История Нижнетагильского металлургического комбината в 18 в.

К идее непрерывной прокатки Кузнецов шел поэтапно: сначала он решил, что проще, да и дешевле, будет  прокатывать «четвероугольное» железо не в два приема, с перевалкой, а в двух поставленных друг за другом плющильных машинах. В этом случае отпадет необходимость во втором нагреве железа.

Но эта идея, сама по себе рациональная и правильная, на деле оказалась почти невыполнимой: скорость прокатки у машин получалась разной, железо между ними выгибалось или  рвалось, да и попасть точно в  «ручей» второго стана было очень  трудно. И вот тогда Кузнецов и  приходит к мысли объединить две  «плющильных машины» в один стан непрерывной прокатки.

О сложности проблемы, которую  так блестяще разрешил Кузнецов, говорит  хотя бы то, что он не только соединил обе пары валков шестеренчатой передачей, но и точно подобрал размеры каждой пары. Над этой задачей – равномерной  прокатки железа в двухвалковом непрерывном  стане – бились позже многие инженеры и в конце концов пришли к решению, найденному тагильским мастером: валки должны быть разными по диаметру, причем вторая пара – больше первой. Только в этом случае двухвалковый стан может работать точно, без разрывов и сминания прокатываемого железа. Можно удивляться, каким образом Кузнецову только на основе интуиции удалось решить эту сложную инженерную задачу.

В феврале 1776 года модель двухвалкового  стана непрерывной прокатки была уже в Москве рассмотрена Демидовым, и в Нижнетагильский завод  ушел ответ: «Модель для дела четверогранного железа я рассматривал и нашел, что сия машина против прежней шталмееровой способнее, за что мастеру Жепинскому сказать спасибо… С получением сего постаратца оной конторе по той модели и настоящую машину в пристойном месте зделать».

Однако ни средств, ни людей  для постройки «настоящей машины»  Демидов не выделил, и Кузнецов вынужден был практически в одиночку, только со своими учениками в «слесарной избе», строить новую, теперь уже  действующую модель будущего стана  непрерывной прокатки. Фактически это  уже была не модель, а стан для  прокатки прутков небольшого диаметра, на котором Кузнецов, очевидно, проверял свои идеи и узлы – их размеры, прочность – будущей «настоящей машины».

Прокатанные на действующей  модели прутки Кузнецов отослал опять  Демидову, «на апробацию», и стал ждать ответа. Но с ответом Демидов  на этот раз не спешил. Лишь в 1787 году Кузнецову, наконец, разрешили построить  «настоящую машину», однако с приводом от обычного, «рядового» водяного колеса, мощность которого по оценкам современных  гидротехников была не более 20 лошадиных  сил.

Очевидно, Кузнецов понимал, что «рядовое» колесо двухвалковый стан не потянет, мощности его едва хватало на одновалковую плющильную машину, но ослушаться приказа хозяина завода, опасавшегося, что большие водяные колеса приведут к «оскуднению» воды в пруде, в конторе никто не посмел. Кузнецов приступил к работе над станом, видимо уже понимая, что в работе он свое детище так и не увидит.

Так оно и случилось: первый в мире стан непрерывной прокатки мог работать только вхолостую, и  все попытки заставить его  катать «четверогранное железо» закончились неудачей. Это была уже техника следующего века, парового, однако первые паровые машины на Нижнетагильском заводе появились лишь спустя тридцать лет.

Точно такая же история  произошла и с изобретенными  Кузнецовым ножницами для резки  железа, приводить в действие которые  тоже должно было довольно крупное  водяное колесо, которое Демидов  опять-таки строить не разрешил. Поэтому  из всех изобретений Е. Г. Кузнецова  на Нижнетагильском заводе получили внедрение «пилозубильная машина» – для насекания зубьев на пилах горячем виде, которую он построил в 1772 году, одновалковый стан для прокатки «четверогранного железа» и новый листопрокатный стан, построенный Кузнецовым взамен первой «листоплющильной машины» в 1774 году. Он мог катать листовое железо шириной в ¾ аршина, то есть до 53 сантиметров. Очевидно, эти три прокатных стана, да еще бездействующий двухвалковый непрерывной прокатки и попали в «ведомость» И. Германа по плющильному производству на уральских горных заводах.

1.2.4 Куренное дело

О тяжести труда женщин и детей можно судить хотя бы по норме разбора куч руды на «вольных пожигах»: две работницы за смену должны были наполнить мерный ящик, в который входило 200 пудов отожженной и разобранной руды.

Не менее тяжелым и  трудоемким делом было и куренное – по выжигу древесного угля.

Особенность куренного  дела заключалась прежде всего в том, что им, как правило, занимались лишь приписанные к заводам крестьяне. Ежегодно, примерно с марта, в Нижнетагильский завод с окрестных слобод начинали тянуться пешие и конные, чтобы отрабатывать на куренных работах подушную подать. Жили углежоги в лесу в избушках и балаганах и до самого мая валили лес, рубили на поленья и сортировали «по принадлежности» – береза к березе, сосна к сосне, отбрасывая лишь лиственницы, которые при томлении в кучах взрывались. Затем из поленьев выкладывались огромные кучи-поленницы.

