Дипломная работа: История Нижнетагильского металлургического комбината в XVIII в.

Смерть Акинфия Демидова и раздел его имущества застали Нижнетагильские заводы, в состав которых входили собственно сам Нижнетагильский чугуноплавильный и железоделательный заводы, Черноисточинский, Выйский, Висимо-Шайтанский и Лайский, в период наивысшего технического подъема, «общему подъему содействовала и своеобразная кооперация Геннина с Акинфием Демидовым – главным промышленником того времени. Гладкие отношения, установившиеся между обоими, привели и к обоюдовыгодному обмену специалистами: неоднократно мастера с казенных заводов откомандировывались для помощи демидовским, и наоборот».

Надо отметить, что высокий технический уровень Нижнетагильского завода во второй четверти XVIII века не был особым исключением: в ту пору уральская горнозаводская промышленность, охраняемая, с одной стороны, жесткими протекционистскими законами, введенными еще Петром I, а с другой – огромным спросом на железо в Европе, Развиваласть довольно быстрыми темпами, у уральские, главным образом древесноугольные, домны – гиганты (по масштабам, разумеется, того времени) были предметом удивления и восхищения всех европейских металлургов. Но тем не менее политика статус-кво, то есть сохранения достигнутого технического уровня, породила в конечном итоге ту самую консервативность, которая и привела некогда процветающий, задающие тон в области технического прогресса уральские горные заводы к полнейшему упадку и застою. Так или иначе, но первый, пока еще малозаметный перелом наступил в 1740-х годах, когда мы почти не встречаем производственных нововведений и металлургия начала стабилизироваться на достигнутом уровне или, как это происходило с казенными заводами, деградировать технически и экономически.

Несколько лучше дело обстояло, пожалуй, только на Нижнетагильском заводе, где трудности проявлялись гораздо позже – в самом конце XVIII века. Лишь на этом заводе современники отмечают такие новшества, как механизацию прдъема руды на колошниковую площадку домны. Машина представляет собой довольно большего диаметря колесо с наматываемым на него канатом. Этим канатом и подтягивались на колошниковую площадку бадьи с рудой. “На доменья две определена в низцу плотины одна мусорня (т.е.шихтовый двор), а вверху колесо, посредством коего встягивают належенные рудою дщаны: третье ж колесо служит для тяги строевого леса кое судами привозят”. Из этого описания можно понять, что рудоподъемник нижнетагильских домен, представляющий собой одну из ранних, если не самую первую конструкцию будущего скипового подъемника, которым действие, как и лесопильная лебедка, водяным колесом – явление, надо отметить, весьма прогрессивное для техники XVIII века.

Архивные документы второй половины XVIII века единодушно рисуют Нижнетагильский «железный завод» гигантом, крупнейшим предприятием замкнутого, полного горно-металлургического цикла. Так, уже в 1767 году на этом заводе помимо четырех доменных печей, дававших в год свыше 400 тысяч пудов чугуна – цифра по тем временам рекордная вообще для европейской черной металлургии, действовали такие фабрики-цехи: кричная, якорная, мелкокричная, плющильная, проволошная, укладная, молотодельная, кузнечная, меховая, слесарная, столярная, пильная и другие подсобные «заведения».

Основу заводской экономики, да и технологии, составлял, конечно, доменный цех. Чугун, вырабатывавшийся нижнетагильскими домнами, поступал затем в собственные и близлежащие кричные фабрики в виде болванок трапециодального сечения с одной или двумя бороздками на узком основании. Количество бороздок на чугунной «штыке» обозначало его твердость – хрупкий или твердый, серый.

Домны задавали не только темп работы всему предприятию, но и являлись началом длинной и довольно сложной технологической цепочке, которую Н.В.Бакланов обрисовал следующим образом: «на Уральских заводах последовательность стадий производства можно проследить на целом ряде отдельных процессов от превращения руды в металл до изготовления из металла готовой вещи. Переходя из «фабрики» в «фабрику», из печи в печь, из-под одного молота под другой бесформенный кусок руды очищается от ненужных для производства примесей, переходит в кричную, где «переваривается» в железную крицу, тут же вытягивается в полосу. Половина этой полосы направляется для переделки на уклад, другая идет прямо в колотушечную, здесь они обе опять объединяются и под молотом получают «оболваненную» форму будущего предмета: заступа или топора или любого другого орудия ; черновая форма переходит в кузницу, где и отделывается ручным образом надлежащего вида, закаливается и затачивается на точиле…».

