Революция в металлургии
Потребность в новых машинах, в частности в тяжелом оборудовании для шахт, а позднее и для железных дорог, судов и зданий, не говоря уже о постоянно возникающих военных нуждах, могла быть удовлетворена только непрерывно возрастающим потоком металла, и притом металла все улучшающегося качества. Легкая доступность железа и стали и обусловленная ею революция в технологии металлургии были столь же важными факторами в промышленной революции, как и изобретение текстильных машин и парового двигателя. И здесь, так же как и в машиностроении, металлургическая революция многим была обязана практикам и весьма мало — науке, вплоть до решающего этапа в массовом производстве стали к концу XIX века.
Железная и стальная металлургия практиковалась как ремесло, по крайней мере, в течение 3000 лет. Искусство средневековых кузнецов, как на Востоке, так и на Западе, едва ли могло быть еще усовершенствовано. Однако продукция, тщательно сделанная ручным способом, была очень дорога, и количество ее могло удовлетворить только довольно статичный спрос на оси, подковы, лемехи, оружие и доспехи. Новые потребности артиллерии для войн XVI века до крайности напрягли производство в Западной Европе даже после коренных изменений, вызванных изобретением чугуна (225). Ибо основное производство — производство железа все еще зависело от древесного угля, а истощение запасов этого последнего толкало железоделательную промышленность в леса Швеции, России и Америки.
Век железа
Именно этот недостаток перед лицом все возрастающих требований расширяющейся торговли и промышленности ускорил революционный переход от древесного угля к коксу в начале XVIII века, и это обстоятельство полностью утвердило господство угольных бассейнов над лесом, ибо уголь уже вытеснил дерево в качестве бытового и промышленного топлива. Хотя, как мы видели, возможность использования угля для производства железа уже давно была оценена, фактический успех этого дела зависел от решения множества физических и химических проблем, выходивших за пределы уровня науки того времени. Их разрешение должно было стать задачей практики, одновременно с решением всепоглощающей задачи прибыльной продажи. Ошибка первых прожектеров, в частности Стуртеванта, заключалась в том, что в своих проектах они исходили из предпосылки слишком щедрого финансирования и попыток вызвать к жизни монополии.
Только упорство и честность квакерской семьи Дерби из Колбрукдэйля преодолели эти препятствия и к середине XVIII века открыли эпоху дешевого чугуна. Цена на чугун достигала в 1728 году 12 ф. ст. за тонну, а к 1802 году она упала до 6 ф. ст.. Однако применение чугуна имело свои пределы. Правда, из него могли делаться рельсы, опоры, мосты, колеса, цилиндры машин, но не инструменты и не рабочие детали машин. Там, где требовались напряжение и прочность, приходилось употреблять сварочное железо или когда, сверх того, нужны были еще и твердость и упругость — также и сталь. Частичное решение проблемы производства этих материалов было найдено в тигельной стали Гунстмана (1740) и в процессе пудлингования и проката, предложенном в 1784 году Кортом, причем оба эти изобретения требовали большой работы ума, но ничем не были обязаны официальной науке. Несколько ранее, в начале XVIII века, работа Реомюра «L'art de converter le For Forge en Acier» («Искусство превращать кованое железо в сталь») (1722) обнаружила как ограниченность, так и возможности науки того времени. Реомюр сумел путем тщательно проведенных экспериментов разгадать тайну сталеплавильщиков, старательно охранявшуюся еще со времен халибов (89), и открыть секрет, что сталь представляет собой железо, содержащее не слишком мало и не слишком много углерода. Реомюр нашел, что может изготовлять ее, сплавляя чугун и сварочное железо. Он опубликовал результаты своих опытов и тем самым заложил фундамент одного из самых благородных предприятий — свободы научной публикации; однако никто этими результатами не воспользовался. Либо фабриканты железа не умели читать, либо они нашли рецепты Реомюра неосуществимыми.
На всем протяжении последних лет XVIII и первых лет XIX века производство железа шло полным ходом, а производство стали плелось у него в хвосте. Все улучшения шли в направлении ускорения процесса путем использования сжатого, а потом и нагретого дутья, введенного Нейльсоном (1792 — 1865), химиком газового завода5 - 4. Эти усовершенствования не требовали почти ничего, кроме применения новых механических сил для преобразования старинного процесса.