Густав Лаваль

Обеспечив себя таким образом денежными средствами, Лаваль обратился к основным проблемам, которые он должен был разрешить.

В центре его внимания, несмотря на то, что он часто отвлекался в сторону, все же стояли вопросы металлургической и химической промышленности. Начало обширной в этой области деятельности Лаваля было положено производством карбида на маленьком карбидном заводе, построенном на островке Энан.

Основание карбидной промышленности было только что положено в Европе Мауссаном и Бюллером, которым в 1894 году в Германии была выдана привилегия на способ приготовления углеродистых соединений, состоящий в том, что смесь окисла или углекислой соли соответствующего металла с углем нагревают в электрической печи.

Основной спрос на карбид в первое время вызывался применением его для получения ацетиленового газа, употреблявшегося для освещения и затем для автогенного сваривания и резания металлов. Спрос этот был вначале очень велик и производство карбида при помощи электричества было весьма простым и выгодным делом.

Карбидный завод на островке Энан заставил Лаваля вплотную подойти к электрометаллургии — к той области техники, к которой относятся процессы, имеющие целью получение металлов и их сплавов при помощи электрической энергии. Исходными материалами могут при этом служить руды, соли и сами металлы, как продукты металлургической промышленности, но в последнем случае имеется в виду рафинирование, т. е. очищение металла от примесей всякого рода.

Надо заметить, что в то время, как Лаваль начал практически заниматься вопросом, электрометаллургии как таковой не существовало вовсе, а о применении в железоделательной промышленности электрического тока никто и не мечтал. Лишь для выплавки алюминия с 1887 года начали применять электрическую печь Эру, а с 1894 года стали пользоваться электрической энергией в печах для производства карбида кальция.

Впервые, как уже было отмечено, идея электрической печи для выплавки чугуна из железной руды, подвергшейся предварительному восстановительному обжиганию, появилась у Лаваля еще в клостерский период его жизни. То было в 1876–1877 годах: в те времена дороговизна электрической энергии не позволяла и думать об использовании электрического тока для металлургической техники.

За двадцать лет, прошедшие с той поры, электротехника получила колоссальное развитие, огромным толчком которому послужил турбогенератор.

К этому времени Лаваль в основную формулу своих технических устремлений включил уже и электрический ток. Теперь он повторял:

— Большие скорости, высокие давления пара и электрический ток — вот путь современной техники…

Идя по этому пути, в 1892 году Лаваль взял патент на свою электрическую печь.

Это была первая электрическая печь, практически годная для работы, с которой, в сущности говоря, и начинается история развития современной электрометаллургии, очень молодой еще области техники, которой однако принадлежит огромное будущее, особенно в железоделательной промышленности.

Человечество с незапамятных времен научилось получать железо и пользоваться им в качестве материала для изготовления оружия, инструментов и утвари, но когда и кем был изобретен первый способ его выделки — установить совершенно невозможно. Видимо на определенной ступени развития производства у доисторических народов было, наконец, обращено внимание на то, что если кусок легко восстановимой руды попадет на костер, то из него получается губчатое, восстановленное железо.

Нетрудно было, заметив это, получать и произвольно это железо, укладывая на костер из дров куски руды, и далее обратить внимание на то, что при увеличении притока воздуха железо спекается в губку значительно скорее. Полученное таким образом губчатое железо уплотнялось под ударами молотка. Еще в конце XVIII века европейцы встречали такой способ получения железа у дикарей Центральной Африки.

Подобный способ существовал до последнего времени у обитателей Зондских островов. Но воздух притекал на очаг не сам по себе, а доставлялся при помощи раздуваемых ручных мехов, сделанных из шкуры животного.

Этот «сыродутный» способ получения железа в дальнейшем был улучшен путем замены дров древесным углем. Замечательно, что он встречался в некоторых местах Швеции даже в начале XIX века. Лаваль таким образом, работая в области металлургии, в стране самого древнейшего и примитивнейшего способа добывания железа, прокладывал путь самому новейшему и совершеннейшему.

Низкие шахтные печи и открытые горна, применявшиеся для сыродутного процесса, годились лишь для легко восстановимых и богатых руд. Необходимость переработки трудно восстановимых руд вызвала увеличение высоты горнов и переход их в шахтные печи. Эти шахтные печи, высотой до 3½ метров, известные у нас под названием «домниц», были уже значительно более совершенными аппаратами, чем сыродутные горна.

В течение пяти столетий, начиная с IX и по XIV век, этот способ выплавки железа сохранялся без изменений в Европе и носил кустарный характер: на холмах, в лесу, близ железных рудников отдельные предприимчивые люди строили шахтные печи и кузницы и переплавляли в печи легкоплавкую руду, добываемую тут же на поверхности земли.

С истощением запасов этих руд и возрастанием спроса на металл встал вопрос о переработке тугоплавких руд, для которых шахтные печи уже не годились. Понадобились печи более интенсивно действующие: человеческой силы для приведения в движение мехов, вдувавших воздух в печь, оказывалось уже недостаточно, да и мехи были малы. Для больших мехов и интенсивного их действия начали применять водяные колеса.

Применение водяной силы для железоделательного производства, начавшееся с конца XIV века, внесло переворот и в эту область промышленности: железоделательные заводы из леса, от рудников стали переноситься на берега рек, к источнику энергии. Кустарничество уступило место крупным предприятиям. Механическое дутье от водяной силы, позволившее значительно увеличить высоту печи и перерабатывать трудно восстановимую руду, дало возможность печам работать непрерывно, вследствие чего производительность печей значительно увеличилась. Благодаря тому же механическому дутью, чрезвычайно повысившему температуру печи, удалось получать не вязкое, губчатое железо, а жидкий чугун.

Правда, сначала на чугун смотрели, как на ненужный отброс и выбрасывали его из печи вместе со шлаком, называя его «свинским железом». Но вскоре выяснилось, что это «свинское железо» при переплавке его в струе воздуха дает даже лучшего качества железо, чем добывавшееся непосредственно из руды.

Это открытие сильно способствовало развитию железоделательного производства. Появились высокие доменные печи, требовавшие большого расхода воды на вдувание воздуха в печь и не малого количества топлива, каким являлся древесный уголь.

В некоторых странах, например в Англии, были изданы даже указы, запрещавшие постройку железоделательных заводов, развитие которых вело к истреблению лесов. Любопытно, что в XVII веке правительство Англии едва не вынесло постановления о совершенном запрещении выделывать железо, найдя производство «вредным для страны», ограничившись тем, что закрыло все казенные железоделательные заводы.

Но в начале того же века англичанин Дод Додлей нашел способ получать железо, заменив древесный уголь — каменным, которым Англия была так богата. Однако Додлей сохранил свой способ в такой глубокой тайне, что в течение целого столетия, никто не мог проникнуть в его секрет. Лишь в 1730 году англичанин Авраам Дерби сделал вторично то же открытие. Секрет использования каменного угля в доменных печах заключался в том, что его нельзя было вводить в печь в обычном виде, а надо было предварительно скоксовать. Практический результат открытия не был особенно блестящим, так как кокс требовал сильного дутья, какого не могло дать водяное колесо. Лишь с изобретением парового двигателя железоделательное производство вступило в новый — каменноугольный период, так как паровой двигатель дал возможность значительно увеличить подачу воздуха в печь. Производительность домен повысилась даже в сравнении с древесноугольными домнами, и вопрос о замене древесного угля каменным был бесповоротно решен.