Как закалялась сталь… И закаляла мир: военные и железнодорожные достижения металлургов XIX века до нового тысячелетия

Начало XIX века ознаменовалось грохотом пушек и пороховым дымом Наполеоновских войн, охвативших Европу более чем на полтора десятилетия и потребовавших масштабного увеличения выпуска оружия, артиллерии и боеприпасов. Хотя этот период не принёс радикальных технологических прорывов в металлургии, он стимулировал развитие литейного производства и расширение металлургических заводов. После Наполеоновских войн мир начал стремительно меняться: уже через 10 лет после битвы при Ватерлоо, в 1825 году в Англии запустили первую пассажирскую железную дорогу с паровозной тягой. В России первый железнодорожный маршрут, соединивший Санкт-Петербург с Царским Селом, появился в 1837 году. Но паровые машины начали менять транспорт ещё раньше — в 1807 году в США на воду спустили первый успешный коммерческий пароход, который регулярно перевозил пассажиров и грузы. Это событие открыло новую эру в судоходстве. Первый российский пароход «Елизавета» был построен в 1815 году на заводе Чарльза Берда и совершал рейсы между Санкт-Петербургом и Кронштадтом.

Дальнейшее стремительное развитие железных дорог и судоходства резко увеличило спрос на металл, и металлургии требовались новые решения. Хотя производство железа росло, сталь оставалась дорогой и трудоёмкой в изготовлении. Основным методом её получения оставался пудлинговый процесс, разработанный ещё в 1784 г., который требовал тяжёлого и опасного ручного труда. Ответом на революционные вызовы времени (пароходы и железные дороги) стали не менее революционные методы производства стали: бессемеровский (1856 г.) и мартеновский (1864 г.) процессы, кардинально изменившие металлургию. Бессемеровский процесс: скорость и массовость Одним из факторов, ускоривших развитие металлургии, выступило, как и прежде, оружие. Генри Бессемер занимался разработкой нового типа артиллерийского снаряда, но столкнулся с проблемой: существующие чугунные и железные пушки не выдерживали возросших нагрузок. Это подтолкнуло его к поиску способа производства прочной и доступной стали, что привело к изобретению бессемеровского конвертера. Метод произвёл настоящую революцию в металлургии благодаря своей высокой скорости. Сталь получалась всего за 15–20 минут, что было в десятки раз быстрее, чем при традиционных методах. Процесс оказался экономически выгодным: реакция протекала за счёт собственного тепла, без дополнительных затрат на топливо. Такая технология сделала сталь массовым материалом, обеспечив быстрый рост железных дорог, судостроения и военной промышленности.

Генри Бессемер Однако у метода были серьёзные недостатки. Высокая скорость не позволяла точно контролировать состав стали, что приводило к нестабильному качеству. Кроме того, процесс неэффективно удалял вредные примеси, такие как фосфор и сера, что снижало прочность металла. Дополнительно продувка воздухом насыщала сталь азотом, что делало её хрупкой и ограничивало применение в ответственных конструкциях. Мартеновский процесс — качество и гибкость Если Бессемер стремился удешевить и ускорить производство стали, то французский инженер Пьер Мартен разрабатывал метод, позволяющий точно контролировать её состав и обеспечивать более высокое качество. В 1864 году он представил мартеновскую печь, основанную на принципе регенеративного подогрева, который разрабатывал Карл Сименс. Эта технология позволяла повторно использовать тепло отходящих газов, что делало плавку более экономичной и эффективной. Главное достоинство мартеновского метода заключалось в гибкости и качестве. Он позволял точно регулировать состав стали, подстраивая её свойства под конкретные задачи. В отличие от бессемеровского метода, мартеновская печь могла перерабатывать не только жидкий чугун, но и металлический лом, что давало производителям больше свободы в выборе сырья. Кроме того, этот процесс лучше очищал сталь от вредных примесей, таких как фосфор и сера, делая металл прочнее и надёжнее. Однако за качество пришлось заплатить временем и ресурсами. Плавка в мартеновской печи занимала 8–12 часов, что было намного дольше по сравнению с бессемеровским методом. Кроме того, этот процесс требовал больших затрат на топливо и был сложен в управлении — для работы с мартеновскими печами нужен был опытный персонал.

Несмотря на эти недостатки, мартеновский процесс со временем вытеснил бессемеровский. Выбор оказался в пользу качества: сталь, полученная в мартеновских печах, лучше отвечала требованиям промышленности, которая стремительно развивалась во второй половине XIX века. Таким образом, оба этих метода использовались параллельно до середины XX века, поскольку решали разные задачи: бессемеровский процесс обеспечивал массовое производство дешёвой стали, а мартеновский позволял получать более качественный металл. Со временем мартеновский процесс вытеснил бессемеровский, но оба сыграли ключевую роль в развитии металлургии и индустриальной революции. Внедрение бессемеровского процесса: массовое производство стали Скоро после открытия Бессемера его метод был внедрён на металлургических заводах. Преимущества нового процесса быстро отразились на всех сферах, где требовалась сталь. Появление дешёвой стали позволило значительно ускорить развитие железных дорог. поскольку стальные рельсы оказались прочнее и долговечнее железных. Уже к 1870-м годам стальные рельсы начали массово заменять железные. Военное производство также получило мощный импульс: сталь стала основным материалом для пушек, корабельной брони и мостов. Военные державы получили доступ к дешёвому и прочному материалу, что обеспечило преимущество в создании дальнобойной артиллерии, броненосцев и боевого флота.

