Или этапы большого и длинного пути.
Здравствуйте, уважаемые читатели!
Уже давненько повис так и неразрешённый пока вопрос:
Перефразирую Пушкина и, применительно к металлам в период перехода 19 века в 20-й, спрошу: Что на свете всех нужнее, всех дешевле и важнее? Ответ кроется в цифрах демонстрирующих годичное производство металлов в пудах и средней цены пуда в мире:
Золото - 28 600 пуд. - 18 000 руб.
Серебро - 337 300 пуд. - 650 руб.
Медь - 29 032 000 пуд. - 12 руб.
Цинк - 29 600 000 пуд. - 4.5 руб.
Свинец - 49 000 000 пуд. - 2.3 руб.
Чугун - 2 467 250 000 пуд. - 0.38 руб.
Из этих циферок ясно обнаруживается первостепенная роль железа в хозяйственной жизни мира того времени.
Возможно, граждане альтернативщики немедля зададутся вопросом, почему в списке указан чугун, а важнейшая роль отведена железу. Всё проще паренной репы.
Чугун, на самом деле, является лишь полупродуктом переработки всяческих железняков (магнитного, красного, шпатового, бурого), а также сферосидерита, железного блеска и других железосодержащих руд. Две трети произведённого чугуна поступали в дальнейшую переработку. Именно из него приготовляется железо и сталь. Естественно, стоимость такового конечного продукта гораздо выше. Так сортовая, рыночная сталь стоила от 1 руб./пуд, а инструментальная сталь - до 18 руб./пуд. В 1899 г. было произведено 1 654 280 000 пудов стали.
Если разсматривать железо (в широком, или в общем смысле), то по процентному содержанию в нём углерода оное издавна делилось на три группы (чугун, сталь и железо в узком, или в "тесном" смысле). Именно с углеродом и с величиной доли его связаны многие свойства металлов каждой из групп:
Такая классификация была продолжительное время удовлетворительной и господствовала на практике и в науке до середины 19-го века, когда в железоделательной промышленности в результате различных усовершенствований был произведён переворот. Если раньше, по старым способам (в кричных горнах и пудлингованием) железо и сталь добывались в тестообразном состоянии, то к середине 19-го века эти продукты научились добывать уже в разплавленном виде, применяя окислительное плавление (рафинирование) чугуна. Так появились две разновидности: сварочный и литой металл. Кроме того, усложнение и усовершенствование производства породили целый ряд промежуточных продуктов, которые в старую классификацию попросту не укладывались, например, появились чугунистая сталь, мягкая сталь, твёрдое железо, сталистый чугун, различные сорта стали по роду назначения и т.д.
Это я цитирую книгу Владимира Эдуардовича Дена, изданную в 1907 году. Постараюсь здесь и в следующих статьях изпользовать её в качестве канвы.
История выработки и переработки железа довольно длительна. Его добывали ещё хетты, снабжавшие свою армию железным оружием. Его добывали уникальным способом на Шри-Ланке ещё в третьем столетии до новой эры. И начиналось всё с самых примитивных способов. На каменный очаг или костёр укладывали куски руды, после обжига получались небольшие губчатые куски, которые уплотняли ударами молотков. Затем додумались до горнов - очагов, ограниченных стенками с боков и открытых сверху, в которые воздух подавали принудительно посредством ручных мехов из шкур животных. Меха совершенствовали, для подачи воздуха, например, приспособили водяную силу. Так получили способ добывания железа в сыродутном горну. https://www.youtube.com/watch?v=FVE0lt_SNvo
Этот способ весьма разпространился и применялся местами ещё в 18 веке.
Дутьё посредством ручных мехов определяет принципиальное отличие следующего этапа в металлургии от способов и этапов прежних. Как писал Даниил Заточник - древнерусский литератор: "Не огнь творить ражежение железу, но надымание мешное". От слова "дмати" (дуть) произошло русское название - "домница".
Вообще-то, слово "домница" поначалу обозначало больше, чем просто плавильная печь. Им называли сарай, где находились железоплавильные горны, оборудованные дутьём.
Домница была стационарным сооружением и воздвигалась на довольно продолжительное время. В писцовых книгах термин "домница" впервые упоминается только в конце XV века. Вероятно, подобные сооружения так назывались и раньше.
Находки позволили археологам реконструировать устройство древних домниц.
Итак, горн продолжали усовершенствовать, увеличением его высоты получили домницы - стоячие цилиндрические печи высотой от 1.8 до 4.5 м, разширяющиеся в середине.
Такие печи могли давать до 250 пудов железа в неделю. Получали это железо в виде больших кусков (криц), затем их разрубали на части, проваривали и проковывали. Четыре тонны за неделю в одной печи - сущие крохи по нынешним меркам.
