НАУКА О МЕТАЛЛЕ


НАУКА О МЕТАЛЛЕ

В главе «Создатели двигателей» нам еще придется рассказывать о замечательной деятельности Ивана Ивановича Ползунова. Сейчас же, оценивая вклад великого новатора в металлургию, мы должны подчеркнуть, что он «пресек водяное руководство» и создал для металлургии универсальную паровую машину.

В XVIII веке, когда так блестяще проявила себя русская металлургическая техника, в России был сделан большой вклад в развитие научной металлургии.

Почин здесь принадлежал Михаилу Васильевичу Ломоносову. В 1763 году гениальный ученый издал свой труд «Первые основания металлургии, или рудных дел», написанный еще в 1742 году.

Ко времени выхода в свет труда Ломоносова книги, посвященные металлургии, насчитывались в мировой технической литературе единицами. Это были главным образом описания отдельных заводов. Металлурги других заводов, имевшие дело с иными рудами и иным топливом, не всегда могли извлечь пользу из подобных книг.

Ломоносовский труд был издан очень большим для тогдашнего вре-Титульный лист книги мени тиражом — 1 225 экземпляров.

М. В. Ломоносова. Из архивных документов известно, что почти сразу же после выхода

в свет «Первых оснований металлургии» только на Крлывано-Воскре-сенские заводы было отправлено 100 экземпляров этой книги — число по тому времени тоже очень значительное.

Польза этого труда для русской горнозаводской промышленности была столь велика, что даже царское правительство, обычно равнодушное к открытиям Ломоносова, на этот раз высказало одобрение.

Ломоносов рассказал в своем сочинении о главнейшем в технике добычи металла, научно обобщил богатый опыт металлургов, накопленный к его времени, дал множество ценных советов.

С присущей ему прозорливостью Ломоносов высказал здесь интереснейшие идеи, позднее полностью осуществленные в промышленности.

П Б р ВЫ Я О С Н О В А Н I Я

МЕТАЛЛУРГШ,

рудныхъ Д'БЛЪ.

»Ъ СЛНХТПЕТВРШУРГЪ

мчимны при Имперагаодсквй Акадони НдукЬ 17<з года

Лаборатория металлурга. Рисунок из книги Ломоносова «Первые основания металлургии, или рудных дел».

Так, начиная свой труд с описания металлов и полуметаллов, Ломоносов особо останавливается на «пробирном искусстве», нужном для

каждого металлурга, чтобы делать анализы. рудного сырья и полученных металлов. Простыми, понятными рядовому мастеру словами он рассказывает, как делать такие пробы, объясняет основы количественного анализа. Приемы пробирного искусства, которым учил Ломоносов, долго сохранялись в научном обиходе металлургии. А многие из них живы и сейчас. Ломоносов пишет в книге о необходимости обогащения руд. Он учит, как надо отделять бедные руды, содержащие мало металла, от богатых. Он предлагает освобождать руды от «пустой», лишен-

кой металла породы: просеивать их или отделять ненужные примеси с помощью воды.

Далее, описывая устройство печей для выплавки «металлов из руд в слиток», автор настойчиво рекомендует проводить опытные плавки. «Искусные плавильщики, — пишет он, — сперва сысканную руду разными образцами с разными материями через плавление пробуют; и который способ больше металла подаст без излишней траты, тот и употребляют».

Далеко вперед смотрел Ломоносов, когда призывал своих современ-ников-металлургов изучать «пробирное искусство»,, делать пробы руд «через плавление», осуществлять обогащение руд.

На любом современном металлургическом заводе существует научная лаборатория, посвященная пробирному искусству, где, руководствуясь точнейшими знаниями, трудятся металлурги-исследователи. С помощью точных приборов они кропотливо изучают руды и топливо, проводят всевозможные анализы металлов. Пользуясь данными таких анализов, инженеры руководят работой огромных машин, подготавливающих руды к плавке, регулируют загрузку гигантских доменных и мартеновских печей, устанавливают режим их работы, добиваются выплавки металла высокого качества.