Другими словами, колотушечная металлургического завода XVIII века представляли собой нечто соответствующее современному обжимному цеху. Но с большей доводкой заготовки до нужного размера.

Наиболее простой по устройству, очень напоминающей колотушечную – те же, чуть поменьше, молоты пудов по 10 – 12, однако «с лицом, наваренным доброй сталью», такие же, но опять же чуть поменьше горны «для подогреву», - была «дощатая фабрика», на которой выковывалось кровельное, или «дощатое» железо.

Сюда из колотушечной поступали прутки-заготовки; эти прутки «дощатый мастер» на глаз, сообразуя с заданным размером листа, который обычно выпускался квадратом со стороной в 53 и 71 сантиметр, рубил на куски, разогревал в горне и раскатывал под молотом, каждый раз «разглаживая» плоской частью «лица», чтобы на «доске» не осталось молотовин, и эта операция по раскатке и разглаживанию повторялась иногда до десятка раз, пока не получался нужной толщины лист. Мучительная и страшно трудоемкая операция, особенно если сравнивать с нынешними способами получения тонкого листа в прокатных станах. А ведь «доску» из прутка нужно было отковать еще настолько точно и удачно, чтобы она пошла придирчивый контроль - а нет ли на ней плен, то есть расслоений и дыр, для чего «доска» рассматривалась на свет, а выдержит ли «доска» сгибание угла, чтоб и следа от сгиба не осталось… Только после этого «доска» считалась годной и клеймилась все тем же «соболем».

Часть «досок» шла в товар - на кровлю, а часть оставалась на заводе – для лужения и «выбивки» из нее посуды: кастрюль, ведер, тазов. Вообще надо отметить раньше из «дощатого» железа готовили не в пример нынешнему времени гораздо больше и посуды, и всевозможной домашней утвари, а особенно из меди из и жести.

Интересно, что луженая жесть оказывалась необычайно стойкой и ко времени, и ко всевозможным агрессивным средам. Трудно понять, в чем тут дело, скорее всего в необычайно высоком качестве самого железа из высокогорского магнетита, практически чистого от серы и фосфора, но не исключено, что причина стойкости луженой жести заключалась в технологии подготовки под лужение, в очистке ее поверхности от окалины. Для этого «доски» обдирались сначала щетками вручную, а потом долго квасились в самых настоящих квасных наполненных хлебным квасом чанах. Поэтому позже, когда на рынке появилась луженая жесть, приготовленная при помощи травления кислотой, уральскую, которой из-за качества неизменно отдавали предпочтение, хотя она и стоила значительно дороже, стали называть «квасной» или «квашеной».

Наиболее сложной по устройству была «проволошная фабрика». Впрочем, приготовление проволоки и сейчас является делом довольно сложным и трудоемким, да в принципе и способ ее получения остался тем же – протягивают через ряд последовательно уменьшающихся отверстий-фильер.

В отличие от остальных «фабрик» «проволошная» обычно строилась в два этажа – это вызывалось сложностью привода «тягольного станка» от водяного колеса. На первом этаже как раз и устраивался водяной ларь с колесом, сидевшим на боевом валу диаметром около метра. Посреди вала был насажен ряд чугунных ральцев, приводивших в движение небольшой колотушечный молот, которым бруски железа, поступавшие из колотушечной, рубились на нужного размера куски. Чуть подальше на боевом валу сидел еще ряд ральцев, но более редко. Вот эти то пальцы уже через систему деревянных рычагов воздействовали непосредственно на сам «тягольный станок», который располагался на втором этаже.

«Тягольный станок» представлял собой массивную чугунную плиту (реже деревянную, за бедностью), к торцу которой перпендикулярно крепилась «тягольная» – тоже чугунная, однако обваренная сталью и с множеством отверстий – фильер. Перед «тягольной доской» на станине располагалось любопытное сооружение, чем-то напоминавшее огромные щипцы для колки сахара. Вся сложность для техники XVIII века заключалась в том, чтобы поступательное движение этих захватов-щипцов, которые, закусив кончик оттянутого и просунутого через фильеру бруска, протаскивали его целиком, согласовываясь с вращением боевого вала.

Надо сказать, что «проволошная фабрика» в то время была, пожалуй, наиболее механизированным цехом. Особенно в сравнении с ковкой якорей.

Якори, не считая пушек, которые не ковались, а отливались, были наиболее крупными изделиями уральских заводов, в том числе и Нижнетагильских. Сложность изготовления якорей заключалась не только в их размерах, но и в особо высоких требованиях к их прочности. Поэтому ковали якоря только «высокие мастера».

