История Нижнетагильского металлургического комбината в 18 в.

Другими словами, колотушечная металлургического завода XVIII века представляли собой нечто соответствующее современному обжимному цеху. Но с большей доводкой заготовки до нужного размера.

Наиболее простой по устройству, очень напоминающей колотушечную – те же, чуть поменьше, молоты пудов  по 10 – 12, однако «с лицом, наваренным доброй сталью», такие же, но опять же чуть поменьше горны «для подогреву», - была «дощатая фабрика», на которой выковывалось кровельное, или «дощатое» железо.

Сюда из колотушечной поступали прутки-заготовки; эти прутки «дощатый мастер» на глаз, сообразуя с заданным размером листа, который обычно выпускался квадратом со стороной в 53 и 71 сантиметр, рубил на куски, разогревал в горне и раскатывал под молотом, каждый раз «разглаживая» плоской частью «лица», чтобы на «доске» не осталось молотовин, и эта операция по раскатке и разглаживанию повторялась иногда до десятка раз, пока не получался нужной толщины лист. Мучительная и страшно трудоемкая операция, особенно если сравнивать с нынешними способами получения тонкого листа в прокатных станах. А ведь «доску» из прутка нужно было отковать еще настолько точно и удачно, чтобы она пошла придирчивый контроль - а нет ли на ней плен, то есть расслоений и дыр, для чего «доска» рассматривалась на свет, а выдержит ли «доска» сгибание угла, чтоб и следа от сгиба не осталось… Только после этого «доска» считалась годной и клеймилась все тем же «соболем».

Часть «досок» шла в  товар - на кровлю, а часть оставалась на заводе – для лужения и «выбивки»  из нее посуды: кастрюль, ведер, тазов. Вообще надо отметить раньше из «дощатого» железа готовили не в пример нынешнему времени гораздо больше и посуды, и всевозможной домашней утвари, а особенно из меди из и жести.

Интересно, что луженая  жесть оказывалась необычайно стойкой  и ко времени, и ко всевозможным агрессивным средам. Трудно понять, в чем тут дело, скорее всего в необычайно высоком качестве самого железа из высокогорского магнетита, практически чистого от серы и фосфора, но не исключено, что причина стойкости луженой жести заключалась в технологии подготовки под лужение, в очистке ее поверхности от окалины. Для этого «доски» обдирались сначала щетками вручную, а потом долго квасились в самых настоящих квасных наполненных хлебным квасом чанах. Поэтому позже, когда на рынке появилась луженая жесть, приготовленная при помощи травления кислотой, уральскую, которой из-за качества неизменно отдавали предпочтение, хотя она и стоила значительно дороже, стали называть «квасной» или «квашеной».

Наиболее сложной по устройству была «проволошная фабрика». Впрочем, приготовление проволоки и сейчас является делом довольно сложным и трудоемким, да в принципе и способ ее получения остался тем же – протягивают через ряд последовательно уменьшающихся отверстий-фильер.

В отличие от остальных  «фабрик» «проволошная» обычно строилась в два этажа – это вызывалось сложностью привода «тягольного станка» от водяного колеса. На первом этаже как раз и устраивался водяной ларь с колесом, сидевшим на боевом валу диаметром около метра. Посреди вала был насажен ряд чугунных ральцев, приводивших в движение небольшой колотушечный молот, которым бруски железа, поступавшие из колотушечной, рубились на нужного размера куски. Чуть подальше на боевом валу сидел еще ряд ральцев, но более редко. Вот эти то пальцы уже через систему деревянных рычагов воздействовали непосредственно на сам «тягольный станок», который располагался на втором этаже.

«Тягольный станок» представлял собой массивную чугунную плиту (реже деревянную, за бедностью), к торцу которой перпендикулярно крепилась «тягольная» – тоже чугунная, однако обваренная сталью и с множеством отверстий – фильер. Перед «тягольной доской» на станине располагалось любопытное сооружение, чем-то напоминавшее огромные щипцы для колки сахара. Вся сложность для техники XVIII века заключалась в том, чтобы поступательное движение этих захватов-щипцов, которые, закусив кончик оттянутого и просунутого через фильеру бруска, протаскивали его целиком, согласовываясь с вращением боевого вала.

Надо сказать, что «проволошная фабрика» в то время была, пожалуй, наиболее механизированным цехом. Особенно в сравнении с ковкой якорей.

Якори, не считая пушек, которые не ковались, а отливались, были наиболее крупными изделиями уральских заводов, в том числе и Нижнетагильских. Сложность изготовления якорей заключалась не только в их размерах, но и в особо высоких требованиях к их прочности. Поэтому ковали якоря только «высокие мастера».

