Химия. Узнавай химию, читая классику. С комментарием химика

Вагранка – это печь для переплавки чугуна. А зачем его переплавлять? Для ответа на этот вопрос надо вспомнить, что такое чугун. Как мы уже знаем, чугун – это сплав на основе железа, содержащий более 2,14 % углерода, да и других примесей (кремния, марганца, фосфора и т. п.) в чугуне больше, чем в стали. Чугун получают из железной руды в огромных башнях – доменных печах, или домнах. Домны появились в металлургии как результат усовершенствования кричных печей (штюкофенов), шедшего по пути увеличения высоты и усиления дутья. Это привело к повышению температуры в печи. При температуре свыше 900 °C восстановленное железо поглощает углерод, а плавиться такой сплав (чугун) начинает при 1150 °C. Это много ниже температуры плавления чистого железа, и значительную часть продукции такой печи составлял расплавленный чугун. А в домне все восстановленное железо превращается в расплавленный чугун. Чугун не поддается ковке из-за высокой хрупкости, которая объясняется тем, что избыток углерода, содержащийся в чугуне, при его застывании кристаллизуется в форме графита.

Включения графита в чугуне и придают ему хрупкость: при ударе графит, в отличие от пластичного железа, легко раскалывается. Это свойство чугуна и предопределяет его дальнейшее использование. 90 % получаемого в домнах чугуна переделывается в сталь (передельный чугун), а 10 % идет на отливку чугунных изделий (литейный чугун). Казалось бы, жидкий литейный чугун, полученный в доменной печи, сразу же можно и даже нужно разливать в формы, пользуясь тем, что он еще жидкий. Но отливки из свежеполученного в домне чугуна имели низкое качество: «чугун первой плавки» содержал большое количество вредных примесей, повышавших его хрупкость. Проблема эта была решена путем повторной плавки доменного чугуна в специальных печах. Их и называют вагранками. В ходе повторной плавки из чугуна выжигаются лишние примеси, и «чугун второй плавки» обладает гораздо более высоким качеством.

Печь, явившаяся прообразом современной вагранки, была сконструирована и впервые запущена в 1774 г. на Гусевском чугуноплавильном заводе (теперь в этом месте расположился город Гусь-Железный), принадлежавшем Андрею Родионовичу Баташеву. В конце XVIII в. на заводах знаменитых заводчиков Баташевых выпускалась девятая часть российского чугуна и железа. Причем чугун производства А. Р. Баташева был лучший в Европе благодаря, в частности, проведению повторной плавки. Из баташевского чугуна были, например, отлиты скульптуры на Триумфальной арке в честь 1812 г., фонтан на Театральной площади, квадрига на фронтоне Большого театра. За поставку бесплатных ружей для российской армии Екатерина Великая в 1783 г. возвела род Баташевых в дворянское достоинство.

Появление вагранок привело в конце ХІХ – начале ХХ в. к отделению литейного производства от доменного. Ведь в них загружают не жидкий чугун, а застывший в виде болванок. Литейные цеха, оборудованные вагранками, стали появляться на многих заводах, в том числе небольших. Вагранка первоначально имела восьмигранную форму и складывалась из камня, а затем приобрела форму цилиндра, изготовленного из стального листа и выложенного изнутри огнеупорным кирпичом. Цилиндр помещался на четырех столбах (вагранка фабрично-заводского училища, описанная В.П. Беляевым, стояла «на изогнутых стальных лапах»).