В один из пасмурных декабрьских вечеров 1854 года в офицерском помещении мрачного форта Венсен около Парижа было необычайно шумно и оживленно. Только что закончились испытания нового орудийного снаряда. Очень просто, казалось, была разрешена задача стрельбы цилиндрическими заостренными к концу снарядами вместо круглых ядер. До сих пор трудность их введения заключалась в необходимости для правильного полета снаряда сообщить ему быстрое вращательное движение, а это могло быть достигнуто только винтовой нарезкой внутри канала орудия.
В новом же снаряде эта проблема разрешалась гораздо остроумнее, и именно так, что никаких переделок в гладкоствольных пушках не требовалось. Пороховые газы, проходя по каналам, сделанным в стенках снаряда, и выходя по направлениям, близким к касательной к цилиндрической поверхности снаряда, сообщали ему быстрое вращательное движение. Существующая гладкоствольная артиллерия с этим усовершенствованием вместо сдачи на слом или в военный музей приобретала новую мощь. Новый снаряд появился как нельзя более кстати. Ведь дело происходит в декабре 1854 года, когда французская армия жестоко мерзнет, болеет тифом и никак не может совладать с упорно отбивающимся из-за своих земляных укреплений Севастополем.
Понятно, почему так возбужденно говорят и жестикулируют сейчас в офицерском каземате Венсенского форта и почему стаканы то и дело наполняются горячим красным вином.
Среди военных находится и сам изобретатель, он иностранец — Генри Бессемер.
Бессемер тоже отдал свою дань кратковременному воинственному возбуждению, захватившему англичан в первые моменты этой так вяло и бестолково поведенной войны против России. И почему ему, который изобретает все, что угодно: и штампы для картонажей, и способ изготовления бронзового порошка, и сахарный пресс, и словонаборную машину, и станок для шлифовки зеркал, и пилу для распилки графита и еще целый ряд всевозможных предметов, почему ему теперь, когда только и думают, что о войне, не заняться усовершенствованием артиллерии? Ведь и тут найдется достаточно пищи для его технической фантазии, а к тому же дело может оказаться весьма прибыльным.
Первые шаги Бессемера в этой области были не совсем удачны. Когда он явился со своим предложением в военное министерство, то его там встретили с тем олимпийским величием и пренебрежением, с каким подобает встречать какого-то штатского изобретателя, о котором заранее можно сказать, что он ничего конечно в артиллерийских делах не смыслит. Разговаривать с Бессемером не захотели, а затратить несколько десятков фунтов стерлингов на изготовление снарядов его системы и производство опытов сочли излишним.
Но что же другого и можно было ожидать от военного ведомства, обладающего лучшей в мире артиллерией и кроме того свято соблюдающего окостеневшие традиции «железного герцога» Веллингтона — победителя Наполеона.
Но если отечественное военное ведомство отказывается испытать новый снаряд, то изобретателю остается произвести эти испытания самому. Участок Бессемера на Бакстер Стрит на время превращается в импровизированный миниатюрный полигон. Бессемер отливает у себя в мастерской небольшую мортирку (чтобы снаряды ложились возможно ближе) и производит из нее стрельбу новым снарядом, заряжая ее очень малыми дозами пороха. По его словам опыты оказались вполне удачными. Снаряды получали при полете вращательное движение.
Покупателя на новый товар приходится искать за пределами Англии. Но он недалеко — всего только по ту сторону канала. Это — Франция, блестящий и гораздо более удачливый союзник Англии в неудачной севастопольской кампании.
Предложение чужому государству военного изобретения, да еще во время войны, — поступок не совсем патриотический. Может быть именно так и расценило его английское правительство. Оно почему-то упорно отказывало как в описываемое время, так и впоследствии, лет двадцать пять спустя, в разрешении Бессемеру принять и носить предлагаемую ему французским правительством — сначала Наполеоном III, а потом республиканским правительством — награду — орден Почетного Легиона.
Во Франции дело Бессемера с новым снарядом пошло успешнее, чем в Англии. Нашлись французские и английские друзья, которые довели его до самого Наполеона. Неслучайно, превозмогши свой страх и отвращение к морским переездам — Бессемер жестоко страдал от морской болезни — очутился он поздней осенью в Париже на прощальном обеде, даваемом в честь отправлявшихся под Севастополь французских офицеров, не случайно был он там представлен принцу Наполеону — двоюродному брату императора, как изобретатель нового типа артиллерийского снаряда. Неслучайно в кармане у него оказалась деревянная модель снаряда, действие которого тут же было продемонстрировано при помощи закрытого с одного конца лампового стекла, внутри которого деревянный, плотно прилегающий к его стенкам снарядик, медленно падал, в то же время вращаясь под действием струи проходящего по желобкам на его поверхности вытесняемого воздуха.
Через несколько дней Бессемер получил аудиенцию у императора: Наполеон Маленький считал себя специалистом по артиллерийскому делу; Наполеон Маленький не пренебрегал ничем, что могло бы вплести лишний листок в его пока еще очень жидкий победный лавровый венок.
С аудиенции у императора Бессемер ушел, имея в кармане императорское предписание артиллерийскому начальству об оказании ему всяческого содействия в производстве нужных опытов. Но французские артиллеристы оказались тоже тяжеловаты на подъем.
«Я нашел, — пишет Бессемер, — что в Венсене добиться изготовления нужных мне снарядов гораздо труднее, чем сделать их у себя в мастерской в Лондоне».
Через несколько недель Бессемер снова в Париже, но теперь с партией снарядов (на их изготовление была получена субсидия от Наполеона III). Они цилиндрической формы, весят 24 и 30 фунтов и сделаны в калибр 4 3/4-дюймовой пушки, стреляющей двенадцатифунтовыми ядрами.
22 декабря на Венсенском полигоне происходила пробная стрельба. Она прошла удачно. Снаряды делали круглые пробоины в деревянных мишенях, а спиральные царапины, сделанные острыми краями этих пробоин на покрытой черным лаком цилиндрической поверхности снаряда, показывали, что снаряд вращается при полете.
«Все это прекрасно. И снаряд вращается с достаточной быстротой, и идет он острием вперед, но можно ли доверять нашим орудиям. Нужно считать далеко небезопасной стрельбу тридцатифунтовыми снарядами из двенадцатифунтовой чугунной пушки. Главный вопрос заключается в следующем: можно ли изготовить пушку, которая выдержала бы стрельбу такими тяжелыми снарядами».
Так оценил результаты испытаний французский специалист, которому было поручено руководство ими, капитан Минье, изобретатель ружья новой системы и большой авторитет в стрелковом деле.
«Это простое замечание, — пишет Бессемер, — было искрой, которая породила одну из крупнейших революций XIX века. Оно сразу направило мое внимание на действительную трудность положения. Я отлично помню, как в тот холодный декабрьский вечер, когда я один возвращался в Париж, я в душе решил, если возможно завершить так хорошо начатое дело, выработав способ получения чугуна более высокого качества, могущего выдержать большие напряжения, необходимо возникающие от увеличения веса снаряда. Я не имел тогда ни малейшего представления, как приступить к этой новой и важной проблеме, но уже самый факт, что тут надо было что-то открыть, сделать что-то важное, уже этого одного было достаточно, чтобы подстрекнуть меня. Передо мною был открытый путь — достичь имени и богатства, а риск заключался только в затраченном времени и труде, если бы моя попытка окончилась неудачей…».
Через несколько дней после этого на аудиенции Наполеон обещал поддержку Бессемеру в этой новой работе. К новому году Бессемер сидел уже снова у себя на Бакстер Стрит, с головой уйдя в проектирование и подсчеты — ведь перед ним стояла желанная цель — «слава и богатство».