Ковали якоря в особых, гораздо больше обычных мастерских из стандартных полос и брусков: сначала по отдельности тапы, сваривая для них по нескольку полос брусков, затем таким же образом стержень-цевие, и уж в последнюю очередь все сваривалось вместе и несколько раз проковывалось под тяжелым молотом. И только после того, как весь якорь целиком был прокован, начинались испытания его на прочность.

Испытания эти, надо признать, были и довольно жестокие, и вместе с тем «изрядно видные»: якорь подвешивался к балке мастерской на особом блоке, и затем по команде проверяющего его нужно было «слушать, не одерживая на чугунный брус или доску раза три и, буде от того устоит, то насечь на нем мастеру, где делан и число настоящего года и свое мастерское управительское, кто при оной пробе случитца, имена и вес и литеру Р, что значит, что опробован».

Занимались на Нижнетагильском заводе и отливкой колоколов главным образом по заказам церквей. Но лили и для собственных нужд – сигнальные для рудников и заводов. Для церковных, «звонарных» колоколов бралась самая лучшая медь, в нее в отношении 20 к 100 добавлялось олово, а для «серебряного звона» бросались и деньги. Колокола, как и пушки, отливались в яму, а особо большие требовали сооружения и специальных крупных плавильных печей.

Но и колокола, и якори – все это эпизодические заказы, главное, чем жил Нижнетагильский завод, что выпускал ежедневно, были чугун и «сортовое», или «дельное» железо в виде «четвероугольного» бруска, «доски» или полосы.

И здесь стоит упомянуть об организации всего горнометаллургического хозяйства, центром которого был Нижнетагильский завод, Дело в том, сто четыре его домны выпускали столько чугуна в сутки, что переработать его полностью на железо в самом Нижнем Тагиле было невозможно. В связи с этим Нижнетагильский завод постепенно оброс целой серией вспомогательных по сути дела металлоперерабатывающих заводов, связанных между собой, как сейчас принято говорить, системой коопераций, Для современного инженера-технолога согласованность по объему и срокам выработки различных звеньев единого производства, каким, собственно, и был комплекс Нижнетагильских заводов ,звучит аксиомой. Однако для техники XVIII века такая согласованность всех звеньев производства бала практически неразрешимой задачей, и здесь-то прежде всего и проявился недюжинный талант организатора производства и великолепного знатока всего горнозводского дела генерал-лейтенатна Геннина. Он не только первым ввел нормы расхода, угара, обсечки и тому подобного на все звенья металлургического производства, но и разработал методы расчета всего технологического цикла – от руд до проволоки, бруска и «доски». При всей сложности, как мы видели, металлургического производства, когда готовое изделие получается многоступенчатым, да к тому же еще и «эстафетным» способом – передачей из фабрика в фабрику, это было для того времени поистине головоломной задачей, с которой Геннин, справлялся самым блестящим образом, разработав массу «калькуляций» и смет. В самом деле «штаты», скажем, того же Нижнетагильского завода времен Акинфия Демидова говорят о чрезвычайной универсальности хозяйства.

Практически все, что нужно было для бесперебойной работы завода – от руды до горнового камня и каната,- все делалось в самом заводе.

А вокруг Нижнего Тагила возникает целая серия вспомогательных, чугуноперерабатывающих и даже более специализированных заводов, как, например, Черноисточинский, по свидетельству академика П. С. Палласа, выпускавший железо особого образца исключительно для «аглицких подрядчиков», причем ежегодно до 280 тысяч пудов; затем Нижнесалдинский, специализировавшийся на выпуске сортового железа; затем Висимо-Шайтанский и, наконец Висимо-Уткинский железоделательные заводы. «Сырое железо, - с некоторым удивлением отмечал академик П.С. Палас, привозят сюда из Нижнетагильского завода, а выделанное, коего в год до семидесяти тысяч пуд выходит, отвозят гужем за тридцать верст в Висимошайтанский завод, а оттоль по Чусовой судами…»

