С конца 1824 года Павел Петрович Аносов стал управителем оружейной фабрики. Начальник горного округа Татаринов целиком отдал ее на попечение Аносова. Однако решился он на это не сразу.
— Уж очень неспокойный человек этот Аносов и с иностранными мастерами не ладит, из-за него и Шаффы уехали. Как ни говорите, а они всей Европе известны, не то что наши Бушуев и Бояршинов, — говорил Татаринов Нестеровскому, когда тот предложил назначить Аносова управителем оружейной фабрики.
Нестеровский, однако, отстаивал свое предложение:
— Лучшего управителя нам не найти! Он хорошо знает химию, горное дело, механику. И потом — инициативы в нем сколько!
— Ему волю бы дать, он и земной шар заставит вертеться в обратную сторону.
Нестеровский усмехнулся.
— Насчет земного шара — это уж вы чересчур. А что он человек неспокойный — это верно, и это хорошо. Оружие наше обходится очень дорого. Из Горного департамента много запросов было — почему так. Но как же ему не быть дорогим, если иностранные мастера признают только иностранные припасы, если бракованных изделий выходит больше, чем годных, и уроки очень легкие… Как бы из Петербурга ревизия не нагрянула.
Последние слова произвели на Татаринова решающее действие — ревизий он боялся пуще огня.
Сам Татаринов, человек честный, уверен был, однако, что кругом него одни воры да мошенники, а «разве их поймаешь»?
— Так, думаете, Аносов сможет на фабрике порядок навести? — И, не дожидаясь ответа, продолжал — И, должно быть, сможет. С царской свитой держал себя смельчаком… А если с иностранными мастерами ссориться будет, тогда уж вы их и мирите. — И, махнув рукой, сказал: — Пусть будет по-вашему. В случае чего, вы «в ответе…
При Аносове дела на фабрике стали заметно улучшаться, и Татаринову приходилось на ней бывать очень редко. Неожиданно до него дошли сведения, что Аносов целые ночи проводит в кричной мастерской и, как простой рабочий, трудится у горна вместе с недавно присланным из Тагила мастером по стали Швецовым. Мало того, что Аносов сам крицы железа ворочает и приказаний Швецова слушается, — он вместе с рабочими ест, разговаривает с ними, как с равными. Совсем забыл о достоинстве горного офицера! А ведь он еще и управитель фабрики!
Татаринов решил разузнать, правильны ли эти слухи, и неожиданно явился на фабрику. Зайдя в кабинет управителя, Татаринов был несказанно удивлен. Скорее это был склад: на подоконниках лежали тигли — целые и ломаные, точильные камни, какие-то порошки.
Встретив как полагается начальника горного округа, Аносов стал показывать свои тигли. Он рассказал, что ему удалось добиться небывало высокой огнестойкости их.
— Мы сделаем тигли лучше пассауских[12], — сообщил Аносов.
— Но зачем они оружейной фабрике? — спросил удивленный Татаринов. — Вы ведь золото не плавите?!
— Мы будем плавить в этих тиглях металл ценнее золота — сталь!
— Сталь в тиглях?! В Англии пытались делать сталь таким образом. Получилось очень дорого и ненадежно. Лишняя работа и не много толку…
— У них не получилось, а у нас должно получиться, — уверенно отвечал Аносов.
Он стал убеждать Татаринова в том, что открытие нового, лучшего способа производства стали окажет огромное влияние на развитие мировой техники и на оружейное производство в частности.
Иностранные мастера никаких новых методов приготовления стали не знали, их успехи были случайными, ненадежными. Поисками лучших способов производства стали заняты крупнейшие ученые мира, но они связаны устарелыми и неверными представлениями о том, каким образом железо превращается в сталь. Шведский ученый Карстен выдвинул теорию образования стали и чугуна. Но и он остановился на пол пути, не сделал необходимых выводов, опытным путем не проверил, как железо насыщается углеродом. А именно в этом суть дела…
С той минуты, как Аносов заговорил о своих научных планах, Татаринов уверился, что никакой опасности фабрике не угрожает, и всю остальную речь Аносова он слушал рассеянно: ему не хотелось вникать в это канительное, как он был убежден, безнадежное дело. И он лишь заметил:
— Ну, ладно, департамент вполне доволен работой фабрики. Вот если бы и качество удалось еще улучшить.