«Послушайте, Клэй, мне очень хочется, чтобы вы пошли сегодня утром на заседание одной из секций, там будет над чем посмеяться.
— Очень жаль, но я уже приглашен на сегодняшнее утро, а то я с удовольствием пошел бы с вами.
— Вам непременно надо туда пойти. Знаете ли вы, из Лондона приехал какой-то чудак читать доклад, как делать железо без применения топлива. Ха, ха, ха…
— А вот мы с этим джентльменом как раз туда и отправляемся.
— Тогда идемте».
Такова дословная запись разговора, происходившего 13 августа 1856 года за утренним завтраком в столовой гостиницы одного живописного курорта западной Англии, Челтенгэма, в графстве Глостерском. Молчаливым свидетелем его был третий джентльмен, с которым Клэй собирался итти на заседание.
Курорт, куда съезжались для того, чтобы лечить расстройство пищеварения, и вопросы металлургии, казалось бы, имели мало общего, кроме разве географической близости Челтенгэма к двум важнейшим районам английской металлургической промышленности — Южному Уэльсу и Южному Стаффортширу. Однако Челтенгэму суждено было войти в историю металлургии, а дню 13 августа 1856 года стать знаменательной датой ее развития.
Разговор происходил между директором Мэрсейских заводов в Ливерпуле, Клэем, и Джэмсом Пальмером Буддом, владельцем одного из крупнейших металлургических заводов Южного Уэльса в Исталайфера (одиннадцать доменных печей).
А встретились эти два металлурга, и еще третий джентльмен, приятель Клэя, в гостинице Челтенгэма потому, что в Челтенгэме происходил очередной годовой съезд «Британской Ассоциации», по доброй традиции устраивающей эти собрания в особенно интересных и приятных для пребывания местах.
Джэмса Будда можно считать одним из передовых заводчиков Уэльса. Он уже несколько десятков лет небезуспешно управлял своим огромным заводом, внимательно присматривался и вводил у себя технические усовершенствования. Он один из первых в Южном Уэльсе ввел использование доменных газов, первый наладил плавку чугуна на антраците с холодным дутьем, но под большим давлением и с большим числом фурм, а потом, когда Нейльсон сделал свое гениальное открытие горячего дутья, чуть было не вырванное у него цепкими лапами быстро почуявших хорошую наживу английских железозаводчиков, Будд сначала решительно возражал против целесообразности этого новшества, а затем один из первых быстро ввел его у себя. С полным основанием Будд мог считать себя человеком, понимающим толк в металлургии. Но чтобы можно было бы из чугуна вырабатывать железо без применения топлива, это настолько не вязалось со всеми его представлениями, настолько выходило из рамок здравого смысла, что ради потехи стоило потерять утро и послушать доклад на эту тему.
Через несколько минут двое собеседников и молча слушавший их разговор третий джентльмен входили в переполненный уже зал заседания механической секции «Британской Ассоциации».
Клэй и Будд заняли места в публике, а джентльмен, которого Клэй очень хорошо повидимому знал, но по каким-то соображениям не представил Будду, поднялся по ступенькам на эстраду президиума.
Немного времени спустя председатель — один из крупнейших инженеров Англии, Джордж Ренни, открыл собрание и сообщил, что он решился внести некоторые изменения в повестку дня. Дело в том, что в последнюю минуту он, узнав о чрезвычайно важном открытии, сделанном недавно в области изготовления железа и стали, счел желательным, чтобы на настоящем собрании был бы сделан доклад об этом. Он полагает, что доклад этот слишком важен, чтобы помещать его в конце заседания и потому он решился пустить его в самом начале. Он имеет теперь удовольствие представить собранию изобретателя Генри Бессемера, который сделает сейчас доклад о производстве железа без применения топлива.
И Будд к своему немалому смущению узнал в докладчике как раз того самого джентльмена, перед которым он только что говорил о лондонском чудаке.
Мы оставили Бессемера в конце декабря 1854 года, когда он, вернувшись из Парижа, окунается в работу: в поиски металла, достаточно прочного для изготовления нового артиллерийского орудия.
Артиллерия пятидесятых годов знала два вида металла, из которых отливались пушки — это чугун и бронза. Очень трудно было отдать предпочтение тому или другому металлу. Лучшая в то время в мире английская артиллерия состояла из чугунных пушек. Но среди знатоков артиллерийского дела было много и сторонников бронзы.
Бессемер сделал выбор очень скоро. Вся предшествующая техническая деятельность его была связана с бронзой. В этом металле он безусловно знал толк. Но может быть отчасти именно благодаря односторонности его технологического опыта он и остановился на черном металле. С черной металлургией он, по собственному признанию, был знаком очень поверхностно и может быть поэтому не вполне отдавал себе отчет во всех трудностях, ожидавших его.
«Немного размышлений и мой большой практический опыт с медью и различными ее сплавами, сразу побудили меня отбросить ее и признать только железо или его сплавы за единственно годный для тяжелой артиллерии материал».
Далеко повидимому не были использованы технологические возможности черного металла. Английская артиллерия состояла из «непрокованных, — как выражается Бессемер, — кусков чугуна». Что тут возможны были дальнейшие усовершенствования, ясно было даже и для дилетанта. Улучшение качества чугуна является исходной задачей работ Бессемера.
Каков же был объем его теоретических и практических сведений в области черной металлургии, когда он приступил к своим изысканиям?
Впоследствии в годы общепризнанного успеха, он любил повторять о своем дилетантизме в области черной металлургии и даже хотел выставить это как известное преимущество.
«Мои сведения, — пишет он, — в области металлургии железа были в тот момент очень ограничены. Они заключались в знании лишь таких фактов, которые должен знать всякий инженер, работающий в кузнице или литейной мастерской. Но для меня это обстоятельство даже принесло пользу. Мне ничего не надо было переучивать. Мой ум был открыт и восприимчив ко всяким новым представлениям. Не надо было вести борьбу с предрассудками, которые неизбежно вырабатываются в большей или меньшей степени от многолетней рутинной работы».
«Мой опыт, — говорил он, — относительно изобретений показывает, что вдумчиво относящиеся к своему делу фабриканты изобретают множество мелких улучшений в различных отраслях их производств. Но эти улучшения представляют собой лишь небольшие шаги вперед и по самому своему характеру тесно связаны с тем процессом, который они ежедневно выполняют. Тогда как наоборот крупные изобретения делаются людьми, которые не имеют никаких специальных знаний в данной отрасли производства».
Эта апология невежества плохо вяжется со всем обликом Бессемера как изобретателя. Ведь все свои работы он начинает с очень тщательного изучения данной специальной области, по крайней мере стремится ее изучить во всех подробностях, — будет ли это производство тростникового сахара, или бронзового порошка, или оптического стекла. Он стремится при этом изучить проблему с таких новых сторон, с каких она раньше не изучалась, уяснить не предполагаемую, а действительную связь явлений. Изобретение — плод очень длительной и упорной работы. По крайней мере эту мысль старается внушить Бессемер и именно таким хочет выставить себя в своей автобиографии.
Другое дело рутинность производства. Фабриканты плохие изобретатели, они — рутинеры, лишенные широких взглядов на вещи, преисполненные предрассудков, застывшие в привычных приемах. То, с чем Бессемеру пришлось впоследствии столкнуться в среде английских фабрикантов, в очень большой мере оправдывает его слова об этой их неспособности к творческим идеям.
Блестящие успехи английской техники первой половины XIX века создали английской промышленности бесспорное мировое господство. Складывалась вместе с этим и своеобразная психология технического самодовольства, сознания неприступности занятой далеко впереди других позиций, привязанности к старым установившимся приемам, давшим такие замечательные результаты. Эта психология стала складываться уже к середине XIX века, и тогда вполне соответствовала действительному положению вещей, но она продолжала крепнуть с каждым годом и в дальнейшем.
