«Моя автобиография представляет общественный интерес, прежде всего, с той стороны, что мне удалось решить вопрос, занимавший умы десятков, а может быть и сотен и тысяч, людей в продолжение 150 лет, и решить его средствами, доступными школьнику 5-го класса. Я додумался до гидравлической теории печей. Со времени Михаила Васильевича Ломоносова (1745 год) в этой области не было сказано ни одного разумного слова», - писал в конце жизни металлург Владимир Грум-Гржимайло. В чем же заключалось это достижение, и что оно значило для России?
Работа с металлом в течение очень длительного времени воспринималась не как область науки и техники, а как, прежде всего, искусство. Достаточно вспомнить раскрашенные витиеватым узором булатные мечи или изящные изделия художественной ковки. Относилось это и к получению стали – считалось, что ее секретами владели особые умельцы, передававшие свои навыки из поколения в поколение. И только с развитием промышленности, когда потребность в сплаве железа с углеродом начала расти в геометрической прогрессии, сохранять такой подход уже представлялось бессмысленным. Металлургия превращалась в одну из базовых отраслей промышленности, и стране необходимы были квалифицированные специалисты в этой области. Одним из тех, кто поставил методы работы с металлом на научную основу, стал как раз Владимир Грум-Гржимайло.
Эта польская фамилия известна каждому отличнику по школьной географии благодаря путешественнику и исследователю Западного Китая, Памира, Тянь-Шаня, Монголии и Дальнего Востока Григорию Ефимовичу. В его честь названы перевал на хребте Сихотэ-Алинь, открытые им ледники на Памире и массиве Богдо-Ула. Имя его родного брата, Владимира Ефимовича, не менее значимо, но уже среди инженеров-металлургов.
Выходец из дворянской семьи появился на свет в 1864 году. Он успешно окончил военную гимназию и Санкт-Петербургский горный институт (вторым по успеваемости). После потери отца его родственники оказались в тяжелом материальном положении, поэтому от предложения остаться в вузе для последующей научной работы он отказался. На тот момент главным желанием выпускника было поскорее стать на ноги и помочь семье. Однако это вовсе не означало, что ему следовало забыть о техническом творчестве…
На первом же месте работы, Ниже-Тагильском металлургическом заводе, Грум-Гржимайло в считанные месяцы перепроектировал доменную печь для выплавки ферромарганца и запустить ее. Первый пуск он запомнил на всю жизнь:
«Управитель П.С. Степанов боялся отвода газов, как нечистого, и не вошёл в цех, когда я задувал домну; скрылись и механики – за ними надзиратель Злобин. Я остался с Кесаревым (уставщиком), причём и он не лез вперёд. Итак, в заводе, где газоулавливания не было, и домны работали с открытыми колошниками, домну задувал практикант, делавший это первый раз в жизни. Я сам закрыл домну, сам прикрыл газопровод, прикрыл все клапаны и сам пустил газ. Всё обошлось благополучно. Хлопка не было. Тогда появилось начальство».
Кстати, произведенная реконструкция позволила увеличить производительность печи вдвое, а потери марганца при выплавке ферросплава уменьшить в 7 раз.
В 22 года молодой специалист стал управителем и главным механиком Нижне-Салдинского металлургического завода. Он доказал экономическую целесообразность и теоретически обосновал новую технологию передела низко кремнистых чугунов в сталь, получившую название «русское бессемерование».
Технологию открыли на заводе случайно. Считалось, что расплавленный чугун с низким содержанием кремния важно как можно скорее перелить в конвертер для продувки воздухом и получения стали. Однако в один из дней из-за производственных неполадок его оставили в печи, и спустя пару часов, не надеясь на благополучный исход, все же перелили в конвертер. К всеобщему удивлению продувка нагретого до более высоких температур чугуна дала более качественную сталь, чем обычно. Сторонние металлурги отказались признать новый способ выплавки, более того, на промышленной выставке осмеяли инженеров.
Тогда Владимир Ефимович, который не причислял себя к авторам метода, решил заступиться за него и дал научное обоснование в статье «Бессемерование в Нижне-Салдинском заводе». Металлург показал, что благодаря перегреву горение углерода в чугуне начинается с первых минут продувки (при английском типе бессемерования горение углерода протекает только после выгорания кремния и марганца). Он первым применил законы физической химии (закон о равновесном состоянии системы в зависимости от изменения температуры и закон действия масс) к объяснению процессов, происходящих в бессемеровском конвертере.
Дальше – следующее повышение. В период с 1903 по 1907 год Владимир Ефимович занимал должность управляющего Алапаевского горного округа. На местном заводе для проверки своих научных идей ученый создал лабораторию, где вывел свою знаменитую гидравлическую теорию работы металлургических плавильных и нагревательных печей.
В этом ему помогли идеи Ломоносова, изложенные в диссертации «О вольном движении воздуха, в рудниках примеченном», и разговор с простым печником на заводе. Тот объяснил начальнику, что все дело в движении газов, которым для хорошей работы печи необходимо обеспечить правильный ход. Применив законы гидравлики к движению печных газов, Грум-Гржимайло вывел золотую формулу - «Движение пламени в печи есть движение легкой жидкости в тяжелой». Конечно, от слов печника до научной теории расчёта пламенных печей, лежал долгий путь. Сам металлург говорил, что работа над ней в общей сложности заняла 34 года - с 1887 по 1921 год.
