Vương triều luyện kim Coalbrookdale

Coalbrookdale là một vị trí đặc biệt trên bản đồ lịch sử. Lần đầu tiên nó ở đây: gang được nấu chảy bằng nhiên liệu khoáng - than cốc, những đường ray sắt đầu tiên được sử dụng, cây cầu sắt đầu tiên được xây dựng, các bộ phận của động cơ hơi nước lâu đời nhất được chế tạo. Khu vực này nổi tiếng với việc xây dựng cầu, sản xuất động cơ hơi nước và đúc nghệ thuật. Nhiều thế hệ của gia đình Darby sống ở đây đã gắn cuộc đời họ với nghề luyện kim.

Tầm nhìn đen tối về cuộc khủng hoảng năng lượng

Trong những thế kỷ trước, nguồn năng lượng là cơ bắp của con người và động vật. Vào thời Trung cổ, guồng nước và cối xay gió lan rộng khắp châu Âu, sử dụng sức mạnh của gió thổi và nước chảy. Củi được dùng để sưởi ấm nhà vào mùa đông, đóng nhà và đóng tàu.

Nó cũng là nguyên liệu để sản xuất than củi, được sử dụng trong nhiều ngành của ngành công nghiệp cũ - chủ yếu để sản xuất thủy tinh, nấu chảy kim loại, sản xuất bia, nhuộm và sản xuất thuốc súng. Luyện kim tiêu thụ lượng than lớn nhất, đặc biệt là cho các mục đích quân sự, nhưng không chỉ.

Các công cụ được xây dựng đầu tiên từ đồng, sau đó từ sắt. Trong các thế kỷ XNUMX và XNUMX, nhu cầu lớn về đại bác đã tàn phá các khu rừng ở các khu vực trung tâm luyện kim. Ngoài ra, việc thu hồi đất mới làm đất nông nghiệp đã góp phần làm cho rừng bị tàn phá.

Rừng phát triển, và dường như ngay từ đầu các quốc gia như Tây Ban Nha và Anh đã phải đối mặt với một cuộc khủng hoảng lớn do tài nguyên rừng cạn kiệt. Về mặt lý thuyết, vai trò của than củi có thể đảm nhận được than.

Tuy nhiên, điều này đòi hỏi nhiều thời gian, thay đổi công nghệ và tinh thần, cũng như cung cấp các phương thức tiết kiệm để vận chuyển nguyên liệu thô từ các bể khai thác ở xa. Vào thế kỷ XNUMX, than bắt đầu được sử dụng trong bếp lò, và sau đó được sử dụng cho mục đích sưởi ấm ở Anh. Nó yêu cầu xây dựng lại lò sưởi hoặc sử dụng bếp lát gạch hiếm trước đây.

Vào cuối thế kỷ 1, chỉ khoảng 3/XNUMX/XNUMX lượng than cứng được khai thác được sử dụng trong công nghiệp. Sử dụng các công nghệ được biết đến vào thời điểm đó và thay thế than củi trực tiếp bằng than đá, không thể nấu chảy sắt có chất lượng tốt. Vào thế kỷ XNUMX, việc nhập khẩu sắt vào Anh từ Thụy Điển, từ một quốc gia có nhiều rừng và các mỏ quặng sắt, đã tăng lên nhanh chóng.

Sử dụng than cốc để sản xuất gang

Abraham Darby I (1678-1717) bắt đầu sự nghiệp chuyên nghiệp của mình với tư cách là một người học việc trong việc sản xuất thiết bị xay mạch nha ở Birmingham. Sau đó, ông chuyển đến Bristol, nơi lần đầu tiên ông chế tạo những chiếc máy này và sau đó chuyển sang sản xuất đồng thau.

1. Các nhà máy ở Coalbrookdale (ảnh: B. Srednyava)

Có lẽ, đây là công ty đầu tiên thay thế than bằng than trong quá trình sản xuất. Từ năm 1703, ông bắt đầu chế tạo nồi gang và sớm được cấp bằng sáng chế cho phương pháp sử dụng khuôn cát.

Năm 1708, ông bắt đầu làm việc tại Colebrookdale, sau đó là một trung tâm nấu chảy bỏ hoang trên sông Severn (1). Tại đây, ông đã sửa chữa lò cao và lắp đặt các ống thổi mới. Chẳng bao lâu, vào năm 1709, than đã được thay thế bằng than cốc và thu được sắt có chất lượng tốt.