Англичане упорно не хотели видеть успехов быстро нагоняющих и даже перегоняющих их других наций. Некоторое отрезвление наступило лишь к началу XX века, но все же совершенно ошеломляющим ударом оказалась мировая война, показавшая глубокую отсталость английской техники…
Консерватизм этот имел и гораздо более глубокие причины. Ведь дело в том, что в капиталистических условиях изобретение ценно лишь как средство для извлечения большей прибавочной стоимости. Монопольное положение английской промышленности обеспечивало ей и без того достаточно высокие прибыли, чтобы стоило еще вкладывать новые капиталы на технические усовершенствования.
Исходная точка изобретательства Бессемера — вовсе не оригинальная и не новая идея. Это — комбинация может быть даже и не вполне удачная, известных уже технических элементов. Задача состояла в улучшении качества чугуна, т. е. материала как раз и применявшегося в данный момент для изготовления артиллерийских орудий. Тот путь, по которому пытался итти Бессемер, уже был указан другими техниками и в первую очередь замечательным английским инженером и исследователем свойств железа Уильямом Фэрбэрном. Фэрбэрн производил опыты над сплавом чугуна с железным и стальным ломом. Но плавку он вел в вагранке, где в металл переходили вредные примеси (сера) из соприкасающегося с ним горючего. Но ведь уже XVIII век знал способ устранять это вредное влияние горючего. Уже тогда с этой целью для переплавки чугуна применялись пламенные отражательные печи. Первые опыты Бессемера велись в пламенной печи. В ней он расплавлял чугун, в который добавлял куски цементной стали. Характерно, что материалом для этой цементной стали уже по первому патенту Бессемера, взятому им 10 января 1855 года, т. е. всего только три недели спустя после артиллерийских опытов в Венсене, должно служить не только пудлинговое железо, но и металл, получающийся в так называемом рафинировочном горне, если вести процесс рафинирования несколько дольше, нежели обычно.
Таким образом процессы, происходящие в рафинировочном горне, явились другой исходной точкой в работах Бессемера.
На очереди стояла проблема — получить в отражательной печи достаточно высокую температуру. Путь, по которому он шел, был собственно близок к тому, по которому пошел позднее Пьер Мартен.
«Расплавление стали в ванне из расплавленного чугуна в отражательной печи» — гласил патент Бессемера.
Но дело заключалось не столько в принципе, сколько в выполнимости его. Не так-то легко можно было получить нужную высокую температуру. Этого Бессемер пытался достичь, расширяя колосниковую решотку пламенной печи, сжигая таким образом большие количества угля.
Свои работы Бессемер начал в конце декабря 1854 года. 10 января 1855 года он уже берет первый патент, еще тогда, когда основные положения нового технического усовершенствования далеко не были проверены на практике. В действительности удавалось повидимому расплавить лишь очень небольшие количества стали, не могущие оказать существенное влияние на изменение качества чугуна.
Весна и лето проходят во всевозможных опытах. Свою небольшую отражательную печь (она по размерам приближалась к небольшим пудлинговым печам, вмещая около 3 центнеров, т. е. меньше 150 килограммов металла) Бессемер переделывал бесконечное число раз. То, что так хорошо изложено было на бумаге в его патенте, далеко не так гладко выходило на деле.
Больше полугода прошло в упорной и безрезультатной работе. Дело несколько сдвинулось только тогда с мертвой точки, когда Бессемер додумался до своеобразной комбинации отражательной печи с рафинировочным горном. Ряд наблюдений показал, что в печи происходит далеко не полное сгорание, — в пламени ее под сводом находилось известное количество горючих газов, бесполезно уносившихся наружу. Для полного сгорания их нужно было подвести дополнительно некоторое количество добавочного или так называемого «вторичного» воздуха. Для этой цели Бессемер придумал следующее устройство. Так называемый большой или пламенный порог, т. е. невысокая стенка, отделяющая рабочее пространство от топки, делался полым, и в стороне его, обращенной к поверхности расплавленного металла, был проделан ряд отверстий. В это полое пространство нагнетался воздух, который и вырывался через эти отверстия сильными струями над самой поверхностью расплавленного металла. Самым важным в данном случае было повидимому не столько повышение температуры от сгорания газов, получающих нужный для этого кислород, сколько частичное поверхностное обезуглероживание металла, то есть как раз тот процесс, который в слабой степени происходит в рафинировочном горне. Бессемер не мог не знать этого из техники кричного процесса и процесса рафинировки чугуна. Не вполне может быть отчетливое, стремление использовать это обезуглероживающее действие воздушной струи можно заметить уже в первом патенте, где рекомендуется рафинировку в рафинировочном горне «вести несколько дольше чем обычно (лучше всего на древесном угле) и полученный таким образом жидкий металл разливать в формы». (Он считал, что этот металл может служить хорошим материалом для получения цементной стали).
Вертикальный разрез пудлинговой печи системы Бессемера для выделки ковкого железа
Надо сказать, что сильная струя воздуха, пущенная на поверхность расплавленного металла явится одним из важнейших элементов целого ряда патентов Бессемера, взятых им в более поздний период его работ над усовершенствованием способа производства стали, даже и после того, как ему удастся открыть свой новый способ продувания струи воздуха через слой расплавленного металла. Этот же принцип — действие струи воздуха (или пара) на металл — ляжет в основу патентов других изобретателей, вступивших впоследствии в соперничество с Бессемером.
Как бы то ни было известной степени обезуглероживания металла Бессемеру удалось добиться. Стружка, получаемая при обточке куска такого металла, напоминала стальную так же, как и вид отполированной поверхности. Можно было попытаться начать производство в заводском или полузаводском масштабе. Пора было дать и отчет своему заказчику. Ведь все эти опыты в сущности производились по заданиям и при денежной поддержке французского правительства.
В конце лета 1855 года мы снова видим Бессемера в Париже. Снова очень «милостивый» прием у Наполеона III. Император принимает в подарок небольшую модель пушки, отлитой из нового металла — «она будет иметь когда-нибудь исторический интерес», — замечает он при этом, — а главное дает предписание начать выработку металла по бессемеровскому способу на одном из пушечно-литейных заводов — заводе в Рюэль около Ангулема, куда Бессемер отправляется на некоторое время сам для инструктирования, а затем высылает из Англии строительные материалы — огнеупорный кирпич для кладки печи.
Бессемер возлагал большие надежды на свои новые печи. С увеличением их размеров (с 300 фунтов — около 120 килограммов — садки до 5 или даже 10 тонн) должны были исчезнуть, — думал он, и некоторые затруднения с получением достаточно высокой температуры. Проектировалось далее ввести искусственное дутье. Однако, ни печам на Рюэльском заводе, ни вообще всему этому способу получения металла не суждено было осуществиться в заводском масштабе. Дальше опытов в мастерской на Бакстер Стрит дело не пошло.
Новый способ разделил судьбу многих других изобретений Бессемера, прекрасных в проекте, в лаборатории, но не доведенных до полного практического применения, до «коммерческой стадии». И виноват в этом был никто иной, как сам изобретатель, вернее его изобретательская экспансивность, увлечение новыми идеями, заставляющие его оставлять прежние незаконченными.
Работа пошла совершенно другим путем, случайность повернула его изыскания в другую сторону.
Вот как описывает Бессемер этот внезапный поворот.