Владимиру Ефимовичу удалось установить принципы проектирования и построения печей, указать пути достижения равномерности нагрева металла, правила деления нагревающихся и охлаждающихся потоков газа. Первая статья на эту тему «Элементарная теория построения металлургических печей» вышла в «Горном журнале» в 1905 году. Ничего подобного в металлургии до того момента не было. Рефераты по ней перепечатали все профессиональные журналы мира. Спустя годы конечным результатом исследования стали пять томов книги «Пламенные печи», в которых ученый подробно описал свои выводы.
В это время до Алапаевска докатилась волна революционного террора. От тех, кто не вписывается в «Мы наш, мы новый мир построим», избавлялись вне зависимости от их заслуг. Сначала управляющему подбрасывали письма с угрозами, а затем и вовсе подкараулили на улице.
Газета «Уральский край» в 1907 году описала план заговорщиков по ответам на допросе:
«Задумав убить, они приобрели ружье и револьвер, а затем искали случая убить Грум-Гржимайло. С этой целью близ завода на повороте в улицу, где были электрические фонари, в укромном месте каждый вечер дежурили по очереди. Владимир Грум-Гржимайло и Оскар Адольф ехали с завода домой. Первым выстрелил из дробовика Мишарин. Инженеры были одеты в шубы, дробь оцарапала их. Старцев выстрелил в спину Адольфу, пуля прошла навылет. Раненый инженер выхватил револьвер и успел ответить нападавшим, затем лишился чувств. И этим спас Владимира Ефимовича. Суд… приговорил боевиков к небольшим срокам на каторге». Грум переехал в Санкт-Петербург.
© Митинг у Петербургского университета (18 октября 1905)
Практическую отдачу от применения этой теории Владимир Ефимович получил в рамках созданных им проектных учреждений.
В 1915 году по собственной инициативе он основал «Металлургическое бюро», ключевой задачей которого ученый видел проектирование и организацию на заводах «снарядного дела». Уже тогда было очевидным, что «артиллерия – бог войны». Промышленность России оказалась не готова к Первой мировой. Армии нужны были бронебойные снаряды, но изготовлять их было нечем. В стране отсутствовало производство высоколегированных сталей, из которых делались токарные резцы. До этого использовались немецкие инженерные разработки и проекты, но с момента начала войны появилась необходимость создавать свои проектные мощности.
Кроме того, одна из первых печей, чертежи которой сохранились в архивах того периода, была предназначена для закалки снарядов именно от первого бюро Владимира Ефимовича.
Всего они сделали 137 металлургических печей и сушил различного назначения.
В 1924 году к Грум-Гржимайло обратилось правительство – он получил приглашение от ВСНХ приехать в Москву, чтобы открыть первое в стране государственное проектное «Бюро металлургических и теплотехнических конструкций» (БМТК).
Бюро отвели длинное пустое помещение под крышей дома №3 по Большому Афанасьевскому переулку. В мансарде сделали несколько перегородок из вагонки, за последней из которых поселится сам основатель с семьей.
Ему было 60 лет. Впереди оставалось еще 4 года, но они оказались самыми плодотворными среди 40 лет плодотворного труда. Организация выполнила более 1200 проектов печей, из которых 800 были построены незамедлительно и успешно эксплуатировались. Костяк организации составили Грум и инженеры-путиловцы. Они вынашивали идеи, составляли чертежи, а потом с трепетом следили как те превращаются в металл. Недаром, пуск печи сравнивают с рождением ребенка, а момент, когда в ней впервые загорается пламя, металлурги называют «истинным дыханием жизни».
В бюро, как вспоминали сотрудники, царил «культ Грума». Они ценили за отзывчивость, доброжелательность и высокую требовательность не только к подчиненным, но и себе самому. «Работать за двоих вошло в норму моей карьеры», - говорил Владимир Ефимович.
Под руководством ученого были созданы проекты различных нагревательных печей - методических (для нагрева слитков перед прокаткой), кузнечных (для термической обработки металлов), сушильных, отжигательных и мартеновских.
БМТК стал первым в России проектным институтом пламенных печей, поставлявшим на нужды обороны все необходимое. Позже, в 1930-ом, оно будет преобразовано в знаменитый институт «Стальпроект», а пламенные печи металлургических предприятий, для работы которых так много сделал Владимир Ефимович, после его смерти составят базу индустриализации Советского Союза.
Параллельно Грум-Гржимайло преподавал в Московской горной академии и Петербургском Политехе, занимал должность председателя в Научно-техническом совете ВСНХ черной металлургии и Московском объединении Русского металлургического общества.
За критику «шахтинского дела» в 1928 году человека, который вооружил пламенными печами сотни предприятий России и зарубежных стран, пытались опорочить и «замолчать». Но не успели. Через несколько месяцев «трудолюбивого Грума», как его называли коллеги и ученики, не стало.