В 1662 г. зафиксирована мощность плавильного горна или доменной печи. Суточная производительность ее достигала 100–120 пудов чугуна. Материалы 1647 г. свидетельствуют, что таких домен на заводе было две, хотя продолжительность их работы неясна.
Главным фактором режима работы металлургического комплекса был наш климат. Вододействующие машины — боевые ковальные молоты — приводились в движение мельничным колесом. Энергия падающей воды накапливалась плотинами, а напор воды и ее уровень в запрудах в зависимости от сезона менялся. В итоге «в вешнее и в осеннее время за большою, а в летнее и в зимнее время за малою водою бывают на заводах прогульные многие дни»38. К тому же часто выходила из строя домна, и «тот доменный горн в году топится треть и половина года»39.
Исходя из этого, попытаемся уточнить реальный режим заводов, взяв несколько расчетов режима работы специалистов разной квалификации.
Например, дощатый мастер мог иметь разную выработку: от 50 до 80 досок в день40. В 80 досках было 28 пудов. Следовательно, в 50 досках — 17,5 пудов. Таким образом, в среднем мастер на водяном молоте делал 23 пуда. Наш расчет имеет конкретное подтверждение. Так, Яков Бланк с первого по 23 февраля, т. е. примерно за 18 рабочих дней, сделал 410 пудов, т. е. по 23,1 пуда в день41. Оплата ковки прутового железа в доски, видимо, была разной (8 денег и 10 денег за пуд). Дороже, очевидно, стоили тонкие доски для лат. О цене досок на пищали есть конкретное указание на оплату в 8 денег за пуд42. Таким образом, на пищальных досках мастер мог зарабатывать в день по 92 коп., в расчетный год (300 раб. дн.) — 276 руб., а в реальный годовой цикл (130 раб. дн.) — 119 руб. Видимо, расчет этот точен, т. к. в 1662 г. дощатый мастер Нилис Персон получал в год по 125 руб. серебром43. На тонких досках заработок был, видимо, несколько выше. Так, мастер Яков Бланк, делая по 23,1 пуд. в сутки, в расчетный год имел бы 346 р. 50 коп., а в реальный годовой цикл — 150 руб. 15 к. При меньшей выработке, как у мастера Мартина Клерета (по 18,8 пуда в день по 10 денег пуд), заработок в реальный годовой цикл мог быть, например, 122 р. 20 коп. Между тем годовой оклад его был равен 105 руб.44 Попудная или сдельная оплата могла быть выше годового оклада, но могла быть и существенно ниже его. Так, мастер Нилис Петерc за 5 недель сделал всего 89 пудов с оплатой по 10 денег пуд, т. е. с выработкой всего по 3 пуда в день. Даже в расчетный год (300 раб. дней) при этой выработке его зарплата составила всего 45 руб., а в реальный год — 19 р. 50 к., в то же время годовой оклад его был равен 85 р.45 Такого рода невыгодные работы были, вероятнее всего, временными. Массовой продукцией были доски как полуфабрикат для мушкетных стволов, пищалей и лат. Какая-то часть продукции была в виде кровельных и дверных досок и т. д. Для 1668 года есть сведения, что ежегодно для казны необходимо было поставлять по 5 тыс. пудов кованых досок46. Таким образом, основные заработки при сдельной работе составляли 120–150 руб., а реальный рабочий годовой цикл — 130 рабочих дней.
Наши источники позволяют более или менее точно определить суточную производительность на ковальной работе. Как известно, в XVIII в. на уральских заводах из 12 пудов чугуна выковывалось около 8 пудов кричного губчатого железа[1]. Видимо, то же соотношение было и в XVII веке. Разница была лишь в качестве руды, а не собственно чугуна. Исходное его количество было в той же пропорции к железу, как и на Урале.
Вес железной заготовки в виде бруса «на французское дело» длиною в пол-аршина (36 см), шириною и высотою в 3 вершка (ок. 13,5 см) на Тульских заводах был в одном случае 1,54 пуда (74 бруса общим весом в 114 пудов 5 гривен), а в другом случае 1,62 пуда (336 брусов общим весом 555 пудов 10 гривен)47. Следовательно, в среднем брус железной заготовки весил 1,58 пуда. Известно, что за сутки из 3 выплавленных криц выковывали 16 брусов, что составляет 25,28 пудов железа48.