После того, как поленницы  были готовы, к углежогам приезжал приказчик с завода – принимать  работу. И вот здесь-то и начинались те самые мытарства, которые нередко  приводили и к отказам приписных  крестьян, являться «на курени», и  даже к бунтам. Приказчики измывались над углежогами как хотели: то им не нравилась кладка – «зело щелястая», то они находили в кучах «недомерок» и опять же заставляли поленницы перекладывать. А у крестьян, оторванных от дома, душа рвалась к пашне – уже май на носу, пахать надо! И они готовы были умилостивить приказчика какой угодно взяткой, только бы он принял у них работу и отпустил с миром. Все лето крестьяне были заняты полевыми и сенокосными работами, а с сентября после уборки хлебов возвращались в свои курени – выжигать уголь. И начинался сущий ад, немногим легче, чем на колошниках доменных печей.

Для начала кучи покрывали  дерном и сырой землей, оставляя лишь в середине «трубу» – отверстие  для тяги. Поджигали кучи берестой и когда пламя разгоралось достаточно сильно, «трубу» заваливали землей. В таком виде кучи должны были томиться от двух до трех недель. И не дай бог, если заснувший от смертельной усталости, холода и угара углежог прозевает томление – вся работа насмарку. Одинаково было плохо, если жар внутри кучи начнет остывать или если наоборот разгорится слишком сильно. В первом случае – недожог, который карался самым суровым образом – штрафами и незачетом работы, а во втором – начинался такой пожар, что кучу неизбежно приходилось растаскивать и тушить поленья по отдельности.

Угля для Нижнетагильского завода требовалось колоссальное количество. Только на выплавку руды чугуна – полтора  пуда, что приводило к ежегодному уничтожению свыше пятисот деревьев! Но еще больше угля на приготовление  железа – уже по 4,5 пуда на каждый пуд сортового железа, и совсем уж баснословное количество угля переводилось на сталь – 12 пудов на каждый пуд  томленой, то есть цементированной  стали!

Круглый год вокруг Нижнетагильского завода, за исключением двух-трех летних месяцев дымились и нещадно чадили сотни, тысячи угольных куч.

И все же куренное дело не в пример доменному, а особенно кричному, на заводе считалось легким: как-никак, а, считай, половина труда, когда лес  валился и выкладывались кучи, подкармливались на подножном корму. Самым тяжелым на заводе совершенно справедливо считался труд кричных работников.

1.2.5 Кричное дело

Кричное дело, второе по значимости после доменного, на Нижнетагильском  заводе на первых порах было представлено лишь тремя молотами, расположенными, как и на большинстве остальных  уральских заводов, в «кричной фабрике» по другую сторону ларя – от дома. Здесь-то, в кричных горнах, и получалось знаменитое на весь мир железо, клейменное силуэтом соболя.

Кричная фабрика представляла собой довольно низкое, так же как  и литейное, насквозь прокопченное помещение, озаряемое пламенем корнов, в которых на углях томился медленно оплавляясь и стекая на дно горна, штыковой чугун. Как и на доменной фабрике, здесь были свои «духовные мехи», гнавшие в горны по медным фурмам «густой» воздух, правда, кричные мехи были по размерам меньше доменных, но приводились в действие таким же двухсаженным водобойным колесом.

Тут же неподалеку от горнов устанавливался (один на два горна) молот с наковальней. Молот приводился в действие все той же водой, таким  же «боевым валом» с чугунными  пальцами. Молоты, как правило, делались из чугуна, хотя это было опасно в  работе – чугун трескался, обсекался  и увечил людей. Но чугун был дешевле, и заводчики считали для себя выгоднее иметь опасные, но зато дешевые  молоты.

А молотов нужно было довольно много: для отжимки криц – с закругленной боевой частью, для вытягивания брусьев и полос из крицы – с узким, плоским боем, а для выравнивания досок – с широким плоским боем. Но самый главный был, конечно, для проковки криц, о котором Геннин писал, что эти молоты должны быть «косые, плотные, с лица гладкие и ровные, и в ушах был бы просторнее, а именно шириною не меньше 5, длиною 9 верш, весом от 20 до 25 пуд».

Сердцем кричного производства был горн, представляющий собой пирамиду из горного камня чугунными плитами, облицованными особым горновым камнем. На этот камень и плавилась крица. Капля за каплей образовывали на дне  горна ноздреватый рыхлый ком, который  назывался «полукрицей». Эту «полукрицу» кузнецы крошили ломами и топорами и вновь поднимали на угли. Вновь, вторично, на дно горна стекал каплями металл, но теперь уже окончательно обезуглероженный – чистое, мягкое железо. Однако это железо, ноздреватая крица, содержало в себе слишком много окалины и «соку» – шлаку.

