ТЕХНИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ИВАНА ФЕДОРОВИЧА МАКАРОВА НА ЗАВОДАХ НИЖНЕТАГИЛЬСКОГО ОКРУГА В 30–40-е гг. XIX в.

Экспериментально-техническая деятельность И. Ф. Макарова на заводах Нижнетагильского округа в 30–40-е гг. XIX в. Как репрезентвция историко-культурного наследия.

КОНФЕРЕНЦИЯ: ГОРОД, СОЦИУМ, СРЕДА: ИСТОРИЯ И ВЕКТОРЫ РАЗВИТИЯ
Нижний Тагил, 28–29 октября 2022 года

Сборник материалов II Всероссийской научно-практической конференции. Издательство:  Уральский государственный педагогический университет

Высоцкая Надежда Алексеевна,
научный сотрудник, Нижнетагильский музей-заповедник «Горнозаводской Урал»,
г. Нижний Тагил, visotskaja1976@dgk

В статье рассматривается вопрос об экспериментально-технической деятельности И. Ф. Макарова (1793–1844(?)) как новатора горнозаводской техники и технологий на демидовских заводах первой половины XIX в. Особое внимание обращено на опыты И. Ф. Макарова, проводимые на Нижнесалдинском заводе, по получению железа по «английскому методу» в пудлинговых печах и томления стали.

Нижнетагильские заводы на протяжении столетий являлись экспериментально-техническим центром в области горного дела, машиностроения, металлургии на Урале. Активное участие в мировом технологическом обмене, деловые и личностные связи с ведущими индустриальными центрами мира стали причиной того, что на заводах и рудниках округа отразились все основные тенденции технологического развития. Изучая весь объем мировых технических новшеств, совершенствуя приобретенный производственный опыт, тагильские мастера стали создателями новой техники и технологий, которые использовались для решения сложных производственных задач [4, с. 33].

Экспериментально-техническая деятельность таких крепостных специалистов первой половины XIX в., как Е. А. Черепанов, М. Е. Черепанов, Ф. И. Швецов, А. А. Черепанов, П. П. Мокеев, С. Е. Козопасов, Ф. А. Шептаев, И. Ф. Макаров и др., была отмечена в работах исследователей горнозаводской промышленности Урала: Б. Г. Рябова, В. В. Алексеева, Д. В. Гаврилова, В. В. Запария.

История развития технической новаторской мысли на Нижнетагильских заводах в первой половине XIX в. часто рассматривается в личностном аспекте или как семейная преемственность полученного опыта, т. е. формирование трудовых династий.

Представителем знаменитой династии изобретателей Макаровых был Иван Федорович Макаров (1793–1844(?)), талантливый тагильский механик и металлург I первой половины XIX в. (рис. 1). Его отец, Федор Макаров, был учеником «слесарной избы» Е. Г. Кузнецова, работал катальным и слесарным мастером.

В 1806 г. И. Ф. Макаров был определен в новое учебное заведение Нижнетагильского поселка – школу живописи. Об этом факте упоминает М. И. Макарова в своем духовном завещании: «мой сын был воспитан в живописном Нижнетагильском училище к коему ремеслу был подготовлен прежде нами» [7, л. 1].

В послужном списке И. Ф. Макарова указано, что «воспитывался в Нижнетагильском живописном училище», с «1810 года в разных должностях в Нижнетагильском заводе, заводским прикащиком» [10, л. 29].

В 1821 г. он занимал должность надзирателя косного производства при кузницах и слесарнях, позже – должность катального мастера Нижнетагильского завода. В 1827 г. Н. Н. Демидов предложил направить с заводов в Санкт-Петербург и за границу молодого человека, который был бы «одарен к механической части» для усовершенствования по специальности, по рекомендации Е. А. Черепанова был выбран И. Ф. Макаров [3, с. 252-253].

Известно, что И. Ф. Макаров изучал технологию косного производства в Вене и Златоусте, занимался его усовершенствованием на Нижнетагильских заводах, т. к. изготовление кос в России в XVIII–XIX вв. было делом государственного масштаба.

На Урале в сенокосную пору иногда останавливались домны. На демидовских заводах необходимо было наладить массовое производство кос хорошего качества, как для собственных нужд, так и для продажи.

