Но эти же рапорты наряду, разумеется, с другими архивными материалами помогли прояснить одно из таких «белых пятен» в истории русской горно-металлургической техники, как появление первых в России прокатных станов.
Несмотря на то, что историей прокатного дела в нашей стране занималось хотя и не специально довольно много исследователей, единой точки зрения по этому вопросу нет до сих пор. Одни историки, как, например, С. П. Сигов, считают, что прокатные станки с калибровочными ручьями для выделки железа непосредственно из криц, известные за границей еще с 1783 года, впервые нашли применение у нас лишь в 1826 –1827 годы. Другие, как, например, Н. Б. Бакланов, наоборот, появление первых в России прокатных станов относят на сто лет раньше, связывая изобретение их с именем В. И. Геннина: «Геннин устраивает на заводах совершенно новые фабрики и оборудует их еще небывалыми в России станками, заимствуя последние из Саксонии. Это были плющильная и железорезная фабрики с двумя видами станков: плющильным и железорезным. Оба они относятся к типу прокатных машин и являются, таким образом, прадедами современных блюмингов».
Действительно, как свидетельствует сам Геннин в своих «Абрисах», первые прокатные машины в России появились на построенном им Екатеринбургском заводе. Сохранилось и описание этих машин, которое говорит о том, что Геннин и использовал идею саксонских «плющильных машин», то значительно модернизировал их, приспособив к условиям производства уральских заводов. Это же описание говорит о том, что в принципе обе машины, как плющильная, так и железорезная, устроены были одинаково и довольно просто: на фундамент, изготовленный в виде сруба, обтянутых железными обручами, и уложенный на сваи, вбитые в грунт, ставились две массивные стойки. Под стойки укладывались, очевидно, для прочности, чугунные башмаки, а в самих стойках устанавливались передвижные при помощи вертикальных винтов подшипники, в которые и вставлялись прокатные или резальные валики. Длина регулировочных винтов, вращавшихся в продольных брусьях, позволяла регулировать зазор между валками в довольно больших размерах, однако прокатывать в такой плющильной машине можно было, конечно, лишь тонкий лист.
Необходимость в появлении на металлургических заводах таких плющильных машин была очевидной: полосовое и особенно «дощатое» железо, выходившее из-под колотушечных и отделочных молотов, каким бы мастерством ни обладали кузнецы, все равно «гуляло» как по толщине, так и по размерам. Да и вытянуть из-под молота длинную и совершенно ровную, аккуратную полосу было если не невозможно, то невероятно трудно. А техника того времени особенно в европейских странах, куда главным образом шло уральское железо, требовала железа точного и ровного по размерам. До нас дошло довольно много писем Геннина, где он, с трудом сдерживая раздражение, доказывает перекупщикам уральского железа, что их требования к чистоте и точности молотового железа абсурд, что само по себе высокое качество уральского железа вовсе не означает возможность такого же высокого качества и его отделки. Но письма письмами, а делать что-то надо было. И особенно с размерами полосового железа, ширину которого выдержать было под молотами труднее всего – этим, кстати, объясняется решительный протест Геннина против «второго опыта», то есть испытания полосового железа обвиванием вокруг столба: и без того сложно добиться точной геометрии полосы, а тут еще исправляй спирали! Поэтому для самого Геннина гораздо важно внедрить на уральских железных заводах плющильные машины, сколько «железорезательные», при помощи которых можно было бы получать полосы хотя бы ровные по ширине и с гладкими краями. И Геннин создает такую «железорезательную» машину, частично используя конструкцию плющильной машины, но с «резательными» валками, по своей конфигурации точно соответствующими сортаменту уральского железа*.
И вот геннинская «железорезательная» машина по своему принципу уже гораздо ближе к современным прокатным станам с калибровочными ручьями, ее валки представляли своеобразные калибры, задававшие пропускаемым через них полосам точные размеры по ширине. Поэтому, очевидно, приоритет английского часовщика Д. Пейна на стан с калибровочными ручьями, датируемый обычно 1728 годом, должен быть поделен (если не уступлен совсем) с начальником Уральских горных заводов В. И. Генниным, который, как это можно понять из архивных материалов, построил свою «железорезательную» машину вскоре после пуска Екатеринбургского завода – то есть, где-то в 1725-26 годах.
Но и геннинская «железорезная машина», и цейтновский стан были еще, конечно, очень далеки от современных прокатных станов, что, очевидно, и дало основание некоторым историкам отнести появление первых «настоящих» прокатных станков в России к первой половине XIX века. Точно такая же картина наблюдается и с листопрокатными станами, «прадедом» которых геннинскую плющильную машину считает один лишь, пожалуй, Н. Б. Бакланов. Так, С. П. Сигов, например, пишет, что плющильная машина, вырабатывающая листовое железо (т.е. листопрокатный стан) появилась у нас, по-видимому, лишь в конце XVIII века.