— Об этом и речь Никаким другим путем качества не улучшить, — ответил Аносов.
— Ох, как бы ваши увлечения не отразились на деятельности фабрики! — спохватился Татаринов.
— Не сомневаюсь в этом, по непременно в лучшую сторону…
Еще в своей дипломной работе Аносов писал: «нет ни одного состояния людей, которые бы не имели надобности в железе».
Начиная опыты производства стали новым способом, Аносов продумал всю историю развития металлургии, замечательную, но далеко еще не законченную историю о том, как люди научились получать из бурого и рыжего камня чудесный материал для выковки орудий труда и оружия.
Когда и как человек впервые познакомился с железом?
Железо в природном, чистом виде на земле не сохраняется. Соприкасаясь с внешним воздухом или другими веществами, железо окисляется, то-есть соединяется с кислородом. Чтобы получить железо, его необходимо прежде всего отделить от кислорода и других примесей.
Было время, когда железо использовалось лишь для выделки украшений. «Первое железо, — писал Энгельс, — было часто мягче бронзы». Но еще много тысячелетий назад были найдены способы сделать железо более твердым, и оно довольно интенсивно стало вытеснять камень, дерево, бронзу. Спрос на железо стал расти.
В описаниях, с которыми Аносов познакомился еще в Горном кадетском корпусе, были рисунки сыродутных горнов, то-есть простых ям, в которых происходило отделение кислорода от железа, или, как говорят металлурги, его восстановление.
Первобытный человек очень скоро догадался, что скорость восстановления железа зависит от интенсивности поступления воздуха в очаг горения, и для усиления подачи воздуха употребил пустотелую бамбуковую палку.
Но человеческие легкие оказались слишком слабыми, чтобы обеспечить восстановление значительного количества железа, и вместо дутьевой трубки стали применять мехи. Их сначала делали из сшитых шкур животных.
Яму, в которую насыпали железный камень, стали огораживать крупными гранитными камнями, а воздух в горн подавали через особые отверстия — сопла.
По истечении известного времени подачу воздуха прекращали, печь взламывали и со дна ее доставали куски железа, восстановленного из руды.
Прошло немало времени, пока в конструкцию печи внесли еще одно усовершенствование: перед (грудь) печи начали делать вставным. Тогда уж не приходилось каждый раз разрушать печь, чтобы доставать сплавившееся железо.
При непрекращающемся дутье плавка продолжалась много часов, а то и сутки, пока на дне печи не получалось значительное количество железа. Однако это железо было крайне неоднородным, оно всегда было обильно перемешано с посторонними веществами — золой, кремнием. Чтобы избавиться от посторонних примесей, лепешки железа по нескольку раз проковывали. В итоге удавалось получить кусок железа весом 5—10, реже — 20 фунтов (8 килограммов).
Чтобы добиться еще более высокого уровня выделки нового металла, железодельцы стали строить более высокие шахтные печи, их делали конусообразными.
Это было весьма разумное решение. Сырые материалы — железная руда, древесный уголь — по мере восстановления опускались вниз, к очагу горения. Но для высоких печей оказались непригодными старые мехи, приводившиеся в действие человеческой силой. Их заменили новые, более мощные мехи. Рычаги, при помощи которых они наполнялись воздухом, поднимали и опускали уже не люди, а животные. А еще позднее для приведения мехов в действие использовали водяную энергию.
Усовершенствованы были и методы кузнечной обработки железа. Еще в глубокой древности известен был метод закалки науглероженного железа, то-есть стали. Ее нагревали докрасна, а затем быстро погружали в воду или в иную жидкость. Сталь при этом становилась исключительно твердой.
Конечно, в те времена никто не мог объяснить, что при этом со сталью происходит. Способность стали принимать закалку приписывали не самому металлу, а составу, в который его погружали. На этой почве возник ряд фантастических представлений и религиозных мифов. Говорили, что в сталь переходит сила дующих в горах ветров или сила животных и даже людей.
В летописи одного храма в Балгале (Малая Азия, около 900 лет до нашей эры) был обнаружен такой рецепт закалки кинжала: «нагреть до тех пор, пока он не засветится, как восходящее в пустыне солнце. Затем охладить его до цвета царского пурпура, погружая в тело мускулистого раба. Сила раба, переходя в кинжал, и придаст металлу твердость».
