Генри Корт

М. ЛЕСНИКОВ

Железо и сталь как основные материалы так прочно внедрились в современную технику, что нам даже нелегко себе представить, как можно было обходиться без них. А сравнительно не так далеко от нас то время, когда промышленность не применяла стали в машиностроении (из нее делался только инструмент) и в очень небольших размерах применяла ковкое железо и чугун.

Полтораста лет назад не умели получать в достаточно больших количествах ни ковкое железо, ни сталь однородного и хорошего качества и достаточно дешевым способом. Такой способ выработки ковкого железа из чугуна, более или менее удовлетворявший этим трем условиям и известный под именам пудлингования, был открыт Генрихом Корт. Мы очень мало знаем о жизни Генри Корта. Он родился в Англии в 1740 г. Кто его родители, где и как он учился — это нам неизвестно.

Двадцати пяти лет — он уже подрядчик английского адмиралтейства (Морского министерства), и это было, вероятно, очень выгодным делом. Поставляя всевозможный инвентарь для военных судов, Корт натолкнулся на большие затруднения при поставках железных изделий. Английское железо и чугунное литье были тогда настолько низкого качества, что правительство категорически отказывалось принимать какие-либо изделия из них. Для казенных поставок шел исключительно заграничный товар —  шведское и русское железо.

*

Нам теперь кажется странным, что индустриальная страна Англия когда-то всецело зависела от ввоза иностранного железа. Однако до Корта обстояло именно так. Обладающая необъятными запасами каменного угля и железных руд Англия почти весь XVIII век испытывала острый недостаток в железе —  «железный голод». Изобретение выплавки металла из железной руды на коксе вместо древесного угля, сделанное после работы трех поколений английским заводчиком Абрагамом Дерби в 1735 г., лишь наполовину разрешило это острую проблему. Оно задержало уничтожение остатков некогда обширных дубовых лесов, беспощадно сожженных в доменных печах, тем более, что для выплавки чугуна и железа можно было использовать огромные залежи каменного угля.

Выплавка чугуна на коксе начинает распространяться в Англии лишь с 50-х годов XVIII века. Но применение чугуна не всегда возможно в технике, и для многих целей было необходимо применение ковкого железа даже для нехитрой техники того времени, когда главным материалом технических сооружений было дерево. Главным потребителем железа было морское ведомство. Якоря и цепи к ним были самыми крупными и наиболее ответственными железными частями снаряжения деревянного парусного корабля (пушки отливались из чугуна). Проволока, гвозди, лопаты, всевозможные крюки, скобы, ободья для колес — на все это требовалось мягкое, ковкое железо. Наконец полосы хорошего железа нужны были для изготовления стали путем цементации железных полос, т. е. прокаливания их в угольном порошке и пропитывания углеродом. А из стали мастера Шеффилда делали славящийся на всю Европу скобяной и ножевой товар.

Получение железа из чугуна являлось таким образом не менее важной задачей, чем самая выплавка чугуна. Но тут снова возникала проблема топлива. Для переработки чугуна в железо требовался древесный уголь.

*

Чугун перерабатывался в железо в так называемых кричных горнах. Отдельные детали производства в различных местностях были разными, но суть одна. Тогдашним горном служило углубление в каменном, фундаменте около 65 см в длину, 60 в ширину и 30—35 в глубину. Дно и стенки были выложены чугунными плитами. Через отверстие в одной из стенок была вдвинута внутрь горна на 7—10 см фурма (медная коническая трубка), через которую направлялась сильная струя воздуха из 2 мехов, отделенных от горна каменной стеной и обычно приводимых в движение водяным колесом. Очень важное значение имел наклон фурмы и направление струи воздуха.

На дно горна «под» набивался слой шлака (обычно шлак оставался от предыдущей плавки). Затем слой шлака с древесным углем и наконец чистый уголь.

В сочинениях Сведенберга 200 лет назад описывается железоплавильная печь. Она работала на древесном угле. Наверху рисунка — та же печь в разрезе

После розжига горна в раскаленные угли втыкали конец чугунной чушки, соблюдая при этом известное расстояние от устья фурмы. Конец чушки постепенно оплавлялся, чугун каплями стекал на под. В это же время под влиянием кислорода вдуваемого воздуха и расплавленных богатых окислами железа шлаков (известная часть железа соединялась с кислородом и уходила в шлак) чугун терял большую или меньшую часть содержащегося в нём углерода, а также и другие примеси. Собравшуюся на дне рыхлую, губчатую массу потерявшего углерод железа ломом приподымали выше устья фурмы, подкладывали уголь и снова переплавляли (на этот раз плавка продолжалась несколько минут).

