Старые способы производства железа потребляли огромное количество древесины, которая использовалась в качестве топлива в доменных печах и горнах. Для плавки 1 тонны чугуна в печи тратилось 4-5 саженей древесины (сажень = около 8,5 м3; это вместимость двух деревянных телег). Средняя доменная печь, построенная в 16 и 17 веках, производила около 10 тонн в неделю; за эту неделю ему пришлось доставить почти 100 возов дров. В течение года такая печь, работая непрерывно, сжигала от 3000 до 5000 телег, т. е. большой кусок леса. Снабжение доменных печей топливом также было самой трудоемкой операцией во всем плавильном процессе. Огромные объемы работы были потрачены на рубку дров, транспортировку и пыление древесного угля.

В начале 18 века стоимость опала составляла 80% стоимости выплавки железа. Эти расходы продолжали расти в результате повышения цен на древесину, которой в некоторых районах уже не хватало. Ведь дерево удовлетворяло самые разные потребности. Сюжио для строительства домов, кораблей, мостов, для производства большинства оборудования и рабочих инструментов, в качестве бытового и промышленного топлива на кирпичных заводах, кузнях, мануфактурах. Однако в металлургии больше всего использовалось дерево. В Англии уже в 16 веке королева Елизавета в целях охраны лесов и из заботы о расширении флота издала законы, ограничивающие количество сталелитейных заводов в отдельных графствах.

Нехватка древесины тормозила развитие производства железа. В Англии это производство даже начало сокращаться с конца 17 века, и в стране, богатой рудой, стало не хватать железа. Таким образом, увеличился импорт чугуна. В 1-й половине 18 в. в Англию ежегодно ввозилось 20—50 тыс. т чугуна из Швеции и России и несколько тыс. т из американских колоний, а Англия производила 12—20 тыс. т в год. В этих странах, малонаселенных и покрытых густыми лесами, металлургия переживала в то время период большого расцвета. Военная мощь Швеции 17 века и России 17 века основывалась на продукции местной металлургии. Тогда железо использовалось в основном для изготовления оружия, пушек и боеприпасов.

Технология выплавки чугуна требовала, чтобы металлургические заводы располагались в лесах и чтобы они были разрозненными и многочисленными, а не сосредоточенными и большими. Слишком сильно увеличивать размер печей было невыгодно, потому что чем больше строилась печь, тем быстрее вырубался окружающий ее лес и все труднее становилась транспортировка дров. Рассредоточение доменных печей повлекло за собой рассредоточение жаровен и кузниц, где сырое железо подвергалось повторной плавке и перековке. Здесь, в свою очередь, на последнем этапе производства железа существовало еще одно, рядом с опалом, техническое ограничение этого производства: ручной труд кузнецов. Сила мышц кузнеца зависела от качества железа, а также формы готовых предметов, которые он мог выковать. Ручная техника не позволяла изготавливать изделия из железа больших размеров или сложной формы. И даже простые железные изделия иногда отличались друг от друга твердостью и долговечностью настолько, как если бы были сделаны из другого материала. Механические водяные молоты, устанавливавшиеся в горнах для облегчения кузнечного труда, лишь в малой степени заменяли усилие мускулов. Их размер был небольшим, их движения были простыми, их действие было нерегулярным, и, как и во всех устройствах, приводимых в движение водяным колесом, они зависели от соответствующего состояния или течения воды.

Рост стоимости древесного топлива заставил металлургов использовать в качестве топлива каменный уголь. Уголь был известен в Англии еще в Средние века, но люди неохотно его использовали. Причин тому было несколько: плохая изученность месторождений и трудности добычи угля из более глубоких пластов, невозможность перевозки его по суше на большие расстояния, боязнь дыма и угарного газа, которых гораздо больше, чем древесины. Кое-где уголь использовали в кузницах, кирпичных заводах, винокурнях и т. д., где его было легко транспортировать и где его можно было сжигать в открытых каминах, не опасаясь удушья. С другой стороны, в металлургических печах он вообще не применялся, так как содержащиеся в нем соединения серы загрязняли железо, создавая неоднородный сплав, непригодный для ковки.

Бывшие сталевары не понимали химических процессов, происходящих в доменной печи. Они всего лишь следовали своего рода «рецепту приготовления» — как домохозяйка печет пирог, — который формировал опыт поколений. Традиция и рутина подсказывали наиболее эффективные методы: степень нагрева, время обжига, скорость охлаждения, состав примесей и т. д. Все новшества приходилось делать ошибочно, путем кропотливой практики.

С середины XVII века в течение почти 100 лет в Англии предпринимались безуспешные попытки выплавлять железо на каменном угле. Наконец, Абрахам Дарби, продолжая многолетний опыт своего отца, разработал метод перегонки угля (коксования) и в 1735 году добился первой успешной выплавки чугуна с использованием каменного угля в виде кокса, а затем внедрил его на постоянной основе в своей работает в Вулверхэмптоне (в центральной Англии). Выяснилось, что уголь является не только более дешевым топливом, чем дрова, но и гораздо более эффективным, поскольку позволяет повысить КПД печей и ускорить процесс плавки. Благодаря его методу Дарби стал крупнейшим производителем чугуна в Англии. К концу 18 века его изобретение уже широко использовалось,

Использование кокса привело к быстрому увеличению производства чугуна. К концу 18 в. в Англии он увеличился в 10 раз (с 17 000 т в 1740 г. до 175 000 т в 1800 г.). Количество доменных печей удвоилось, а средняя производительность одной коксовой печи увеличилась в пять раз по сравнению с мощностью старой угольной печи.

Теперь методы превращения чугуна в полезное железо не поспевают за производством доменных печей. Прежний способ рафинирования чугуна в небольших печах и горнах годился только для небольшого количества железа. Он был громоздким и неэффективным, и, кроме того, для заправки оладий все еще требовался древесный уголь. Каменный уголь давно применялся в этой области, но без удовлетворительных результатов. Теперь возникла необходимость ускорить этот процесс. Под давлением этой потребности несколько изобретателей в нескольких местах Англии более или менее одновременно успешно опробовали новый метод плавки чугуна в кузнечное железо.нет, состоящийна так называемом обработка пламенем в печи для обжига пудинга,нимкаменный уголь. Это изобретение раньше ассоциировалось с именемГенри Кортот, кто впервые привел в 1784 году к эффективному применениюсовыего метод на практике. В его основу положена специальная конструкция.духовой шкафпудинг, в котором расплавленный чугун не соприкасается сглем,он просто сгорает в пламени огня. Химические процессы происходятсе шпечь для пудинга получила научное объяснение намного позже;применениеизобретения было исключительно результатом практического опытаиюньПервые пудлинговые печи были построены в кооперативе.ник корта,Ричард Кроушей в Уэльсе; это произошло почти мгновеннодвадцатикратныйувеличение производства.

Таблица 4

ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ В МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В ВЕЛИКОБРИТАНИИ В 1740-1840 ГГ.

Год	Добыча угля (млн тонн)	Производство чугуна (тыс. тонн)	% чугуна, выплавленного на коксе	Среднегодовой про-
производство	доменная печь (тонн)
1740	2,5	17	1	300
1760	4	28	20	300	— на дереве
1780	6	40	50	900	— на коксе
1800	10	175	80	1200
1820 г.	18	450	100	2000 г.
1840 г.	40	1400	100	3500

Важным элементом нового метода стало введение механическогокатящийсяжелезо вместо утомительного ковки. Это стало пра-активнопреднамеренно, когда они начали выходить из печей для пудингав то же времябольшего количества железа, и в то же время возможно, когда для движенияроликииспользовалась паровая машина. Катки Cort обрабатываются подрядденьв несколько раз больше железа, чем до сих пор выковывалось вручную.Роллингоднако это не только быстрее, но и точнееспособштамповочное железо. Бывшие сталевары получали каждый размаленькое количествожелезо, обладавшее различными свойствами; согласнопосколькуобжиг, полученная температура, сила ковки и множество несчастных случаевбывшийобстоятельств, отдельные партии продукта иногда создавали совершенно разные виды железа, которые нельзя было комбинировать или обменивать друг с другом.лужаи проката едиными методами термической обработки и разрешеннымилилапроизводят большое количество железаоидентичные свойства.

Описановышеуказанные открытия не исчерпывают все улучшения,которые сложилиськ технической революции в металлургии. Увеличениеразмерыдоменные печи требовали усиления прочности мехов, которые создавали в доменной печи тягу воздуха, необходимую для поддержания высокой температуры. В конце 18 века для этой цели стали использовать механические.комнатапыли, обеспечивающей непрерывную продувку, что позволило увеличить единовременную загрузку печи. Горячее дутье было введено в начале 19 века.вместо тогохолодный: нагнетает горячий воздух в топку, благодаря чемупроцессплавка происходит еще быстрее и точнее. Для обработки больших масс железа также необходимо было использовать все более крупные и эффективныемолоткии ролики; и здесь движущая сила стала решающей,которыйпервоначально снабжались водяными колесами, а затем, все чаще, паровыми двигателями.

