Шейпак А.А. История науки и техники. Материалы и технологии. Учебное пособие. Часть 2

Подождите немного. Документ загружается.

го железа стал непрерывным, что резко повысило производительность

горнов. Постепенно увеличивалась и высота сыродутных горнов, т.е. уд-

линился путь газов в печи, понизилась температура отходящих газов, по-

высилась температура и степень восстановления руды, поступающей в

наиболее горячую зону горна. Масса крицы достигала 50 – 100 кг.

Применение клинчатых мехов, приводившихся первоначально мус-

кульной

силой людей, а затем с помощью либо конного привода, либо

водного колеса, позволило значительно увеличить количество сжигаемого

в единицу времени древесного угля. Следствием этого было повышение

температур в нижней части горна, улучшение условий восстановления же-

леза и снижение содержания оксидов железа в шлаке.

Непревзойденным памятником кричной металлургии является знаме-

нитая

железная колонна, изготовленная древними индийскими мастерами

в 415 г. до н. э. и в 1050 г. установленная в городе Дели. Ее масса составля-

ет 6,5 т, высота 7,2 м, диаметр у основания 42 см, на вершине – 30 см.

Технология плавки и обработки железа постепенно совершенствова-

лась. В "Одиссее" Гомер (VIII в до н.э.), характеризуя индийскую метал-

лургию

, впервые упоминает о чугуне, который получили в то время сплав-

лением железа с древесным углем в тиглях. Таким образом, чугун в Индии

и Китае был известен задолго до появления доменных печей.

Несмотря на то, что многие историки называют железо демократиче-

ским материалом, оно долго оставалось достаточно дорогим. В описях со-

кровищницы ассирийского царя Саргона II (722-705 гг. до н. э.) наряду с

золотыми изделиями упоминалось о 200 т кричного железа. Во времена

английского короля Эдуарда III (1327 – 1377 гг.), начавшего знаменитую

столетнюю войну с Францией, кастрюли, сковородки и вертела королев-

ской кухни считали драгоценностями короны.

2.1.3.

ГИПОТЕЗА

Алексей Кузьмич Югов, автор известных романов «Бессмертие» и

«Ратоборцы», провел методом сравнительного языкознания анализ эпичес-

кой поэмы «Илиада» и пришел к интересной гипотезе об одном из воз-

можных мест зарождения производства железа [10]. Изумительные, непро-

биваемые доспехи Ахиллеса, которые выковал знаменитому герою хромой

кузнец Гефест, были не медными или бронзовыми, как

у микенцев и тро-

янцев, а железными. Железо это было добыто на Керченском полуострове,

где с древнейших времен известно залегание поверхностных железных

руд. Корчий или керчий на древнерусском языке означало - кузнец. Здесь

добывали руду, выплавляли из нее железо и ковали доспехи и оружие

древнерусские кузнецы, а до них – тавроскифские. Ахиллес

же был вож-

дем или князем мирмидонян, живших за Дунаем. Это слово происходит от

греческого «мирмекс» – муравей, свидетельствуя о многочисленности

племени.

Троянская десятилетняя война была одной из первых мировых войн.

На стороне микенского царя Агамемнона сражалось множество союзных

вождей или басилеев, в том числе не греческих. Троянцам во главе с царем

Приамом и военачальником и грозным бойцом Гектором помогали мало-

азиатские народы, эфиопы и даже легендарные амазонки. Причиной тро-

янской войны, по

версии Гомера, явилось похищение Елены Прекрасной,

жены одного из ахейских царей Менелая, Парисом, сыном Приама. Однако

была и другая, экономическая причина. Греция всегда была бедна хлебом,

местного хлеба не хватало и его приходилось закупать в других областях: в

Египте, на Сицилии и на северных берегах Черного моря (Понта). «Отец

истории»

Геродот писал о том, что скифы-пахари сеяли хлеб не для собст-

венного употребления, а для продажи. Слово Понт (pontos) первоначально

обозначало не просто море, а открытый путь, предлагаемый морем кора-

бельщикам. Черное море было путем интенсивного торгового обмена меж-

ду народами Средиземноморья и народами, живущими севернее его. Троя

паразитически богатела за

счет торговых пошлин с проходящих мимо нее

кораблей с хлебом и другими товарами. Во власти троянцев была возмож-

ность в любое время перекрыть эту «дорогу жизни» и обречь Грецию на

голод.