«Косное производство ныне против прежнего может называться более в совершенстве будучи уверен, что в отношении к качеству их заслужит установитель сего производства Иван Федоров Макаров общую репутацию и надеямся, что со временем снабжение Сибири косами будет зависеть от одних Нижнетагильских заводов» [1, с. 303].

В 1836 г. было принято решение о переносе косного производства на Салдинские заводы, управляющим которых в 30–40-е гг. XIX в. был И. Ф. Макаров. Ему было поручено составить «проэкт на устройство производства», который позднее был успешно реализован [8, л. 19].

Нижнетагильские косы были представлены на промышленных выставках в Санкт-Петербурге (1839 г.), в Москве (1843 г.), а также продавались в Казани, в Нижнем Новгороде.

Для изучения производства литой стали и кос в 1836 г. И. Ф. Макаров был командирован на заводы Златоустовского горного округа, который в 1831 г. возглавил П. П. Аносов (1796–1851). Благодаря П. П. Аносову из литой тигельной стали по его оригинальной методе на Артинском заводе изготавливали косы, которые считались одними из лучших в России.

По возвращении из Златоуста И. Ф. Макаров продолжил опыты по получению литой стали, несколько образцов были отправлены на Санкт-Петербургский монетный двор, где испытания прошли успешно [11, л. 65].

Технико-экспериментальная деятельность И. Ф. Макарова в 30–40-е гг. XIX в. охватила все сферы производства Нижнетагильских заводов: доменного, кричного, прокатного. И. Ф. Макаров ввел на Нижнетагильских заводах ряд своих усовершенствований: подъемник (типа современного скипового) для транспортировки на колошники руды и угля, прибор «духомер» для измерения температуры в сопле доменной печи [9, с. 314].

В 1831 г. И. Ф. Макаров провел опыт плавки медной руды дровами на Выйском заводе, где ранее установил прибор «духомер»:«Здешняя контора … препроводила справку, какую пользу приносит плавка меди на дровах, производимая при Выйском заводе на одной печи и между тем обещала, что для узнания сколько втекает в печку духу–постановится Иваном Макаровым духомер» [12,л.1]

Совместно с Е. А. и М. Е. Черепановыми и другими мастерами И. Ф. Макаров участвовал в усовершенствовании действующих механизмов Нижнетагильских заводов.

Особое внимание И. Ф. Макаров уделял опытам и экспериментам по получению стали различными способами, в частности, томлением (цементацией). В рапорте № 622 от 15 мая 1837 г. И. Ф. Макаров подробно описывает процесс томления стали: «Железо для стали приготовляется обыкновенным образом на кричном производстве (горнах). Полосное шириною в 3, толщиною ½ дюймами брущатое 1 ½ дюйма, сие последнее обращается на расковачную четверогранную сталь в ½ и ¾ дюйма толщиною… по уложению железа в ящик, засыпается цементом, абы концы не могли от прикосновения к стенам остаться не протомленными, – называемые – с жилкою» [13, л. 6] (рис. 2).

Дно и верх такого ящика, а также ряды полос железа обязательно пересыпались угольным порошком, а сверху – огнеупорной глиной; «на сию глину накладывается кирпич, сделанный из той же огнепостояннной глины,… на сию кирпичную настилку насыпается речного песка, … печь затопляется дровами, приготовленными здесь сухарными, и имея в предмете разогревание: наперво слегка, а потом дать сильный жар, дабы слой насыпанного на поверхность песка, мог расплавиться скорее, состояния сие делается для того, чтобы железо предохранить от воздуха и не дать воспламениться в ящике цементу; цементируется восемь и девять суток, смотря по качеству дров» [13, л. 6].

Производство цементной стали на Урале началось в конце XVIII – начале XIX вв. Она изготовлялась только на нескольких крупных заводах и в очень небольших количествах [5, с. 129].

Печь для цементации стали видел в Нижнем Тагиле в 1807 г. берг-инспектор П. Е. Томилов [9, с. 208].