Впрочем и Н. Б. Бакланов в этом отношении тоже почти солидарен с С. П. Сиговым: «Любопытно, что приспособить плющильные станы к изготовлению кровельного и котельного железа в XVIII веке не додумались. Лишь в начале XIX в. листы кровельного железа прокатываются выкованные, готовые, пачками, только для выпрямления”.
В какой-то степени оба эти историка, основывающие свои выводы только на машинах В.И.Геннина, правы : и плющильная, и железорезательная машины были по своей конструкции и по своим возможностям еще очень далеки от настоящих прокатных станов. Однако, когда тот же Н.Б.Бакланов утверждает, что “лишь с развитием железнодорожного строительства, когда появился спрос в большом количестве на рельсы, вопрос об их наиболее экономичном изготовлении был решен с помощью прокатного стана”, то (как теперь после исследований историков-краеведов Н. С. Боташова и Е. И. Гагарина стало ясно) он допускает ошибку. Ибо прокатные станы с калибровочными ручьями, причем в виде двухвалковых клетей почти “в современном виде”, появились уже в 70-х годах. И появились они в Нижнетагильском заводе.
Первым на широкое применение в Нижнем Тагиле “плющильных машин” указал академик П.С.Паллас. Не очень разбираясь в тонкостях кострукций этих машин, он, тем не менее, счел отметить, что на Нижнетагильском заводе имеется не только “плющильная, кою и для разделки употреблять можно”, но есть еще специальное “здание для плющения и деления железа”.
Уже одно только упоминание о плющильной машине, “кою и для разделки употреблять можно”, должно было насторожить более внимательного ученого, чем П.С.Паллас ( который не очень-то, судя по его запискам, жаловал русских механиков и мастеров, считая их подражателями “аглицким, швецким и саксонским механикусам”): а что за машина, которая обладает такими универсальными возможностями? И это не говоря уже о том, что в отличие от остальных заводов Нижнетагильский имел помимо “плющильной машмны” еще особую плющильную фабрику!
Чтобы полнее представить себе картину, не оставившую в памяти и сознании П.С.Палласа ничего, кроме чисто механического перечисления фактов, обратимся к более поздним источникам. Как сообщает И.Герман, уже в конце XVIII века на Урале насчитывалось 16 прокатных станов, причем 4 из них – на Нижнетагильском заводе.
И объяснялось это тем, что именно здесь работал русский конструктор прокатных станов, выдающийся уральский механик Егор Григорьевич Кузнецов, имя которого долгое время оставалось неизвестным.
Одним из первых, кто заинтересовался фигурой Егора Кузнецова, был тагильский краевед Н. С. Боташов. Начал он с надписи на знаменитых музыкальных дрожках, хранящихся в Эрмитаже. Эта надпись рядом с портретом самого механика сообщает, что «сих дрожек делатель» родился в 1725 году, над дорожками трудился «по самохотной выучке и любопытному знанию» с 1785 по 1801 год. Остальные сведения о жизни и деятельности Кузнецова удалось установить только после глубокого изучения личного архива Нижнетагильского завода.
Родился Е.Г.Кузнецов, очевидно, в семье кузнеца Выйского завода, так как по традиции того времени «с малолетства» был приучен к кузнечному делу (отсюда и фамилия) и довольно долго работал у горна. Видимо, уже тогда, работая кузнецом, будущий конструктор прокатных станов проявил недюжинную смекалку и любовь к машинам, возможно, кое-что и усовершенствовал, потому что в 1757 году был переведен в слесари, а еще спустя пять лет, в 1762 году «в угодность воли и желания его высокородия Никиты Акинфиевича, по принуждению…Нижнетагильской конторы» Кузнецов назначается на Нижнетагильский завод «в слесарную фабрику для лучшего обучения учеников слесарному мастерству с поденной платой 10 – 12 коп.» С этого момента и начинается деятельность Кузнецова на Нижнетагильском заводе как изобретателя и строителя «диковинных машин».
Первой такой машиной была водоотливная установка для медного рудника, работы на котором и, соответственно, выплавка меди на Выйском заводе были возобновлены Н.А. Демидовым в 1761 году.
Но водоотливная машина для Кузнецова была, видимо, делом эпизодическим, так как главное свое внимание в середине шестидесятых годов он сосредоточил на прокатном деле.
Начал Кузнецов, очевидно, с «плющильных машин», конструкция которых навела его на мысль приспособить ее не для «оглаживания», то есть выравнивания «дощатого» железа, а для самого изготовления. Это был принципиально новый подход к решению задачи, и можно только удивляться, как неграмотному слесарю при полном отсутствии каких бы то ни было знаний теории пластичности металла удалось довольно точно изготовить и валки, и сам стан новой «плющильной» машины без всяких расчетов и чертежей. Но, тем не менее, «плющильная» машина для «приготовления листового железа» была им построена, испытана в действии, а первые образцы проката летом 1766 года были отправлены «на досмотр» в Москву Н.А. Демидову.