Железоделательные производства возникали и на Урале, и в Зауралье. Вообще-то, эта история (освоения рудных залежей и развития металлургии в Приуралье и на Урале) интересна сама по себе. Например, одно из характерных явлений в жизни государства нашего в XVII веке - резкое усиление торговли и промышленности, а также вовлечение в эту область деятельности различных слоёв населения. Создавались как крупные предприятия, так и мелкие. Одними из новых заводчиков были Тумашевы. Первое упоминание об основателе династии - Тумашеве Александре относится к середине 40-х годов XVII века. Он был плавильщиком на Пыскорском медеплавильном заводе близ Соли Камской. После закрытия завода без дела сидеть не стал, а продолжил медеплавильное дело уже в качестве частного предпринимателя. За успешную и качественную работу семья получила поощрение: правительство объявило Тумашевых и мастеровых людей их завода неподсудными воеводе соликамскому, а также разпорядилось "оберегать и обидить никому не велено".
Через некоторое время Тумашевы объявили, что "руд медных в том месте не стало и впредь не будет". Далее Тумашевы подрядились искать руды, узорочьи камни и, даже, золото в Верхотурье, а затем и железную руду. Постепенно, сыновья Тумашевы освободились от подневолья и перешли из разряда государевых плавильщиков в разряд предпринимателей. Дело это было муторным и продолжительным, но, выгорело. В результате, в районе Нейвы в районе Краснопольской слободы в 1669 г. был создан железоплавильный завод. Это было событием в жизни Зауралья. Потому Тумашевыми и их заводов интересовались.
Сам завод был невелик, да и работал он недолго. Представлял из себя двор заводчика, где находилась изба его. Против избы разполагалась "домница рублена, а в ней три горна". К производственным помещениям относилась и кузница с двумя наковальнями и двумя горнами. Упоминаний о вододействующих мехах в архивах не встречается, скорее всего, мехи были ручными. Из инструментария завода числились: 9 клещей, 7 больших и малых молотов, 4 мехов, "большие домнишные" клещи, ножницы "большие, чем режут железо и медь", тиски, топоры, кирки и проч. На разстоянии 0.5-1.5 вёрст от завода находились три заводских рудника. Завод выпускал кричное и некоторое количество расковного или "битого" (то есть более качественного и чистого) железа. Что касается производительности, то по сведениям распроса Дмитрия Тумашева (сына) тобольским воеводой в декабре 1670 г. "выплавлено де при нем, Митьке, во 178 году битого железа 145 пуд... Да в нынешнем во 179 году сентября с 1-го числа декабря по 4-е число выплавлено у него железа кричного 223крицы, а весом в них будет столько ж пуд". Из этой записи следует, что в 1670 г. за три с небольшим месяца на заводе было произведено около 223 пудов кричного железа (или годовую производительность около 900 пудов и возможный объём полуфабриката порядка 1100-1200 пудов в год). Как видим, железо делали и в 17 веке, но весьма в небольших объёмах.
Благодаря домницам был открыт чугун. Случалось, что при высокой температуре часть получаемого в них железа обуглероживалась и переходила в жидкое состояние. Затем было замечено, что посредством "освежения" чугун можно превратить в железо. Хотя железо теперь получалось с помощью двух процессов (на лицо усложнение производства), выгода через сбережение топлива и меньшие потери металла перевешивала. Этот способ постепенно стал заменять прежний.
Для производства железа многие столетия применялось древесное топливо. В результате, вырубка лесов стала весьма опустошительной, возникла острая потребность заменить дерево чем-то иным. Так после запрещения в Англии рубки лесов для производства железа во второй половине XVI в. железодельщики стали пробовать перевести выплавку на минеральное топливо. В 1665 году успеха добился Додлей (Dudley). Он дал описание изобретённого им применения каменного угля, но открытие разпространения тогда не получило. В 1735 г. способ выплавки чугуна на коксе открыл Авраам Дерби (Derby). Размеры получаемой выплавки (до 1365 пудов в неделю) впечатлили других промышленников, и новый способ стал быстро разпространяться в тех странах, где с лесами были серьёзные проблемы. В России и в некоторых других странах изпользование древесного угля продолжалось ещё долго, практически до начала ХХ столетия.
(на этом интересном месте завершим первую часть описания хода века железного)
Перехожу к делам дзеновским...
На Дзене случились перемены, ограничивающие знакомство читателей с каналами. По этой причине предлагаю список каналов, которые вам могут понравиться.
Также можно отслеживать появление новых статей на каналах популярной науки. Пока ссылка на Путеводитель, где уже запущена анонсация вышедших статей
Представляю вам также канал археолога Игоря Тарасова. Называется он С лопатой и удочкой.