На так называемом «четвертом» Тульском или Городищенском заводе бригада иноземца Я. Бланка плавила в сутки по 3 крицы[2], а из этих криц выковывала 12 прутьев «саженного прутового железа»49. Вес этих прутьев составлял, по-видимому, 2,16 пуда (4019 прутов общим весом 8683 пуда 30 фунтов или гривен)50. Тогда суточный объем кованого железа составит цифру, очень близкую к названной, — 25,92 пуда. Поскольку даже опытные мастера делали и прутья, и брусы «на глазок», то небольшие отклонения, разумеется, были. Так, 499 прутов железа весили в целом 1041 пуд 5 гривен51, т. е. каждый из них весил 2,09 пуда, что в сутки (т. е. 12 прутов) составило бы 25,08 пуда.
Наконец, есть еще одна возможность установить объем суточного производства на молоте. На Ведменском (Каширском) заводе иноземец Н. Хиникс с бригадой ковал под большим молотом из «готовова тянутово саженного железа» мушкетные доски по 80 штук, а «весом де в них 28 пуд и больши»52. Каждая мушкетная доска весила, таким образом, 0,35 пуда. Если саженное ствольное железо весило 2,16 пуда прут, то из одного прута выбивали 6 досок, а из 12 прутов — 72 доски, что практически очень близко к объявленной в переписной книге норме. Но более реален другой расчет. Мушкетные доски также колебались по весу. Так, 62 мушкетных доски весили в целом 20 пуд. 10 гривен, т. е. каждая по 0,327 пуда53. В этом случае из прута в 2,16 пуда выходило 6,6 доски, а из 12 прутов — 79,2 доски, что практически полностью совпадает с нормой проковки Н.Хиникса в 80 досок. Следовательно, в среднем из 3-х криц выходило 25,43 пуда или 8,47 пуда из крицы.
Опираясь на установленные факты длительности рабочего цикла мастеров ключевых специальностей, мы можем теперь оценить общий режим работы заводов и их производительность в двух наиболее вероятных вариантах. Первый из них учитывает воскресные дни как дни отдыха. Формальное чередование сутки — работа, а сутки — отдых здесь нарушается воскресными днями. В итоге при скользящем недельном графике в каждую неделю был бы один двухдневный отдых и два однодневных (без учета церковных праздников). Этот расчет дает в год примерно 157 рабочих суток. При суточной производительности в 120 пудов чугуна с домны[3] каждая из двух домен при таком режиме давала бы в год 18792 пуда, а обе — 37 584 пуда чугуна. Если при этом 4 кричных горна работали бы в режиме сутки — работа, а двое суток — отдых, то их годовая потребность в чугуне оставалась бы прежней — 19008 пудов (или 12672 пуда железа). На литье же шло бы 18576 пудов чугуна. В итоге общий объем продукции был бы равен 31 248 пудов железа и литья. При суточной плавке домны в 100 пудов чугуна на литье шло бы 12312 пудов чугуна при прежних 19008 пудах чугуна, необходимых для ковки. В итоге это давало бы 24984 пуда продукции (т. е. ковки и литья).
Наконец, возможен и другой расчет, учитывающий режим работы каждой из домен в ритме: сутки — работа, двое — отдых. Такой режим ближе к реальности еще и потому, что литейный мастер и его подмастерья тратили немалое время еще и на подготовку литейных форм (в 1647 г. для них специально месили глину четверо вспомогательных работников). Хотя большая часть этой работы могла выполняться в период плавки руды, но, видимо, какая-то часть ее (особенно сложные изложницы для пушек) требовала и дополнительного времени. Итак, беря за основу расчета этот условный режим: сутки — работа, двое суток — отдых, мы получаем следующие результаты. За 12-дневный цикл на крицы, как обычно, тратилось 633,6 пуда чугуна, но на литье шло только 326,4 пуда. Таким образом, в год на литье использовалось лишь 9792 пуда чугуна. При этом на крицы по-прежнему шло 19008 пудов чугуна, из которого выковывалось бы 12672 пуда железа[4]. В итоге в год получалось бы 22464 пуда ковки и литья.