Ковали якоря в особых, гораздо больше обычных мастерских из стандартных полос и брусков: сначала по отдельности тапы, сваривая для них по нескольку полос  брусков, затем таким же образом  стержень-цевие, и уж в последнюю очередь все сваривалось вместе и несколько раз проковывалось под тяжелым молотом. И только после того, как весь якорь целиком был прокован, начинались испытания его на прочность.

Испытания эти, надо признать, были и довольно жестокие, и вместе с тем «изрядно видные»: якорь  подвешивался к балке мастерской на особом блоке, и затем по команде  проверяющего его нужно было «слушать, не одерживая на чугунный брус или  доску раза три и, буде от того устоит, то насечь на нем мастеру, где делан  и число настоящего года и свое мастерское управительское, кто при оной пробе случитца, имена и вес и литеру Р, что значит, что опробован».

Занимались на Нижнетагильском  заводе и отливкой колоколов главным  образом по заказам церквей. Но лили и для собственных нужд – сигнальные для рудников и заводов. Для церковных, «звонарных» колоколов бралась самая лучшая медь, в нее в отношении 20 к 100 добавлялось олово, а для «серебряного звона» бросались и деньги. Колокола, как и пушки, отливались в яму, а особо большие требовали сооружения и специальных крупных плавильных печей.

Но и колокола, и якори – все это эпизодические заказы, главное, чем жил Нижнетагильский завод, что выпускал ежедневно, были чугун и «сортовое», или «дельное» железо в виде «четвероугольного» бруска, «доски» или полосы.

И здесь стоит упомянуть  об организации всего горнометаллургического хозяйства, центром которого был Нижнетагильский завод, Дело в том, сто четыре его домны выпускали столько чугуна в сутки, что переработать его полностью на железо в самом Нижнем Тагиле было невозможно. В связи с этим Нижнетагильский завод постепенно оброс целой серией вспомогательных по сути дела металлоперерабатывающих заводов, связанных между собой, как сейчас принято говорить, системой коопераций, Для современного инженера-технолога согласованность по объему и срокам выработки различных звеньев единого производства, каким, собственно, и был комплекс Нижнетагильских заводов ,звучит аксиомой. Однако для техники XVIII века такая согласованность всех звеньев производства бала практически неразрешимой задачей, и здесь-то прежде всего и проявился недюжинный талант организатора производства и великолепного знатока всего горнозводского дела генерал-лейтенатна Геннина. Он не только первым ввел нормы расхода, угара, обсечки и тому подобного на все звенья металлургического производства, но и разработал методы расчета всего технологического цикла – от руд до проволоки, бруска и «доски». При всей сложности, как мы видели, металлургического производства, когда готовое изделие получается многоступенчатым, да к тому же еще и «эстафетным» способом – передачей из фабрика в фабрику, это было для того времени поистине головоломной задачей, с которой Геннин, справлялся самым блестящим образом, разработав массу «калькуляций» и смет. В самом деле «штаты», скажем, того же Нижнетагильского завода времен Акинфия Демидова говорят о чрезвычайной универсальности хозяйства.

Практически все, что нужно  было для бесперебойной работы завода – от руды до горнового камня  и каната,- все делалось в самом  заводе.

А вокруг Нижнего Тагила возникает целая серия вспомогательных, чугуноперерабатывающих и даже более специализированных заводов, как, например, Черноисточинский, по свидетельству академика П. С. Палласа, выпускавший железо особого образца исключительно для «аглицких подрядчиков», причем ежегодно до 280 тысяч пудов; затем Нижнесалдинский, специализировавшийся на выпуске сортового железа; затем Висимо-Шайтанский и, наконец Висимо-Уткинский железоделательные заводы. «Сырое железо, - с некоторым удивлением отмечал академик П.С. Палас, привозят сюда из Нижнетагильского завода, а выделанное, коего в год до семидесяти тысяч пуд выходит, отвозят гужем за тридцать верст в Висимошайтанский завод, а оттоль по Чусовой судами…»

В то же время, в 60-е годы XVIII века был проведен целый ряд  мер, во-первых, по повышению качества нижнетагильского железа, а во-вторых, по ограждению его от фальсификаторов. И то, и другое, конечно, диктовалось, прежде всего условиями конкуренции на международном рынке – соперничеством с английскими и особенно шведскими заводчиками. «Инструкция сибирских моих заводов прикащикам Ивану Андрееву, Мирону Попову, Григорию Белому», датированная 1762 годом, содержащая наставления по ведению заводского дела, особое внимание уделяет качеству металла, «Смотреть, - наставлял заводчик Н.А.Демидов своих приказчиков по Нижнетагильским заводам, - чтоб железо было делано спелое, а не сырое, и полосы были шириною в два с половиной дюйма, толщиной в полдюйма». Интереснее всего, что в этом документе впервые так остро проявляется проблема сохранения фабричной марки тагильского металла. Поскольку «по праву наследства» клеймо «старый соболь» перешло к старшему сыну Акинфия, владельцу Невьянского завода, Никита приказывает: «А на тех полосах вместо прежняго клейма клеймить пригоде сими литерами: ССNАД». Что надо было расшифровывать как «статский советник Никита Акинфиевич Демидов». Однако таковы были сила традиции и известность прежней марки, что первые литеры стали расшифровывать как «старый соболь». Под эти названием тагильский металл и был известен в Европе и России практически до конца XIX века – до вытеснения с рынка более дешевым южным железом.

