Карл Фрелих: "я улучшил мои печи..."

    В середине XIX века на Нижнетагильских заводах появилось много иностранных специалистов в области металлургии. Это не было случайностью. Индустриализация, разворачивавшаяся в уральской горнозаводской промышленности, не могла обойтись без европейского технического опыта, без европейских ученых и инженеров.

    Карл Фрелих был одним из таких иностранцев, прибывших на службу в Россию из Германии (Вестфалии). Очень мало сведений сохранилось о жизни и деятельности этого человека. Неоднозначно отзывались о нем современники. Некоторые факты его биографии остаются до сих пор загадкой для исследователей. Но бесспорно, что он был специалистом в доменном производстве, которое и попытался усовершенствовать в самом крупном центре металлургии не только России, но и Европы – на Урале.

    Появление здесь в середине XIX века новых технологий выделки железа (бессемеровской, мартеновской) вызвало потребность в увеличении производительности домен и улучшении качества получаемого в них чугуна. Обыкновенно это достигалось в результате увеличения высоты печей, изменения их формы, состава шихты и пр. Однако внутреннее их сечение в большинстве случаев оставалось круглым.

    В 1857 году последним словом в этой области стало изобретение инженерами Абтом в Силезии и Альгером в США продолговатой в сечении печи без распара для плавки железных, медных, свинцовых и серебряных руд. Через пять лет, в 1862 году, подобная печь с прямоугольным сечением и закругленными углами была сконструирована русским инженером Владимиром Карповичем Рашетом. И первые домны его конструкции были построены на Нижнетагильских заводах.

    Однако печи Рашета, появившиеся в 60-е годы на многих заводах Урала, имели ряд существенных недостатков. Их высота (от 6,1 до 10,5 м) оказалась недостаточной для плавки магнитного железняка Высокогорского месторождения. Случалось, что еще сырая руда попадала в горн. Кроме того, прямоугольная форма поперечного сечения лишала печь прочности по длинной ее стороне. При наличии слабых огнеупоров, из которых складывались домны на Урале, это приводило к их быстрому разрушению. Хотя печи Рашета были производительнее старых круглых домен, но через три-четыре года работы они почти разваливались.

Нижнетагильский завод-музей. Доменный цех (вид со стороны мартена)

    В таком полуразрушенном состоянии Фрелих обнаружил две рашетовские печи, когда появился в Нижнетагильском округе. По-видимому, прежде он не сталкивался в своей практике с продолговатыми печами. Прибыв на Урал, он в 1863-1864 годах построил на Невьянском заводе домну, которая при холодном дутье достигала довольно высокой производительности – 1500 пудов чугуна в день. Но она была традиционной круглой конструкции.

    Осознав перспективность продолговатых печей, Фрелих разрабатывает свой проект реконструкции домен Рашета, заменив их прямоугольное сечение на эллиптическое. Для того времени это было смелым, нестандартным для Урала решением, потребовавшим от конструктора силы воли и настойчивости, так как сразу же возникли споры вокруг новых печей. По-видимому, недоброжелательное отношение сослуживцев, критически относившихся к его деятельности на заводах, и послужило причиной довольно замкнутого образа жизни и "высокого самомнения" Фрелиха, упоминания о которых встречаются в мемуарной литературе.

Эллиптические доменный печи. 20-е годы XX века

Эллиптические доменный печи. 20-е годы XX века

    Уверенный в своих расчетах инженер начинает строить первую свою эллиптическую домну на Висимо-Шайтанском заводе в 1866 году. За ней последовала вторая, в Верхней Салде; и третья – на Нижнесалдинском заводе. Они оказались экономичными и высокопроизводительными. Эллиптическая конструкция позволяла более равномерно распределять дутье в печи и экономить топливо, имела большую прочность, способную выдержать 20-летнюю эксплуатацию. Тогда же Фрелих предложил освободить доменную печь от дорогого внешнего каменного кожуха и в 1867 году построил в Тагиле круглую печь с полностью свободными шахтой и горном. Удачный опыт послужил основой для возведения в 1875 году первой опытной эллиптической домны открытого типа на Верхнесалдинском заводе.

    При эксплуатации своих "новинок" Фрелиху приходилось решать ряд крупных конструктивных задач. Важнейшая из них – проблема продуваемости печи (из-за ее большой высоты), которую пытались решить устройством большего количества фурм (от 8 до 12) и нескольких воздуходувок.

    Другой проблемой стал отвод доменных газов. Много его терялось из-за колошниковых крышек с верхним отводом газа, что способствовало засорению газопровода. Постепенно была найдена более удачная конструкция колошниковых приборов с боковым отводом газа.