В то же время огромный прогресс был достигнут в области инструментов.внизметаллообработка (станки). Ручная резка, механическая обработка или шлифовкабольшой-живые железные предметы были не только тяжелой и утомительной работой,ноон производил одновременно неаккуратные и неровные, «грубо отесанные» изделия.На-пятка от усилий рука дрожала, скользила, дергала заготовку, поэтому достижение строго определенных размеров и форм в этих условиях требовало большого терпенияисила. Более сложныйчастипоэтому старые механизмы (винтики, винты) обычно изготавливались из дерева. Развитие современных инструментов для обработки железа начинается с конструкции сверла для сверления отверстий в пушечных стволах (1713 г.), котороедоони могли только отливать, что делало их поверхность неровной, чрезвычайно трудной для шлифовки и невозможной для нарезания резьбы. Затем он усовершенствовал такую ​​дрель, придав ей механическую форму.дрель-ки, Уилкинсон (1774 г.), который также разработал сверлильный станок для цилиндров с гораздо более широким поперечным сечением, чем пушечные стволы. Инструментыэтипозволили производить механическую обработку крупных железных самородков.

Усилия механиков также были направлены на создание такихнаряды, что позволило бы добиться наибольшей точности и сложных форм при обработке и шлифовании более мелких металлических предметов. Примитивный токарный станок, который использовался с 16 века.в.для шлифования и нарезания резьбы имел только подвижныйсправитьсядля удержания заготовки, которую можно вращатьдля после-педалью или маховиком. Однако при выполнении самой работы ножом управляли вручную. Прорывным изобретением в этой области стала конструкция второго подвижногосправиться -механическая рука, направляющая нож, называемая кареткой или кареткой.Этот-такой гриф построил в Англии в 1794 году Генри Модслей. Он представилонк ее так называемой поперечная поддержка, движущаяся в нескольких направлениях,ивинтовые направляющие подвижных частей, позволяющие точно регулировать их движение. Так родился «механик-мастер»—одно из важнейших достиженийвразвитие механизации труда. Поперечная поддержказаменены(по выражению Маркса) «не какое-то специальное орудие вчеловекруки, но только руки». Эта рука оказалась быстрее, сильнее и выносливее человеческой, а главное точнее ее, потому что могла выполнять точные геометрические формы с точностью, на которую не способна ни рука, ни глаз самого искусного мастера. достигать. Со временем количество этих «рук» в станке увеличивалось; стали строить станки с несколькими суппортами, все более мобильные, приспособленные к более сложным операциям; наконец опоры стали не только двигаться, но и вращаться.

Техническая революция в английской металлургии открыла эру массового производства железа и крупных железных предметов, таких как балки, рельсы, трубы, краны, прессы, машины, мосты и корабли. Изобретения в металлургии произвели революцию не только в этой области производства, но и во всей экономике. Железо стало основным техническим строительным материалом и конструкционным материалом. Один из величайших энтузиастов железа, изобретатель и предприниматель, первым изготовивший механические молоты, прокатные станы и металлургические меха, Джон Уилкинсон, известный как Железный мастер, построил первые железные мосты и первые железные корабли в конце 18 век железо. Этот металл иногда называют «Больше, чем золото» из-за того, сколько его теперь можно произвести и насколько легко его массовая обработка. В общей массе всех металлов, производимых в настоящее время в мире, на долю железа приходится более 90 %, а на все остальные металлы, от свинца до золота, в сумме менее 10 %. Американский социолог Льюис Мамфорд делит историю человечества на Деревянный век и Железный век.

Основу современной металлургии создало использование угля. Поэтому развитие черной металлургии неразрывно сопровождалось быстрым ростом добычи угля, вернее, появлением угледобычи. В Англии добыча угля увеличилась в пять раз в восемнадцатом веке и более чем в двадцать раз в девятнадцатом веке.

Уголь изменил не только технику и размеры производства, но и размещение промышленности. Среди лесов были разбросаны бывшие домны. Они не могли быть ни слишком большими, ни слишком плотно сгруппированными вместе. Металлургия на основе дерева, за которой последовало кузнечное дело, была типичной сельской промышленностью. Между тем угольные месторождения сосредоточены на небольшой территории, а трудности и затраты на транспорт заключались в строительстве новых плавильных заводов непосредственно в непосредственной близости от угольных копей. Уголь привлек сначала доменные печи, затем всю металлургию и черную промышленность и, наконец, другие отрасли. Образовались плотные скопления шахт, заводов и людей на угольных месторождениях. Первые угольные месторождения были заложены в Великобритании в конце XVIII века в трех округах: в центре Англии в графстве Стаффорд (Вулверхэмптон, Бирмингем, Дадли).