Процесс закалки был описан Гомером:
…Расторопный ковач, изготовив топор иль секиру,
В воду металл, — на огне раскаливши его чтоб двойную
Крепость имел, — погружает, и звонко шипит он в холодной
Влаге…
После того как открыты были столь ценные свойства железа и найдены средства придать ему надлежащую твердость и остроту, оно все быстрее стало вытеснять камень, дерево, бронзу.
По словам Энгельса, железо «…создало обработку земли на крупных участках, сделало возможным превращение в пашню широких лесных пространств; оно дало ремесленнику орудия такой твердости и остроты, которым не мог противостоять ни один камень, ни один из известных тогда металлов»[13].
Искусство производства стали в древние времена стояло на высоком уровне. В Индии и в других странах Востока изготовляли прекрасные сорта стали, известные под названием «булат». Одним из старинных способов производства стали является метод так называемого дамаскирования. Полученные в сыродутном горне железные сплавки вытягивались в полосы, сваривались и проковывались. Полученный брусок разбивали на куски, из них снова вытягивали полосы и их опять сваривали. Эти операции повторялись много раз. В результате выходил плотный кусок стали, который можно было употребить для изготовления твердых и острых инструментов и клинков.
На территории нашей Родины железо выделывалось с древнейших времен. Следы металлургического производства, относящиеся к прошлой эре и первым столетиям нашей эры, обнаружены на Кавказе, в Прибайкалье, Западном Алтае и других местах.
По мнению Д. Кашинцева 17, горнометаллургическое производство на Урале насчитывает не менее трех с половиной тысячелетий.
Исследованиями, произведенными советским ученым Б. Колчиным, удалось установить, что не позднее середины первого тысячелетия нашей эры в центральной и северной полосах нашей Родины действовали довольно совершенные сыродутные печи. В них получали железо и сталь весьма высокого качества.
Применив для исследования древней технологии производства кузнечных изделий комплексный металловедческий метод, то-есть рентген, электронный микроскоп и другие средства познавания металлов, молодой ученый установил, что древние русские ножи имели стальные лезвия. В русских кузницах выделывали не только топоры, косы, серпы, ножницы, но и мечи.
До последнего времени существовало мнение, что древнерусские воины были вооружены мечами скандинавского происхождения. Теперь доказано, что это выдумка историков-космополитов.
Мастерам древней Руси известны были различные методы ковки, сварки, цементации, обточки, резки, полировки, инкрустации по стали. При раскопках в Новгороде найдены изделия из стали, относящиеся к XII веку 18.
Изобретение новых, более мощных мехов и переход на водяную энергию повлекли за собой дальнейшее увеличение размеров шахтных печей. Но сплошной слой руды не пропускал воздух, и горение угля, а стало быть, восстановление железа шло медленно. Тогда догадались переслоить руду и уголь. Это простое решение повлекло за собой самые непредвиденные последствия. На нижних горизонтах печи температура поднималась настолько высоко, что железо начало не только восстанавливаться, но и расплавляться, то-есть приходило в жидкое состояние. В результате на дне печи оказывался уже не сплавок мягкого металла, а жидкая масса.
Казалось бы, лучшего и желать нельзя — не надо взламывать печь, достаточно пробить небольшое отверстие, и жидкий металл сам потечет из печи.
Это было огромным плюсом нового способа. Но вместе с тем новый способ привел к совершенно неожиданным результатам.
После того как выпущенный из печи металл застыл, открылось, что он потерял самые ценные качества, свойственные железу, — он перестал коваться.
Это вызвало большое недоумение. Новый продукт, — а это было то, что мы ныне называем чугуном, — объявили браком.
Чугун нельзя было использовать ни для выделки оружия, ни для инструментов.
Лишь много позднее открылись литейные качества чугуна и преимущества нового способа.
Так появился доменный способ восстановления железа из руды. Прошло около пяти столетий, пока удалось найти надежный метод превращения нового продукта — чугуна — снова в железо и в сталь.
Появление домен относят к XV–XVI векам. В России первые доменные печи построили в 1632 году на речке Тулице, притоке Упы, верстах в пятнадцати от Тулы.
К тому времени на территории нашей Родины существовало довольно высоко развитое производство сыродутного железа, получавшегося в горнах и домницах.