По свидетельству древнегреческих писателей, топонимика северного

Причерноморья сохраняла в то время целый ряд наименований в честь и

память Ахилла:

Ахиллов бег, Ахилий, Ахиллов остров. На этот остров бо-

гиня Фетида, родившая сына от брака со смертным царем мирмидонян Пе-

леем перенесла душу Ахилла. Погиб он под стенами Трои, южнее Дарда-

нелл, а его культ на протяжении тысячи лет царил в Крыму и в низовьях

Днепра (древнего Борисфена). Греческие писатели разных

веков ставили

знак равенства между понятиями народ Рос, Тавроскифы и Мирмидоны.

«Черные корабли» мирмидонян стоят отдельно от греческих. Греки в по-

эмах Гомера называются разными именами: ахейцы, аргивиняне, данайцы.

Ахиллес единственный отваживается подняться против «царя царей» Ага-

мемнона. Оскорбленный последним он перестает участвовать в схватках с

троянцами и положение греков

становится катастрофическим. Но, несмот-

ря на то, что Агамемнон умоляет героя сменить гнев на милость, гордый

Ахиллес остается непреклонным.

После гибели своего друга, мирмидонянина Патрокла, Ахилл не мо-

жет вступить в бой и отомстить троянцам. У героя нет достойных доспе-

хов, снятых с Патрокла Гектором. Мать-богиня Фетида летит к

богу кузне-

цов Гефесту и просит его сделать новые доспехи. Гомер дает описание

ковки стальных доспехов, трудной даже для бога-кузнеца:

«……….От наковальни великан закоптелый поднялся,

Снял с горна меха и снаряды».

Новые доспехи Ахилла выковываются также из железа («седое желе-

зо»), хотя на украшение доспехов и оружия пошло также

серебро, золото и

медь. Поэтому новый шлем Ахиллеса назван «четверобляшным».

Железо ценилось очень высоко и особенно «скифское железо». Этот

термин обозначал высшее качество. Древние писатели свидетельствовали

о «скифском народе, в земле которого добывается лучшее железо». Эсхилл

(V в. до н. э.) писал о том, что в Скифии впервые найдено железо. У Ари-

стотеля можно найти сведения о поверхностно лежащем скифском железе,

что заставляет нас подумать о керченских месторождениях. «И только од-

но это железо не подвергается ржавчине; но добывается оно в незначи-

тельном количестве».

В «Илиаде» железо упоминается 23 раза, в «Одиссее» – 25 раз, причем

победитель соревнований дискоболов награждается Ахиллесом диском из

железной крицы. Медь и бронза упомянуты на два порядка больше. И

ахейцы

и троянцы живут в бронзовом в., который очень скоро сменится

железным.

Таким образом, скифы-пахари, гены которых получили и восточные

славяне, не только кормили Древнюю Грецию пшеницей, но и были три

тысячи лет тому назад создателями одной из первых технологий железного

века.

Интересна оценка личности Ахилла, данная Виссарионом Григорье-

вичем

Белинским: «Ахилл выше всех других героев целою голо-

вою…Ахилл представляет совокупность субстанциальных сил народа…он

присутствует в поэме не от себя, а от лица народа, как его представитель».

В заключение приведем еще одно лингвистическое исследование

А.К.Югова. У Гомера сказано: «Сих пятьдесят кораблей предводил Ахил-

лес знаменитый. Тавроскифские корабли

вряд ли существенно отличались

от древнерусских ладьей, которые вмещали по двадцать воинов, не считая

гребцов. Вероятно, что Ахиллес привел под стены Трои тысячу воинов.

Тысяча по-гречески: хилиой. Отсюда могло возникнуть прозвище вождя,

приведшего свою тысячу. Имеются исторически достоверные случаи пере-

вода русского имени на греческий язык греческими историками. Так

про-

звище племянника русского князя Владимира Золотая Рука было просто

переведено греками: Хризохир. Еще один пример. Известно, что князь

Ярослав Мудрый был хромой. Враги нередко называли его «Хромцом». В

книге «Деяния нормандских герцогов» Ярослав Мудрый назван «Юлиус

Клоудиус», а по латыни «клоудиус» означает хромой.