Мы не будем настаивать на точности наших расчетов. Тем не менее, следует отметить, что режим работы двух плавильных печей, имеющих две бригады квалифицированных работников и вспомогательный персонал, а также две бригады литейщиков (в 1647 г. работало две бригады), был в реальной действительности ближе к двум последним вариантам. Больше того, в переписной книге 1662 г. Аф. Фонвизиным прямо заявлено, что если случатся перебои из-за вешней воды, т. е. половодья, из-за нехватки угля или руды, не говоря об авариях домны («горн попортитца»), то «тот доменной горн в году топится треть и половина года»54. Наши последние два расчета условно реконструируют именно эти два варианта (годовой объем в 22,5 тыс. пудов и 31 тыс. пудов). Чаще годовая продукция была ближе к первой цифре, ибо в документации есть упоминание о сдаче с 15 марта 1670 г. по конец 1671 г. 41265 пудов ковки и литья55. Годовая производительность будет в этом случае 23580 пудов, что очень близко к последнему расчетному варианту.
1
ж. (кра) свежая глыба вываренного из чугуна железа, идущая под огромный водяной (кричный) молот, для отжимки, проковки и обработки в полосовое и другое железо. На крицу идет 12 пудов и более чугуна.
2
Кричныйпередел, процесс рафинирования чугуна (удаления избыточных количеств углерода, кремния, марганца) с целью получения ковкого кричного (сварочного) железа. Возник примерно в 14 в. одновременно с развитием производства чугуна, просуществовал до 18 в. и был вытеснен более эффективным процессом — пудлингованием. К. п. осуществлялся в кричном горне, куда на слой горящего древесного угля над фурменной зоной помещали чушки чугуна. Чугун плавился и, стекая по каплям вниз через окислительную фурменную зону, подвергался рафинированию. Получаемый продукт скапливался на поду горна, где благодаря окислительному воздействию железистого шлака дополнительно обезуглероживался, образуя крицу массой 50-100
3
Преимуществ штукофена было, однако, недостаточны для всех тугоплавких руд. Требовалось более сильное дутье. Человеческих сил для поддержания температуры оказалось уже недостаточно, и для приведения в действие мехов стали употреблять водяное колесо. Вал водяного колеса снабжали посаженными на него в разбивку кулачками, которые оттягивали крышки клинчатых кожаных мехов. Для каждой плавильной печи имелось два меха, работавших попеременно. Появление гидравлических двигателей и мехов надо относить к концу XIV века, так как уже в XV веке многие плавильни в связи с этим передвинулись с гор и холмов вниз — в долины и на берега рек. Это усовершенствование явилось исходным моментом для крупнейшего сдвига в технике металлургии, так как привело к открытию чугуна, его литейных и переделочных свойств.
Действительно, усиление дутья сказалось на всем ходе процесса. Теперь в печи развилась такая высокая температура, что восстановление металла из руды происходило раньше, чем образовывался шлак. Железо начинало сплавляться с углеродом и превращаться в чугун, который, как отмечалось выше, имеет более низкую температуру плавления, так что в печи вместо обычной вязкой крицы стала появляться совершенно расплавленная масса (чугун)… обнаружилось, что чугун быстро плавится в горне и после усиленного дутья легко превращается в кричное железо, которое по своему качеству не только не уступает, но даже по многим показателям лучше того железа, которое получали из руды. А так как чугун плавится при более низкой температуре, передел этот требовал меньше топлива и занимал меньше времени. Так в течение XV века сначала бессознательно и ощупью, а затем вполне осознано было сделано величайшее в металлургии открытие — переделочный процесс.
4
Наконец пришли к идее двухступенчатого процесса плавки. Усовершенствованные блауофены превратились в печь нового типа — доменную, которая предназначалась исключительно для получения чугуна. Вместе с ними был окончательно признан переделочный процесс. Сыродутный процесс стал повсеместно вытесняться двухступенчатым способом обработки железа. Сначала из руды получали чугун, потом при вторичной переплавке чугуна — железо. Первая стадия получила название доменного процесса, вторая — кричного передела. Древнейшие домны появились в Зигерланде (Вестфалия) во второй половине XV века.