Затем ком железа — крицу — вытаскивали из горна и, отбив от шлака и окалины, клали на наковальню молота, приводимого в движение водой. Ударами этого молота выжимали шлак, уплотняли металл и проковывали крицу в железный брусок. Во время этой обработки крица иногда разрубалась на отдельные куски, которые прогревались снова в горне и затем вторично проковывались. Иногда крицу делали настолько большой, что из нее выходил один брусок.

Такая кузница с одним нагревательным и тремя плавильными горнами давала в неделю около трех тонн полосового железа. При переработке чугуна в железо терялось от четверти до трети первоначального веса металла и получались куски прокованного железа в 16—20 кг. Способ был неудобным и невыгодным. Нелегко было получить металл однородного качества, а плавка пожирала огромное количество древесного угля. Понятно, что это производство могло процветать лишь в странах, богатых лесом, вроде России и Швеции, изготовлявших лучшее железо. В Швеции этот способ сохранился и до настоящего времени.

Железоплавильная печь-домна XVIII века. Она имела уже некоторую незатейливую механизацию. Ее меха приводило в действие водяное колесо

Но для безлесной Англии этот способ становился все более и более недоступным. Первая по запасам руды и угля страна вынуждена была ввозить к себе ковкое железо. Год от года увеличивался ввоз.

*

В 1775 г. Корт ликвидировал свою лондонскую подрядную контору и устроил в окрестностях Портсмута, главного военного порта Англии, кузницу и прокатную мастерскую. Тогда же он вступил в компанию с Самуилом Джеллико, сыном казначея морского ведомства Адама Джеллико. После нескольких лет работы труды Корта увенчались успехом, в 1783/84 г. он берет патенты на новые способы получения железа. В первой из своих работ им были установлены общие принципы прокатки в валках сварочного железа

«Из четырехгранных и плоских полос делаются связки, «пакеты», четырехгранной формы. Их скрепляют обручами или же из старых прокатанных листов делают род ящика, который наполняется железным ломом. Несколько таких пакетов можно прогревать до сварочной температуры в пламенной печи, которая называется сварочной печью. Пламенные печи лучше для основательного прогревания металла, нежели печи с искусственным дутьем. После прогревания пакеты проковываются отдельно или по два по три вместе под молотом. Пакеты можно вытягивать при проковке до значительных размеров. Пакеты можно также, сузив к концам, пропускать через валки обыкновенного прокатного и разрезного стана, отчего выдавливается шлак, и металл переводится в волокнистое, вязкое состояние. Проковка под молотом при этом отпадает. Пропуском через гладкие или желобчатые валки могут быть изготовлены таким образом листы, прутья, полосы обручного железа».

Патент охватывал только обработку сварочного железа, а самый способ его получения был освещен во втором патенте. 

«Сырым материалом, — говорится в этом документе, — служит чугун всякого рода (также с рудой, железными обрезками), печью является соответствующих размеров пламенная печь, под которой углублен в виде плоской чаши для принятия расплавленного металла. Моя печь предварительно нагревается до нужной степени при помощи сырого каменного угля или другого горючего, и затем в нее насаживается расплавленный металл. Если насаживают нерасплавленный чугун, то все дверцы плотно закрываются, пока металл совершенно не расплавится... Затем вся эта масса переворачивается и перемешивается железными стержнями или другими инструментами через небольшое отверстие в дверце, и эта операция продолжается все время до окончания процесса.

Металл, пробывши некоторое время в жидком состоянии, начинает вскипать, пениться и при этом появляются голубоватые огоньки. Его продолжают перемешивать, прогребать, разливать по всей печи, пока масса не потеряет свою текучесть и не «освежится» или «поспеет». Как только железо поспело, его собирают в комья, которые называются крицей, вынимают из печи и проковывают под хвостовым молотом, а когда куски железа примут размеры отверстий в валках, то их прокатывают через желобчатые валки точно так, как я это проделываю с раскаленным добела пакетами ковкого железа.

Это способ прокатывать все железо, раскаленное до сварочного жара в желобчатых валках, является исключительно моим изобретением. Железо при таком способе изготовления и переработки при таком сильном действии жара и машин очищается от всех нечистот и примесей, остающихся в нем при обычном способе переработки».