Одновременно с переходом  на новое клеймо Н.А.Демидов подал  в правительство «отношение», в  котором настаивал на издании  закона, карающего подделку фабричной  марки. И такой закон, правда, спустя лишь шесть лет, в 1769 году был принят, и запрет использования чужого фабричного клейма железа объясняется тем, «дабы  не прилагать охулии и бесславия».

Очевидно, эти экстраординарные меры были вызваны первыми признаками если не упадка, то сокращения спроса за рубежом, особенно в Англии, на тагильский металл. Архивные бумаги шестидесятых годов говорят о том, что качество металла было предметом обсуждения и даже хозяйского гнева постоянно. Так, в начале 1768 года Никита Демидов своим нижнетагильским приказчикам выразил «крайнее неудовольствие» вплоть до «поротья кнутом» за «пленкованность», молотовины и другие дефекты тагильского железа, обнаруженные, очевидно, купцами, и потребовал, чтобы приказчики немедля ознакомились с постановкой дела в колотушечной, кузнечной и «дощатой» фабриках на Кыштымском и Каслинском заводах, принадлежавших его двоюродному брату Н.Н. Демидову. И как показывают двухнедельные рапорты приказчиков, это приказание было исполнено.

В последней четверти XVIII века известность приобретает, наконец, и нижнетагильская сталь. Но уже  на принципиально новой технологии – при помощи цементации, то есть насыщения обычного мягкого железа, особенно его поверхности, углеродом. “Сталь и уклад этого завода превосходят  все другие уральские заводы”, так как “ни на каком другом заводе для цементирования в печах прямо из полосового железа стали не превосходит”.

С изобретением нижнетагильского способа получения цементированной  стали связана любопытная и до сих пор до конца не проясненная  история.

Цементированная, очень  твердая сталь понадобилась прежде всего самой “казне” – для изготовления чеканов и матриц, для нужд монетного двора. Переход с серебряной мелкой монеты на медную потребовал чеканки огромного количества монетной «деньги», а отсюда возникла потребность в твердой стали. На первых порах такую сталь Россия закупала во Франции и Англии. Но революция во Франции, затем войны Наполеона, отрезали эти традиционные источники получения твердой стали, и в Екатеринбург поступило распоряжение наладить производство собственного металла “в подобие Английской цементной стали”. Производство цементированной стали потребовало принципиально новых решений по многим вопросам: и в конструкции закалочных “ящиков”, и по устройству самих печей, но больше всего трудностей было с огнеупорной глиной. Очевидно, температура цементации по гумпрехтовской технологии была настолько высока, что ее не выдерживали не только традиционный горновой камень, но и кирпич, которым в то время уже начали выкладывать горны доменных печей. В конце концов после долгих поисков была отыскана “белая огнестойкая, наподобие фарфоровой, глина” сначала в рудниках Каменского завода, а затем и “под боком” – на реке Пышме, которая вполне удовлетворила “мастера стальных дел”.

Гумпрехтовская цементационная сталь, полученная в “пробных печах” в Нижнеисетске, “весьма строгие пробы выстаивала и многим превосходила не только бывшую проварочную Пышминскую или Германскую, но и Нижнетагильскую сталь”.

Таким образом, в Екатеринбурге  была получена, как считалось, первая русская цементационная сталь –  это произошло в самом конце XVIII века и в самую пору было бы запускать гумпрехтовскую технологию в производство для получения цементационной стали в промышленных масштабах. Но тут случилось неожиданное: Н.С.Ярцева на посту начальника Уральских горных заводов сменил И.Герман, в последствии известный как автор фундаментального «Описания заводов, под ведомством Екатеринбургского горного начальства состоящих», который очень быстро установил, что Гумпрехт «открыл Америку вторично», что в Нижнетагильском заводе давно уже, хотя и без широкой огласки, то есть секретно, налажено производство отличной цементационной стали, которую «по неведению» все принимали за прежнюю, проварочную. И гумпрехтовскую мастерскую в Нижнеисетске тотчас прикрыли «за ненадобностью».

Документы, к сожалению, не донесли до нашего времени сведений ни о дальнейшей судьбе «известного  преступника» Гумпрехта, оказавшегося на деле «весьма искусным мастером», ни об авторе технологии нижнетагильской цементационной стали.