«По моем возвращении с Рюэльского завода я возобновил мои опыты с пламенной печью и тут именно произошел этот замечательный случай. Несколько кусков чугуна с одной стороны ванны привлекли мое внимание тем, что несмотря на большой жар в печи, они все время оставались нерасплавленными. Я пустил несколько сильнее струю воздуха через пламенный порог, чтобы усилить сгорание. Но, открывши через полчаса заслонку, я увидел, что они все еще не расплавились. Я взял железный лом, чтобы столкнуть их в ванну, и тут я только заметил, что это не сплошные куски чугуна, а лишь оставшиеся от них тонкие пленки обезуглероженного железа. Это показывало, что атмосферный воздух может совершенно обезуглероживать чугун, превращать его в ковкое железо, без пудлингования или каких-либо других манипуляций. После некоторого размышления я пришел к убеждению, что если можно было бы привести воздух в соприкосновение с достаточно большой поверхностью расплавленного чугуна, то это быстро превратило бы его в ковкое железо».
Замеченное Бессемером явление в сущности не представляло чего-либо нового или совершенно необыкновенного. Ведь тут образовались как раз те «скорлупы», которые сплошь и рядом получались при переплавке чугуна в пламенных печах, когда при неплотно закрытых дверцах, а иногда через поддувало и через щели печи туда проникали струи воздуха, обезуглероживающие местами чугун, превращающие его в ковкое, малоуглеродистое, а потому более по сравнению с чугуном тугоплавкое железо. Старым чугунолитейщикам это явление было хорошо знакомо, но может быть Бессемеру, как неспециалисту литейщику по черному металлу, оно было неизвестно и вероятно именно потому оно так сильно поразило его и дало совершенно иное направление всему ходу его мыслей.
Но от наблюдения обезуглероживающего действия струи воздуха до идеи пропускания струи воздуха сквозь расплавленный металл путь был еще очень далекий. Немало было и блужданий, немало и совершенно нелепых проектов. Правильная идея наталкивалась при своем осуществлении повидимому на такие трудности, что изобретатель на время как будто совершенно оставляет ее.
Сухие тексты патентов лишь в слабой степени отражают эту борьбу с неудачами. Они совершенно не отражают другой стороны дела — роли посторонних влияний, намеков, указаний, являющихся импульсами к творческой деятельности. Вопрос об оригинальности мысли, о заимствовании, плагиате — один из самых трудно разрешимых, иногда даже совершенно неразрешимых, вопросов в истории изобретательства и техники. Ведь в распоряжении историка и биографа часто нет никаких посторонних свидетелей. Нередко виновник новой идеи, изобретения, открытия сам же является и историком своей творческой работы, из всех историков может быть самым пристрастным.
Ведь как раз там, где вопрос идет об оригинальности творчества и самостоятельности идей, изобретатель будет особенно скуп на слова. Ведь он никогда не расскажет о тех действительных идейных стимулах, которые питали его мысль, особенно если эти стимулы были очень сильны, если новое открытие или изобретение явилось окончанием высказанной кем-нибудь другим, но не договоренной до конца фразой, мыслью, оборвавшейся наполовине. Когда изобретатель повествует о своем изобретении, то мы можем верить ему лишь постольку, поскольку мы можем верить его откровенности, точности его памяти, даже просто честности. Но с другой стороны приходится иногда многое брать на веру, чтобы не бросать огульного, недоказанного и недоказуемого обвинения в объективно возможном плагиате.
Как раз перед такой проблемой мы и становимся на первых же шагах изучения бессемеровского изобретения.
Что действительно привело Бессемера к мысли пропускать струю воздуха через слой расплавленного металла? Внутренняя ли творческая работа, или какие-либо внешние намеки и указания. Дело в том, что как раз такие намеки Бессемер мог найти, перелистывая последние выпуски патентных спецификаций в области металлургии. Там, под датой 4 мая 1854 года, то-есть тогда, когда сам он еще и не думал заниматься вопросами черной металлургии, он мог бы прочитать предложение о применении пара к пудлингованию. Вместо клюшки пудлинговщику предлагалось применять изогнутую крючком трубку и через нее пропускать пар. Изогнутый конец трубки рекомендовалось держать в самой глубокой части плавильного пространства так, чтобы пар прорывался через весь слой металла. Волнение от выхода пара заменило бы собой тяжелую работу пудлинговщика по перемешиванию расплавленной массы, а пар, разлагающийся в столь высокой температуре на свои составные части, окислял бы ванну, то есть выжигал бы углерод и обессеривал ее. И взят этот патент был не каким-нибудь новичком или дилетантом, а крупнейшим инженером Англии того времени — Джемсом Нэсмитом. Представляется маловероятным, чтобы Бессемер не знал об этом, предложенном способе, который к тому же уже стал кое-где применяться и вокруг которого велась довольно оживленная полемика. А если Бессемер знал, то ему нужно было сделать небольшой шаг, чтобы заменить пар воздухом.
Нэсмиту повидимому очень хотелось, чтобы Бессемер признал, что некоторую долю в своем изобретении он все же позаимствовал у него, у Джемса Нэсмита. В начале восьмидесятых годов между обоими изобретателями происходит любопытная переписка, очень дружеская по форме, но не лишенная дипломатической хитрости. Нэсмит напомнил сэру Генри кое-какие факты. Составляя свою автобиографию и «не доверяя своей памяти», — как пишет Нэсмит, — он просит у Бессемера подтверждения некоторых фактов. «Вечером, накануне заседания «Британской Ассоциации» в Челтенгэме в 1856 году, — писал Нэсмит, — вы вместе с мистером Клэем из Мерсейских заводов оказали мне внимание, показав мне замечательный образец железа, сделанный по вашему способу и (если память мне не изменяет) сказали, что мне собственно первому следует рассмотреть этот образец, потому что (насколько я вас тогда понял) мой патент на применение пара при пудлинговании до известной степени направил ваши мысли по тому пути, который и привел вас к вашему изобретению… Я был бы очень польщен, — заключает письмо Нэсмит, — если бы я мог (с вашего разрешения) в своем повествовании сослаться на эти любезные ваши слова».
В ответ на это письмо Бессемер рассказал о некоторых начальных стадиях своих работ и в сущности решительно отверг какое бы то ни было влияние нэсмитовских идей на ход его изобретений. С его патентом он познакомился только тогда, когда опыты были проведены и надо было формулировать спецификации для получения патента. «Составляя мою предварительную спецификацию (17 октября 1855 года), — писал Бессемер, в ответ Нэсмиту, — я просмотрел другие патенты, чтобы проверить, не было ли уже чего-либо подобного сделано раньше. Я нашел тогда ваш патент о пудлинговании с помощью паровой клюшки и патент Мартина о применении пара в жолобах, направляющих чугун из доменной печи в рафинировочный горн для рафинировки там обычным способом до пудлингования.
Я затем попробовал пар и в моем процессе, один и в смеси с воздухом, и нашел при этом, что он очень охлаждает металл. Мне все же посоветовали оговорить применение пара наряду с воздухом в моем процессе, чтобы его не применили бы против меня, в то же время не высказывая притязаний на применение их для каких-либо иных целей, кроме как производство литой стали и железа.
Я уверен, что я имел ввиду именно эти факты в том разговоре, о котором вы упоминаете в вашем письме. Я счел за лучшее высказать вам, столь правдивому и прямому человеку, сразу всю правду, посколько это вообще возможно в кратком рассказе. Не будь вас и Мартина, я никогда не предложил бы применение пара в моем процессе. Мысль же о применении воздуха развивалась постепенно, но именно так, как я это описал выше».
Письмо можно резюмировать так: ваш патент, мистер Нэсмит мне известен не был, а если бы и был известен, то толку от него мне было бы мало, так как он нелеп и бесполезен. Но самое существование его вынудило меня включить в свой патент из чисто юридических соображений и эти нелепые процессы.
Наблюдение в пламенной печи нерасплавившихся «скорлуп» обезуглероженного металла весьма естественно могло привести к мысли повторить этот процесс искусственно, направить на куски раскаленного добела, или начинающего оплавляться чугуна струю воздуха для окисления и обезуглероживания его поверхности. Естественно было также и стремление получить возможно большую поверхность, находящуюся в соприкосновении с воздухом, а этого легко можно было достичь, употребляя возможно более мелкие куски металла. Если удалось бы расплавить эти куски чугуна, то в результате мог бы получиться сплав менее углеродистый, нежели чугун, вполне однородный по своему составу и приближающийся по типу к тигельной стали. Итак идея заключалась повидимому в получении тигельной стали, но не из дорогой цементной стали, а из частично обезуглероженного с поверхности чугуна. А для этого нужно было также перейти от работы в пламенной печи к плавке в тигле. И действительно — в первых патентах Бессемера, где говорится о продувании струи воздуха через расплавленный металл, работа ведется в тиглях.
Сам Бессемер в своем письме Нэсмиту так описывает эти постепенные стадии. «Я подготовился провести другой опыт в тигле, снабженном железной трубой, проведенной через отверстие в его крышке и проходящей почти до его дна. Вокруг нее почти доверху тигель заполнялся мелкими кусками или зернами чугуна, поток воздуха, пущенный в трубу, должен был подниматься вверх между мелкими зернами или кусками чугуна и частично их обезуглероживать. Трубку можно было потом вынуть и усилить огонь, пока металл с его окисленной поверхностью не расплавится и не получится таким образом тигельная сталь». Вот собственно первый этап.
«Когда уже все было налажено, — пишет Бессемер дальше, — со мной вдруг случился один из коротких, но очень болезненных припадков недуга, которым я тогда страдал. Прикованный на некоторое время к постели, я часами думал о предстоящем опыте и мне пришла в голову мысль, что вместо того, чтобы обезуглероживать зерненый металл, пропуская воздух между кусками чугуна, можно получить гораздо более сильное и быстрое действие воздуха, если предварительно расплавить в тигле и пропустить струю воздуха через трубку, опущенную ниже поверхности расплавленного металла и, таким образом, выжечь углерод и кремний, содержащийся в металле. Это показалось столь осуществимым и вместе с тем столь крупным улучшением, что опыты с зерненым чугуном были оставлены и, как только я поправился, я попробовал проделать этот опыт с пропусканием воздуха над поверхностью металла. Результаты были поразительны. В полчаса произошло полное обезуглероживание металла. Получался огромный жар, но, к несчастью, больше половины металла было выдуто из тигля. Это привело к применению тигля с большими выпуклыми крышками с отверстиями (по бокам), которые препятствовали выбрасыванию металла.
Эти опыты велись непрерывно с февраля по октябрь 1855 года».
Надо сказать, что весь ход работ и постепенных изменений процесса так, как он изложен в этом письме у Бессемера, довольно правдоподобен, главное он объясняет непонятный без этих промежуточных стадий, о которых Бессемер почему-то совсем не говорит в своей автобиографии, переход от работы в пламенной печи к работе с тиглем.
Наблюдения с отражательной печью вероятно показали, что несмотря на все ее усовершенствования, температура в ней все же была недостаточна для расплавления ковкого обезуглероженного железа, да и сталь повидимому плавилась плохо. Единственно возможным средством представлялся таким образом тигель. Далее, в тигле в небольшом замкнутом пространстве можно было охватить струей воздуха значительно большую поверхность металла.
Результаты этих опытов были закреплены в патенте от 17 октября 1855 года.
«Струи воздуха или пара, лучше в сильно нагретом состоянии, должны пропускаться между частицами расплавленного чугуна, или рафинированного чугуна до тех пор, пока металл, оставаясь еще в жидком состоянии, не примет свойств стали. Процесс этот ведется в печах или тиглях, какие применяются для изготовления тигельной стали. В печи особой конструкции помещается несколько тиглей, в тигли наливается расплавленный чугун и через трубку, пропущенную через крышку, в расплавленный металл нагнетается воздух или пар. О ходе процесса можно судить по вылетающим (из боковых отверстий выпуклых крышек) искрам и пламени. В тиглях около дна устроено выпускное отверстие».
Тигель с трубкой для вдувания струи воздуха
Опыт велся в очень небольшом масштабе — в тигле помещалось 10–20 фунтов металла. Опыты далеко не всегда выходили удачными. Металл часто застывал до окончания процесса обезуглероживания. Очевидно, малый вес садки и слишком слабое дутье вызывали сильное охлаждение металла, а процесс окисления примесей и железа шел настолько вяло, что не мог повысить температуры ванны. Трудно сказать, что получал Бессемер в результате продувок. Патент был взят на литую сталь, письмо Нэсмиту и автобиография говорят о совершенно обезуглероженном железе. Повидимому получалось и то и другое.
В патенте отмечено очень важное явление, ставшее в сущности исходной точкой для перехода к собственно бессемерованию: это наблюдение над повышением температуры при процессе. Но вызывать это повышение температуры повидимому не всегда удавалось. Весьма вероятно, что Бессемер даже не вполне ясно на первых порах отдавал себе отчет отчего оно происходит, а видимо слишком бурные реакции, наступавшие при усилении дутья и уничтожавшие добрую половину металла, выбрасываемого из тигля и выгоравшего, побуждали очень сильного дутья не применять, а это в свою очередь вызывало быстрое охлаждение металла.
«Если бы не поддерживалась очень высокая температура в печи, — пишет Бессемер в автобиографии, — все время, пока продолжалось это слабое дутье в течение тридцати минут, то металл застыл бы в тигле гораздо раньше, чем было бы достигнуто полное обезуглероживание».
Получался своеобразный порочный круг и выйти из него не так-то было легко. Сила дутья, температура, угар металла сочетались в столь трудную задачу, что разрешить ее казалось почти невозможным.
Ближайшие взятые после октября патенты (патент 7 декабря 1855 года и патент 4 января 1856 года), указывают на эти поиски других путей. Возникает вопрос, были ли даже действительно построены все описываемые в них приборы. Они мало дают нового и интересного для технологической стороны процесса. Некоторые из них просто нелепы, но они интересны появлением в них тех отдельных элементов в механической части, развившейся в позднейшей заводской стадии бессемеровского процесса. Бессемер в сущности ставит себе в них гораздо более скромные задачи: струя воздуха служит только для рафинировки чугуна.
Бессемер отказывается от тигля и переходит снова к пудлинговой печи, действующей однако также с применением струй воздуха, вырывающихся через боковые стенки или под печи, через слой расплавленного металла. Это уже очень недалеко от идей Нэсмита — сочетание пудлингования с пропусканием через металл струи воздуха или пара. Но насколько был осуществлен самим Бессемером этот процесс — неизвестно. Бессемер нам ни слова не говорит о нем в своей автобиографии.
Во всяком случае, если опыт и был произведен, то результаты могли быть очень печальны: бурная реакция могла бы разрушить печь. Именно ведь это и случилось несколько позже на Уэльском заводе Эббв-Вэль, когда директор Пэрри попробовал проделать этот опыт. Трудно также себе представить, как возможно было пудлинговщику работать перед бушующим металлом.
Очень может быть, что какие-то неудачи и с этими новыми видами продувки воздуха заставили Бессемера вообще отказаться от мысли продувать воздух через слой металла. Январский патент дает нам ряд комбинаций воздействия струи воздуха на поверхность металла, правда, искусственно значительно увеличиваемую. Некоторые конструкции отличаются прямо-таки замечательной нелепостью. То струя воздуха действует на металл, переливающийся поочередно из одной вагранки в другую, причем струя металла, падая на плоский камень, по пути разбивается на множество мелких брызг, а вагранки для переливания поочередно то поднимаются, то опускаются при помощи гидравлического подъемника. В другом проекте чугун, от действия центробежной силы, разливается тонким слоем по полушаровому дну, быстро вращающейся на вертикальной оси печи, и в это время обезуглероживается струей воздуха. В третьем проекте чугун переливается во вращающемся на горизонтальной оси цилиндрическом сосуде.
