Новая история стран Европы и Северной Америки (1815-1918)

В конце XIX – начале XX в. получило развитие дирижаблестроение, и здесь стимулирующим фактором стал компактный бензиновый двигатель. Наибольших успехов добился немецкий инженер и предприниматель Фердинанд Цеппелин. Он построил несколько гигантских дирижаблей. Наибольший из них имел длину 200 и диаметр 24 м, развивал скорость более 100 км в час, пролетал до 7400 км и поднимался в высоту на 4 км. Эксплуатация показала и недостатки дирижаблей: сложность наземного базирования, пожароопасность, уязвимость.

Создание автомобиля и воздухоплавательных аппаратов оказалось возможным на базе синтеза ряда отраслей промышленности, а потому не только революционизировало транспорт, но и стимулировало прогресс металлургии, машиностроения, химии и многих других видов производства.

Металлургия

К 70-м гг. XIX в. быстро развивавшиеся машиностроение, железнодорожный и морской транспорт потребовали значительного расширения производства черных металлов и повышения их качества. В связи с этим усовершенствовался процесс производства чугуна: увеличились размеры доменных печей, модернизировалась их конструкция, вводились новые вспомогательные устройства. К концу столетия сложилась конструкция доменной печи, принципиально не отличавшаяся от современной. Металлурги стали больше внимания уделять подготовке железной руды к плавке, применять ее дробление, обжиг, промывку. В начале XX в. внедрился процесс агломерации, заключавшийся в укрупнении мелких руд путем спекания в специальных устройствах. Почти повсеместно в качестве топлива для выплавки чугуна стали применять каменноугольный кокс[22], вытеснивший антрацит и древесный уголь. В результате резко повысилась производительность доменных печей, а мировая выплавка чугуна возросла с 4,5 млн т в 1850 г. до 78,4 млн т в 1913 г.

Сложной была и научно-техническая проблема переплавки чугуна в железо и сталь. Применявшийся вплоть до 70-х гг. XIX в. метод пудлингования чугуна[23] ввиду его медленности и трудоемкости уже не мог удовлетворить потребности тяжелой промышленности. Английский изобретатель Генри Бессемер в 1855–1860 гг. создал новый способ передела чугуна в ковкое железо и сталь. Он сконструировал специальную установку – конвертер, где через жидкий чугун продувается сжатый воздух. Превращение чугуна в сталь в конвертере происходит в результате окисления кислородом воздуха входящих в состав чугуна углерода, кремния и марганца, очищения металла от их избытка. Процесс бессемерования происходит без подвода тепла извне и без применения какого-либо горючего материала: необходимое тепло образуется благодаря химической реакции окисления железа и его примесей. Выплавка стали этим способом протекает чрезвычайно быстро. В конвертере 10–15 т чугуна превращаются в железо или сталь за 10 мин. Чтобы получить такое же количество стали, требовалось несколько дней работы пудлинговой печи.

Но в изобретении Бессемера были и изъяны. В частности, не удавалось освобождать металл от вредных примесей серы и фосфора, которые целиком переходили в сталь. Выход нашел английский металлург Сидней Томас, предложивший в 1878 г. применить для огнеупорной кладки доломитовый кирпич и вводить в конвертер 10–15 % извести. Это привело к тому, что фосфор и сера удерживались в образовывавшихся шлаках. В результате количество фосфора снижалось с 1–2 % в чугуне до сотых долей процента в стали. Открытие Томаса позволило ввести в промышленный оборот огромные залежи фосфористых железных руд, в том числе Лотарингского бассейна, чем в максимальной степени воспользовалась Германия.

В то же время конвертеры не позволяли перерабатывать так называемый скрап – металлический лом, который в изобилии имелся в развитых странах. Ситуацию исправил французский металлург Пьер Мартен, который в 1884 г. построил сталеплавильную печь, названную его именем. Мартеновская печь позволяла за счет более высокой температуры и других технических особенностей выплавлять сталь из смеси 30 % чугуна и примерно 70 % железного и стального лома. Высокая производительность и хорошее качество выплавляемой стали сделали мартеновский процесс преобладающим в сталелитейном производстве.

В конце XIX – начале XX в. были найдены способы использования энергии электрического тока для получения наиболее качественных сортов стали. Ряд инженеров из Франции, Италии, Швеции, России предложили конструкции электропечей. Их преимущества по сравнению с другими сталеплавильными агрегатами состояли в возможности достижения более высокой температуры, способности переплавлять скрап легированных сталей, производить высококачественные сплавы с тугоплавкими легирующими элементами. Электропечи нашли широкое применение для получения ферросплавов[24], выплавки цветных металлов, в том числе алюминия. Алюминиевая промышленность уже в начале XX в. выросла в крупную отрасль.

Химическая промышленность