Trước đây, nhiều lần việc sử dụng than thay củi đều không thành công. Do đó, đó là một thành tựu kỹ thuật mang tính thời đại, mà đôi khi được gọi là sự khởi đầu thực sự của thời đại công nghiệp. Darby không cấp bằng sáng chế cho phát minh của mình, nhưng giữ bí mật.

Thành công là do ông đã sử dụng than cốc nói trên thay vì than cứng thông thường, và than địa phương có hàm lượng lưu huỳnh thấp. Tuy nhiên, trong ba năm sau đó, ông phải vật lộn với tình trạng sản xuất sa sút đến mức các đối tác làm ăn của ông sắp rút vốn.

Vì vậy, Darby đã thử nghiệm, ông trộn than với than cốc, ông nhập khẩu than và than cốc từ Bristol, và than từ South Wales. Sản lượng tăng chậm. Đến nỗi vào năm 1715, ông đã xây dựng một nhà máy luyện thứ hai. Ông không chỉ sản xuất gang mà còn nấu chảy nó thành đồ dùng nhà bếp, nồi và ấm bằng gang.

Những sản phẩm này đã được bán trong khu vực và chất lượng của chúng tốt hơn trước, và theo thời gian, công ty bắt đầu hoạt động rất tốt. Darby cũng khai thác và nấu chảy đồng cần thiết để tạo ra đồng thau. Ngoài ra, ông còn có hai lò rèn. Ông mất năm 1717 ở tuổi 39.

đổi mới

Ngoài việc sản xuất gang và đồ dùng nhà bếp, đã sáu năm sau khi chế tạo động cơ hơi nước khí quyển Newcomen đầu tiên trong lịch sử nhân loại (xem: МТ 3/2010, trang 16) vào năm 1712, tại Colebrookdale việc sản xuất các bộ phận cho nó bắt đầu. Đó là một sản phẩm quốc gia.

2. Một trong những bể chứa, là một phần của hệ thống bể chứa để dẫn động ống thổi lò cao. Cầu cạn đường sắt được xây dựng sau đó (ảnh: M. J. Richardson)

Năm 1722, một xi-lanh bằng gang cho một động cơ như vậy đã được chế tạo, và trong tám năm tiếp theo, mười chiếc đã được chế tạo, và sau đó là nhiều chiếc nữa. Những bánh xe gang đầu tiên dành cho đường sắt công nghiệp được sản xuất ở đây vào những năm 20.

Năm 1729, 18 chiếc được làm và sau đó được đúc theo cách thông thường. Abraham Darby II (1711-1763) bắt đầu làm việc trong các nhà máy ở Colebrookdale vào năm 1728, tức là mười một năm sau cái chết của cha ông, ở tuổi mười bảy. Trong điều kiện khí hậu của Anh, lò luyện kim đã bị dập tắt vào mùa xuân.

Trong gần ba tháng nóng nhất, anh ta không thể làm việc, vì ống thổi được dẫn động bởi guồng nước, và vào thời điểm này trong năm lượng mưa không đủ cho công việc của họ. Do đó, thời gian chết đã được sử dụng để sửa chữa và bảo trì.

Để kéo dài tuổi thọ của lò, một loạt bể chứa nước đã được xây dựng sử dụng một máy bơm chạy bằng động vật để bơm nước từ bể thấp nhất lên bể cao nhất (2).

Vào năm 1742-1743, Abraham Darby II đã điều chỉnh động cơ hơi nước trong khí quyển của Newcomen để bơm nước, do đó việc nghỉ hè ở luyện kim không còn cần thiết nữa. Đây là lần đầu tiên sử dụng động cơ hơi nước trong luyện kim.

3. Cầu sắt, đưa vào hoạt động năm 1781 (ảnh B. Srednyava)

Năm 1749, trên lãnh thổ Colebrookdale Đường sắt công nghiệp đầu tiên được tạo ra. Điều thú vị là từ những năm 40 đến những năm 1790, doanh nghiệp cũng tham gia vào việc sản xuất vũ khí, hay nói đúng hơn là một bộ phận.

Điều này có thể gây bất ngờ, vì Darby thuộc về Hiệp hội Bạn bè Tôn giáo, có các thành viên được biết đến rộng rãi là Quakers và có niềm tin theo chủ nghĩa hòa bình đã ngăn cản việc chế tạo vũ khí.

Thành tựu lớn nhất của Abraham Darby II là sử dụng than cốc trong sản xuất gang, từ đó sau này thu được gang dẻo. Ông đã thử quá trình này vào đầu những năm 40 và 50. Không rõ bằng cách nào mà ông đạt được hiệu quả mong muốn.

