ПЕЧЕРСК


тор браузер на русском
 ЖЕЛЕЗО И СТАЛЬ

ЖЕЛЕЗО И СТАЛЬ

По следам древних культур. Древняя Русь

Основой техники металлургического производства древней Руси являлось прямое восстановление железной руды в металлическое железо. Этот способ производства железа и стали, носящий в историко-технической литературе название «сыродутный», был крупнейшим изобретением в истории человечества и на протяжении почти 3000 лет, до появления чугунолитейной техники, являлся единственным способом получения черного металла.

Суть сыродутного процесса заключается в следующем:

1. В сыродутную печь загружается мелко измельченная железная руда в смеси с древесным углем.

2. В результате горения угля образующаяся и нагреваемая до высокой температуры окись углерода поднимается вверх, нагревает выше лежащие руду и уголь и вступает с ними в соответствующие химические реакции.

3. Окись железа в руде восстанавливается до металлического железа, в это же время порода руды шлакируется и отделяется от металла. Образующийся жидкий шлак стекает на дно печи, а восстановленные твердые зерна железа, опускаясь по мере выгорания угля в низ печи, слипаются и образуют крицу, которая остается еще пропитанной некоторым количеством расплавленного шлака.

Древнерусская сыродутная печь имела следующее устройство. Круглая или немного овальная в плане шахтообразная печь имела наружный диаметр от 85 до 110 см, а внутренний диаметр от 60 до 80 см. Печь ставилась на основание, чаще всего сложенное из булыжных камней и обмазанное сверху глиной. Стенки печи складывались из камня или сбивались из глины. Толщина стенок колебалась от 12 до 20 см. В передней стенке печи на уровне дна шахты делалось отверстие, через которое вынимали готовую крицу. В это же отверстие вставляли воздуходувные сопла. Высота шахты древнерусской печи колебалась от 0,8 до 1,2 м. Шах

160

та имела цилиндрическую форму, сходящуюся кверху.

Верх печи был широким и открытым, а иногда частично перекрывался куполообразным сводом. Реконструкция древнерусской домницы изображена на рисунке.

При варке железа в сыродутной печи для повышения температуры горения, интенсивного образования окиси углерода и создания газовой тяги было необходимо искусственное нагнетание воздуха в печь. Можно сказать, что дутье являлось «душой» сыродутной печи.

Это очень хорошо понимали древнерусские металлурги. В литературном памятнике XII века «Слово Даниила Заточника» автор, очень часто обращаясь в своем повествовании к сравнениям из жизни того времени, пишет: «...Не огнь творит ражежение железу, на надымание мешное». Дутьевое устройство состояло из воздуходувных мехов, нагнетающих воздух, и огнеупорных сопел, подводящих воздушную струю в печь.

Железные руды на территории древней Руси были распространены повсюду. Наиболее широко применяемой металлургами была болотная луговая руда. Для сыродутного процесса, дающего сильно железистый шлак, нужна очень богатая железом руда. Поэтому древнерусские металлурги обогащали железные руды, идущие в плавку, то есть удаляли пустую породу. Операция обогащения являлась очень важным техническим условием для производства железа в сыродутных печах.

Высокую температуру и обилие окиси углерода при горении в печи может давать только высококалорийное топливо, которое в то же время должно быть и легко добываемым. Таким топливом в древней Руси был древесный уголь. Обилие леса и простота углежжения обеспечивали древнерусскую металлургию дешевым и качественным топливом. Пережог дров на уголь совершался, вероятнее всего, в так называемых угольных ямах.

Восстановленные из руды твердые зерна железа по мере выгорания угля опускаются в низ печи, частично свариваются между собой и образуют рыхлую губчатую массу, называемую крицей. Вынутую из печи и пропитанную расплавленным шлаком крицу проковывали, освобождали от шлака и окончательно сваривали в монолитный кусок железа. Вес древнерусских криц колебался от 2 до 6 кг. Наиболее распространенными были крицы весом 5—6 кг. Товарным крицам металлурги придавали

11 Древняя Русь

161

округлую лепешкообразную форму. Обжатая и сваренная крица шла дальше в раздел на полуфабрикаты. Полуфабрикаты изготовлялись в виде дисков сферообразной формы диаметром 17—20 см и весом в 1,7—2,0 кг.

В древней Руси наряду с железом очень широко применялась углеродистая сталь. Как мы увидим ниже, режущие орудия труда, оружие и инструменты изготовлялись из стали. Древнерусские письменные памятники упоминают сталь под терминами «одел» и «харалуг». В XVI веке з русских источниках появляется новый термин — «уклад», обозначающий понятие сталь.

Какова же была технология производства стали в древней Руси? Микроструктурный анализ металла древнерусских изделий обнаружил два вида структур стали. Первая структура—это сталь с однородным, равномерно распределенным по всей массе металла углеродом. В подавляющем большинстве она встречена на наварных или вварных стальник полосах всевозможных орудий труда и инструментов. Вторая структура — это неоднородная сталь с ферритными (чисто железными) полями и разными концентрациями углерода. Она встречена на цельностальных изделиях, например, копьях, топорах и т. п.

В металлургии сыродутного производства железа и его углеродистого сплава известны три способа получения такой стали:

1) получение стали непосредственно в сыродутной печи;

2) получение сварочной стали (уклада) из железа в кузнечном горне;

3) получение из железа цементованной (томленой) стали.

В сыродутной печи или в кузнечном горне древнерусские металлурги изготовляли сырцовую сталь, которая шла на цельностальные изделия и в дальнейшую переработку на лучшие сорта путем многократной кузнечной перековки или дополнительной цементации с продолжительным выдерживанием (томлением) в огнеупорном сосуде, нагреваемом в горне. Сорта стали, идущие на вваренные и наваренные лезвия, изготовлялись только путем цементации железа или сырцовой стали.

В общей массе черного металла кузнецы потребляли сталь относительно в небольшом количестве. Она шла только на качественные изделия и в них составляла в большинстве случаев только наваренные или вваренные лезвия или другие рабочие части. Исходя из весовых пропорций стали в весе качественных изделий и доли последних в общей продукции кузнечного ремесла, мы можем приблизительно определить количество стали в отношении к железу, как 1/8—1/10 часть, то есть стали в древней Руси требовалось в 8—10 раз меньше, чем железа.

Железо и сталь в жизни древнерусских людей имели широкое распространение и многообразное применение. Основные орудия труда земледельца и строителя были сделаны из железа и стали. Весь инструмент многочисленных ремесленников был из железа и стали, как и всеоружие воинов. Железо не менее широко вошло и в домашний быт. В настоящее время только среди археологического материала мы насчитываем более 150 отдельных видов изделий из железа и стали.

162


Назад Вперед







© Copyright 2013-2015

пишите нам: webfrontt@gmail.com

UA | RU
тор браузер на русском