Техническая мысль билась как птица в клетке, тщетно ища выхода.
Но в этих двух патентах стоит отметить два элемента, которые лягут в основу дальнейшего развития бессемерования. В декабрьском патенте описан грушевидный или вернее яйцевидный, шарообразный сосуд, вращающийся вокруг горизонтальной оси, снабженный отверстием с носиком, через которое выливается металл. Он служит для рафинирования чугуна струей воздуха, пропускаемой через металл без применения нагревания.
В январском патенте речь идет о вращающихся печах и сосудах, в которых применяется полая ось, служащая для подвода воздуха.
Но повидимому, наряду с этими возможными проектами воздействия на поверхность металла, Бессемер продолжает и свои работы с продувкой воздуха через слой металла. Патент 12 февраля 1856 года отмечает крупнейший успех: «наблюдение повышения температуры при продувке, повышения достаточного для поддержания металла, несмотря на его обезуглероживание в расплавленном состоянии».
«Я открыл, — пишет Бессемер в своем патенте, — что если атмосферный воздух или кислород вводится в металл в достаточном количестве, то он вызывает сильное сгорание частиц жидкого металла и поддерживает или повышает температуру до такой степени, что металл остается в жидком состоянии во время перехода его из состояния чугуна до состояния стали или ковкого железа без применения топлива».
Механическая конструкция прибора была очень неудачна. При поворачивании конвертора, то есть сосуда, где происходило это «превращение», наполненного металлом, все части механизма должны были испытывать очень большие напряжения. Едва ли эта конструкция могла быть применима для крупных установок в заводском масштабе. Но характерно, что струи воздуха вводятся не сверху через трубку, а снизу через отверстие в нижней части сосуда, куда воздух подводится через полую ось.
Два основных принципа бессемеровского процесса — обезуглероживание струей воздуха и ведение процесса без применения топлива были установлены после полугодовой работы, — срок конечно очень небольшой. Но до сих пор это были в сущности миниатюрные лабораторные опыты. Первые же попытки перейти к более крупным масштабам чуть было не закончились катастрофой — пожаром мастерской.
Бессемер повидимому все же не представлял себе вполне ясно те бурные процессы, которые происходили в тигле при продувке воздуха.
Для опыта в большем масштабе всякие механические ухищрения, описанные в предыдущих патентах, были отброшены. Конвертор был сделан очень простой конструкции, он представлял собой вертикально поставленный цилиндр высотой около 4 футов, сделанный из листового железа и выложенный внутри огнеупорным кирпичом. Сверху цилиндр был закрыт, лишь в средине крышки было проделано отверстие для выхода газов и искр. Почти около самого дна в вертикальных стенках цилиндра было расположено шесть фурм, соединенных трубками с кольцевой воздушной камерой, опоясывающей цилиндр. Металл наливался через отверстие в боковой стенке. На уровне дна, покатого в одну сторону, было сделано выпускное отверстие. Для дутья была приспособлена имевшаяся в мастерской двадцатисильная машина. Все это было сделано в значительной мере наугад.
«Когда возник вопрос о наилучшей форме и размерах конвертора, — пишет Бессемер, — то у меня было слишком мало данных, которыми я мог бы тут руководствоваться, так как тигельный конвертор был весь скрыт в печи. Я знал только, что во время процесса образуется шлак и выбрасывается из отверстий… Объем и высота конвертора казались вполне достаточными. Ничего казалось бы кроме раскаленных газов и немногих искр не должно было вылетать из конвертора».
На деле конструкция оказалась никуда негодной.
Не прошло и десяти минут после начала продувки, как из отверстия крышки вылетел фонтан искр, становившийся с каждой секундой все сильнее и сильнее, вскоре появился большой столб пламени. Затем последовало несколько несильных взрывов и высоко в воздух стал выбрасываться расплавленный металл и шлак. Конвертор превратился в «настоящий маленький вулкан» во время извержения.
Подойти и закрыть дутье было невозможно и изобретатель очутился в положении беспомощного наблюдателя, охваченного страхом, что каждое мгновение может загореться обдаваемая жаром крыша. Через десять минут «извержение» кончилось. Выпущенный металл оказался ковким железом. «Все это было для меня настоящим открытием, — говорит Бессемер, — так как я не мог предположить такого бурного процесса».
Установка Бессемера на Бакстер Стрите
Но впечатление было столь захватывающее, успех столь несомненен, как ни как это была первая настоящая садка чугуна, переработанного в железо без применения нагревания или топлива — что перед этим конечно забывалась всякая осторожность. Взволнованный и увлеченный изобретатель хочет тотчас же повторить опыт. Тут же придумывается и на скорую руку приспосабливается временное предохранение против огненного фонтана. Над отверстием была повешена на цепочке круглая чугунная крышка от люка в угольную яму. Импровизированное предохранение однако оказалось не совсем удачным. Чугунная плита, лишь только снова началось извержение, раскалилась, стала плавиться и через несколько минут над конвертором в фонтане шлака и пламени сиротливо болтался обрывок цепи.
Но может быть и не следует так бурно вести процесс. Может быть следует уменьшить количество продуваемого воздуха. Все это было перепробовано: и число фурм сокращалось и диаметр их уменьшался и, наконец, воздух вдувался под меньшим давлением. Результат получался неудачный: реакции не происходило, металл остывал, иногда вместо железа получался белый рафинированный чугун, а иногда вся садка застывала в конверторе. Было ясно, что процесс надо вести очень энергично и постараться как-нибудь обуздать рвущиеся из конвертора пламя и шлак и не давать выплескиваться металлу. Необходимо было изменить форму конвертора. Более или менее удовлетворительные результаты получились не сразу, для этого надо было затратить еще несколько месяцев работы. В конце концов конвертор получил следующую форму.
Крыша над рабочим пространством была выведена ввиде купола, сделанное в середине его отверстие вело не наружу, а во вторую камеру с коническим спускающимся к середине дном, перекрытую в свою очередь сводом. Выходные отверстия были устроены в боковых стенках этой верхней камеры. Выбрасываемый в верхнюю камеру шлак и металл стекал по дну и через центральное отверстие попадал обратно в нижнюю камеру. Эта система была запатентована в мае 1856 года. Тогда же была сконструирована и запатентована изложница особой системы, поставленная перед конвертором. Дном у нее служила верхняя поверхность поршня гидравлического пресса. Застывший в ней слиток выталкивался прессом наружу.
Тут можно уже было, не боясь спалить мастерскую, повторить опыт и даже начать производство.
Первого критика своего способа, очень скептически отнесшегося к нему, Бессемер встретил у себя же в мастерской в лице нанятого им мастера литейщика. На всю жизнь запомнилось Бессемеру выражение его лица, «где смешалось удивление и жалость к моему полному невежеству», когда изобретатель сказал, что хочет продуть холодный воздух через металл, чтобы его разогреть.
«Он весь скоро превратится в глыбу», — заметил мастер. На этот раз опыт прошел вполне благополучно. И скоро ослепительная блестящая струя полилась по жолобу в ковш, а оттуда в изложницу. Еще несколько минут ожидания пока металл не застынет, несколько движений рычагом насоса от гидравлического пресса, и на поверхность медленно поднялся раскаленный слиток.
«Я не в состоянии передать, — говорит Бессемер, — что я чувствовал, когда я увидел эту раскаленную массу, медленно поднимающуюся из формы. Первый большой слиток литого железа, который когда-либо видел человеческий глаз. И это уже был не лабораторный опыт. В одной компактной массе мы имели столько металла, сколько два пудлинговщика с двумя помощниками вырабатывали часами напряженного труда, расходуя массу топлива. Мы получили чистый однородный слиток десяти дюймов в квадрате в результате тридцатиминутной продувки, без всякой помощи какого-либо квалифицированного труда и без применения топлива, тогда как продукт работы пудлинговщика представлял бы из себя десять или двенадцать нечистых, бесформенных криц, насыщенных шлаком и другими нечистотами, и вместе с тем так слабо связанных, что не существовало никакого известного способа сделать их столь же плотными, как тот металл, который только что появился из формы. Неудивительно, что я с наслаждением взирал на этого первенца из тех многих тысяч квадратных слитков, которые сейчас появляются каждый день».
«Что все это значило, какой полной революцией во всех областях металлургического производства во всем мире это угрожало, все это я вполне понимал, когда недвижимо глядел на этот раскаленный слиток, самый вид которого поразил меня, хотя я неделями ждал этого момента, вполне сознавая, что это будет или минутой огромного успеха, или полным крушением всех моих надежд и желаний».
Но из чего состоят эти два кубические фута раскаленного металла? Ведь от этого собственно и зависит успех или крушение. Как узнать это и узнать сейчас же, немедленно? Но в мастерской нет приспособлений не только чтобы испытать, но даже чтобы сдвинуть эту глыбу металла с места. Нетерпение и находчивость открыли однако тут такой способ, каким вероятно ни разу до этого и вероятно никогда и впредь не будет испытываться железная болванка.
Три сильных удара топором по ребру слитка… Лезвие глубоко входит в раскаленный металл, мягко и вязко отгибаются зарубленные края. Да, действительно, это ковкое железо, а не хрупкий чугун.
Так ли в точности все это происходило в небольшой мастерской на Бакстер Стрит или не так, мы этого не знаем, но так именно представлялось рождение первого железного слитка самому Бессемеру, когда он в глубокой старости писал свою автобиографию, и у нас нет оснований считать, что память изменила ему, как раз относительно одного из таких решающих моментов его жизни, которые обычно оставляют неизгладимый след.
Но ведь ни от кого другого, кроме самого Бессемера, не услышим мы рассказа о том, что происходило в этот день в Лондоне на Бакстер Стрит в его мастерской.
Был ли это окончательный успех? Вероятно, целый ряд затруднений еще не был разрешен. Впоследствии Бессемер уверял, что к этому времени он еще не достиг особенно благоприятных результатов и хотел поэтому узнать компетентное мнение о своих работах. Он пригласил посмотреть процесс одного из очень крупных инженеров того времени, Джорджа Ренни. Ренни, строго говоря, не мог считаться авторитетом по металлургии. Ведь Ренни был замечательным инженером-конструктором: это обстоятельство может быть и побудило Бессемера обратиться именно к Ренни. Не будучи металлургом и металлозаводчиком, Ренни не мог оказаться сам материально заинтересованным, не мог явиться конкурентом. От него можно было ожидать наиболее беспристрастной оценки. С другой стороны Ренни владел довольно большим машиностроительным заводом, он мог высказаться и как промышленник.
Несомненно перед Бессемером возникала проблема о необходимости и своевременности поставить производство в широком промышленном масштабе и связаться для этого с промышленностью. Повидимому один он все же целый ряд затруднений преодолеть не мог. Но с другой стороны ясно чувствовалась и техническая незаконченность процесса. Выносить изобретение в широкие промышленные круги казалось преждевременным. Кое-какие, правда очень осторожные, связи с промышленностью уже были завязаны и раньше. Еще летом 1856 года была продана лицензия на производство железа по новому способу в Манчестере и на десять миль вокруг. Лицензию приобрела манчестерская фирма Галловэй, но с этой фирмой у Бессемера были старые деловые связи.
Ренни, ознакомившись с процессом, пришел в восторг от него и дал совет, чуть было не оказавшийся роковым для всего дела:
«Это такое важное изобретение, что вы ни одного дня не должны держать его в секрете».
«Это так, — возразил Бессемер, — но все-таки это еще не успех с коммерческой точки зрения и я думаю, что лучше сначала его усовершенствовать, прежде чем его показывать всем».
«О нет, — ответил Ренни, — все эти необходимые мелкие детали придут сами собой в голову железозаводчику. Бесспорным успехом является ваш великий принцип: отсутствие топлива, ручного труда, пудлинговых криц, собирания в пакеты и сварки: огромные массы любой формы делаются в несколько минут».
Тут же Ренни предложил Бессемеру прочитать доклад на заседании «Британской Ассоциации», которое должно было произойти несколько дней спустя в Челтенгэме. «Если вы изложите на бумаге так же ясно и просто ваш процесс, как вы мне о нем рассказали, то вам нечего бояться».
Совет был дан может быть не совсем удачно. Изобретение все же было очень незрело и рекламировать его было еще слишком рано. Бессемеру в ближайшие же месяцы пришлось жестоко за это поплатиться, пережить массу неприятностей, понести значительные денежные расходы; моментами все дело казалось на краю гибели, чуть было не была погублена его репутация как инженера и изобретателя. Но соблазн выступить перед столь высоко авторитетным собранием, где присутствовал весь цвет английской техники, каковым была «Британская Ассоциация», был слишком велик.
12 августа Бессемер выехал в Челтенгэм.
13 августа 1856 года. Челтенгэм. Заседание механической секции «Британской Ассоциации».
«Слово принадлежит мистеру Генри Бессемеру».
Бессемер. «Производство железа в Англии достигло такого значения, что всякое усовершенствование этой отрасли нашей национальной промышленности не может не быть предметом общего интереса, и я полагаю, что это послужит достаточным оправданием для настоящего короткого и, я боюсь, очень несовершенного доклада. Я должен указать, что за последние два года мое внимание было почти исключительно направлено на производство ковкого железа и стали, в чем, однако, я должен заметить, я, вплоть до последних восьми или девяти месяцев, добился очень незначительных результатов.
Постоянная ломка и перестройка печей и вся эта работа по производству ежедневных опытов с большими партиями чугуна стали уже истощать мое терпение. Но многочисленные наблюдения, сделанные во время этих малообещающих работ, повели к подтверждению совершенно нового взгляда, который все больше и больше стал овладевать моим вниманием, а именно, что я без всякого топлива или печи, мог бы достичь гораздо более высокой температуры, нежели та, которую я получал после всех этих переделок и следовательно я смог бы избежать не только вредного воздействия минерального топлива на обрабатываемое железо, но и сберечь расходы по топливу.
Было сделано несколько предварительных опытов с небольшим количеством металла в 10–20 фунтов, и хотя процесс был связан со значительными затруднениями, он показал однако столь несомненные признаки успеха, что побудил меня сразу поставить аппарат, который мог бы в тридцать минут превратить около семи центнеров чугуна в ковкое железо. При работе с такими массами металла исчезли совершенно и те трудности, с которыми были связаны лабораторные эксперименты с десятью фунтами чугуна.
К этим новым исследованиям я приступил в том предположении, что чугун содержит около пяти процентов углерода[1], что углерод не может в условиях белокалильного жара находиться в присутствии кислорода, не соединяясь с ним и, таким образом, не производя горения, что это горение происходит со скоростью, зависящей от размеров подвергающейся действию кислорода поверхности углерода и наконец что температура, которой достигнет металл, также зависит от быстроты, с которой соединяются кислород с углеродом[2]. Следовательно, достаточно привести в соприкосновение кислород и углерод так, чтобы значительные поверхности их подвергались их взаимному действию, чтобы получить температуру, не достигнутую до сих пор в наших крупнейших печах. Для проверки на практике этой теории я построил цилиндрический сосуд, диаметром в 3 фута и высотою в 5 футов, нечто вроде обыкновенной вагранки».