    Всего на разных уральских заводах Фрелих перестроил в эллиптические 11 круглых печей, но самыми крупными из них были домны Нижнетагильского завода. В 1874 году здесь сооружена 12-фурменная печь с газоуловителем и водным охлаждением заплечиков. В то время это была самая большая в России древесно-угольная домна производительностью до 49 тонн чугуна в сутки. Использовалась она для плавок ферромарганца, ферросилиция, феррохрома, феррофосфора и обычного чугуна.

    Работая в России, инженер не порывал своих связей с Германией. Он предложил коллегам-соотечественникам строить эллиптические печи, посылал планы, отчеты. Во второй половине XIX – начале XX века в Европе и Америке было написано огромное количество статей, проведена масса экспериментов, но эллиптические печи там не прижились. А вот на Урале они довольно успешно конкурировали с круглыми домнами и в сочетании с первоклассными тугоплавкими рудами, малым подогревом и малой мощностью дутья надолго утвердились здесь.

    Конструкция эллиптических печей отвечала условиям развития уральской металлургии в тот период. Они были созданы для богатых уральских магнитных руд, трудноплавких и трудновосстановимых. Относительно большая высота домны давала возможность руде хорошо прогреваться и постепенно восстанавливаться. При этом вполне можно было использовать слабые уральские воздуходувные машины, дававшие малое количество слабо нагретого (около 330 градусов) воздуха. Плавка шла равномернее, чем в круглых печах, в плавильном пространстве создавался сильный жар, металл получался более жидким и лучшего качества. По расчетам академика М.А. Павлова, сопоставившего показатели многих уральских печей начала XX века, в эллиптических на одну тонну выплавленного чугуна расход древесного угля составлял также одну тонну – при суточной производительности 26,5 тонны металла. В то же время у круглых домен равного объема расход угля – составлял 1,05 тонны при суточной выплавке 23,4 тонны.

    И все-таки возможности эллиптических доменных печей имели свои пределы. Управлять ходом плавки в них трудно вследствие неравномерного схода шихты. У стенок большого и малого радиуса скорость схода шихты была разной, и поэтому внутреннее сечение домны постепенно принимало более естественную для шахтной печи круглую форму. Велики оказались и потери доменного газа. С появлением новых технологий доменного производства эллиптические печи исчерпали себя.

    Однако произошло это только в 20-е годы XX века. Почти 60 лет печи Фрелиха действовали на Тагильском и других заводах, доказывая свою эффективность в условиях Урала.

    Уже после отъезда из Тагила Карл Фрелих писал: "В 1865-1881 годах я улучшил мои печи, выйдя таким образом на дивную производительность в 50 т с расходом угля в 925 кг. Далее у меня не было возможности продолжать свою работу. С 1881 года печи не претерпели каких-либо существенных преобразований..."

    Трудно точно установить причины отъезда Фрелиха. С его слов, они заключались в невозможности продолжения работ по совершенствованию доменного производства – владельцы перестали выделять на это средства. Инженер покидает Нижнетагильский завод, поскольку "никаких нововведений более не допускали, а застой в технике – это смерть", – считал Фрелих.

    В 1883-1891 годах он служил управляющим технической частью Лысьвенского горнозаводского округа графа Шувалова, где вместе с инженером В.И. Липиным – будущим ректором Горного института в Петрограде – построил последнюю свою печь на Урале, в Теплой горе. Эта домна просуществовала дольше всех других и была разрушена в результате аварии в 1949 году.

    В начале 90-х годов Фрелих уехал с Урала и поселился в Царском Селе. Там он продолжал заниматься научной работой, печатал статьи по металлургии. С ностальгией он вспоминал: "Я рад, что пережил первые удачные опыты на Урале, и надеюсь пережить их в Вестфалии". Эти слова Фрелих написал в 1910 году, когда, по-видимому, собирался возвращаться на свою родину.

    Беспристрастная характеристика деятельности немецкого инженера Карла Фрелиха позволяет достаточно высоко оценить роль этого человека в развитии уральской металлургии и Нижнетагильских заводов в частности. Он создал новые колошниковые затворы, решил проблему с отводом доменных газов, сконструировал новый газовый затвор с подвижными заслонками, работавшими с помощью пара и воды... Но все же главное дело Фрелиха – это создание на основе печи Рашета особой, эллиптической конструкции домны, которая стала новым и самым передовым словом в доменном производстве на Урале и в Европе во второй половине XIX века. Уже вследствие этого имя Карла Фрелиха заслуживает уважения и памяти.

Маргарита КУЗОВКОВА, и.о. директора завода-музея.

    Автор приносит благодарность другу и коллеге Мартину Гантенбергу за помощь в сборе материала к данной статье.

    Литература: Газета "Горный край" от 21.06.2001.

 

Главная страница