Доменная революция

«Эксперт» №29 (667) 27 июля 2009
Главное изобретение, которое дала промышленная революция в Англии в XVIII веке, — массовое производство железа в доменных печах. Порожденная им в XIX веке «эра стали» продолжается и сейчас
Доменная революция

По учебникам древней истории мы помним, что был когда-то железный век — давным-давно, больше трех тысяч лет назад. Люди тогда открыли для себя новый металл. Однако «эрой железа», «эрой стали» можно назвать лишь последние 150–200 лет. Только в эти столетия железо вошло в нашу жизнь мощно и всеобъемлюще. Присмотритесь, оно есть везде: мы в нем живем (многоэтажки буквально пронизаны стальной арматурой и балками), мы по нему ходим (мосты), ездим (автомобили и железные дороги), на нем едим (посуда), даже компьютер, детище современных технологий, по массе в основном состоит из железа. Трудно поверить, но за свою жизнь каждый гражданин индустриально развитого общества «потребляет» в том или ином виде примерно 50 тонн этого металла. Железо доступно не только жителям городов, но и кочевникам и африканским племенам. Потому что его много. Потому что оно дешево.

Но так было не всегда. Двести лет назад стальные изделия были редки и дороги. Не было технологий их производства в большом количестве. «Эра стали», стартовавшая где-то в середине XIX века, была бы невозможна без изобретения массового производства чугуна английскими металлургами в ходе доменного процесса — технологии, до неузнаваемости изменившей жизнь человечества.

Случайно рожденный

Первый процесс получения железа зародился в недрах первобытно-общинного строя. Существовал он в течение многих веков, оставаясь жизнеспособным в Средневековье, перекочевав оттуда в Новое время, когда и ушел в небытие. А назывался этот процесс сырое дутье. Для получения мягкого железа (фактически стали) повсеместно применялись сыродутные горны (см. рис. «Гравюры из книги Агриколы») небольших размеров, с дутьем от ручных мехов, позднее ручной труд был заменен водяным колесом. В качестве топлива применялся древесный уголь. В результате трехчасовой плавки в подобном примитивном горне выплавлялась загрязненная шлаком и другими примесями крица, после пяти-шестикратной проковки которой получалась стальная чушка весом несколько килограммов. За сутки на одном горне удавалось получить около 500 килограммов железа, при этом до 70–75% руды уходило в отходы. Такой метод был чрезвычайно трудоемким и непроизводительным.С течением времени потребность в металле возрастала, задувались все новые и новые горны, увеличивались их размеры. Но увеличение размеров горнов и силы дутья привело к тому, что в железе начало повышаться содержание углерода — критически важного компонента, сильно влияющего на свойства получаемого материала. Вместо привычной густой массы крицы на дне горна стал появляться жидкий металл, который после застывания становился хрупким, не поддавался ковке и ломался при ударе. Вначале этот металл, позднее названный чугуном, считали просто непригодным и браковали, именуя его грязным, сорным камнем или даже «свинским железом» (pig iron). Но вскоре было замечено, что чугун хорошо заполняет формы и из него можно получать качественные отливки, не хуже чем из меди и бронзы, но существенно дешевле. Тогда чугун начали выпускать через