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 XVIIIвека 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 XVIIIвека 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 XIXвека – 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 XVIIIвека 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 XVIIIвека 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».