Для переработки бедных руд строятся специальные обогатительные фабрики.

На одних фабриках руды раздробляются, потом очищаются от «пустой» породы промывкой, сушатся, пропускаются мимо магнитов, улавливающих частицы, богатые металлами. На других фабриках применяются иные способы обогащения. Но цель одна — послать в плавку руду, требующую для восстановления мало топлива, дающую много хорошего, без вредных примесей металла.

Само собой понятно, что и исследовательские металлургические лаборатории и обогатительные фабрики наших дней совершенствуют производство на основе новейших научных данных. Но рождению этих данных предшествовали многие десятилетия упорнейшей работы ученых, исследователей, создателей научных основ металлургии.

Михаил Васильевич Ломоносов был одним из первых ученых, приложивших руки к этому делу.

Интересно остановиться на статье, названной «О вольном движении воздуха, в рудниках примеченном», которой Ломоносов сопроводил свою книгу.

Посвятив начало этой статьи исследованию естественного проветривания шахт, Ломоносов создал точную, изложенную «математическим порядком» теорию движения воздушных потоков в шахтах. Блестяще найдя решение частной проблемы, Ломоносов делает замечательное обобщение и применяет свою теорию к изучению движения газов в пещерах и пламенных печах.

Значение этой теории для техники и, в частности, для металлургии видно из того, что она дает в руки инженеров верное средство пра^ вильно рассчитывать конструкции плавильных печей, всевозможных воздухонагревателей и других агрегатов, в которых происходит движение нагретых газов, пламени горячего воздуха.

Ломоносов указал, что движение пламени, легких и нагретых газов есть результат «выдавливания» этого пламени или газов более тяжелым холодным атмосферным воздухом.

Горный институт в Ленинграде — одно из старейших технических учебных заведений мира.

Поясним эту мысль Ломоносова примером.

Каждому известно, что иногда в спокойную холодную погоду огонь из топки обычной печи рвется в трубу с удивительной силой. Обычно в таких случаях говорят: «тяга хорошая», понимая под тягой силу, как бы всасывающую пламя и дым из печи через трубу в атмосферу. Между тем такой силы нет.

Все станет ясным, если мы уподобим печь сосуду, наполненному легкой жидкостью, а атмосферу — тяжелой жидкости, в которую этот сосуд погружен. Если в верхней и нижней частях этого воображаемого сосуда сделать отверстия, то есть открыть топку и заслонку в нашей печи, то тяжелая жидкость вытеснит содержимое сосуда вверх. Именно такое вытеснение пламени холодным воздухом и происходит в домашней печи. Ломоносов заложил основы гидравлической теории движения пламени и легких газов. Эта теория получила затем свое развитие и завершена ныне трудами выдающегося советского металлурга В. Е. Грум-Гржимайло. К его работам обращаются инженеры каждый раз, когда надо спроектировать новую домну, мартеновскую или нагревательную печь.

Книга Ломоносова «Первые основания металлургии, или рудных дел» на протяжении более полустолетия служила русским металлургам прекрасным руководством. Большую помощь оказал великий Ломоносов своим соотечественникам, овладевшим рудными богатствами Урала, Сибири, Алтая, Украины...

В 1773 году, спустя десять лет после выхода в свет труда Ломоносова, в истории русской металлургии произошло еще одно крупное событие: в Петербурге состоялось торжественное открытие Горного института, первого гражданского высшего технического учебного заведения в России.

Горный институт, из стен которого, выходили прекрасные специалисты, немало способствовал расцвету отечественной металлургии. Не отставали от ученых-специалистов и передовые металлурги-практики, обогатившие нашу горнозаводскую промышленность в конце XVIII — начале XIX столетия большим числом важных изобретений и усовершенствований.

