Изобретения при АПЗ. Доменные печи

О начале славы Петрозаводска сегодня напоминают две технические модели, сохранившиеся в Горном музее Санкт-Петербургского горного института.

Поскольку горное и металлургическое оборудование – это огромные механизмы и сооружения, вместить которые не смогло бы ни одно музейное помещение, среди технических коллекций Горного музея преобладают модели и макеты, выполненные в уменьшенном масштабе, но со строгим соблюдением всех пропорций.

Гордостью модельного собрания Горного музея стали металлургические печи, подаренные императрицей Екатериной II. Создание их относится к первым годам работы К. Гаскойна в России и документирует одну из важных страниц истории отечественной металлургии – масштабную реконструкцию, проведенную на Александровском заводе в Петрозаводске в 1786-1788 гг.

Модели представляют доменную печь с цилиндрическими мехами и английскую отражательную печь для плавки чугуна на каменном угле, выполненные в масштабе 1:12 и 1:16 соответственно. Доменная печь давно уже практически стала визитной карточкой горнотехнического отдела. Отражательная печь, возможно, из-за своего более скромного размера и отсутствия движущихся частей, пользуется меньшей известностью.

Доменная печь шотландского типа снабжена цилиндрическими воздуходувными мехами, работающими от водяного колеса. Модель документирует факт первого применения в России цилиндрических мехов, созданных в начале 1760-х годов для Карронского завода шотландским инженером Джоном Смитоном

(J. Smeaton, 1724-1792).

Дж. Смитон вошел в историю, прежде всего, как первый человек, назвавший себя гражданским инженером (до этого инженерное дело ассоциировалось преимущественно с военными задачами) и организатор Общества гражданских инженеров (ныне Смитоновское общество), основоположник приборостроения Великобритании. Его наиболее известными достижениями являются первый работающий водолазный колокол, первый водостойкий бетон и улучшенная модификация паровой машины Ньюкомена.

Дж. Смитон усовершенствовал ряд математических, астрономических и навигационных приборов. Прославился он сооружением маяка на Эдистонских скалах и ряда крупных мостов и каналов. По проекту Дж. Смитона была изготовлена и одна из первых паровых машин в России – Кронштадтская.

Многие свои изобретения, в том числе и меха, Дж. Смитон создавал для Карронского завода, в строительстве и оснащении которого он принимал самое активное участие. Меха Смитона подавали воздух в металлургические печи за счет последовательного перемещения чугунных поршней внутри четырех цилиндров, также выполненных из чугуна. Принципиально новая конструкция мехов, по сравнению с ранее употреблявшимися деревянными клинчатыми и ящичными, позволила существенно увеличить объемы дутья. Это позволило повысить производительность доменных печей в нее сколько раз и значительно улучшить качество чугуна. Применение новых мехов ставило металлургию чугуна на принципиально новый уровень. Однако изготовление было сопряжено с большими трудностями, так как требовалась точная расточка огромных чугунных цилиндров на соответствующих станках. Вместе с паровой машиной Уатта меха Смитона, таким образом, способствовали созданию новых металлообрабатывающих станков.

В ходе реконструкции 1786-1788 гг. в Петрозаводске были построены две новые доменные печи шотландского типа для выплавки чугуна из железных руд, а в дальнейшем еще две. Аналогичные печи появились и на Кончезерском заводе. Ядра и пушки малого калибра отливались из чугуна доменных печей, которые строились в три этажа: основание было выполнено из булыжника, нижняя часть (горн) – из тесаной плиты, а верхняя – из местного кирпича. Через верхнее (колошниковое) отверстие в печь засыпались руда и древесный уголь. Внутри печь была выложена английским огнеупорным камнем и кирпичом, а под слоем огнеупоров размещался слой песка толщиной 16-20 см. Снаружи печь скреплялась чугунными связями с замками.[3]

Между двумя доменными печами располагались меха, приводимые в движение от водяного колеса, установленного на р. Лососинке. Детали для сборки первых мехов Смитона были привезены К. Гаскойном с Карронского завода в Шотландии еще в мае 1786 г., а позже на Александровском заводе начали изготавливать огромные чугунные цилиндры для мехов и паровых машин.

В дальнейшем были построены еще три воздуходувки: две на Александровском заводе и одна на Кончезерском. Цилиндрические меха были установлены также и на новых заводах, построенных К. Гаскойном, – Кронштадтском и Луганском.

Цилиндрические меха были новым высокотехнологичным оборудованием, поэтому их внедрение в России шло крайне медленно. В конце XVIII – начале XIX в. наблюдались лишь единичные случаи их установки на металлургических заводах Урала и Центральной России. В этих регионах меха имели, как правило, более примитивную конструкцию: цилиндры делались из дерева или из нескольких чугунных плит. Широкое внедрение цилиндрических мехов с литыми чугунными цилиндрами в России началось лишь в 1830-1840-х годах. Любопытно, что цилиндрические меха, установленные К. Гаскойном на Кончезерском заводе, работали вплоть до окончательной остановки завода во время Октябрьской революции, т.е. более 120 лет!

Источник: Металлургический портал / Из истории Олонецких заводов