История химии с древнейших времен до конца XX века. В 2 т. Т. 1

Несмотря на то что Великобритания позднее других европейских стран обратила свое внимание на развитие новых технологий в черной металлургии, упущенные возможности были с лихвой восполнены большими объемами финансирования, а также использованием опыта высококвалифицированных иностранных специалистов, которых приглашали английские монархи. В 1543 г. английский металлург Уильям Леветт и приглашенный королем Генрихом VIII французский мастер Питер Боде создали первую в мире цельнолитую пушку из чугуна. В XVI–XVII вв. британские чугунные пушки по целому ряду параметров превосходили производимые в других европейских странах, а главное, их себестоимость была существенно ниже. По мнению специалистов, в разгроме испанской Великой армады в 1588 г. существенную роль сыграло более высокое качество британских корабельных орудий

^{243}.

Росту производства чугуна способствовало также изобретение нового способа передела его в ковкую сталь (кричного передела). Технология кричного передела постепенно стала вытеснять прежние малопроизводительные способы на основе сыродутного процесса. При этой технологии в печах для обезуглероживания можно было снизить количество углерода и других примесей в чугуне до такого уровня, что материал поддавался ковке.

Кричный передел осуществлялся в горне, куда на слой горящего древесного угля над фурменной зоной помещали чугунные чушки. Переплавляя чугун в кричном горне, его рафинировали от примесей путем окисления их кислородом дутья и взаимодействием со специально загружаемым в горн железистым шлаком. Чугун плавился и, стекая по каплям вниз через окислительную фурменную зону, подвергался рафинированию. Получаемый продукт скапливался на поду горна, где благодаря окислительному воздействию железистого шлака подвергался дополнительно обезуглероживанию, образуя крицу массой 50–100 кг. Готовую крицу извлекали из горна и проковывали с целью уплотнения и выжимания шлака. Использование больших мехов с механическим приводом для подачи воздуха позволило увеличить размеры плавильных печей. Чтобы привести эти меха в действие, использовали водяные колеса. Домны высотой 5–6 метров с передним горном позволяли проводить непрерывную плавку металла. Ковкое железо, получаемое в таких печах, можно было «закаливать», вводя в него углерод, который с избытком присутствовал в чугуне.

^{Чугунная кухонная посуда. Рисунок XVII в.} 

На территории России производство железа известно с древнейших времен. Вначале для получения кричного железа применяли сыродутные горны. Примерно с IX в. для выплавки сварочного железа стали использовать наземные печи с дутьем ручными мехами. Интенсивное производство чугуна и ковкой стали развернули в 1632–1637 гг., когда близ Тулы был построен первый завод с доменной печью, выплавлявшей до 120 пудов металла в сутки^{244}. Следующий этап в развитии российской черной металлургии связан с именем Петра I. По его указам было создано несколько государственных («казенных») чугунолитейных заводов. В 1700 г. в России было выплавлено около 150 тыс. пудов чугуна. Увеличив за первую четверть XVIII в. его выплавку в 5 раз, Россия по производству черных металлов заняла первое место в мире и до начала XIX в. удерживала его.

Таким образом, в XV–XVI вв. появились две новые технологии — получение чугунного литья и производство ковкой стали посредством кричного передела. Дву стадийный способ получения ковкой стали на основе кричного передела достаточно долго сохранял свое значение и послужил прообразом создания современных схем производства в черной металлургии.

К началу XVII в. можно отнести первые исследовательские работы по разработке научных основ материаловедения сплавов на основе железа. Чугун и ковкая сталь, производимые в это время в Англии, отличались более высоким качеством по сравнению с металлами, которые получали в континентальной Европе (за исключением Швеции). В 1619 г. голландский металлург Ян Андреус Моербек

стал импортировать из Англии руду, которую добывали в районе Ньюкасла. Голландский мастер сопоставил результаты анализа качественного состава импортной руды и аналогичного сырья, добываемого в долине Рейна. Это сравнение показало, что в английской руде содержатся некоторые известковые минералы, которых не было в немецком сырье. Моербек усовершенствовал технологию получения чугуна, предложив использовать флюс на основе известняка. Введенное голландским мастером новшество позволило усовершенствовать процесс отделения шлака от слитка чугуна и заметно повысило качество производимого металла^{245}.

^{Выплавка металла в печах с большими воздушными мехами}