Отметим также, что растение тысячелистник имеет название

«Ахил-

леа Миллефолиум», сочетая греческое и латинское название тысячи.

2.1.4.

ДАМАССКАЯ СТАЛЬ, БУЛАТ

В ряде художественных произведений, например в романе Вальтер

Скотта «Талисман», описаны знаменитые дамасские клинки, обладавшие

исключительной прочностью и красивым волнистым узором на поверхно-

сти.

Еще в древности металлурги знали тигельный тип плавки, который

обеспечивал высокое качество металла. Тигель это закрытый сосуд из жа-

ропрочного материала. О знаменитой булатной стали писал еще Аристо-

тель, живший в VI в. Процесс плавки был распространен главным образом

в странах Древнего Востока, Индии, Сирии.

Существовали различные названия одного и того же материала в за-

висимости от места изготовления конечного товарного продукта: в Персии

– пулад (отсюда – русский булат), в Индии –

вуц, в Сирии – дамаск, в

Средней Азии – хорасан. Исходным материалом обычно служили стальные

слитки, получаемые из Индии. Даже в середине XVIII в. лучшая сталь, по-

лученная в результате тигельного процесса, экспортировалась из Индии.

Однако тигельный способ плавки практически не годился для массо-

вого производства метала из руды: процесс представлял собой, по сути

де-

ла, переплав в набольших огнеупорных сосудах - тиглях уже добытого ра-

нее металла в целях очистки от нежелательных примесей. Особой славой

пользовались стальные клинки, созданные умельцами из Дамаска. По-

скольку тайной выплавки тигельной стали владели лишь немногие масте-

ра, то и масштабы ее производства были сравнительно невелики. В конце

концов

технология тигельного процесса и производства дамасской стали

оказались утерянными. Разгадать секрет дамасской стали стремились мно-

гие, в том числе великий Майкл Фарадей, сын кузнеца. Его выводы оказа-

лись ошибочными, но статья Фарадея вдохновила Жана Робера Бреана, ин-

спектора Парижского монетного двора провести серию экспериментов, по-

казавших, что необычайная прочность и вид

дамасской стали обусловлены

высоким содержанием углерода (от 1,5 до 2%). Однако он не смог понять

важности всех последовательных операций своего процесса. В 1841 г. рус-

ский инженер П.П. Аносов опубликовал сою работу « О булатах», в кото-

рой писал об открытии технологии получения булата [28]. Однако, по мне-

нию американских металлургов Олега Шерби и

Джефри Уодсворта (1985

г.), огромные возможности сверхуглеродистых сталей остаются пока неис-

пользованными. Процесс изготовления дамасской стали по американскому

праву считается настолько неясным, что может быть запатентован.

Индийские сталевары изготавливали вуц, добавляя углерод к крично-

му железу или удаляя углерод из чугуна. Процесс получения вуца из крич-

ного железа легче поддается научному описанию

. Небольшие куски железа

смешивали с древесным углем и помещали в закрытый глиняный тигель

диаметром около 8 см и высотою примерно15 см. Тигель нагревали при-

мерно до 1200°С. При этой температуре железо еще остается твердым, но

его кристаллы уже имеют гранецентрированную кубическую структуру,

так что атомы углерода могут внедряться в решетку между

атомами желе-

за. Углерод медленно диффундирует в железо, образуя структуру, извест-

ную ныне как аустенит. Добавка углерода снижает температуру плавления

металла. Вследствие этого при достижении на поверхностях кусков метал-

ла содержания углерода примерно 2%, они покрывались тонким слоем

жидкого белого чугуна. Появление расплава определялось по хлюпающе-

му звуку при встряхивании тигля. Это

означало, что значительное количе-

ство углерода уже растворилось в железе. С этого момента тигель очень

медленно охлаждался (обычно в течение нескольких) дней. Медленное ох-

лаждение обеспечивало равномерное распределение углерода в стали с

концентрацией 1,5-2%. При снижении температуры металла примерно ни-

же 1000°С, часть углерода выпадает из раствора, образуя сетку карбида

железа (Fe3C), или цементита, вокруг зерен аустенита

. При медленном ох-

лаждении аустенитные зерна вырастают до крупных размеров, поэтому

цементитная сетка получается грубой.

