Ю.О. Беличенко. История железных дорог в России, XIX век

Обзорная лекция для учеников 7-11 классов.
Учитель физики Классической Гимназии Юлия Олеговна Беличенко 
14 марта 2017 года.

Рельсы появились намного раньше изобретения паровоза. Пионером рельсового транспорта в России явился горный инженер и изобретатель П.К.Фролов В 1806-1810 гг. он построил на Алтае Змеиногорскую конно-чугунную рельсовую дорогу протяженностью 2 км. На этой линии Фролов применил выемки, насыпи, виадуки, мосты и др. Даже в Англии в те времена преобладали рельсовые линии, приспособлявшиеся к рельефу местности — полотно этих дорог было буквально волнистым. Дорога Фролова была в пять раз дешевле английских железных дорог того времени. На ее постройку ушло четыре года. 

Однако чугунные рельсы были слишком хрупкими и быстро изнашивались. Кроме того, хотя технические возможности уже позволяли создавать паровозы, из-за хрупкости чугунных рельс еще долго приходилось пользоваться конкой. Изготавливать рельсы из железа смогли только тогда, когда придумали технологию его пудлингования (преобразование чугуна в мягкое сварочное железо). Благодаря этой технологии металл значительно подешевел. С 1828 года, когда англичанин Беркиншау сконструировал прокатный стан для прокатки рельсов, рельсы начинают удлиняться от 4,5 м до 7,25 м. С 1825 начали прокатывать рельсы из стали, со временем они стали достигать в длину размеров современных рельсов — 12,5 и 25 м.

Следующим этапом в совершенствовании технологии производства рельсов было использование бессемеровской стали для их получения. В 1865 г. начали применять прокатку стальных рельсов; они были значительно прочнее сварочных.

Английскому инженеру Бессемеру мысль получать сталь путем усиленной продувки через расплавленный чугун воздуха. Первые свои опыты Бессемер провел в закрытом тигле, который он нагревал в горне с коксом. Результат превзошел самые смелые ожидания.

Менее чем за час продувки он получил из чугуна первосортную сталь. В 1856 году Бессемер публично демонстрировал изобретенный им неподвижный конвертер. В 1860 году он взял патент на новую конструкцию конвертера, сохранившуюся в общих чертах до наших дней. Способ Бессемера был настоящей революцией в области металлургии. 

За 8-10 минут его конвертер превращал 10-15 т чугуна в ковкое железо или сталь, на что прежде потребовалось бы несколько дней работы. Наряду с бессемеровским способом производства стали вскоре огромную роль приобрел мартеновский способ. Суть его заключалась в том, что чугун сплавляли с железным ломом в специальной регенеративной печи. Эта печь была придумана и построена в 1861 году немецкими инженерами Фридрихом и Вильямом Сименсами для нужд стекольной промышленности, но наибольшее распространение получила в металлургии. К середине XIX века во всех промышленных странах имелись огромные запасы железного лома. Из-за высокой температуры тугоплавкости его не могли использовать в производстве.

Французский металлург Пьер Эмиль Мартен предложил сплавлять этот железный лом с чугуном в регенеративной печи и таким образом получать сталь. В 1864 году на заводе Сирейль они под руководством Сименса осуществили первую успешную плавку. Затем этот способ стал применяться повсюду.  В целом введение бессемеровского и мартеновского процессов дало возможность производить сталь в неограниченных количествах. Литая сталь быстро завоевала себе место в промышленности, и начиная с 70-х годов XIX века сварочное железо почти совершенно выходит из употребления. Уже в первые пять лет после введения мартеновского и бессемеровского производств мировой выпуск стали увеличился на 60%.