Một yếu tố của quy trình mới là lựa chọn quặng sắt có càng ít phốt pho càng tốt. Sau khi thành công, nhu cầu ngày càng tăng đã thúc đẩy Darby II xây dựng các lò cao mới. Cũng trong những năm 50, ông bắt đầu thuê đất để khai thác than và quặng sắt; ông cũng chế tạo một động cơ hơi nước để thoát nước mỏ. Anh mở rộng hệ thống cấp nước. Ông ấy đã xây dựng một con đập mới. Nó đã tiêu tốn của anh ta rất nhiều tiền bạc và thời gian.

Hơn nữa, một tuyến đường sắt công nghiệp mới đã được khởi động trong khu vực hoạt động này. Vào ngày 1 tháng 1755 năm 15, quặng sắt đầu tiên được lấy từ một mỏ được sấy khô bằng động cơ hơi nước, và hai tuần sau một lò cao khác được đưa vào hoạt động, sản xuất trung bình 22 tấn gang mỗi tuần, mặc dù có những tuần khi nó có thể lên đến XNUMX tấn.

Lò luyện cốc tốt hơn lò than. Gang được bán cho thợ rèn địa phương. Ngoài ra, Chiến tranh Bảy năm (1756 - 1763) đã cải tiến việc luyện kim đến mức Darby II, cùng với đối tác kinh doanh của mình là Thomas Goldney II, đã thuê thêm đất và xây dựng thêm ba lò cao cùng với một hệ thống hồ chứa.

John Wilkinson nổi tiếng đã có công ty thép của mình ở gần đó, trở thành trung tâm thép quan trọng nhất của khu vực Anh trong thế kỷ 51. Abraham Darby II qua đời ở tuổi 1763 tại XNUMX.

Bông hoa lớn nhất

Sau năm 1763, Richard Reynolds tiếp quản công ty. Năm năm sau, Abraham Darby III (1750-1789) mười tám tuổi bắt đầu làm việc. Một năm trước đó, vào năm 1767, lần đầu tiên các tuyến đường sắt được xây dựng, ở Colebrookdale. Đến năm 1785, 32 km trong số đó đã được xây dựng.

4. Cầu Sắt - mảnh vỡ (ảnh B. Srednyava)

Khi bắt đầu sự nghiệp của Darby III, có ba lò luyện kim hoạt động trong vương quốc của ông - tổng cộng bảy lò cao, lò rèn, bãi mìn và trang trại đã được cho thuê. Ông chủ mới cũng có cổ phần trong lò hơi Darby, nơi đưa gỗ từ Gdansk đến Liverpool.

Lần bùng nổ thứ ba lớn nhất của Darby là vào những năm 70 và đầu những năm 80 khi ông mua lò cao và một trong những lò hắc ín đầu tiên. Ông đã xây dựng các lò luyện than cốc và hắc ín và tiếp quản một nhóm các mỏ than.

Ông đã mở rộng lò rèn trong Colebrookdale và khoảng 3 km về phía bắc, ông đã xây dựng một lò rèn tại Horshey, sau này được trang bị động cơ hơi nước và sản xuất các sản phẩm cán rèn. Lò rèn tiếp theo được thành lập vào năm 1785 tại Ketley, cách 4 km nữa về phía bắc, nơi hai lò rèn James Watt được thành lập.

Colebrookdale đã thay thế động cơ hơi nước trong khí quyển Newcomen nói trên từ năm 1781 đến năm 1782 bằng động cơ hơi nước Watt, được đặt tên là "Quyết định" theo tên con tàu của Thuyền trưởng James Cook.

Người ta ước tính rằng nó là động cơ hơi nước lớn nhất được chế tạo vào thế kỷ 1800. Điều đáng nói là đã có khoảng hai trăm động cơ hơi nước đang hoạt động ở Shropshire trong XNUMX. Darby và các đối tác đã mở đại lý bán buôn, bao gồm. ở Liverpool và London.

Họ cũng tham gia vào việc khai thác đá vôi. Các trang trại của họ đã cung cấp ngựa cho các tuyến đường sắt, trồng ngũ cốc, cây ăn quả, chăn nuôi gia súc và cừu. Tất cả chúng đều được thực hiện theo phương thức hiện đại vào thời đó.