Отец Петра — царь Алексей Михайлович — принимал меры к увеличению выплавки металла, снарядил ряд экспедиций на далекий Север, на Урал и в Зауралье для поисков железной руды. Все же металлургия развивалась медленнее, чем это требовалось. К тому же большая часть железа получалась из болотных руд. Железо из этих руд было невысокого качества, и для более ответственных изделий приходилось применять импортное свейское, то-есть шведское, железо.
При Петре развернулось большое промышленное строительство. Цели и задачи отечественной металлургии были отчетливо сформулированы в словах петровского Указа:
«Искать всякому литому и кованому железу умножения, чтобы на потребу всему Московскому государству, без постороннего свейского железа проняться было мочно и стараться, чтобы русские люди тем мастерствам были изучены, дабы то дело в Московском государстве было прочно» 19.
Начало XVIII века было ознаменовано огромным подъемом русской металлургии — она перебазировалась на Урал.
О том, что Урал является краем огромных природных богатств, было известно давно, но они лежали нетронутыми.
«Урал искони, — пишет академик С. Г. Струмилин, — располагал богатейшими природными ресурсами. В частности, изобилие ценнейших руд и лесов открывало здесь огромные возможности для развития… металлургической промышленности… Для оживления всех наличных природных сил и потенций очень долго недоставало самой важной и решающей производительной силы — человека… При… плотности населения в 0,1 души на квадратный километр, этот край представлял собою в сущности девственный лес и дикие прерии» 20.
Заселение Урала началось еще в XVII веке. Туда устремились беглые люди, бунтовавшие против существовавших порядков. Пробраться на Урал тогда было нелегко, и добирались туда лишь люди сильные, выносливые, волевые.
«Своеобразный характер уральцев… — пишет академик С. Г. Струмилин, — складывался, выковывался и закалялся в необычных условиях… Основные черты этого характера — пионерская энергия, русская сметливость и особая уральская напористость в труде и бою унаследованы ими еще от той пришлой бродячей вольницы, которая, впервые поднимая здесь целину, с боями заселяла Урал».
Вот где начала обосновываться новая русская металлургия!
В 1696 году в Москву доставили образцы уральского магнитного железняка. Их всесторонне исследовали в лабораториях. Руду послали на пробу тульскому кузнецу Антуфьеву — будущему Демидову. И тот дал ей самую высокую оценку: «железо из уральской руды выходит не хуже свейского!»
Это и решило вопрос о постройке уральских заводов. 23 апреля 1699 года был заложен Невьянский чугуноплавильный и железоделательный завод. Несколько позднее заложили, но раньше Невьянского выстроили, Каменский завод.
15 октября 1701 года задули первую домну на Каменском заводе, а через два месяца была «пущена в дутье» и невьянская домна. Эти два завода позволили Петру быстро восстановить потери в технике, понесенные им под Нарвой. Один лишь Каменский завод дал в 1702 году 182 пушки, а в 1703 году с пуском второй домны — 572 орудия.
Металлургический Урал рос очень быстро. В 1725 году на Урале уже было 14 казенных и частных заводов с 23 домнами и 54 вододействующими молотами.
На Урале строились самые большие в мире доменные печи с суточной производительностью в 400–500 и даже 700 пудов. Например, невьянские домны были 20 аршин высотой, они имели по два фурменных отверстия. Это было сделано по предложению доменщика Григория Махотина. Воздух подавался четырьмя мехами, поэтому плавка протекала много быстрее, чем в других домнах.
Нигде в мире не было домен, равных по производительности невьянским. Это вынужден был признать очень ревниво защищавший честь западной металлургии, известный немецкий историк Людвиг Бек. Говоря о домнах, существовавших на Урале на рубеже XIX века, Бек назвал их не только «величайшими древесно-угольными доменными печами континента», но и «наиболее производительными и экономичными».
Вплоть до конца XVIII века России принадлежало мировое первенство в производстве чугуна. Наша страна давала около половины всей продукции чугуна. Значительную часть металла Россия экспортировала за границу, поставляя его Англии, странам Западной и Южной Европы. К концу XVIII века в сферу влияния России вошли Ближний Восток и даже американские страны. За двенадцать лет — с 1761 по 1773 год — вывоз железа из России вырос с 1 миллиона до 2,5 миллиона пудов; позднее экспорт достиг почти 4 миллионов пудов в год.