Только цементация стали продолжалась не 8–9 суток, как на Нижнесалдинском заводе, а 6–8 дней. Различным был и состав цемента. На Нижнесалдинском заводе цемент «приготавливается таким образом: берут известное количество угольного мусора, который предварительно промыв в воде, высушив, просевают ситом (которое имеет отверстие в виде горохового зерна) по просеянии, взяв поваренной соли, на каждые 100 пуд. железа 5 фунтов: ее разваривают в воде, и сим рассолом смачивают приготовленный уголь» [13, л. 7].

На Нижнетагильском заводе «состав для сего употребляется приготовленный из извести и толченного угля, смоченный до небольшой сырости вареною водою» [9, с. 210].

Согласно расчетам И. Ф. Макарова из 500 пудов железа было получено «стали годной 420 пудов», а 80 пудов – «в количестве сих пудов бывают недостигшие протомления концы, которые обращаются во вторичную протомку и пузыреватые обломки сие последние употребляются на дело железа» [13, л. 7 об.].

Томленое железо получалось очень высокого качества и превосходила уклад. Образцы томленой и литой стали Нижнесалдинского завода были представлены среди изделий Нижнетагильских заводов на Всероссийской промышленной выставке в Санкт-Петербурге в 1839 г. [14, л. 1].

Известно, что в 1842 г. благодаря совместным экспериментам И. Ф. Макарова и Ф. И. Швецова была получена литая сталь из железных обрезков в печи Вилькинсона по новой «макаровской методе» [6, с. 9].

Подробного описания данного эксперимента и чертежей в настоящее время не обнаружено.

И. Ф. Макаров проводил опыты не только по получению томленой стали, но и пудлингового метода выделки железа. В рапорте № 622 от 15 мая 1837 г. И. Ф. Макаров сообщает заводской конторе о получении железа по «английской методе» в пудлинговых печах на Нижнесалдинском заводе; плавка осуществлялась дровами. Пудлингование происходило в специальной печи: «Чугунная плита служит днищем печи, на которую кладется набойка из кричного сока, истолченного в мелкие кусочки, толщиною около 4 дюймов;… печка пущается в ход затоплением сухарными дровами, чрез то нагревается постепенно до белого жара: накладенный на днище сок, приходит в мягкое состояние; после сего растапливается в жидкость» [13, 1 л. об.].

Пудлинговое железо, полученное путем перемешивания ломом расплавленной тестообразной массы металла, обладало высокой пластичностью и содержало мало примесей.

В 40–50-е гг. XIX вв. пудлинговая технология серьезно потеснила кричный метод на большинстве предприятий Нижнетагильского округа [9, с. 220, 224].

Пудлинговый способ был более экономичным и производительным. В пудлинговую печь при 3-х работниках загружалась в один прием по 11 пуд. чугуна, но выгружая ее через каждые 84 минуты, можно было получить в сутки 150 пуд. железа, в то время как из кричного горна при
таком же числе рабочих – не свыше 27 пуд. полосового железа или до 54 пуд. болванки. При этом, заменяя древесный уголь дровами, пудлинговые печи экономили до 63% пережигаемых на уголь дров [15, с. 425].

Опыты по пудлингованию И. Ф. Макаров проводил на Салдинских заводах. Главным его помощником в экспериментальной деятельности, а позднее и продолжателем его начинаний был Я. С. Колногоров (1812– 1898).

Благодаря И. Ф. Макарову и Я. С. Колногорову, а также Ф. И. Швецову, П. П. Мокееву, которые проводили совместные опыты по изготовлению рельс, в середине XIX в. была создана надежная база для дальнейшего развития рельсопрокатного производства. В 50-е гг. XIX в. на Нижнесалдинском заводе производились рельсы для первых железных дорог в Российской империи – Николаевской и Варшавской [16, с. 51].

Исследователь истории техники В. С. Виргинский неоднократно подчеркивал авторитет и вклад местных специалистов в развитие металлургии и машиностроения не только на Урале, но и в России: «Возглавленная Швецовым борьба таких новаторов, как Черепановы, П. С. Макаров, П. П. Мокеев, И. Ф. Макаров, братья Ерофеевы и др., за введение паровых двигателей на производстве и транспорте, за освоение пудлингования, использования тепла отходящих газов и т. д. явилась немаловажной составной частью подготовки и начала промышленного переворота в России» [2, с. 106].

