На каждую домну полагалось для «ровности» дутья по два меха. Силу дутья регулировали подачей воды на колесо. И так, громыхая и лязгая, шипя воздухом через «захлебки» и между стенками ящиков мехов, обильно смазываемых дегтем и салом, «денно и нощно» крутилась доменная воздуходувка. А возле нее также «денно и нощно» крутились мастеровые, вовремя смазывая меха, вовремя по командам мастера-уставщика меняя режим дутья и следя за исправной работой «захлебки».
Выпускался чугун четыре раза в сутки по колокольному бою. По этому сигналу на литейном дворе, обслуживавшем две домны, заканчивались последние приготовления, горновые с ломами изготавливались возле летки, а канавные с лопатами – у куч заранее приготовленного песка и золы: после того как чугун из домны будет выпущен и схватится корочкой, его нужно немедля присыпать сверху этим песком и золой, чтобы остывал он исподволь и получался нужного сорта. А в местах, где чугун должен был ломаться на шруни («штыки»): наоборот, сырым песком, тогда в этих местах образуется «хрупкость».
Чугун в то время делили на два сорта – высший, который в изломе темного цвета и «имеет мелкий глаз, яко маковое зерно», другими словами – серый, мелкозернистый (этот чугун как раз и получался томлением под песком и пеплом и шел потом на железо и качественные отливки), и низший, белый, который шел на литье колов, ступок, всевозможных задвижек и т.д. Опытные мастера-уставщики уже по виду выпускаемого чугуна определяли, на что он годится. Если
чугун из летки тек медленно, густо, с множеством искр, то уже заранее можно было сказать, что из него при остывании получится лишь белый, ибо «домна холодна». Значит, для получения серого чугуна нужно увеличивать в колошах пропорцию угля и усиливать дутье.
Иногда, если домна уже совсем закапризничает, чугун мог получиться и совсем никудышный, как пишет Геннин на изломе такой чугун «буде яко олово светиться слоями крупными». Это уже был практически брак, и шел такой металл только на наковальни, шипы для «боевых валов» вододействующих колес, подшипники, а «на ковку железа он не годен».
Весь чугун шел на разлив. Часть остывшего в канавах ломалась потом на штуки, а из остального лились пушки, молоты, бабы, чадра. Тут же, на литейном дворе, чуть в стороне от канав, имелась для этого яма, в которой уже были расставлены готовые и просушенные формы. Приготовление форм требовало особого искусства, у каждого мастера были свои секреты составления формовочных смесей, причем нередко в их состав входили кроме песка и глины еще и сало, конский навоз и коровья шерсть. Как только из домны пойдет в яму чугун, его тут же начинают заливать в просушенные и смазанные чернилами из мелкотолченого угля формы. Вонь и копоть при этом на литейном дворе невероятные. Причем, чтобы представить всю картину литейного двора, нужно сказать, что в целях экономии места и тепла никаких окон литейные не имели, лишь в потолке было отверстие, куда и выходил чад от литья. А чтобы до выпуска чугуна можно было все же работать, при домне имелось несколько мальчишек-лучинщиков, которые поджигаемыми друг у друга лучинами освещали кое-как закопченный донельзя литейный двор и черных, копошащихся у форм и канав мастеровых.
Высокое качество тагильского чугуна и железа из него, соответственно, держалось на двух «китах» горной металлургии того времени: на исключительно чистых от вредных примесей, особенно от серы и фосфора, рудах Высокогорского рудника и таком же чистом древесном угле.
Руду брали прямо с поверхности, выбирая лишь самые богатые куски с содержанием железа не меньше 60%, от чего рудник на Высокой приобрел причудливый вид: уступы, соединенные пологими съездами, создавали впечатление необыкновенного хаоса, а в сочетании с сотнями людей, копошившихся на уступах, - гигантской муравьиной кучи.
Конечно, никто процентное содержание в руде не устанавливал, отбор производился по внешним признакам – по цвету, весу, крепости, излому. Однако плавить магнитные руды в доменных печах нижнетагильские мастера научились не сразу. Дело в том, что тогдашние доменные печи развивали в горне слишком низкую температуру, и, чтобы переплавить в такой домне магнитную руду, ее нужно было обжигать – переводить в другое состояние.
Из архивных документов известно, что Акинфий Демидов самолично ездил в Саксонию знакомиться с процессом плавки магнетитов, но что он оттуда, из Саксонии, вывез – сказать трудно. Скорее всего лишь общие соображения, или саксонские руды по «крепости» далеко уступали тагильским, и, видимо, технология плавки и подготовки к ней высокогорских магнетитов была найдена самими тагильцами путем многочисленных проб и ошибок. Так или иначе, но именно с Нижнетагильским заводом связывается первая в мире технология доменной плавки магнетитов, отличительной особенностью которой является длительная стадия обжига, в результате которого магнетиты превращались в «самоплавкую» руду.
Сырую руду, наломанную на горе Высокой, вручную или при помощи пороха, спускали вниз на конных повозках – на обширную площадку между рудником и заводом, где были устроены «вольные» пожоги, представлявшие собой огромные дымящиеся кучи из дров и наваленной на них руды. Отжиг длился долго, до сорока дней; после того, как кучи остынут, обожженную руду разбирали и бросали на куски величиной не больше кулака специальными кувалдами-балодками. Причем на этой считавшейся весьма легкой работе заняты были главным образом женщины и дети. Характерно в этом отношении признание профессора зоологии и ботаники Д. Гмелина, одного из первых был приятно удивлен тем, как широко в цехах и рудниках используется труд детей. Так, при посещении проволочной мастерской Гмелин отмечает, что там «малолетки от 10 до 15 лет выполняют большую долю работы и притом так хорошо, точно взрослые люди».
1.2.3 Появление прокатных станов. Изобретатель Егор Кузнецов
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.