Так, русскими техниками были построены механизмы для разлива меди и свинца. Они применялись на Сузунском, Барнаульском и других

русских заводах. До нас дошел и чертеж одной из этих машин, который в 1798 году «с построенного сочинял унтер-шихтмейстер Андрей Бессонов».

Ныне механизированный разлив черных и цветных металлов применяется на сотнях заводов.

У домен, у медеплавильных печей стоят механизмы, приходящие на помощь металлургам в самый ответственный момент — в момент выпуска из печи готового металла.

Как только откроется летка печи, из нее вырывается ослепительная струя, разливочный механизм вступает в действие. Он принимает подвижную горячую жидкость в лоток и направляет ее в изложницы — формы, в которых металл застывает. По-разному устроены эти механизмы.

Если печь маленькая и. формы, способные принять всю плавку, умещаются перед леткой, разливочный механизм снабжают вращающимся лотком, который обходит по очереди изложницы и наполняет их.

У больших же печей устанавливаются механизмы с подвижными изложницами. Сцепленные наподобие тракторной гусеницы, они вереницей проходят мимо лотка, наполняются жидким металлом, который за время движения изложницы от лотка к другому концу гусеницы успевает застыть. Затем изложницы по очереди сбрасывают застывшие чушки и воз- Чертеж разливочной вращаются за новой порцией. машины, применяв-

Русские металлурги строили печи-вагранки, плавящие чугун для вд^год™ХУШвека крупных отливок. Уже в 1794 году на Гусевском заводе Баташева суще- х го ах века' ствовала литейная с двумя вагранками. Каждая из них давала в день по 60 пудов жидкого чугуна. Вагранки работали и на Сентульском заводе.

В нашей стране была построена литейная с вагранками, не зависящими от домен.

Чтобы оценить значение этого новшества, вернемся немного назад.

Вспомним, что когда появилась домна, большое развитие получило литейное дело. Домны давали много расплавленного чугуна, который и можно было разливать по формам, стоящим тут же у печи. Отлитые таким путем изделия стоили дешево и вполне удовлетворяли заказчиков. Но когда быстро начало развиваться машиностроение, требования к качеству литья повысились. Чтобы строить прочные и хорошие

Вид современной разливочной мйшины.

Разрез

современной

вагранки.

машины, нужны были и прочные детали. А отливки из только что полученного чугуна, как его называют, чугуна «первой плавки», не отличались прочностью. Чугун первой плавки обычно содержит много примесей, снижающих качество отливки.

Затруднение, в которое попали и металлурги и машиностроители, устранили русские новаторы. Они начали строить вагранки — особые печи для приготовления литейного чугуна. Сырьем служил чугун первой плавки. Его загружали в печь, плавили, выжимали вредные примеси, добавляли полезные, а затем разливали по формам. В отличие от доменного чугун, полученный в вагранке, называли чугуном «второй плавки».

Теперь машиностроители могли уверенно пользоваться чугунным литьем.

Вместе с ростом машиностроения росло и производство чугуна второй плавки, и теперь на каждом заводе, делающем машины, даже самом маленьком, есть свой литейный цех, свои вагранки. Но это еще не все. Заслуга новаторов, создавших первые вагранки, этим не исчерпывается: они нашли применение поломанным частям машин, да и самим машинам, когда те выбывали из строя, отслужив положенный им срок.

Если бы весь этот негодный лом оставался на заводских дворах или складах, какие гигантские кладбища металла выросли бы за десятки лет! Какое огромное количество его погибло бы от коррозии, превратилось бы в ржавчину!

Когда же изобретатели вагранки построили свои печи, выяснилось, что питать их можно не только «свежим» чугуном, но и металлическим ломом.

Так благодаря замечательному изобретению стали возрождать к новой жизни использованный металл. Ныне в металлургическом балансе всех стран так называемый «вторичный металл» играет очень большую роль.



Истории, рассказы о русской науке и технике, Болховиттинов В. 1957