Новаторская деятельность И. Ф. Макарова охватила все сферы производства Нижнетагильских заводов. Но самое главное дело его жизни – это получение опытным путем стали, где он достиг высочайшего мастерства. И. Ф. Макаров был металлургом, знатоком своего дела, «стальным
мастером».

Список литературы

1.Виргинский В. С. Жизнь и деятельность русских механиков Черепановых. – Москва: Изд-во Акад. наук СССР, 1956. – 315 с.

2.Виргинский В. С. Фотий Ильич Швецов (1805–1855). – Москва: Изд-во «Наука», 1977. Репринтное издание. – Нижний Тагил: Изд. гр. «Восток», 2014. – 112 с.

3.Виргинский В. С. Черепановы. – Свердловск: Сред.-Урал. кн. изд-во, 1987. – 271 с.

4.Высоцкая Н. А. Водоподъемные штанговые и паровые машины тагильских мастеров I пол. XIX в. как объекты изучения индустриального наследия // Индустриальное наследие как ресурс для развития. Варианты стратегий. 300+: материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием (3–4 декабря 2020 г.). – Нижний Тагил: Нижнетагильский музейзаповедник «Горнозаводской Урал», 2020.

5.Гаврилов Д. В. Горнозаводский Урал XVII–XX вв. – Екатеринбург: УрО РАН; АМБ, 2005. – 615 с.

6.Деятели науки и техники Нижнего Тагила XVIII–XIX вв. / С. В. Старков, Т. В. Смирнова; Нижнетагильский музей-заповедник. – Нижний Тагил, 2004. – 32 с.

7.Духовное завещание М. И. Макаровой от 21.07.1840 г. [Рукопись]. – Место хранения: Научный архив Нижнетагильского музея-заповедника «Горнозаводской Урал». Ф. 10. Оп. 8. Д. № 11. Л. 1.

8.Журнал заседаний Совета Управления Нижнетагильских заводов. 1836 г. [Копия]. – Место хранения: фонды Нижнетагильского музея-заповедника «Горнозаводской Урал». Коллекция «Письменные источники». Л. 19.

9.Нижнетагильский металлургический завод XVIII–XIX века / Ю. С. Комратов, И. Г. Семенов, С. В. Устьянцев, С. И. Хлопотов. – Екатеринбург: СВ, 1996. – 358 с.

10.Послужной список И. Ф. Макарова первой половины XIX в. [Копия]. – Место хранения: фонды Нижнетагильского музея-заповедника «Горнозаводской Урал». Коллекция «Письменные источники». Л. 29, об. 30.

11.Рапорт Нижнетагильской конторы начальнику горных инженеров об успешном испытании стали, полученной И. Ф. Макаровым, на СанктПетербургском монетном дворе. 1838 г. [Копия]. – Место хранения: фонды Нижнетагильского музея-заповедника «Горнозаводской Урал». Коллекция «Письменные источники». Л. 65 об. 14. Рапорт № 578 о проплавке медных руд дровами Господ Наследников Тайного Советника и Кавалера Николая Никитича в Санкт-Петербургскую контору. [Копия]. – Место хранения: фонды Нижнетагильского музея-заповедника «Горнозаводской Урал». Коллекция «Письменные источники». Л. 1.

12.Рапорт № 622 приказчика И. Ф. Макарова в Главное Правление Нижнетагильских Заводов с «Описанием дела железа по английской методе на пудлинговых печах» от 15.05.1837 г. [Подлинник] / И. Ф. Макаров. – Место хранения: фонды Нижнетагильского музея-заповедника «Горнозаводской Урал». Коллекция «Письменные источники». Л. 1-7 об.

13.Сообщение о выделке железа и стали и других изделий на Нижнесалдинском заводе для Всероссийской промышленной выставке в Санкт-Петербурге. 1839 г. [Копия]. – Место хранения: фонды Нижнетагильского музея-заповедника «Горнозаводской Урал». Коллекция «Письменные источники». Л. 1.

14.Струмилин С. Г. История черной металлургии в СССР. Т. 1. – Москва: Изд-во Акад. наук СССР, 1954. – 534 с.

15.Танкиевская И. Н. Нижняя Салда. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2000. – 348 с.