В то же время, в 60-е годы XVIII века был проведен целый ряд мер, во-первых, по повышению качества нижнетагильского железа, а во-вторых, по ограждению его от фальсификаторов. И то, и другое, конечно, диктовалось, прежде всего условиями конкуренции на международном рынке – соперничеством с английскими и особенно шведскими заводчиками. «Инструкция сибирских моих заводов прикащикам Ивану Андрееву, Мирону Попову, Григорию Белому», датированная 1762 годом, содержащая наставления по ведению заводского дела, особое внимание уделяет качеству металла, «Смотреть, - наставлял заводчик Н.А.Демидов своих приказчиков по Нижнетагильским заводам, - чтоб железо было делано спелое, а не сырое, и полосы были шириною в два с половиной дюйма, толщиной в полдюйма». Интереснее всего, что в этом документе впервые так остро проявляется проблема сохранения фабричной марки тагильского металла. Поскольку «по праву наследства» клеймо «старый соболь» перешло к старшему сыну Акинфия, владельцу Невьянского завода, Никита приказывает: «А на тех полосах вместо прежняго клейма клеймить пригоде сими литерами: ССNАД». Что надо было расшифровывать как «статский советник Никита Акинфиевич Демидов». Однако таковы были сила традиции и известность прежней марки, что первые литеры стали расшифровывать как «старый соболь». Под эти названием тагильский металл и был известен в Европе и России практически до конца XIX века – до вытеснения с рынка более дешевым южным железом.

Одновременно с переходом на новое клеймо Н.А.Демидов подал в правительство «отношение», в котором настаивал на издании закона, карающего подделку фабричной марки. И такой закон, правда, спустя лишь шесть лет, в 1769 году был принят, и запрет использования чужого фабричного клейма железа объясняется тем, «дабы не прилагать охулии и бесславия».

Очевидно, эти экстраординарные меры были вызваны первыми признаками если не упадка, то сокращения спроса за рубежом, особенно в Англии, на тагильский металл. Архивные бумаги шестидесятых годов говорят о том, что качество металла было предметом обсуждения и даже хозяйского гнева постоянно. Так, в начале 1768 года Никита Демидов своим нижнетагильским приказчикам выразил «крайнее неудовольствие» вплоть до «поротья кнутом» за «пленкованность», молотовины и другие дефекты тагильского железа, обнаруженные, очевидно, купцами, и потребовал, чтобы приказчики немедля ознакомились с постановкой дела в колотушечной, кузнечной и «дощатой» фабриках на Кыштымском и Каслинском заводах, принадлежавших его двоюродному брату Н.Н. Демидову. И как показывают двухнедельные рапорты приказчиков, это приказание было исполнено.

В последней четверти XVIII века известность приобретает, наконец, и нижнетагильская сталь. Но уже на принципиально новой технологии – при помощи цементации, то есть насыщения обычного мягкого железа, особенно его поверхности, углеродом. “Сталь и уклад этого завода превосходят все другие уральские заводы”, так как “ни на каком другом заводе для цементирования в печах прямо из полосового железа стали не превосходит”.

С изобретением нижнетагильского способа получения цементированной стали связана любопытная и до сих пор до конца не проясненная история.

Цементированная, очень твердая сталь понадобилась прежде всего самой “казне” – для изготовления чеканов и матриц, для нужд монетного двора. Переход с серебряной мелкой монеты на медную потребовал чеканки огромного количества монетной «деньги», а отсюда возникла потребность в твердой стали. На первых порах такую сталь Россия закупала во Франции и Англии. Но революция во Франции, затем войны Наполеона, отрезали эти традиционные источники получения твердой стали, и в Екатеринбург поступило распоряжение наладить производство собственного металла “в подобие Английской цементной стали”. Производство цементированной стали потребовало принципиально новых решений по многим вопросам: и в конструкции закалочных “ящиков”, и по устройству самих печей, но больше всего трудностей было с огнеупорной глиной. Очевидно, температура цементации по гумпрехтовской технологии была настолько высока, что ее не выдерживали не только традиционный горновой камень, но и кирпич, которым в то время уже начали выкладывать горны доменных печей. В конце концов после долгих поисков была отыскана “белая огнестойкая, наподобие фарфоровой, глина” сначала в рудниках Каменского завода, а затем и “под боком” – на реке Пышме, которая вполне удовлетворила “мастера стальных дел”.

Гумпрехтовская цементационная сталь, полученная в “пробных печах” в Нижнеисетске, “весьма строгие пробы выстаивала и многим превосходила не только бывшую проварочную Пышминскую или Германскую, но и Нижнетагильскую сталь”.