Người ta ước tính rằng các doanh nghiệp của Abraham Darby III và các cộng sự của ông đã tạo thành trung tâm sản xuất sắt lớn nhất ở Vương quốc Anh. Không nghi ngờ gì nữa, công trình lịch sử và ngoạn mục nhất của Abraham Darby III là việc xây dựng cây cầu sắt đầu tiên trên thế giới (3, 4). Một cơ sở dài 30 mét đã được xây dựng gần đó Colebrookdale, nối với bờ sông Severn (xem MT 10/2006, tr. 24).

Sáu năm trôi qua giữa cuộc họp cổ đông đầu tiên và việc khánh thành cây cầu. Các nguyên tố bằng sắt với tổng trọng lượng 378 tấn được đúc trong công trình của Abraham Darby III, người xây dựng và thủ quỹ của toàn bộ dự án - ông đã trả thêm tiền cho cây cầu từ tiền túi của mình, điều này gây nguy hiểm cho sự an toàn tài chính cho các hoạt động của ông.

5. Kênh Shropshire, Bến tàu Than (ảnh: Crispin Purdy)

Các sản phẩm của trung tâm luyện kim được chuyển đến tay người nhận dọc sông Severn. Abraham Darby III cũng tham gia vào việc xây dựng và bảo trì các con đường trong khu vực. Ngoài ra, công việc bắt đầu xây dựng đường ray thuyền dọc theo bờ sông Severn. Tuy nhiên, mục tiêu đã đạt được chỉ sau hai mươi năm.

Chúng ta hãy nói thêm rằng anh trai của Abraham III, Samuel Darby là một cổ đông, và William Reynolds, cháu nội của Abraham Darby II, là người xây dựng Kênh đào Shropshire, một tuyến đường thủy quan trọng trong khu vực (5). Abraham Darby III là một người khai sáng, ông quan tâm đến khoa học, đặc biệt là địa chất, ông có nhiều sách và dụng cụ khoa học, chẳng hạn như máy điện và máy ảnh obscura.

Anh ấy đã gặp Erasmus Darwin, bác sĩ và nhà thực vật học, ông nội của Charles, anh ấy hợp tác với James Watt và Matthew Boulton, những người chế tạo động cơ hơi nước ngày càng hiện đại (xem MT 8/2010, trang 22 và MT 10/2010, trang 16 ) .

Trong luyện kim, trong đó anh ta chuyên môn hóa, anh ta không biết bất cứ điều gì mới. Ông mất năm 1789 ở tuổi 39. Francis, đứa con lớn nhất của ông, khi đó mới sáu tuổi. Năm 1796, anh trai của Abraham là Samuel qua đời, để lại cậu con trai 14 tuổi Edmund.

Vào đầu thế kỷ mười tám và mười chín

6. Philip James de Lutherbourg, Coalbrookdale by Night, 1801

7. Cầu Sắt ở Vườn Sydney, Bath, đúc ở Coalbrookdale năm 1800 (ảnh: Plumbum64)

Sau cái chết của Abraham III và anh trai của ông, công việc kinh doanh của gia đình rơi vào cảnh điêu đứng. Trong thư từ Boulton & Watt, người mua phàn nàn về sự chậm trễ trong việc giao hàng và chất lượng của bàn ủi mà họ nhận được từ khu vực Ironbridge trên sông Severn.

Tình hình bắt đầu được cải thiện vào đầu thế kỷ (6). Từ năm 1803, Edmund Darby điều hành một xưởng sắt chuyên sản xuất cầu sắt. Năm 1795, trên sông Severn xảy ra một trận lũ lụt có một không hai, đã cuốn trôi tất cả những cây cầu bắc qua con sông này, chỉ duy nhất cây cầu sắt Darby là sống sót.

Điều này càng khiến anh trở nên nổi tiếng hơn. đúc cầu trong Colebrookdale đã được đăng trên khắp Vương quốc Anh (7), Hà Lan và thậm chí cả Jamaica. Năm 1796, Richard Trevithick, người phát minh ra động cơ hơi nước áp suất cao, đã đến thăm nhà máy (MT 11/2010, trang 16).

Ông đã chế tạo tại đây, vào năm 1802, một động cơ hơi nước thử nghiệm hoạt động trên nguyên tắc này. Ngay sau đó, ông đã chế tạo đầu máy hơi nước đầu tiên ở đây, thật không may, nó không bao giờ được đưa vào hoạt động. Năm 1804 tại Colebrookdale đã phát triển một động cơ hơi nước áp suất cao cho một nhà máy dệt ở Macclesfield.