О том, как поднялся Урал, писал в своем гениальном труде «Развитие капитализма в России» В. И. Ленин.
«В исходный период пореформенного развития России главным центром горной промышленности был Урал. Образуя район, — до самого последнего времени резко отделенный от центральной России, — Урал представляет из себя в то же время оригинальный строй промышленности. В основе «организации труда» на Урале издавна лежало крепостное право, которое и до сих пор, до самого конца 19-го века, дает о себе знать на весьма важных сторонах горнозаводского быта. Во времена оны крепостное право служило основой высшего процветания Урала и господства его не только в России, но отчасти и в Европе. В 18 веке железо было одной из главных статей отпуска России…»[14]
На Урале решался самый острый и трудный вопрос металлургического производства — вопрос о переделе чугуна в железо и сталь.
Все применявшиеся до XIX века способы передела чугуна в железо основывались исключительно на эмпирических наблюдениях.
Все делалось «втемную», никто не знал, что происходит с металлом. Лишь в последней четверти XVIII века был открыт кислород. Химия только отвоевывала позиции у алхимии. Процесс горения объясняли тем, что из горючего материала будто бы выделяется таинственное вещество «флогистон». Флогистонная теория держалась до самого конца XVIII века (и даже позднее). Решительный удар по ней, как известно, нанес великий русский ученый М. В. Ломоносов.
После того как М. В. Ломоносов заложил основы современной химии, наметился и научный подход к объяснению явлений, происходящих при восстановлении железа и при образовании из него столь различных по своим свойствам материалов, как чугун, сталь и железо. Это могло подсказать и решение вопроса, каким образом легче и быстрее переделывать чугун в сталь.
Задача эта становилась все более актуальной, так как старые, малосовершенные методы не могли больше обеспечить получение в необходимых количествах железа и стали.
Гениальное изобретение И. И. Ползуновым паровой машины, возникновение машинного производства, развитие железных дорог требовали организации массового изготовления железа и стали.
Карл Маркс в «Капитале» писал:
«Увеличение размера двигательных машин, передаточного механизма и рабочих машин, увеличение сложности и многообразия, более строгая правильность составных частей рабочей машины, возрастающие по мере того, как последняя порывает с своим ремесленным образцом… развитие автоматической системы и все более неизбежное и растущее применение материала, труднее поддающегося обработке, напр., железа, вместо дерева, вот те естественно выросшие задачи, разрешение которых повсюду наталкивалось на рамки, которые обусловливаются зависимостью работ от личности рабочего и которые даже комбинированный рабочий персонал в мануфактуре мог лишь несколько раздвинуть, но не уничтожить по существу»[15].
Маркс привел ряд примеров применения железа вместо дерева: «Механический ткацкий станок в своей первоначальной форме состоит преимущественно из дерева, усовершенствованный, современный — из железа».
Попытки применить в разных конструкциях чугун только на время отложили решение вопроса о прочном и дешевом металле. Нужна была сталь.
Передел чугуна в сталь становился узким местом развития новой техники. Поисками новых, лучших методов решения этой задачи занимались металлурги и ученые всех стран, среди них были выдающиеся физики Реомюр, Фарадей и другие.
Значительный шаг вперед по пути решения этой задачи сделали два английских рабочих — Томас и Джордж Кранеджи, которые в 1780 году изобрели так называемый метод пудлингования. По их предложению печь была разделена на две части — в одной помещался горючий материал, в другой — металл; между ними делался «пламенный порог», который предохраняет находящийся в ванне печи металл от непосредственного соприкосновения с пламенем. Над ванной печи — свод куполообразного очертания, чтобы газы отдавали металлу возможно больше тепла.
Недостатком таких печей было то, что металл необходимо было непрерывно перемешивать, причем это делалось вручную, и количество загружаемого в печь чугуна ограничивалось физическими возможностями рабочих-пудлинговщиков.
«…Рабочий-пудлинговщик, — писал К. Маркс, — занятый тем, чтобы освобождать чугун от углерода, должен выполнять ручной труд такого рода, что величина печи, которую он в состоянии обслуживать, ограничивается его личными способностями, и эта граница задерживает в настоящее время (1874 г.) тот изумительный подъем, который начался в металлургической промышленности с 1780 г., со времени изобретения пудлингования»[16].