Хозяин завода проявил к кузнецовской машине большой интерес, а поскольку довольно хорошо разбирался в горнозаводском деле, то и отписал на завод следующее: «Присланные железные плющильные листы мною осмотрены и иное, как то объясняется, против делаемого под молотами не чисто». А далее настаивал, чтобы валы плющильной машины были тщательно обточены и отшлифованы.
Естественно, приказ хозяина был выполнен, и с 1766 года на Нижнетагильском заводе началось производство «дощатого железа» при помощи первого в России листопрокатного стана. Его-то, очевидно, видал академик П. С. Паллас, назвав «плющильной, коею и для разделки употреблять можно». Но не исключено, что в данном случае он имел в виду другой прокатный стан – сортовой, который как раз к его приезду был создан и даже опробован.
История создания этого стана довольно интересна и показательна для всей деятельности Е. Г. Кузнецова на Нижнетагильском заводе.
Будучи неграмотным и не умея чертить, как, впрочем, большинство талантливых механиков-самоучек того времени, вышедших из простого народа, Кузнецов подумывал всю машину до малейших деталей в уме, а затем «дабы войти в угодность» хозяину строить модель. Так было и на этот раз.
Успех листопрокатного стана подсказал Кузнецову мысль получать таким же образом, прокаткой в горячем виде валков, «четвероугольное» железо – немногим менее трудоемкое при ковке его молотами. И вот в 1768 году контора Нижнетагильского завода отправляет в Москву модель новой «диковинной машины» слесаря Кузнецова. Стан, очевидно, понравился Демидову, но испугал своей сложностью: сумеет ли такую машину тагильский слесарь построить самостоятельно? Поэтому Демидов направляет на Нижнетагильский завод для постройки сортового стана по модели Кузнецова механика Шталмеера. А дальше происходит вполне обычная для того времени картина: Шталмеер, используя идею и модель Кузнецова, самого автора от работы отстраняет полностью, а чтобы закрепить за новым прокатным станом полностью свое авторство, изменяет соотношения между валками. При испытании стана в мае 1770 года «оный сразу же сломался, и от того надлежащего действия в порядок привесть учинено препятствие».
Пристыженный неудачей, Шталмеер переделывает отдельные оказавшиеся слабыми узлы стана, снова испытывает и… снова «оный сразу же сломался». Эта канитель тянулась, видимо, не менее четырех лет, пока наконец вернувшийся из заграничного путешествия Демидов не отозвал Шталмеера, приказав довести конструкцию самому Кузнецову. Кузнецов, очевидно, переработал сортовой стан в соответствии с отлично работавшей моделью, и в 1775 году новая кузнецовская машина начала выдавать прокат. О качестве железа и о производительности самого стана можно судить хотя бы по заказу одного из самых придирчивых заказчиков – Адмиралтейства, которое затребовало с Нижнетагильского завода в 1776 году 12400 пудов четвероугольного прокатного железа.
Интересна и реакция самого Демидова на этот очевидный успех «плющильный четвероугольного железа машины» нижнетагильского слесаря. В одном из писем в том же 1766 году Демидов пишет в Нижнетагильскую контору: «Жепинского (это заводская кличка изобретателя, пущенная в ход кем-то из приказчиков) обнадежить, ежели он постарается для сортового железа машину привести в хорошее действие, то моею милостью оставлен не будет. Наипаче не найдет ли способ, чтоб пропусках на тех же валках поаккуратнее прорезы провести, дабы можно было пропустить круглые и осьмигранные сорты. Буде же того нельзя, то и при одном четвероугольном останусь доволен».
Другими словами, Демидов поставил перед Кузнецовым задачу, которую техника сумела решить лишь в середине XX века, полтора столетия спустя. Видимо, ту же задачу можно было решить и гораздо проще – при помощи сменных валков с калибровочными ручьями. Но Демидов уже начал постепенно остывать к прокатному делу, ибо на новую модель ( на этот раз машины для резки железа) ответил, что «постройка оной будет коштовата, для чего оную и не делать». А изобретатель в это время, совершенствуя сортопрокатную машину, пришел к выводу, который предвосхитил идеи конструкторов прокатных станов уже следующего, XIX века*.
Для того чтобы получить «доброе железо» при прокатке, заготовку нужно было пропускать через валки по крайней мере дважды – сначала в «черновых ручьях», а затем после перевалки, то есть смены валков, - уже в «чистовых ручьях». Собственно, эта процедура с перевалкой не изжита даже сейчас – на современных металлургических заводах. Но начиная с середины XIX века конструкторы прокатных станов бились над проблемой так называемой непрерывной прокатки, не требующей смены валков. Так вот впервые в мире проблема непрерывной прокатки была разрешена еще в семидесятых годах XVIII века, и разрешена простым слесарем Е. Г. Кузнецовым. Впрочем, после поездки на Тульские заводы Григория Демидова, где Кузнецов выполнил ряд «важных дел» по усовершенствованию прокатного дела, он назначается «заводам первым слесарным и кузнечным мастером», и ему выделяют избу-мастерскую с учениками.
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.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему