Человечество с незапамятных времен научилось получать железо и пользоваться им в качестве материала для изготовления оружия, инструментов и утвари, но когда и кем был изобретен первый способ его выделки — установить совершенно невозможно. Видимо на определенной ступени развития производства у доисторических народов было, наконец, обращено внимание на то, что если кусок легко восстановимой руды попадет на костер, то из него получается губчатое, восстановленное железо.
Нетрудно было, заметив это, получать и произвольно это железо, укладывая на костер из дров куски руды, и далее обратить внимание на то, что при увеличении притока воздуха железо спекается в губку значительно скорее. Полученное таким образом губчатое железо уплотнялось под ударами молотка. Еще в конце XVIII века европейцы встречали такой способ получения железа у дикарей Центральной Африки.
Подобный способ существовал до последнего времени у обитателей Зондских островов. Но воздух притекал на очаг не сам по себе, а доставлялся при помощи раздуваемых ручных мехов, сделанных из шкуры животного.
Этот «сыродутный» способ получения железа в дальнейшем был улучшен путем замены дров древесным углем. Замечательно, что он встречался в некоторых местах Швеции даже в начале XIX века. Лаваль таким образом, работая в области металлургии, в стране самого древнейшего и примитивнейшего способа добывания железа, прокладывал путь самому новейшему и совершеннейшему.
Низкие шахтные печи и открытые горна, применявшиеся для сыродутного процесса, годились лишь для легко восстановимых и богатых руд. Необходимость переработки трудно восстановимых руд вызвала увеличение высоты горнов и переход их в шахтные печи. Эти шахтные печи, высотой до 3½ метров, известные у нас под названием «домниц», были уже значительно более совершенными аппаратами, чем сыродутные горна.
В течение пяти столетий, начиная с IX и по XIV век, этот способ выплавки железа сохранялся без изменений в Европе и носил кустарный характер: на холмах, в лесу, близ железных рудников отдельные предприимчивые люди строили шахтные печи и кузницы и переплавляли в печи легкоплавкую руду, добываемую тут же на поверхности земли.
С истощением запасов этих руд и возрастанием спроса на металл встал вопрос о переработке тугоплавких руд, для которых шахтные печи уже не годились. Понадобились печи более интенсивно действующие: человеческой силы для приведения в движение мехов, вдувавших воздух в печь, оказывалось уже недостаточно, да и мехи были малы. Для больших мехов и интенсивного их действия начали применять водяные колеса.
Применение водяной силы для железоделательного производства, начавшееся с конца XIV века, внесло переворот и в эту область промышленности: железоделательные заводы из леса, от рудников стали переноситься на берега рек, к источнику энергии. Кустарничество уступило место крупным предприятиям. Механическое дутье от водяной силы, позволившее значительно увеличить высоту печи и перерабатывать трудно восстановимую руду, дало возможность печам работать непрерывно, вследствие чего производительность печей значительно увеличилась. Благодаря тому же механическому дутью, чрезвычайно повысившему температуру печи, удалось получать не вязкое, губчатое железо, а жидкий чугун.
Правда, сначала на чугун смотрели, как на ненужный отброс и выбрасывали его из печи вместе со шлаком, называя его «свинским железом». Но вскоре выяснилось, что это «свинское железо» при переплавке его в струе воздуха дает даже лучшего качества железо, чем добывавшееся непосредственно из руды.
Это открытие сильно способствовало развитию железоделательного производства. Появились высокие доменные печи, требовавшие большого расхода воды на вдувание воздуха в печь и не малого количества топлива, каким являлся древесный уголь.
В некоторых странах, например в Англии, были изданы даже указы, запрещавшие постройку железоделательных заводов, развитие которых вело к истреблению лесов. Любопытно, что в XVII веке правительство Англии едва не вынесло постановления о совершенном запрещении выделывать железо, найдя производство «вредным для страны», ограничившись тем, что закрыло все казенные железоделательные заводы.
Но в начале того же века англичанин Дод Додлей нашел способ получать железо, заменив древесный уголь — каменным, которым Англия была так богата. Однако Додлей сохранил свой способ в такой глубокой тайне, что в течение целого столетия, никто не мог проникнуть в его секрет. Лишь в 1730 году англичанин Авраам Дерби сделал вторично то же открытие. Секрет использования каменного угля в доменных печах заключался в том, что его нельзя было вводить в печь в обычном виде, а надо было предварительно скоксовать. Практический результат открытия не был особенно блестящим, так как кокс требовал сильного дутья, какого не могло дать водяное колесо. Лишь с изобретением парового двигателя железоделательное производство вступило в новый — каменноугольный период, так как паровой двигатель дал возможность значительно увеличить подачу воздуха в печь. Производительность домен повысилась даже в сравнении с древесноугольными домнами, и вопрос о замене древесного угля каменным был бесповоротно решен.
Характер и размеры железоделательной промышленности резко изменились. В течение ближайшего полувека производительность английских доменных печей возросла в десять раз. То же происходило и во всех других странах.
Главная масса железа в начале XX века выплавлялась на каменном угле. Лишь в Швеции, крайне бедной каменным, но еще богатой древесным углем, да на Урале в России домны питались древесным углем, кстати сказать дававшим продукт лучшего качества.
К этому времени, однако, выяснилось, что запасы каменного угля также не безграничны. Призрак каменноугольного кризиса, подобного древесноугольному в XVII веке, стал перед металлургией, особенно после подсчетов геологов, выяснивших, что общих запасов каменного угля, при возрастающем его потреблении, хватит во Франции лет на триста, в Англии — на двести, в Америке — на сто пятьдесят.
Но для металлургии, требующей высокоценных сортов угля, составляющих меньшую половину общих запасов, каменноугольный кризис должен был наступить еще задолго до истощения каменноугольных залежей вообще.
Однако к самому концу XIX века, как было уже показано ранее, развитие электротехники достигло такой высоты, что техническая мысль, в поисках выхода из положения, не могла пройти мимо этой области и поставила перед собой задачу использования электрической энергии для металлургических процессов.