Своими, особыми путями шли к разрешению проблемы передела чугуна в железо и сталь металлурги нашей страны. Правда, и на некоторых русских заводах стали вводить пудлингование, для чего даже выписывали из Англии специалистов.
Русские сталевары могли перенять у англичан и у металлургов других стран гораздо меньше, чем те могли заимствовать у русских. Надо думать, что не случайным является недавно установленный факт, что из всех русских архивов бесследно исчезли описания различных приемов получения стали, применявшихся на заводах нашей страны.
Одно за другим появлялись в России предложения о новых путях выплавки стали, исходившие от Полюхова, Бадаева, Всеволожского и от других русских сталеваров. Эти новаторы вносили коренные усовершенствования в широко применявшиеся в то время методы производства стали, настойчиво искали новые пути. Русская металлургия того времени подготавливала почву для открытий П. П. Аносова.
Больших успехов добились русские в производстве так называемой очищенной стали, которая отличалась высоким качеством и однородностью.
Очищенная сталь получалась путем сваривания сложенных в пучки полос, из уклада (то-есть кричного железа с содержанием 0,5–0,6 процента углерода). После окончания проварки весь пучок проковывали под молотом так, «чтобы спаев, где складки были, незнаемо было». Полученный брусок сгибали, снова разогревали и проковывали до тех пор, пока не достигали хорошего излома.
Качество стали оценивалось по числу «загибов». Пружинная сталь делалась в шесть «загибов», монетная — в восемь, инструментальная и дамасская — в двенадцать. Особенно славилась очищенная сталь Пышминской фабрики и Златоустовская.
Русские сталевары не имели соперников и в цементации, то-есть науглероживании кричного железа в специальных ящиках. На русских заводах стали применять ящики, в которые загружали вдесятеро больше железа, чем на заводах Англии. Тагильские мастера грузили в ящики одновременно 500–600 пудов железа.
Для разных сортов стали применяли особые карбюризаторы[17], обеспечивавшие ускорение процесса науглероживания и высокое качество стали.
Цементованная русская сталь была лучше импортной английской стали, но в этом очень трудно было убедить чиновников из Горного департамента и еще труднее было добиться признания изобретений русских людей.
Яркий пример этого — история заявки заводчика Полюхова о выдаче ему привилегии на изобретенный им способ производства цементованной стали.
Образцы полюховской стали подверглись испытаниям на многих производствах. Механики, монетчики, ситцепечатники, инструментальщики единогласно признали сталь Полюхова отличной.
Монетный двор дал такое заключение: «…она (сталь) оказалась на дело инструмента годной и прочной, сыпь имеет мелкую и ровную». Несмотря на это, Полюхову в выдаче привилегии было отказано.
«Департамент горных и соляных дел, находя, что приготовление стали в разных ее видах доведено уже в России до совершенства и на других заводах, и притом, выделка ее, быв весьма уже значительна, составляет важную ветвь частной промышленности, полезную и для самого государства… полагать прошение купца Полюхова без уважения».
Так «обосновывался» отказ Полюхову в выдаче привилегии. При этом выдвигались еще и высокие «государственные мотивы»: «…выдача привилегии, испрашиваемой Полюховым на исключительное приготовление стали на его заводах изобретенным им способом, — указывалось в том же заключении, — неминуемо остановит прочие сего рода заведения… послужит к подрыву и разорению заводчиков… а сие противно выгодам самого правительства» 21.
Больших успехов в производстве цементованной стали удалось добиться на Нижне-Исетском заводе, управителем которого в двадцатых годах XIX столетия был выдающийся изобретатель Подоксенов.
Прекрасными мастерами по выделке цементованной стали зарекомендовали себя работники Нижне-Гурьинского и Нижне-Тагильского заводов Антроп Кетов, Демид Крохалев, Лев Симбирцев и Андрей Субботин.
Не отставали от уральских и заводы, расположенные в центральной полосе страны.
Так, с баташовских заводов сообщали, что «все сорта стали, какие доселе известны, с давних времен выделываются на заводах г. Баташова и не только употребляются на свои заводские нужды, но и продаются частным людям и самой казне. Тульский оружейный завод не раз заказывал значительные количества, отдавая здешней стали преимущество пред другими. Самой булат, или подражание дамаскинской стали, делался на заводах г. Баташова с успехом» 22.