Расплавленный чугун терял свой углерод от соприкосновения с кислородом воздуха и шлаков, перемешивание способствовало этому процессу, частицы обезуглероженного железа, как более тугоплавкого, застывали в крупинки, которые и собирались в губчатую массу — крицу, пропитанную шлаком. Для того чтобы выжать шлак и сварить частицы железа, крица проковывалась под молотом или пропускалась через валки.

*

Но является ли Корт единственным изобретателем этого способа изготовления железа? Не было ли у него предшественников? Какие элементы современной ему техники он использовал? Ведь надо всегда иметь в виду «как мало какое бы то ни было изобретение XVIII века принадлежит тому или иному отдельному лицу, — писал Маркс, — ведь ни одно изобретение не рождается готовым из головы изобретателя, как Паллада из головы Зевса».

При остром недостатке в древесном топливе, испытываемом в Англии уже с конца XVII века, вполне естественны были попытки заменить его каменным углем при выработке железа. Очень скоро пришлось при этом убедиться, что от фришевания чугуна (т. е. выжигания из него углерода и превращения его в ковкое железо) в непосредственном соприкосновении с каменным углем или коксом получается никуда негодное железо. Делались попытки изолировать чугун от каменного угля, расплавляя его в закрытых тиглях вместе со шлаками, богатых окислами железа. Способ оказался неэкономным, а железо невысокого качества. Надо было добиться каким-либо иным путем парализовать вредное действие горючего на металл, найти способ отделения горючего, сжигание его отдельно от расплавляемого металла, чтобы на него воздействовали только раскаленные газы.

Больше чем за сто лет до Корта была известна широко применявшаяся в литейном деле пламенная отражательная печь. Дата ее изобретения неизвестна, но уже колокольных дел мастера XVI века плавили в таких мечах бронзу, а с конца XVII века она стала применяться и для плавки чугуна для отливок. Особенно широкое применение нашли эти печи в Англии, поскольку каменный уголь оказался наиболее подходящим горючим. Дрова и древесный уголь давали в пламенных печах недостаточно жара для плавки чугуна. В этих сводчатых «купольных» печах (свод, отражающий пламя, составлял их характерную особенность) и было осуществлено отделение горючего от перерабатываемого металла.

При плавке чугуна в отражательных печах наблюдались явления, которые могли бы дать толчок к открытию нового способа получения ковкого железа. Дело в том, что при неплотно закрытых дверцах, а иногда и через поддувала и щели печи, туда проникали струи воздуха, обезуглероживающие местами чугун, превращающие его в ковкое, а потому по сравнению с чугуном более тугоплавкое железо. Образовывались, как их тогда называли, «скорлупы» куски металла, остающегося нерасплавленными в пламенной печи при вторичной переплавке в ней чугуна. Эти скорлупы пытались применять для тигельной переплавки чугуна в сварочное железо. Но ни сам Корт, ни его современники не сделали всех надлежащих выводов из этого явления.

Пламенная печь — один из важнейших элементов кортовского способа — уже имелась таким образом налицо. То же можно сказать и про другую неотъемлемую составную часть этого технологического процесса — прокатный стан. Уже в XVI столетии прокатывали между двумя валками листы свинца, а в XVIII веке было взято несколько патентов на прокатку железа. Еще в 1728 г. англичанин Пэйн патентовал способ «придавать желаемую форму железным полосам, нагревши их предварительно в длинной сводчатой печи, при помощи двух больших металлических валков, имеющих соответствующие вырезы или желобы на поверхности».

Пудлинговая печь, одна из первых построенных по системе Корта (изображена в разрезе)

Имеются не вполне проверенные сведения, что за сто лет до Корта, в конце XVII века, выходец из Германии Блауэн Штейн (по-английски Блью-Стон) получил ковкое железо в отражательной печи при помощи каменного угля. Точных данных о способе Блью-Стона не сохранилось, во всяком случае он не нашел себе распространения и был забыт. Та же судьба постигла этот -способ, когда он вторично был открыт в 60-х годах XVIII века двумя мастерами, братьями Кранэдж, на старинном металлургическом заводе в Кольбрукделе.

Наконец одновременно с Кортом, но совершенно независимо от него, литейный мастер Петр Оньонс в Южном Уэллсе взял патент на способ, в точности соответствующий кортовскому: плавка в отражательной печи, перемешивание, вскипание металла, собирание криц. Но Оньонс не оговаривал, что процесс ведется на каменном угле.

Казалось бы, что на долю Корта приходится очень мало нового. Но изобретательность Корта и заключается в широком использовании, в искусном комбинировании всех результатов предшествующей техники, в новом применении уже известных элементов. Перемешивание расплавленной массы производилось и в кричном горне, но комбинация этого с пламенной печью была новостью. При плавке чугуна стремились возможно ограничить доступ воздуха, а Корт повел процесс при широком доступе воздуха. И наконец самым замечательным была комбинация пламенной печи с валками. Для такой цели прокатный стан никогда еще раньше не употреблялся.

Все это вместе взятое и создало новый и практически более совершенный технологический процесс.

Когда Корт брал свои патенты, он уже, по-видимому, проверил свой способ на практике и получил вполне удовлетворительные результаты. Через три года, в 1787 г., английское адмиралтейство признало его железо лучшим (некоторую роль, по всей вероятности, сыграли тут и старые торговые связи Корта). Впредь железные изделия для флота должны были изготовляться из отечественного железа, и Корту предстояли большие заказы, нужно было значительно расширить предприятие. Деньги на это дал старый Джеллико (около 27 тыс. фунтов стерлингов), взяв под обеспечение патенты Корта и выговорив себе половину прибылей. Фирме «Корт и Джеллико» предстояла, казалось, блестящая будущность, но все сложилось иначе, крайне несчастливо для Корта. Договор с Джеллико привел Корта к катастрофе, к полному разорению и нищете, столь частому финалу жизни изобретателя в капиталистическом обществе.

Богатый и всеми уважаемый Джеллико оказался казнокрадом. Дело вскрылось после внезапной смерти старого казначея в 1789 г. В своих записках, попавших следственным властям, Джеллико упоминал Корта, будто бы требовавшего новых и новых ссуд для ведения завода. В то имущество, на которое был наложен арест, попали и патенты Корта, а потом дело повернулось так, что сын Джеллико продолжал владеть заводом, а Корт был лишен своих патентов. Весь процесс создал очень удобный предлог для английских заводчиков, которые совершенно безвозмездно присвоили себе все выгоды кортовского изобретения.

Английское правительство стало на сторону фабрикантов, оно само откровенно призналось, что придралось лишь к случаю, чтобы лишить изобретателя его прав в пользу железозаводчиков. На просьбу Корта в 1791 г. о пересмотре дела он указывал, что сейчас по его способу выделывается в Англии свыше 50 тыс. т железа в год. Ему отвечали: «Ваше изобретение нам кажется столь полезным, что это нас побуждает открытые вами методы предоставить в распоряжение английской промышленности в целях поощрения ее». И все, чего добился Корт, — это выхлопотал себе 160 фунтов стерлингов пенсии в год

Изобретение Корта (он умер в 1800 г.) вывело Англию из того технического тупика, в котором она оказалась во второй половине XVIII столетия. Англия из государства, зависимого от других стран, заняла ведущее положение в металлургической промышленности. Яркий пример этого — развитие железоделательного производства в одной из богатых рудой и углем областей — Уэльсе.

Уэльские заводчики особенно интересовались изобретением Корта. Один из них Гомфрей, владелец завода в Пеннидаран, раздобыл себе чертежи печей и валков Корта, переманил к себе его рабочих и все производство железа поставил по кортовскому способу. А потом он стал выдавать все эти усовершенствования за свои и решительно отрицал авторство Корта.

Другой заводчик Кроушэ вырабатывал в 1787 г., когда он впервые узнал о способе Корта, всего 10 т сварочного железа в неделю. Он заключил договор с Кортом на право изготовлять железо но его способу с уплатой ему по 10 шиллингов с каждой тонны продукции. Лет через десять Кроушэ вырабатывал свыше 10 лыс. т в год, нажил огромное состояние и прослыл «железным королем» Уэллса. В 1785 г. в Уэллсе почти не производилось сварочного железа, около 1800 г. четыре крупнейших уэльских завода вырабатывали в год свыше 20 тыс. т.

Получаемое по способу Корта пудлинговое железо по своим технологическим свойствам было достаточно прочно и удобно для обработки. Его можно было изготовлять в достаточно больших количествах быстро и дешево. Естественно, что железо стало тем основным материалом, из которого строилась машина почти весь XIX век. А литая сталь стала вытеснять железо лишь в конце XIX века.

Корт открыл двери в «железный век». Он принадлежит к числу тех людей, благодаря которым капиталистическая техника и промышленность стала на твердый технический фундамент. Его личная судьба — яркий пример того, как вознаграждало капиталистическое общество подлинных создателей его несметных богатств.