Именно эта сетка дает характерный узор на дамасских клинках. Одна-

ко цементит имеет известные всем металлургам отрицательные свойства: у

него высокая твердость, но он очень хрупок при комнатной температуре.

Однако металл в дамасских клинках был

не хрупким, а, наоборот, очень

вязким. Эту вязкость дамасская сталь приобретала только после ковки, т.е.

после разрушения сетки цементита. Ковка клинков из индийского вуца

производилась при достаточно низких температурах. Однако средневеко-

вые кузнецы не могли точно измерять температуру в горне и могли руко-

водствоваться только цветом металла. Сталь, нагретая в

горне, может ме-

нять свой цвет от белого(1200°С) к оранжевому (900°С) и далее к другим

тонам. По все вероятности, дамасскую сталь ковали в диапазоне темпера-

тур от 850°С (вишневый цвет) до 650°С (кроваво-красный цвет). При более

высоких температурах происходило бы вторичное растворение цементита

в аустените. Если бы ковка

велась при температуре ниже 650°С, то непре-

рывная цементитная сетка разбивалась бы на отдельные сферические час-

тицы карбида. Европейским кузнецам не удавалось изготавливать дамас-

ские клинки даже из индийского вуца, потому что они привыкли работать

с низкоуглеродистыми сталями, имеющим более высокую температуру

плавления, обычно подвергавшимися ковке при температуре белого кале-

ния

. Анализ поверхности дамасских клинков показывает, что они подвер-

гались интенсивной ковке. Толщина заготовки при этом уменьшалась по

всей вероятности в 3-8 раз.

Дамасские клинки после ковки обычно закаливали термообработкой.

Клинок нагревали до температуры выше температуры превращения объ-

емно-центрированного феррита в гранецентрированый аустенит (727°С ) и

быстро охлаждали в воде, рассоле или

другой жидкости. По историческим

свидетельствам у средневековых кузнецов было много различных рецеп-

тов для закалки дамасских клинков. Часто они придавали важное значение

таким деталям, которые современному инженеру покажутся фантастиче-

скими. Некоторые мастера утверждали, например, что клинки нужно зака-

ливать в моче рыжеволосого мальчика. Другие предпочитали мочу трех-

летней козы, которую перед

технологическим процессом необходимо кор-

мить только папоротником. Другие рецепты приведены выше.

2.1.5. ЧУГУН И СТАЛЬ

Увеличение высоты печей и более интенсивная подача дутья способ-

ствовали повышению температуры и более сильному развитию процессов

восстановления и науглероживания металла. Вместо тестообразной массы

получали высоко углеродный железистый расплав с примесью кремния и

марганца (в Европе примерно в XIII-XIV в.). В том же XIV в. создали

кричный передел чугуна в железо. Переплавляя

чугун в кричном горне, его

очищали от примесей. Так возник двухстадийный процесс получения же-

леза и стали.

После того, как в печах начали применять дутье с приводом мехов от

водяного колеса, температуры возросли настолько, что вместе со шлаком в

печи начало скапливаться и жидкое железо, насыщенное углеродом. Это

был не поддающийся

ковке чугун, с которым в начале не знали что делать,

и поэтому он шел в отвал. Но вскоре научились чугун, как и бронзу, зали-

вать в формы, т.е. бывший ненужный продукт использовать в виде литья.

В Китае литейный чугун стал известен на несколько столетий раньше, чем

в Европе и

на Ближнем Востоке. Иногда и в Европейских музеях находят

чугунные изделия с возрастом на тысячу лет раньше, чем принято обычно.

Есть известия, что греки и римляне иногда плавили железо (скорее всего,

это был чугун). В Китае находится самая большая чугунная скульптура в

мире – лев длиною 20 футов и высотою 18 футов, имеется много

отливок

чугунных Будд. Чугунные мечи и копья производятся по крайней мере в

первые два века н.э., а может быть и раньше. Профессор Колумбийского

университета Т.Т.Рид установил, что в Китае в металлургии повсеместно

использовался не древесный уголь, а каменный, содержащий большое ко-

личество фосфора. Кроме того, при получении

металла из руды в шихту

добавляли фосфат железа. Известно, что если железо содержит 6,7% фос-

фора, то его температура плавления будет на 100°С ниже, чем у меди и на

200° С ниже, чем у чугуна. Качество металла безусловно не очень высокое.

