Металлургия и металлообработка

Основным достижением металлургии феодального периода явился переход от периодического, кричного, к непрерывному, доменному, процессу получения черного металла.

Кричный процесс, осуществлявшийся в кричных горнах (сыродутных печах), позволял получать не более 50 кг металла в сутки в виде "крицы" - тестообразной массы железа, смешанного с большим количеством шлака, подлежащего удалению путем многократной последующей проковки. Каждый цикл процесса сопровождался разборкой горна для выемки крицы, новой закладкой и обмуровкой и давал в готовом металле не более 30% его содержания в руде; остальная часть терялась в шлаках.

Потребность в металле стимулировала повышение производительности кричных печей, которой стремились достичь за счет интенсификации дутья путем замены "живых двигателей" - людей - водяными колесами. Такая замена позволила увеличить высоту печей до нескольких метров и повысить производительность печи до 1 т в сутки с уменьшением вдвое отходов металла в шлаках.

Дальнейшая интенсификация работы сыродутных печей привела к тому, что в XVII в., когда печи достигли высоты 8 м, а количество подаваемого воздуха возросло в 15 раз с увеличением давления дутья в 3-4 раза, печи вместо крицы железа стали выдавать металл в виде жидкого чугуна. Периодический выпуск жидкого чугуна из печи, получившей название домны, и непрерывная ее загрузка сверху рудой и горючим привели к непрерывному процессу получения металла, многократно увеличившему выпуск продукции.

Постепенно были освоены приемы использования чугуна в виде отливок, а также приемы получения из чугуна железа и стали путем выжигания из него избыточного углерода при перемешивании.

Во второй половине XVIII в. в Англии было внедрено новое топливо для металлургических процессов - каменноугольный кокс, позволивший уменьшить истребление леса и повысить высоту домны, так как более твердый, чем древесный уголь, кокс способен выдерживать не раскрошиваясь большую нагрузку от руды и топлива.

В технике обработки металлов также наметился значительный прогресс. Литье, ранее применявшееся в технологии медных сплавов, получило новое и широчайшее применение в технологии чугуна. Освоению чугунного литья в сильной степени способствовало производство артиллерийского вооружения: пушек и ядер к ним. Отливка пушечных стволов и последующая сверловка и расточка их каналов подготавливали условия для осуществления обработки основного элемента будущих универсальных двигателей - цилиндров паровых машин.

Рис. 2-30. 'Молотовой амбар'. (Тульские заводы XVII в. Реконструкция.) Водяные колеса приводят в действие воздуходувные мехи и кузнечный молот

Ковка - первичный вид обработки стальных и железных изделий - развилась благодаря применению молотов, приводимых в действие водяными колесами (рис. 2-30). Холодная обработка металлов осуществлялась преимущественно, вручную, за исключением сверления пушечных стволов при помощи водяных колес.

Ручной металлорежущий инструмент усовершенствовался за счет улучшения качества стали и методов ее термической обработки. Основным инструментом являлся напильник с перекрестной насечкой, представленный во многих формах и размерах.

Токарная обработка, получившая довольно широкое распространение для точения по дереву, в металообработке почти не применялась из-за слабости станков и привода. Отверстия сверлились вручную при помощи коловоротов и трещоток.

Продуктами металлообрабатывающего производства были: оружие всех видов; орудия труда (топоры, серпы, косы, пилы, лопаты, и т. д.); металлические детали строительства (шарниры, петли, навесы и т. д.); экипажи, сбруя, замки, предметы домашнего обихода (утварь, подсвечники, кухонный инвентарь и т. д.).

В нашей стране металлообработка в феодальный период достигла высокого уровня. В 1654 г. в Москве был отлит колокол весом 130 Т, а в 1735 г. отец и сын Маторины отлили царь-колокол весом около 200 Т. Царь-пушка, отлитая в 1596 г. Андреем Чоховым, весит 40 Т. По заказу английского правительства в Москве были отлиты колокола, установленные в Лондоне на колокольне Вестминстерского аббатства.