Традиционное деление истории на каменный, медный, бронзовый и железный века, как бы говорит нам, что развитие цивилизации не отделимо от развития металлургии. И поскольку данное утверждение банально до крайности, есть все основания не развивать его ещё несколькими длинными, сложноподчинёнными, вводящими читателя в ступор предложениями, а сразу перейти к делу.
Итак о металлургии. Это не первая статья цикла, так что, достаточно напомнить, что долгое — очень долгое, — время металлургия железа базировалась на сыродутном процессе. Железосодержащее сырьё — ржавая грязь из болота, песок или истолчённая руда — смешивались с древесным углём и загружались в выкопанную в земля яму с дымоходом. После чего металлург несколько часов — до выгорания угля, — качал мехи, подавая в печь «сырой» — не подогретый — воздух. Результатом оказывалась крица — 1-2 килограммовый комок из смеси восстановленного железа и шлаков.
Данный метод получения железа был, на самом деле, хорош, и сыграл огромную роль. Преимуществом его являлась возможность получать металл везде, — по потребности, — без сложного оборудования, без особых навыков. Если потребуется, то силами одного человека. Архитепическим является случай строительства сыродутных печей викингами в Америке. Им понадобились гвозди для ремонта кораблей, и они их сделали.
Как следствие, даже в весьма развитую Римскую эпоху, как и ещё позже — на Руси, например, — железо добывалось не где-то в специальных местах, а по всей площади страны. Часто, обычными крестьянами, получавшими крицы на продажу, или индивидуальными предпринимателями — деревенскими кузнецами — для дальнейшей обработки собственными силами. Техника могла дополняться сооружением постоянной печи — сыродутного горна. Но только чтоб каждый раз не копать яму. Более ничего маленькая печь не давала.
Минусов у сыродутной технологии, впрочем, тоже хватало. В первую очередь таковым являлась расточительность. Температура плавления была низкой и из породы добывалась лишь небольшая часть железа. И не из любой породы. По парадоксу, «кормить» сыродутную печь приходилось песком и грязью. Именно богатую руду-то она могла и не взять.
Второй проблемой, соответственно, быстро становилась нехватка грязи. В Америке викингам было просто, — там-то железо никто до них не добывал. В регионах же густонаселённых и развитых лежащие на виду грязь и ржавый песок быстро кончались. Приходилось браться за трудоёмкое измельчение железняка. Но тут «смотри пункт один». Железа в крице оказывалось очень мало.
...Таким образом, дефицит сырья требовал совершенствования оборудования и технологического процесса. На смену сыродутным печам приходят штукофены — те же сыродутные печи, но большие. Высокие, с создаваемой трубой дополнительной тягой, и достаточно широкие, чтобы качать мехи могли несколько человек. Между «большими» и «маленькими» сыродутными печами, конечно же, нет чёткой границы, тем не менее, родиной новой технологии можно считать Индию, где прогрессивные методы были освоены ещё до новой эры. Значительно позже штукофены появляются в Китае. А на Ближнем Востоке высокие печи получают распространение после арабских завоеваний. С арабами же технология проникает в Европу — в Испанию, откуда в XII-XIV веках распространяется на христианские страны, включая и Русь.
Штукофены, производящие до четверти тонны кричного полуфабриката в день, делали железо более доступным в регионах, где плотность населения привела к истощению «сыродутно-доступных» запасов сырья. Но они и изменили правила игры. Производство железа из побочного промысла крестьян превращалось в индустрию. Ведь, руду и уголь требовалось к печи доставить, а загрузкой выгрузкой, поддувом и проковкой криц занималось множество рабочих. Железоплавильные центры стали концентрироваться вблизи источников руды.
...Концентрация производства, в свою очередь, создала предпосылки для дальнейшего совершенствования технологий. В XV веке на смену штукофенам приходят блауофены, — печи с предварительным подогревом воздуха, прокачивавшегося через специальный горн. Блауофены оказались ещё более прожорливыми, более терпимыми к качеству руды — годилась и самая тугоплавкая, — и более производительными. Вот только производили они не совсем то, что металлургам хотелось бы.
Ещё в «штукофенный» период в металлургии возникла проблема чугуна. Часть восстановленного железа пропитывалась в печи избыточным количеством углерода, превращаясь в чугун. Который, в отличие от железа и стали, при достижимой в штукофене температуре переходил в жидкую фазу. Стекая на дно, он смешивался со шлаками и при охлаждении печи застывал. Само по себе это не было новостью. Металл в любом случае добывался из криц проковкой. Но чугун-то ковке, как раз, и не поддавался.
Как следствие, в металлургии появлялся отход — «свиное железо» — смешанный со шлаками чугун, которому лишь с большим трудом удавалось найти хоть какое-то применение. Не поддающийся ковке материал мог быть, подобно бронзе, обработан литьём, но механические его характеристики не выдерживали критики. Даже для отливки пушечных ядер грязный чугун был слишком плох. Шёл он на изделия не требующие прочности: столбы, противовесы, брусчатку для мостовых.
Блог с ежедневными публикациями, это не развлечение, а работа. Кошелёк ЮMoney 4100 1168 3178 5907
...Блауофенный чугун быть чуть лучше штукофенного, но его же оказывалось и больше — не 10, а уже 30% железа превращалось в отход. Дополнительной проблемой оказалось науглероживание оставшегося металла до состояния стали. Казалось бы это — хорошо, но выколачивание железа молотами из криц — проковка — лишь становилось более трудоёмкой и расточительной в плане повторного окисления металла. Ведь, «выбить» можно было только «белое» железо, очищенное в том числе и от углерода тоже.
Таким образом, к XVI веку в Европе (а Китае это произошло уже в VIII веке) развитие металлургии зашло в тупик. Ещё более высокие и «горячие» печи более не решали проблемы, а только создавали их. Предпосылки для дальнейшего увеличения производства железа, а также радикального повышения качества продукции создало лишь открытие передельного процесса.
Но это уже другая история.