Очень важным в дальнейшем совершенствовании металлургии железа

оказался тот факт, что

из чугуна при его переплавке в присутствии воздуха

в открытой печи получается новое железо. В результате технологическая

цепь усложнилась: не руда – железо, а руда – чугун – новое железо, т. е.

сталь. Благодаря новому технологическому звену удалось резко увеличить

производство железа. Таким образом, металлургия чугуна и стали приоб-

рела новые масштабы.

Потребность в

стали росла - росли и размеры сыродутных горнов. В

средние в. горн приобрел вид шахтной печи, достигавшей в высоту не-

скольких м (в России эти печи называли домницами - от древнерусского

слова "дмение", означавшего "дутье"). Воздуходувные меха приводились в

движение водой. Сначала особыми водяными трубами, а позднее - гигант-

скими водяными колесами. Процесс

в шахтной печи протекал интенсив-

нее, и именно более высокие температуры стали причиной того, что часть

железа, сильно насыщенного углеродом (а потому более легкоплавкого),

расплавлялась и вытекала из печи вместе с образовавшимся шлаком. За-

стывая, такой железоуглеродистый сплав становился очень твердым и

очень хрупким, совсем не поддающимся ковке. Это был чугун, роль кото-

рого в сегодняшней металлургии очень важна, но несколько столетий на-

зад мастера железных дел придерживались совсем иного мнения. Ведь вы-

ковать из

него оружие или инструмент было невозможно - он разлетался

на куски под ударами молота. В тоже время из-за этого ни на что не при-

годного сплава количество добротного продукта - железной крицы -

сильно сокращалось. Каких только названий не давалось незваному гостю:

его называли диким камнем, гусем, в Англии свинским железом (любо-

пытно, что по-английски чугун так называется и сейчас - "pig-iron", да и

русское название "чушка", т.е. "чугунный слиток", имеет то же происхож-

дение). Поскольку применения чугун не находил, его обычно выбрасывали

на свалку. Но однажды кому-то пришла счастливая мысль - загрузить чу-

гун в печь для переплава вместе с рудой, эта

попытка ознаменовала собой

настоящий переворот в истории железа. Оказалось, что переплав чугуна

позволяет получать желанную сталь сравнительно легко и в больших ко-

личествах.

В 1730 г. шеффильдский часовой мастер Веньямин Гентсман получил

тигельную сталь. Тигель - это герметичный горн (опыты делал ранее физик

Реомюр). Это одно из самых значительных изобретений в металлургии

же-

леза, позволивший получать качественную литую сталь в значительных

количествах. В 1750 г. Гентсман построил первый в мире сталелитейный

завод.

Развитию доменного дела немало способствовало то, что чугун обла-

дает прекрасными литейными свойствами и из него стали отливать ядра,

строительные колонны, пушки и другие изделия.

История развития способов плавки железных руд показывает

, что до-

менная печь была изобретена не каким – либо одним лицом; она явилась

плодом коллективного творчества многих поколений металлургов, осуще-

ствивших постепенный многовековой переход от примитивных сыродут-

ных горнов к домницам и наконец, к доменным печам. Последующая ис-

тория доменного производства вплоть до наших дней представляет собой

непрерывную цепь открытий

и изобретений, позволивших усовершенство-

вать конструкцию печей и технологию доменной плавки.

Значительные изменения претерпевают конструкции доменных печей,

полезная высота которых достигает теперь 33 – 35 м, а полезный объем

5600 куб. м, а также конструкции доменных цехов. Загрузка шихты в печь

в настоящее время чаще всего осуществляется с помощью засыпного аппа-

рата Парри (1850 г.)

и распределительного аппарата Мак – Ки (1907 г.). В

1959 г. советские изобретатели Е. Ф. Весман и А. А. Вигин предложили

первый в мире засыпной аппарат, в котором вместо большого конуса ис-

пользовалась вращающаяся наклонная доска (лоток). В 1972 г. француз-

ская фирма "Поль Вюрт" усовершенствовала эту конструкцию, меняя угол

наклона вращающейся доски.