Русские металлурги давно задумывались над разрешением задачи получения литой, то-есть жидкой, а не цементованной стали.
Попытки изготовлять литую сталь делались не раз. Много нашумел своей сталью английский промышленник Генцман, но он расплавлял предварительно нацементованную сталь, чтобы сделать ее более однородной. Известно, что и Реомюр пробовал лить сталь.
Решающее и веское слово в этом деле сказали русские металлурги. Окончательное решение вопроса, как мы увидим ниже, дал П. П. Аносов. Но важно отметить, что идея организовать производство литой стали самостоятельно и параллельно разрабатывалась на разных русских заводах. Серьезных успехов добились С. И. Бадаев, впоследствии работавший на Камско-Воткинском заводе, и В. А. Всеволожский с Пожевского завода на Северном Урале.
Изобретение С. И. Бадаева относится «1808 году. Им в свое время даже заинтересовались в Петербурге и Бадаева вызвали в столицу, чтобы он на месте продемонстрировал свой метод производства стали.
Для приготовления стали Бадаев сконструировал специальную печь, состоявшую из двух отделений цементационного и тигельного. Исходным материалом для изготовления стали являлось кричное полосовое железо. Производство стали состояло сначала в цементации и в расплавлении цементованной стали. Затем снова производилась цементация с карбюризаторами, в которые входили различные сорта угля, белая глина, мел и др.
О приезде С. И. Бадаева в Санкт-Петербург тогда писалось в газетах. Вот что сообщалось в газете «Северная почта» от 14 января 1811 года:
«Некто из дворовых людей Семен Бадаев вызвался правительству, что он знает способ делать литую сталь превосходной доброты. Опыт, произведенный им при Санкт-Петербургском заводе хирургических инструментов под надзором особо отряженного до сего горного чиновника, совершенно оправдал предложение Бадаева. Сталь, выделанная им, представлена была Горному совету и по пробам разных вещей, из нее отработанных, как то: пуансонов, зубил, пружин, грабшихтелей и сверл, найдена не уступающей лучшей английской стали.
Из сей же стали Бадаева сделаны разные хирургические инструменты и бритвы здесь и в Москве, кои равным образом признаны хорошими. Бадаев как изобретатель сего способа, желая открыть оный на пользу общую, предал себя совершенно в волю всемилостивейшего государя, объявя, что он готов служить где угодно и открыть секрет свой кому повелено будет» 23.
Достижения С. И. Бадаева были настолько значительными, что правительство решило его выкупить и уплатило за него помещику 1800 рублей. Кроме того. Бадаева, наградили золотой медалью на Владимирской ленте и выдали единовременно 500 рублей.
Знаменитый русский хирург Н. И. Пирогов, руководивший впоследствии заводом хирургических инструментов, писал: «Мастера петербургского инструментального завода умели изготовлять наборы хирургических инструментов, по всей справедливости могущие служить образцом для заграничных мастеров» 24.
Работая на Камско-Воткинском заводе, С. И. Бадаев продолжал совершенствовать методы производства стали. Он приготовлял платинистую сталь и другие сорта ее.
В 1813 году бывший крепостной С. И. Бадаев, получил низший офицерский чин — шихтмейстера 14-го класса. Бадаев был самоучкой, никакого образования не имел. В его формулярном списке в графе «образование» значится: «русской грамоте читать и писать умеет» 25.
О дальнейшей работе Бадаева сообщает «Энциклопедический лексикон» Плюшара (1835 год). Там говорится следующее:
«Основал сталеделательное дело на казенном Камско-Воткинском заводе… Иностранный мастер Броун в отзыве об инструментальной бадаевской стали говорил, что до того он не видывал столь добротной стали. Сталь Бадаева оказалась лучше знаменитой гунцмановской (английской) стали, применявшейся для приготовления штемпелей. Россия тогда ежегодно ввозила стали и разных стальных изделий более чем на 3 млн. рублей. С распространением бадаевской стали ввоз этот мог прекратиться…
…Без сомнения выделка стали и изделий из нея будет приносить еще гораздо более выгоды, чем для Англии, — заканчивается заметка в энциклопедии, — ибо сталь мы будем приготовлять из собственного железа, между тем, как Англия покупает для этого наше русское или шведское железо» 26.
