Металлургия

Первое, что нам становится известно из публикации археологов — металлургия там была. Об этом говорят не только найденные на городище литые изделия (Рис.1)[2], но и формы для их изготовления (Рис.2)[3]. Итак, это изделия и инструменты, а где же само оборудование?

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Температура плавления бронз составляет 950-1100°С, а температура литья бронз лежит в диапазоне 1100-1300°С, ведь надо обеспечить текучесть, иначе металл не заполнит форму. Поэтому специальная печь просто необходима.

Совершенно очевидно, что для постоянной работы с гарантированным результатом металлургическая печь должна была устойчиво поддерживать температуру 1300°С. Такие печи в то время были известны. Археологи называют их горнами. Плавка в таких горнах производилась в тиглях (Рис.3)[4]. На раскопанной территории городища, которая составляет 2500 м² (10% от всего поселения), найдено 3 горна.

Среди них один гончарный, и два металлургические. В первом металлургическом горне обнаружены наконечник стрелы, обломки и целые железные ножи, фрагменты бронзовых украшений, во втором — только украшения.

С бронзовым ломом всё ясно. Всё, кроме того обстоятельства, что археологи часто путают латунь с бронзой. Это становится очевидным, когда читаешь в полевом отчёте или в книжке о находке бронзовой проволоки.

Всякому инженеру известно, что бронза хорошо льётся, но пластичность у неё весьма низкая. Поэтому через канитель вытянуть из неё проволоку просто нереально. Протягивание через пластину с отверстиями — это сейчас основной способ получения проволоки, а тогда он был единственным.

А вот латунь тянется хорошо. Следовательно, для оценки технологических процессов следовало бы конечно эти сплавы различать, ведь для плавки и литья латуни достаточно стабильной температуры 800°С, что заметно проще и требует меньших энергозатрат.

В отличие от археологов 21 века, металлурги древности в этом деле явно разбирались. Ведь для изготовления проволоки они варили латунь, а для различных пружинных элементов бронзу. Но нам придётся поверить археологам на слово.

Понятно и как всё это попало мимо тигля на дно печи: перед тем, как поместить тигель в полость горна, его загружали бронзовым ломом и флюсом. Однако каким получится объём расплава, заранее точно неизвестно.

Даже если строго отмерить по весам, точного выхода расплава по объёму не получить, потому что происходит выгорание элементов, что-то уходит в шлак. Да ещё и химический состав лома неоднородный и часто требуется коррекция, металлург должен в ходе плавки добавить побольше меди или олова.

Кроме того, при отливке получался брак (и сейчас для литья 10% брака — это норма), его повторно переплавляли.

Есть и более прозаичная причина, почему лом приходилось досыпать прямо в тигель, стоящий в раскалённом горне. Если засыпать полный тигель с горочкой ломом, то после расплавления он едва заполнит половину тигля, и для того чтобы эффективно использовать цикл загрузки-плавки-заливки, лом просто досыпали сверху.

Конечно, что-то и мимо падало. Точно так поступают металлурги и сейчас. Кстати, у них точно такие же тигли, только нагреваются они с помощью газа или электричества.

Но что там делает железный лом в виде целых ножей и обломков? Целые ножи могли бы подвергать здесь термообработке (закалке и цементации). А зачем термообрабатывать обломки?

Обломки могли нагревать только для перековки или переплавки. Но для ковки такой горн использовать крайне неудобно, ведь он имел закрытую конструкцию и загружался сверху через небольшое отверстие, которое, возможно, даже частично перекрывалось для поддержания температуры.

А при ковке изделие необходимо часто извлекать, обрабатывать молотом, и снова помещать в зону нагрева. Для этого используются другие горны, они более открытые, но выдают меньшую температуру, до 900…1000°С.

Ничего не остаётся, кроме как предполагать, что данный горн мог развивать температуру до 1400…1545°С. Потому что только при этой температуре возможна переплавка железного лома в тигле. Это возможно при наличии мощного поддува воздуха мехами.

При таких температурах для надёжной работы необходимы тигли из огнеупорной глины. Определить, из какой глины сделан тигель очень легко, достаточно определить содержание оксида алюминия в материале, и если он составляет 30…42%, то это огнеупор. Но такие глины в наших местах не встречаются. Откуда же они были привезены?

Здесь может также пригодиться способ, описанный в 1769 г. Рычковым:

«В небольшом расстоянии от села Ицкого устья подле берегов реки Камы находится песчаная гора, довольствующая многие медные заводы отменным и редким песком, который заводчики употребляют для горновых кирпичей. Они соединив его с белою глиною делают квадратные камни, которые сушат обыкновенно на солнце. Польза от него происходящая есть та, что он будучи чрез меру крепок, сносит самое сильное пламя огня, так что плавильная печь, внутрь коея выкладывают оным камнем, может от двадцати до сорока дней стоять не опасаясь жестокости пламени, разбивающего самые крепкие камни…»[5]

Вероятно, здесь речь о кварцевом песке. Температура плавления кварцевого песка около 1700°С, и соответствующая смесь успешно может применяться в качестве огнеупора.

К сожалению, подобными анализами археологи не озадачиваются. И мы можем только констатировать факт, что тиглей найдено множество, а это и есть литейная оснастка.

Поскольку обломки ножей можно расценивать не иначе, как шихту, то данный горн использовался для тигельной плавки не только бронзы, меди, серебра, золота, но и железа (стали). Причём известно, что тигельным способом получают особо качественные стали, подлежащие закалке, а также булат.