Часть изобретения водоохлаждаемой шлаковой фурмочки принадле-

жит немецкому доменщику Ф. Люрману (1867 г.). Конструкции водо-

охлаждаемых холодильников кладки печи были представлены американ-

цами Кеннеди (1884 г.) и Гейли (1887 г.). Система испарительного охлаж-

дения была изобретена советскими инженерами А. М. Андоньевым и

Г. Е.

Крушилиным в 1958 г.

Известно, что доменное производство в мануфактурный период бази-

ровалось на использовании древесного угля. Увеличение выплавки чугуна

быстро привело к уничтожению лесов. "Топливный голод", наступивший в

Англии, Франции и других странах, породил стремление найти заменитель

древесному углю. Спрос на чугун, прежде всего, как на первичный про-

дукт металлургии железа, превращающийся затем в сталь, обусловил

строительство доменных печей во многих странах.

При Петре I в России получили значительное развитие промышлен-

ные производства и ремесла. Особое внимание уделялось горнорудному

делу, металлургии, производству оружия. Старейшее и самое крупное

оружейное производство было организованно в начале XVIII в. в Туле –

центре железоделательной промышленности России

того времени, осно-

ванном на базе местных железных руд. Здесь по указу Петра I в 1712 г.

был построен первый государственный оружейный завод.

Петр I издал Указ, сыгравший значительную роль в развитии метал-

лургии: "Искать всякому литому и кованному железу умножения... и ста-

раться, чтобы русские люди тем мастерством были изучены, дабы то

дело

в Московском государстве было прочно". Вскоре на Урале были найдены

большие запасы "магнитного камня". Затем там были созданы первые за-

воды - Каменский и Невьянский. Уже к концу XVIII в. Россия по произ-

водству черных металлов заняла ведущее положение в мире. Этому спо-

собствовало обилие лесов, щедро снабжавших доменные печи отличным

углем

. В тоже время в странах, которые были небогаты лесами, например в

Англии, остро ощущался недостаток древесного угля, и металлургия при-

ходила в упадок.

Испытывая острую необходимость в металле, но не имея возможности

развивать металлургию из-за отсутствия древесного угля, Англия большое

количество металла ввозила из России. Русский металл вплоть до

начала

XIX в. играл крупнейшую роль в промышленном развитии Англии. До

наших дней сохранились лондонские дома с крышами, крытыми ураль-

ским железом. Развитие чугуна и стали в России тесно связано с семьей

Демидовых. Обязанностью Демидова было ежегодно поставлять государ-

ству 5 тыс. пудов стали по цене 30 копеек за пуд. В 1800 г. Россия

произ-

водила 10 млн. пудов стали. Идея замены древесного угля в доменном

процессе другим видом топлива высказывалась неоднократно в Англии

еще в XVII в. Правительство издавало специальные постановления, призы-

вавшие изобретателей решить проблему применения минерального топли-

ва в металлургии. Однако, попытки использовать каменный уголь для по-

лучения чугуна, неоднократно повторявшиеся в XVII в. и в начале XVIII в.

в Англии и других странах были заранее обречены на неудачу, т. к. в то

время не были изучены условия и температурные режимы коксования, а

также не были известны марки коксующихся углей.

Еще 1589 г - англичане Проктер и Питерсон получили кокс из камен-

ного угля. Первых успехов в применении каменного угля для получения

чугуна достиг англичанин Дод Додлей, оформивший в 1619 г. ( по другим

сведениям в 1621 г.) патент на производство чугуна. В патенте указыва-

лось, что "Додлей

открыл после долгих трудов и многих дорогостоящих

опытов секрет, способ и средства выплавки железной руды и производства

из нее чугунного литья или брусков путем применения каменного угля в

печах с раздувательными мехами, причем результаты получались такого

же хорошего качества, как и те, что до сих пор производились при помощи

древесного угля

, - изобретение, еще до сих пор не совершенное в нашем

английском королевстве". Додлею пришлось вести ожесточенную войну с

предпринимателями, производящими чугун на древесном топливе и в кон-

це концов разорившими Додлея, который был вынужден прекратить рабо-

ту по усовершенствованию выплавки чугуна. Он никому не пожелал от-

крыть секрет, и после его

смерти металлургия вновь оказалась без мине-

рального топлива.