Таким образом, в Екатеринбурге была получена, как считалось, первая русская цементационная сталь – это произошло в самом конце XVIII века и в самую пору было бы запускать гумпрехтовскую технологию в производство для получения цементационной стали в промышленных масштабах. Но тут случилось неожиданное: Н.С.Ярцева на посту начальника Уральских горных заводов сменил И.Герман, в последствии известный как автор фундаментального «Описания заводов, под ведомством Екатеринбургского горного начальства состоящих», который очень быстро установил, что Гумпрехт «открыл Америку вторично», что в Нижнетагильском заводе давно уже, хотя и без широкой огласки, то есть секретно, налажено производство отличной цементационной стали, которую «по неведению» все принимали за прежнюю, проварочную. И гумпрехтовскую мастерскую в Нижнеисетске тотчас прикрыли «за ненадобностью».

Документы, к сожалению, не донесли до нашего времени сведений ни о дальнейшей судьбе «известного преступника» Гумпрехта, оказавшегося на деле «весьма искусным мастером», ни об авторе технологии нижнетагильской цементационной стали.

К середине XVIII века знали уже три способа получения стали: кричный, который широко применялся на Нижнетагильском заводе и который заключался в переделке на «стальной уклад» обрезков и обсечки от сортового железа: цементационный, известный лишь европейским металлургам, и способ «литой стали», изобретенный в Англии часовщиком Б. Хэнтсменом, но так и не получивший широкого распространения. Поскольку качество проварочной, полученной в кричных горнах стали, было все же низким. В России и особенно на уральских горных заводах, начались активные поиски веществ, которые бы улучшали ее качество при закалке. Так на Урале возник способ закалки проварочной стали «скотинным рогом с солью» очевидно, применявшийся и в Нижнем Тагиле до изобретения способа цементации.

Вообще-то «скотинным рогом с солью» сталь не закаляли, как показывают сохранившиеся инструкции, а подвергали длительному томлению в особых тиглях-ящиках и лишь после этого насыщенную «рогом» сталь закаливали обычным способом. И в этом случае получалась сталь на редкость устойчивая к износу - топоры, например, изготовлялись таким способом, или холодное оружие почти не стачивались, слабо на такую сталь действовали кислоты, да и ржавчине она поддавалась плохо. Металлургия XVIII века практически не знала химии, поэтому и объяснить, что же на самом деле происходит при томлении железа со «скотинным рогом» не могла – все, считалось, дает закалка. А на самом деле, как выяснилось уже в наше время, при этой «закалке» происходит глубокое насыщение поверхности стали азотом.

Интересно, например, сравнить способ азотирования стали, открытый химиками-металловедами уже в наше время, с древним уральским методом. Для насыщения поверхности стали азотом ее при температуре около 450 градусов на два часа погружают в ванну с желтой кровяной солью. Но ведь эта калиевая кровяная соль и получается как раз из рогов, мездры и копыт с поташом и железными стружками. Другими словами, чисто опытным путем, методом многочисленных проб и ошибок азотирование стали было открыто почти за два века до того, как современной химией было обнаружено влияние на сталь азота.

Для того, чтобы насыщение азотом прошло успешно, сталь должна была подвергаться довольно высокому и длительному нагреванию, причем в полной изоляции от воздуха. Это, несомненно, заставило нижнетагильских металлургов искать и совершенные конструкции печей и самих ящиков-тиглей, в которые сталь укладывалась с рогом и солью, а иногда и с золой. Таким образом, задолго до начала опытов Гумпрехта на Екатеринбургском монетном дворе нижнетагильские мастера уже имели в своем распоряжении все необходимое – и печи, и цементационные тигли, чтобы получать высококачественную сталь.

Середина XVIII века для Нижнетагильского завода характерна наращиванием производства металла. Но в это же время в результате пугачевского восстания было разгромлено значительное число заводов в южной и западной части Уральского края. Отразились эти катаклизмы, конечно, и на Нижнетагильском «железном заводе», и, чтобы понять их истоки, нужно вспомнить, что это было то смутное время, когда политика царского двора в отношении горной промышленности Урала напоминала собой барометр в бурю. Казенные, с огромным трудом выстроенные уральские заводы, раздавались временщикам, видевшим в них лишь средство обогащения. Как отмечает Н.В. Бакланов: «Вслед за ними многие заводчики из купечества стали так же относиться к своим заводам, и немногие из них сохранили прежнее отношение к делу, когда заводчик вел свой завод под своим личным наблюдением и вынужден был беречь мастеровых. Но и в этих случаях обычно обеспечивалось главным образом правильное использование завода с технической стороны, поэтому несколько лучше относились к мастеровым, с приписными же крестьянами не стеснялись».

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7