Дождавшись, когда крица  станет «слепой», то есть вырастет до нужного  размера и приобретет нужный цвет, мастер выхватывал ее из горна длинными клещами (а весила крица, как правило, 5-6 пудов, причем, бывали крицы и больше, все зависело от того, на что они  шли), подмастерья подхватывали ее и  так общими усилиями перетаскивали  на наковальню. После этого мастер пускал воду на колесо и молот начинал методично обжимать раскаленную пластичную. Крицу, выжимая из нее и разбрызгивая во все стороны малиновый «сок». Затем крицу опять общими усилиями перетаскивали в горн, на угли, но теперь уже для подогрева, и выковывали из нее брусок или полоску – что требовалось. А перед сдачей внимательно осматривали каждую полоску, высекали пленки, крупинки «соку» и вновь нагрев, правили под молотом, стремясь не допустить при этом заметных молотовин. И лишь после этого железо шло на пробу.

Таким образом, мастер с  подмастерьями выделывал не более  десяти пудов железа, получая за эту «адову работу» сущие копейки: мастеру демидовская контора  за каждый пуд платила по три копейки, а подмастерьям – по копейке с  четвертью. Но это в том случае, если железо получалось «не плоше свицкого», а если хуже, то плату мастеру сбрасывали до одной копейки.

Не так-то просто было заставить  работать людей в этой «адской  пучине». Наставления Акинфия Демидова, отлично разбиравшегося во всех тонкостях кричного дела, говорят сами за себя: «Железо делать добрым мастерством, не пленковатое и концы б были проваренные, и наковальни были б не логованые, и крицы были б не чугуноватые и клеймили б прямо. А неисправных мастеров наказать до их охоты. Сечь без всякой пощады. А мирволить будете и вам такое ж наказание. Акинфий Демидов». Естественно, после таких «отеческих» наставлений хозяина кричные мастера работали до изнеможения, так что после смены свеженадетая холщовая рубаха от соли «колом стояла». Испытания Уральскому железу определил сам Петр I. Указом Берг-коллегии от 1722 года для пробы железа полагалось в землю вкопать круглый, толщиной в шесть вершков, стол с выдолбленной в нем по размеру полосы дырой. Полоса просовывалась в дыру и обвивалась вокруг стола трижды. Потом разматывалась и исследовалась: если «знаку переломного не явила», значит, признавалась годной для дальнейших испытаний.

Для вторых проб выбирались двое самых сильных кузнецов, которые  брали полосу за конец и изо  всей силы ударяли ею о край наковальни три раза. «Потом, другими концом обратя, также трижды ударять», - гласила инструкция. На доброй полосе должен был остаться только след от удара о наковальню. Если же в этом месте полоса «знак переломный явила», а тем паче вообще переломилась, то шла в брак, а работу мастеру и его подмастерьям оплачивали в три раза дешевле. Не говоря уже о хозяйском гневе.

Конечно, добиться такого железа, чтобы оно прошло оба эти жестокие испытания, было нелегко – тут  уж действительно могло выручить только глубокое профессиональное мастерство, передававшееся из поколения в поколение.

После проб железо, наконец, считалось вполне годным и клеймилось фирменным знаком – силуэтом соболя. А отбракованные полосы и брусья шли на новый передел – на сталь.

Сталь, очевидно, для мастеров того времени была наиболее трудным  и наиболее загадочным материалом. Во всяком случае, изучая инструкции и  постановления того времени, нельзя не прийти в изумление – сколько  же тяжкого труда, времени и затрат угля требовалось для изготовления стали! Очевидно, и здесь во главу  дела была поставлена та же жестокая традиционность, как и в механическом оборудовании заводов. Трудно, например, понять, зачем  уже готовое, обезуглероженное и  прокованное железо вновь в горнах обращалось в чугун, но именно с этой операции и начиналось на Нижнетагильском  заводе приготовление стали. После  этого переплавленный в горне  чугун выпускался такими же каплями  и струями, как и при нормальном кричном деле, однако, не на дно горна, а на землю, где и делился на небольшие крицы, которые затем  поднимали на угли, вновь проваривали, каждый раз густо посыпая «треской» – железными крошками.

Затем такая «тресковая»  крица окуналась в жидкий чугун, проковывалась под молотом и  закаливалась в воде. Но это по сути лишь подготовка к самому процессу получения стали.

Выкованные таким образом  плашки опять проваривали в горне, на этот раз посыпая песком, несколько раз проковывали под молотом, гнули, вытягивали в прут и лишь после всего этого закаливали в воде по-настоящему. То и была сталь, и ее испытывали точно так же, как и железо, - битьем о край наковальни. Только в отличие от железа сталь должна была сломаться.

Надо сказать, что, несмотря на такой сложный и малопонятный с точки зрения современного металловеда  процесс, в какой-то степени напоминающий приготовление булата, тагильская сталь в отличие от чугуна и железа высоким качеством не блистала, и за границей, особенно в Англии, предпочитали из тагильского железа варить сталь по собственным рецептам и методам.