С. И. Бадаев умер в 1847 году, 69 лет от роду.
Еще ближе подошел к разрешению задачи передела чугуна в сталь русский изобретатель, владелец Пожевского завода В. А. Всеволожский. 17 марта 1814 года изобретатель подал заявку в Пермское горное правление на выдачу ему десятилетней привилегии на «новый способ делать из чугуна всякое железо, не переделывая оного в полосы кричным способом, и литую сталь» 27.
В своей заявке Всеволожский писал: «…малая цена, по которой сталь обойтись может, уменьшит привоз ее из чужих краев», а «большие количества, в каковых оная одним разом приготовляется… дают возможность отливать стальные цилиндры, прессовые винты, наковальни и др. огромные вещи». Изобретатель предлагал коренным образом изменить технологический процесс производства стали.
В то время на всех заводах мира железо и сталь получали из «свежеванного», или кричного, железа. Схема процесса была такой: отливка на доменном дворе в песке чугунных чушек; выжигание углерода из чугуна в кричном горне (окисление происходило за счет кислорода воздуха); проковка криц; рубка и повторная обработка в кричном горне; вторая проковка; протяжка в полосы.
По схеме Всеволожского, осуществленной на Пожевском заводе, процесс производства стали был значительно упрощен. Чугун разливался на доменном дворе в формы; затем в специальной, сконструированной Всеволожским печи чугун обрабатывался твердым окислителем, то-есть железной рудой, до получения мягкого железа; и последний этап — прокат железа на сорта, а также штамповка.
Здесь все ново, все необычно: и применение твердого окислителя и прокат вместо ковки.
Вместе с заявкой на привилегию В. А. Всеволожский послал в Пермь образцы полученных им железа и стали, из Перми их переотправили в Петербург.
Была создана специальная техническая комиссия, которая испытала присланные образцы стали.
Члены технической комиссии признали метод, предложенный Всеволожским, заслуживающим внимания и решили провести дополнительное испытание металла на Монетном дворе, а также дать его на пробу обергиттенфервалтеру, шотландцу Берду.
Из Монетного двора был получен положительный отзыв.
Берд ответил лишь через тринадцать месяцев. Он дал резко отрицательную оценку пожевской стали и сделал все, чтобы не дать изобретению русских сталеваров ходу. Причины этого нетрудно понять. Берд был владельцем механического завода в Петербурге, он претендовал на то, чтобы занять монопольное положение в стране по производству паровых и других машин. Владелец Пожевского завода русский механик Всеволожский был конкурентом Берда. На Пожевском заводе также делали паровые машины, здесь в 1815 году начали строить и пароходы. В 1816–1817 годах стимботы, то-есть пароходы, Всеволожского уже ходили по Каме н Волге. На заводе было построено два паровых судна — одно в 36, а другое в 6 лошадиных сил. На этом предприятии были изготовлены также первые фрезерные станки. Словом, это передовое предприятие своего времени было весьма чувствительным «бельмом» на глазу Берда.
В 1815 году Берд подал в министерство внутренних дел прошение о выдаче ему привилегии на десять лет на введение паровых судов по всем водным путям Европейской России. Понятно, что Берд делал все, чтобы провалить конкурента, и добился своего. Прошение Всеволожского было положено под сукно и лишь спустя десять лет было обнаружено среди неразрешенных дел.
Несмотря, однако, на старания Берда и других иностранцев, пожевские машиностроители продолжали поиски новых путей производства железа и стали, это было продиктовано потребностями машиностроительного производства. Пожевский завод был тогда одним из крупнейших предприятий по выделке железа и стали, его годовое производство достигало 120 тысяч пудов. Только на нескольких заводах России годовое производство железа превышало 100 тысяч пудов.
Всеволожский стоял на верном пути. Полное осуществление предложенной им схемы производства тормозилось лишь из-за несовершенства конструкции печи, в которой чугун превращался в мягкое железо.
Павел Петрович Аносов внимательно следил за напряженными поисками, которые велись в первой четверти XIX века для отыскания наилучших методов производства стали. Установлено, что С. И. Бадаев присылал Аносову в Златоуст образцы своей стали.
Но Аносов понимал, что никакие поправки, внесенные в старые схемы и методы изготовления стали, не могут дать удовлетворительного решения проблемы — обеспечить развитие машинного производства необходимым прочным материалом.