Таким образом, можно сделать обоснованный вывод о том, что жители данного поселения владели цветной и чёрной металлургией.

Это подтверждается и найденными изделиями. 100% орудий труда, таких как ральники (наконечники плуга), мотыжки, топоры, ножи, ножницы выполнены из массива кричного (мягкого) железа с вваренными лезвиями из тигельной (твёрдой) стали. Это и понятно, ведь тигельная сталь была достаточно трудоёмка в изготовлении, варили её в небольших количествах, высокого качества, и берегли.

А вот кричное железо, из которого сделана основа инструментов и множество всяческих скобяных изделий, должно было выплавляться в гораздо больших количествах. Но найденные горны в этом не помощники. Для этого использовались сыродутные горны другой конструкции.

В них руда с топливом загружалась прямо в полость печи, там при температуре порядка 1300°С происходило восстановление железа из оксидов. При этом восстановленное железо спекалось в губчатую массу (крицу). Шлаки стекали вниз, и пода, как такового, там не было.

То, что археологи таких печей (домниц) на описанном городище не нашли, говорит о двух возможных вариантах. Либо кричное железо местные жители покупали, либо просто сыродутные горны не попали в зону раскопа.

Первое — маловероятно, ведь мы здесь имеем дело с более высоким техническим уровнем тигельной плавки. Тот, кто умеет это, сможет выплавить и кричное железо. Кроме того, практически на всех раскопах крупных поселений того времени сыродутные горны находят. То есть они были распространены повсеместно. Препятствий для реализации этой технологии в данном поселении нет. Скорее действовала вторая причина: вспомним, что раскопано здесь всего 10% поселения.

Кроме того надо чётко понимать, что покупка сырья и комплектующих — это не просто дополнительные производственные расходы. Такая кооперация означает стратегическую уязвимость производства и основанного на нём поселения.

Для того чтобы быть уверенным в надёжности поставок, надо иметь развитую инфраструктуру (надёжные транспортные системы), и не вести постоянных войн. То есть входить в состав большой развитой политической системы (государства).

Поэтому те, кто твердят о дикости тогдашней жизни, постоянных взаимных набегах и разбое, должны забыть о средневековой кооперации и развитой промышленной торговле. Эпизодические торговые операции с немногочисленными предметами роскоши — это одно, а ежедневный и большеобъёмный импорт базового сырья — совсем другое.

Даже при стабильной политической обстановке импорт основного сырья сделал бы производство крайне зависимым и уязвимым. Но это не позволило бы поселению развиваться и процветать, как это видно по его размерам и уровню мастерства его ремесленников.

Окончательную точку в этом вопросе ставит находка фрагментов железных криц, торговать которыми в таком необработанном виде нет смысла. Очевидно, следует признать, что поселение владело и сыродутной выплавкой железа.

Итак, можно с уверенностью сказать, что на Рождественском городище имелся полный металлургический комплекс, от руды до готового изделия. Минимум 2 металлургических горна для тигельной плавки, один для сыродутной выплавки железа.

Каждый обслуживали не менее 2-3 металлургов в каждой смене, потому что требуется постоянный поддув мехами. Работники должны сменять друг друга. Итого 6-10 металлургов. Не следует фантазировать что на поддуве сидели несовершеннолетние подростки. Подросткам и другой, менее тяжёлой работы хватало, а здесь полноценно работали 6-10 здоровых мужиков.

Но нужны ещё и сопутствующие производства. Та же самая руда сама из земли не вылезет и в горн не набьётся. Её надо отыскать, извлечь из-под земли, прокалить на огне и измельчить. Затем руду требуется доставить в город, иногда на большое расстояние. А это своя отдельная масштабная работа, требующая умения и навыков. Если бы этим занимался сам металлург, то его печи простаивали бы большую часть времени.

Поэтому на Руси издавна известна профессия «копщик» (не ям, а руды). В 16 веке на Урале добычей руды занимались тоже отдельно. Поэтому необходимо учитывать, что в процессе участвовали и эти люди. А так как металлургия была и цветная, и чёрная, использовались разные руды и месторождения. Значит, и рудокопов было достаточное количество — не менее 2-х на одно «месторождение». В нашем случае — минимум 4 человека.

Кроме того, металлургия использовала тогда и сейчас использует доломит и другие флюсы, которые тоже надо добывать, перерабатывать и доставлять. Как минимум, 1 человек был на добыче флюса.

Плавка шла на древесном угле. Потреблялось его огромное количество. При ежедневной работе хотя бы 3-х найденных горнов сжигалось бы не менее 3 куб. метров древесного угля. Реальная же потребность всего производства, с учётом ненайденных сыродутных горнов и передельных производств, должна была доходить до 10 куб. метров в день.

Этим занимались углежоги. Они выжигали уголь в ямах. Работа эта грязная и тяжёлая, но особых навыков не требует. Для этой работы требуется минимум 4 человека. А ведь для того чтобы получить 10 кубов угля, что составляет, примерно, 2 тонны, нужно заготовить 15-16 кубов берёзы.

Это значит, что нужно свалить около 15-20 берёз с диаметром не менее 30 см у основания, распластать на чурбаки, и растащить по ямам. Это — бригада лесорубов не менее 10 человек.

Дата добавления: 2014-12-23