Đồng thời, động cơ loại Watt và thậm chí cả loại Newcomen cũ hơn đã được sản xuất. Ngoài ra, các yếu tố kiến ​​trúc đã được thực hiện, chẳng hạn như vòm bằng gang cho mái kính hoặc khung cửa sổ tân Gothic.

Ưu đãi bao gồm một loạt các sản phẩm sắt đặc biệt như các bộ phận cho mỏ thiếc Cornish, máy cày, máy ép hoa quả, khung giường, cân đồng hồ, vỉ và lò nướng, có thể kể đến một số ít.

Gần đó, trong Horshey đã nói ở trên, hoạt động có một hồ sơ hoàn toàn khác. Họ sản xuất gang, thường được xử lý tại chỗ trong lò rèn, thành các thanh và tấm rèn, các nồi rèn được chế tạo - phần còn lại của gang được bán cho các quận khác.

Thời kỳ xảy ra các cuộc chiến tranh Napoléon, lúc bấy giờ là thời kỳ hoàng kim của ngành luyện kim và các nhà máy trong khu vực. Colebrookdalesử dụng công nghệ mới. Tuy nhiên, Edmund Darby, với tư cách là thành viên của Hiệp hội Bạn bè Tôn giáo, không tham gia vào việc chế tạo vũ khí. Ông mất năm 1810.

8. Cầu Halfpenny, Dublin, đúc ở Coalbrookdale năm 1816.

Sau cuộc chiến tranh Napoléon

Sau Đại hội Vienna năm 1815, thời kỳ luyện kim mang lại lợi nhuận cao kết thúc. TẠI Colebrookdale Các vật đúc vẫn được làm, nhưng chỉ từ gang mua. Công ty cũng làm cầu mọi lúc.

9. Cầu Macclesfield ở London, được xây dựng vào năm 1820 (ảnh của B. Srednyava)

Nổi tiếng nhất là cột ở Dublin (8) và cột của Cầu Macclesfield bắc qua kênh Regent's Canal ở London (9). Sau Edmund, các nhà máy được điều hành bởi Francis, con trai của Abraham III, cùng với anh rể của ông. Cuối những năm 20, đến lượt Abraham IV và Alfred, con trai của Edmund.

Vào những năm 30, nó không còn là một nhà máy công nghệ nữa mà những người chủ mới đã giới thiệu các quy trình hiện đại nổi tiếng trong các lò nung và lò nung, cũng như các động cơ hơi nước mới.

Ví dụ, vào thời điểm đó, 800 tấn sắt lá đã được sản xuất ở đây cho thân tàu của Anh, và sắp tới là ống sắt để lái các phương tiện đường sắt hạng nhẹ trên đường từ London đến Croydon.

Từ những năm 30, xưởng đúc St. Colebrookdale đồ vật nghệ thuật bằng gang - tượng bán thân, tượng đài, phù điêu, đài phun nước (10, 11). Xưởng đúc được hiện đại hóa vào năm 1851 lớn nhất thế giới và vào năm 1900, nó sử dụng một nghìn công nhân.

Các sản phẩm từ nó đã tham gia thành công nhiều triển lãm quốc tế. TẠI Colebrookdale vào những năm 30, việc sản xuất gạch ngói để bán cũng được bắt đầu, và 30 năm sau, người ta khai thác đất sét, từ đó làm ra những chiếc bình, lọ và chậu.

Tất nhiên, thiết bị nhà bếp, động cơ hơi nước và cầu nối truyền thống được xây dựng liên tục. Kể từ giữa thế kỷ 1925, các nhà máy đã được điều hành bởi những người chủ yếu là người ngoài gia đình Darby. Alfred Darby II, người đã nghỉ hưu vào năm XNUMX, là người cuối cùng trong doanh nghiệp để mắt đến công việc kinh doanh.

Kể từ đầu những năm 60, các lò nung cầu sắt, cũng giống như các trung tâm luyện sắt khác ở Shropshire, dần mất đi tầm quan trọng. Họ không còn có thể cạnh tranh với các doanh nghiệp của ngành này nằm ven biển, vốn được cung cấp quặng sắt nhập khẩu rẻ hơn trực tiếp từ tàu.

10. Đài phun nước Peacock, được đúc ở Coalbrookdale, hiện đang đứng ở Christchurch, New Zealand, quang cảnh ngày nay (ảnh của Johnston DJ)

11. Chi tiết Peacock Fountain (ảnh: Christoph Mahler)