Далее следовало описание этого прибора. Читатель уже знаком с ним, и поэтому повторять его мы не будем.
«После того, как было пущено дутье и влит расплавленный чугун, — сообщал дальше Бессемер, — послышится кипение металла, происходящее внутри сосуда. Металл с силой будет бросаться из стороны в сторону, ударяя о стены сосуда и потрясая его с большой силой. Из горловины конвертора тотчас же вырвется пламя и немного очень ярких искр. Так будет продолжаться около 15 или 20 минут; втечение этого времени кислород атмосферного воздуха соединяется с углеродом, содержащимся в чугуне, образуя углекислый газ и в то же время выделяя огромное количество тепла. Так как это тепло получается внутри сосуда и распылено в бесчисленном количестве огненных пузырьков по всей жидкой массе, то металл поглощает большую часть его и температура его чрезвычайно возрастает.
По истечении этих 15 или 20 минут та часть углерода, которая механически примешана[3] к чугуну, оказывается совершенно исчезнувшей. Температура однако так высока, что теперь начинает отделяться от металла химически соединенный с ним углерод, как на это сразу укажет огромное увеличение пламени, вырывающегося из горловины сосуда. Металл в сосуде подымается теперь на несколько дюймов выше своего нормального уровня и показывается легкий пенистый шлак, который и выбрасывается большими пенистыми массами. Это бурное выбрасывание шлака продолжается около пяти или десяти минут; когда он перестает появляться, сильное пламя сменяет собой фонтан искр и шлака, которым всегда сопровождается кипение.
Быстрое соединение углерода с кислородом, которое теперь происходит, повышает еще больше температуру металла. В то же время уменьшившееся количество углерода позволяет части кислорода соединяться с железом, которое подвергается сгоранию и превращается в окись. При достигнутой теперь металлом чрезвычайно высокой температуре эта окись, лишь только образуется, подвергается расплавлению и образует сильный растворитель тех землистых оснований, которые примешаны к чугуну[4]. Продолжающееся бурное кипение перемешивает шлаки и металл, и каждая частица его приводится в соприкосновение с жидкой окисью, которая, таким образом, чрезвычайно основательно промывает и очищает металл от кремния и других землистых оснований, примешанных к чугуну, тогда как сера и другие летучие вещества, тесно соединенные с железом при обыкновенной температуре, теперь выделяются. Сера соединяется с кислородом и образует серно-кислый газ[5].
Потеря в весе чугуна, при превращении его в слиток ковкого железа, была найдена на основании четырех опытов равной 12 1/2 процентам. Но к этому нужно еще прибавить потерю металла при прокатке. Это в общем составит вероятно не менее 18 процентов вместо 28 процентов, которые теряются при существующей системе переработки».
Вот собственно все, что рассказал Бессемер о своем изобретении, об его технологической стороне. Остальная и значительно большая часть доклада состояла в изложении огромных преимуществ нового способа перед старыми. Нарисована была широкая картина полной революции в металлургической промышленности, получения в громадных количествах металла замечательного качества.
По однородности своего строения и чистоте от шлаков, получаемое этим способом мягкое железо не будет уступать столь ценной именно в этом отношении тигельной стали. По чистоте от химических примесей оно будет таково же, как железо, выделанное на древесном угле — этот столь дорого стоющий и трудно достижимый для английской металлургии идеал[6]. И все эти чудесные качества достигнуты будут без применения топлива и без всякого применения квалифицированного труда.
Все это было совершенно ново и совершенно неожиданно.
То, что Бессемер рассказал в своем докладе об истории своего изобретения, как мы видим, не вполне соответствовало действительному ходу его изобретательской работы и ходу его идей. Несколько преувеличен был срок, в течение которого он занимался этим вопросом. Ни слова не было сказано о тех первоначальных способах, к которым он прибегал (отражательная печь) и где он все же некоторых результатов повидимому достиг, и было совершенно неверно рассказано, как он пришел к своей основной мысли о повышении температуры без применения топлива. Довольно неожиданно мы узнаем, что в своих опытах он исходил из вполне определенной, им созданной теории. Но из всего хода работ Бессемера можно заключить, что он руководствовался при своих опытах не какой-либо теорией, а совершенно другими целями и соображениями.
Теория о повышении температуры от сгорания углерода пришла повидимому лишь впоследствии, когда надо было объяснить наблюдения, полученные в результате совершенно других предпосылок.
Все это в конце концов не было бы большой бедой: едва ли его слушатели, уэльские и стаффордширские железозаводчики, особенно интересовались подобными историческими проблемами о творческих путях изобретателя. Для них важны были окончательные результаты. Но дело в том, что изложенная в докладе теория оказалась хотя и правдоподобной, но не совсем правильной, как это вероятно уже заметил читатель, хотя бы поверхностно знакомый с бессемеровским процессом. Однако эта теория сделалась классической и долгое еще время спустя сбивала с толку и самого Бессемера и ряд других металлургов.
Совершенно упущено было огромное значение, которое имеет в процессе кремний, ведь именно горение его и дает первоначально сильное повышение температуры. По мнению же Бессемера, кремний и «другие землистые основания» выделялись лишь в конце процесса.
Представления о химической стороне процесса как видно были у Бессемера очень смутны. Химических анализов металла и шлаков им не было произведено. Остался совершенно незамеченным самый опасный враг, который чуть было и не погубил всего изобретения — это примесь фосфора в металле. Дело в том, что тот чугун, с которым Бессемер работал, случайно оказался с низким содержанием фосфора.
Вредность примеси фосфора для качества железа была хорошо известна как самому докладчику, так и его слушателям, но ни ему, ни никому другому и в голову не могло притти, что фосфор не удаляется при такой переработке чугуна в железо.
У немногочисленных слушателей Бессемера и многочисленных читателей «Таймса», где на другой день был напечатан его доклад (весьма также характерно, что этот доклад не был опубликован в трудах «Британской Ассоциации» — у нас таким образом нет официального его текста — но «Таймс» напечатал его с рукописи изобретателя, которую тот дал корреспонденту газеты тотчас же после заседания), должно было создаться впечатление о необычайной простоте всего процесса. Все казалось очень простым, слишком может быть даже простым. В этом была вина докладчика. Он слишком много говорил о непроверенных еще возможностях и очень мало о встречавшихся и о могущих встретиться трудностях. Многих из них он совершенно не предвидел. Все затруднения, казалось, были устранены изобретателем, оставалось итти по проложенному им пути.
Но пока Бессемер делает свой доклад, пока удивление и холодный скепсис, восхищение гениальностью идеи и зависть, чутье большой наживы и страх за потерю накопленных богатств будут овладевать слушателями, постараемся отдать себе отчет, что же собственно происходит в этом небольшом зале гостиницы в Челтенгэме 13 августа 1856 года. Итоги какого развития тут подводятся и какие новые горизонты открываются. Для этого нам нужно уйти на время из Челтенгэма в Стаффордшир и Южный Уэльс, в Шотландию и Южный Иоркшайр, в те области Великобритании, где добывается руда, пылают десятки домен и сотни, тысячи людей собирают крупинки железа в ослепительном блеске и изнуряющем жаре пудлинговых печей, — для этого нужно перенестись на полвека или на три четверти века назад от этой даты 13 августа 1856 года и снова пройти тот путь, по которому прошла английская металлургия за эти десятки лет.