Первым в мире военным кораблём с частично стальным корпусом считается французский броненосец «Redoutable», заложенный в 1873 году и вступивший в строй в 1876 году. В строительстве использование стали открыло недостижимые прежде горизонты. Теперь стало возможным возведение крупных инфраструктурных объектов — мостов, железнодорожных станций и заводов. В России первый бессемеровский конвертер был установлен в 1871 году на Южно-Русском Днепровском металлургическом заводе. Это было одно из первых предприятий в Российской империи, где начали массовое производство бессемеровской стали. Внедрение мартеновского процесса: ставка на качество стали Первая мартеновская печь была построена во Франции в 1864 году, и уже в 1860-х годах этот процесс начал распространяться по Европе. Его активно внедряли металлургические предприятия Германии и Великобритании, оценив возможность получения более качественной стали. К 1870-м годам мартеновские печи использовались на крупнейших заводах Европы, обеспечивая сталь высокого качества для строительства, железных дорог, судостроения и военной промышленности. Уже в 1866–1867 годах аналогичная печь появилась в России на Ивано-Сергиевском железоделательном заводе в Калужской губернии. В 1870 году на Сормовском заводе (ныне завод «Красное Сормово») была проведена первая промышленная плавка, что стало началом широкого внедрения мартеновского метода в стране. СПРАВКА. Быстрота адаптации новой технологии в России объясняется высокой потребностью в качественной стали для железных дорог, судостроения и промышленности. Наличие богатых природных ресурсов и государственная поддержка также способствовали быстрому распространению мартеновского процесса.

К концу XIX века мартеновский процесс начал доминировать в мировой металлургии, особенно в странах с развитыми промышленными центрами, таких как Великобритания, Германия, Франция и США. Главными причинами его распространения стали гибкость в использовании сырья и более высокое качество стали, что делало его предпочтительным для ответственных конструкций. Однако бессемеровский процесс продолжал использоваться параллельно, особенно в тех отраслях, где требовалось массовое производство сравнительно недорогой стали, например, для железнодорожных рельсов. Только в первой половине XX века этот метод окончательно уступил место мартеновскому, а затем — кислородно-конвертерному методу, который обеспечивал ещё большую эффективность. Таким образом, к 1900 году мартеновский процесс стал основным методом производства стали, но бессемеровская технология ещё сохраняла свою нишу в массовом производстве. Переход к стальным рельсам До середины XIX века рельсы изготавливали из железа, но они быстро изнашивались, ограничивая развитие железных дорог. Всё изменилось с появлением бессемеровской стали — в 1857 году в Англии появились первые стальные рельсы, а к 1880 году почти все новые пути в Великобритании прокладывали из стали. В США процесс шёл параллельно: за десятилетие производство стальных рельсов выросло в четыре раза, ускоряя экспансию железных дорог. В России переход был более постепенным — в 1875 году Нижнесалдинский завод начал выпуск стали для рельсов, а в 1879 году Юзовский завод освоил их производство на уровне английских стандартов. К концу XIX века стальные рельсы полностью вытеснили железные, обеспечив стремительное развитие железнодорожных сетей по всему миру. Как сталь изменила мир XIX века Массовое производство стали дало толчок развитию транспорта и инфраструктуры. Железные дороги связали воедино страны и континенты, кардинально ускорив перевозку товаров и людей. В России в 1891 году началось строительство Транссибирской магистрали — крупнейшего инфраструктурного проекта Российской империи. На его возведение ушли тысячи километров стальных рельсов, произведённых на отечественных металлургических заводах. Для строительства потребовались уникальные инженерные решения, включая стальные мосты, такие как Красноярский мост через Енисей (1899).

Локомотивы, вагоны и железнодорожные конструкции также потребовали значительных объёмов стали, что сделало Транссиб крупнейшим потребителем металлургической продукции страны. Эта магистраль не только связала западные и восточные регионы империи, но и стала катализатором развития отечественной металлургии, ускорив модернизацию промышленности России. Сталь и новая эра в архитектуре Металлургическая революция XIX века дала импульс строительству высотных зданий. Стальной каркас позволил возводить небоскрёбы в США, а Бруклинский мост стал прорывом в инженерном деле. Открытый в 1883 году, он был самым длинным подвесным мостом в мире и первым, где использовали стальные тросы. Его строительство длилось 14 лет и потребовало передовых технических решений. В 1889 году была возведена Эйфелева башня, достигшая 324 метров в высоту. Эта конструкция, собранная из тысяч металлических элементов, стала символом инженерного прогресса и демонстрацией возможностей стали в архитектуре. СПРАВКА. В России XIX века применение стали в архитектуре не было столь масштабным, как в США или Европе, однако некоторые проекты выделяются своим новаторством. В 1896 году инженер Владимир Шухов спроектировал уникальные стальные конструкции для Всероссийской промышленной выставки в Нижнем Новгороде. В этом же году он создал первые стальные гиперболоидные башни, заложив основы применения металлоконструкций в отечественной архитектуре. Все эти проекты — зримый итог революционных изменений в металлургии, которые превратили сталь в основу новой архитектурной эры.

Военная индустрия тоже активно переходила на сталь. Заводы Альфреда Круппа выпускали дальнобойные орудия, а броненосцы постепенно заменили деревянные корабли. Во второй половине XIX века началось широкое применение стальных броневых плит на флоте — появились корабли со стальными корпусами и бронёй, обеспечивавшие лучшую защиту. В 1893 году была введена цементированная броня Круппа, которая быстро заменила старые типы брони благодаря повышенной стойкости и меньшей стоимости производства. Сталь изменила облик городов, военную стратегию и логистику: она сделала возможными железные дороги, броненосцы и небоскрёбы, заложив фундамент индустриального мира XX века. Цените своё время? Уверены, что качество имеет цену? У вас есть 1520 причин подписаться на премиальный Telegram-канал медиаплатформы ВГУДОК — @Vgudok.PRO Вадим Чепига, ИСТОЧНИК