобы не было выплесков) кантовали мульды с поступающими порциями металлолома. Таким образом, получалось, что мартены совсем пустыми не простаивали, и поэтому, несмотря на длительность завалки 5 часов, вся  плавка продолжалось 7,5 или 8 часов, то есть почти укладывались в график, в то время как в других сменах при таких задержках завалок продолжительность плавок была  по 10 и более часов. Когда старший мастер Ващенко об этом прознал, мне, конечно, попало, потому что под печи  изнашивался  быстрее, но зато продолжительность плавки существенно сокращалась.
         Позже я узнал из литературы, что я практически реализовал и как бы предвосхитил метод ПЖВ , который предложил известный металлург-теплотехник  Глинков Марк Алексеевич. Этот метод назвали ПЖВ, то есть процесс в жидкой ванне, когда в жидкую ванну постепенно загружается металлолом и другие шихтовые материалы.
         Какое-то стремление к добыванию новых знаний и экспериментированию, по-видимому, во мне каким-то образом было заложено. Как я упоминал в одном из предыдущих рассказов, дед Егор (я до сих пор помню себя идущим с ним за руку) говорил моим родителям: Валентин у вас сильно любопытный. Правда, дети в большинстве своем любопытны. Тем не менее, когда я узнал что, объявлен набор в аспирантуру, в частности, в Сибирский металлургический институт, я решил поступить в заочную аспирантуру.   
     Последнюю смену на заводе я отработал в предновогоднюю ночь  1959- 60 года. Меня подменил в 22 часа мой брат Виктор. Ему нужно было работать в новогоднюю ночь. А я успел отметить новый год в коллективе заводоуправления. В то время на заводе, особенно в лаборатории работали интересные люди, попавшие в Казахстан не по своей воле, через, печально известный, Карлаг. Среди них известный в последствие ученый Василий Васильевич Налимов. Он явился инициатором развития в СССР методов планирования экспериментов, автор книг «Теория эксперимента», «Накометрия» и др.
       Работа на заводе была для меня хорошей жизненной школой.
       Следующим этапом моей жизни стала аспирантура.

,