Лишь в 1735 г., т.е. спустя 116 лет, доменный процесс впервые был

осуществлен полностью на коксе, полученном из каменного угля топливе.

Изобретение коксования связано с именем англичанина Абрахама Дерби-

сына. Английский инженер – металлург, владелец железоделательного за-

вода Кальбрукдель Авраам Дерби – сын (1711 – 1763гг.), на основе

опыта

своих предшественников разрешил эту проблему, использовав для домен-

ной плавки не просто древесный уголь, а специально переработанный

кокс. Проблемой плавки чугуна на минеральном топливе Дерби – сын за-

нимался несколько лет. Первые попытки непосредственно использовать

каменный уголь в домне не дали результатов, т. к. уголь содержал большое

количество золы и

других примесей, особенно серы. И лишь после того,

как Дерби получил удовлетворительный кокс, ему в 1735 г. удалось нала-

дить выплавку чугуна на минеральном топливе. К концу XVIII в. почти все

доменные печи в Англии работали на коксе.

Использование кокса потребовало увеличения количества воздуха,

подаваемого в доменную печь. Дерби произвел на своем заводе

полное пе-

реустройство воздуходувного хозяйства, применив для привода воздуха

паровую машину Ньюкомена, а не Уатта. Она приводила в действие насо-

сы, которые дважды подавали отработанную воду на водяные колеса, яв-

ляющиеся двигателями воздуходувных мехов. Вскоре эта система стала

применяться и на других предприятиях Англии.

В дальнейшем техника подачи воздуха в домну продолжала совер-

шенствоваться, росла мощность двигателей, приводивших в движение воз-

духодувные устройства. Вместо клинчатых мехов стали применяться ци-

линдрические меха, а затем центробежные воздуходувки.

Технический переворот в машиностроении явился основным стиму-

лом для развития металлургии в эпоху промышленной революции. С раз-

витием машинной индустрии

роль металла как основного материала для

изготовления машин значительно возросла. Существовавшие при ману-

фактуре способы получения железа уже не могли удовлетворить возрос-

ших потребностей производства. Технический переворот в металлургии

(прежде всего в английской) заключался в изобретении и широком приме-

нении новой технологии получения (передела) чугуна в железо.

Возникли новые железообрабатывающие

производства. Литье в зем-

ляные, глиняные и металлические формы открыло такие возможности по-

лучения изделий из железа и стали, какие даже трудно было предвидеть.

Кузнецы и волочильные мастерские поставляли железообрабатывающим

мастерским полуфабрикаты и заготовки, что позволило усовершенствовать

технологический процесс окончательной обработки. Добыча серебра,

свинца и олова требовала все более широкого

применения железа, а по-

скольку естественные условия были благоприятными, то вблизи горноруд-

ных предприятий по добыче цветных металлов начало быстро расти и про-

цветать железодобывающее производство. Горы давали железную руду,

леса – древесный уголь, вода – энергию. Мощные водяные колеса приво-

дили в действие дутьевые мехи и кузнечные молоты. В XV и XVI вв. в

Центральной Европе было уже много процветающих центров металлургии

железа. Обработкой железа занимались в Нижней Австрии. В Верхнем

Пфальце уже в середине XV в. было крупное производство по выплавке и

переработке железа с центром в городе Амберге. Здесь производили же-

лезный лист, так называемый черный лист, который вывозили в Нюрнберг

и Вунзидель,

где подвергали лужению. Покрытый оловом лист – белый

лист применяли очень широко и высоко ценили.

Во Франции Рене Антулн де Реомюр впервые создал научно обосно-

ванную теорию термической обработки материалов на основе железа. Он

проводил обширные исследования и эксперименты с целью объяснения

процессов, протекающих при графитизации чугуна и цементации стали.

Примерно в

это же время швед Эмануэль Сведенборг написал и издал в

Лейпциге первую фундаментальную учебно-справочную книгу по метал-

лургии железа. Эмануэль Сведенборг был членом основанной Петром I

Петербургской Академии Наук.

В 1589 г. Джиам Батиста делла Порта изобретает цилиндрическую

воздуходувную машину объемного типа.

Цилиндрические воздуходувки применял русский ученый И. И. Пол-

зунов.

Он же первый использовал пароатмосферную машину в качестве