Копер — промышленный аппарат для плавки металлов¶

Копер — разновидность стального конвертера, применяемого в металлургии для передела чугуна в сталь продувкой расплавленного металла воздухом или кислородом через дно или боковые стенки. Открытый сверху цилиндрический корпус копера заполняется расплавленным чугуном, шлакообразующими добавками и легирующими компонентами, после чего через футеровку подаётся газ, окисляющий избыточный углерод и примеси (кремний, марганец, фосфор). Коперы относятся к конвертерным агрегатам и исторически были одним из основных способов массового производства стали в XIX — первой половине XX века.

¶История

Принцип продувки расплавленного чугуна воздухом был предложен в 1856 году английским инженером Генри Бессемером. Бессемеровский конвертер — прототип копера — представлял собой неподвижный куполообразный сосуд с донными продувочными отверстиями (фурмами). В России первые бессемеровские цеха были построены в 1870-х годах на заводах Нижнего Тагила и Александровского завода (Екатеринослав). В 1878 году русский инженер Павел Александрович Обухов предложил копер с боковой продувкой — так называемый «обуховский копер», в котором раскалённый воздух подавался через отверстия в боковой стенке корпуса. Этот вариант получил широкое распространение на Урале и в Центральной России.

В 1930-е годы в СССР и за рубежом начали внедрять кислородно-конвертерный процесс: продувка чистым кислородом через верхнюю фурму позволила резко сократить время плавки и повысить качество стали. Кислородные конвертеры постепенно вытеснили классические воздушные коперы, однако термин «копер» сохранился в металлургической практике и применяется к ряду конвертерных агрегатов.

¶Устройство и принцип работы

Копер состоит из следующих основных элементов:

• Корпус — цилиндрическая стальная ёмкость с открытой горловиной, футерованная огнеупорной кладкой (магнезитовой или динасовой).
• Фурмы — сопла для подачи газа; расположены в дне (бессемеровский тип) или в боковой стенке (обуховский тип).
• Механизм наклона — позволяет заливать чугун и выливать сталь и шлак.
• Устройство подачи газа — воздуходувки или кислородная фурма.

Процесс плавки включает три этапа: подготовительный (заливка чугуна, шлакообразующих добавок, легирующих компонентов), продувочный (продувка газом продолжительностью 10–20 минут) и окончательный (корректировка химического состава, выливка). Окислительные реакции протекают с выделением большого количества тепла, поэтому внешний подогрев не требуется — процесс является автотермическим.

¶Классификация

По способу подачи газа коперы делятся на:

По объёму коперы подразделяются на малые (до 5 т), средние (5–20 т) и большие (более 20 т). Наиболее крупные советские коперы имели ёмкость до 40–60 тонн расплава.

¶Применение

Коперы использовались для производства конструкционных, инструментальных и легированных сталей, а также для передела высококачественных чугунов. В СССР коперное производство было развито на заводах Урала (Нижний Тагил, Верхняя Салда, Синара), в Центральной России и на Украине. Коперная сталь применялась в машиностроении, судостроении, производстве броневых плит и снарядов.

¶Современное состояние

К началу XXI века большинство воздушных коперов в мире было выведено из эксплуатации и замещено кислородными конвертерами и электросталеплавильными агрегатами. Кислородно-конвертерный процесс (с использованием вертикальной фурмы) стал основным способом массового производства стали, вытеснив классические коперные цеха. Термин «копер» в современной металлургии употребляется преимущественно в историческом и техническом контексте, а также при описании отдельных специализированных агрегатов.

¶Копер в других отраслях

Термин «копер» применяется и за пределами металлургии:

• Копер молотильный — сельскохозяйственный агрегат для обмолота зерновых культур (историческое название молотилки).
• Копер свайный — строительный инструмент (молот) для забивки свай в грунт.
• Копер буровой — в горном деле — установка для бурения скважин.

Все эти значения объединяет общий смысловой корень: «копер» означает устройство, ударного или продувочного действия, предназначенное для интенсивной механической или химической обработки материала.

Источники:

• Большая советская энциклопедия, т. 13 — статья «Копер»
• Малая металлургическая энциклопедия — «Конвертерное производство»
• Гуревич Л. Г. «Конвертерное и мартеновское производство стали», М.: Металлургия, 1973
• Обухов П. А. «Исследование кислородного способа получения стали», 1878
• Бессемер Г. «Современное производство стали», перевод с английского, 1871