Przemysł metalowy cz.2

Przez wiele wieków żelazo służyło tylko jako materiał do produkcji narzędzi, broni i prostych elementów budowlanych (gwoździ, klamer i okuć). Jednak z końcem wieku XVIII żelazo zaczęło powoli zastępować tradycyjny materiał konstrukcyjny jakim było drewno. Było to związane z nadprodukcją żelaza, a jego nowe zastosowania rozpoczęły trwającą do dziś rewolucję przemysłową...

* * *

Z końcem XIV wieku z powiększonego pieca dymarskiego powstał tzw. wielki piec. Z tego urządzenia uzyskiwano żelazo w formie płynnej (dziś nazywane surówką). Żelazo spuszczano porcjami, ale wytop następował już w sposób ciągły, bez potrzeby ponownego rozpalania pieca. Jednak przez jakiś czas nadal jeszcze stosowano tradycyjne dymarki. Jednym z powodów były koszty i skomplikowany proces wytopu wymagający sporej ilości paliwa, ale także udziału doświadczonych kuźników. Ale drugim zasadniczym powodem była jakość żelaza uzyskiwanego z produkcji wielkopiecowej. Otóż wielkopiecowe "żelazo lane" było bardzo kruche i nie nadawało się do produkcji narzędzi. Brytyjscy metalurdzy określali je mianem "pig iron" (ang. świńskie żelazo). Jednak szybko znaleziono dla niego zastosowanie - odlewano z niego żelazne kule armatnie, które wyparły stosowane uprzednio kule kamienne.

Półpiec z 1782 roku w miejscowości Kuźniaki, przebudowany w 1870 roku na wielki piec,
Produkował on 1100 ton surówki rocznie, a po kolejnej modernizacji w 1890 roku nawet 2350 ton/rok.
Wytopu zaprzestano w 1897 - obiekt wykorzystywano później jako młyn do 1955 roku.

Wielkie piece miały wysokość od kilku do kilkunastu metrów a w przekroju kształt dwóch, złożonych podstawami, stożków ściętych. Dolna część zwężała się tworząc na spodzie specjalną komorę wyklejoną gliną - tzw. gar, do którego ściekało roztopione żelazo. Górna część wielkiego pieca, nazywana szybem, zwężała się tworząc otwór zasypowy - tzw. gardziel. Do pieca przez gardziel wsypywano wsad - rudę żelaza, węgiel drzewny oraz topniki. Topniki - najpopularniejszym było niegaszone wapno - miały za zadanie ułatwiać oddzielanie się żelaza od żużla i skały płonnej. Z uwagi na znaczną wysokość pieca obok niego budowano specjalną wieżę zasypową tzw. gichtową, wyposażoną w napędzaną kołowrotami windę (wieża gichtociągowa) lub pochylnię-najazd ułatwiający transport wsadu. Wsad był przygotowywany i przechowywany w budynku nazywanym węglownią a później namiarownią. Aby utrzymywać w piecu dostatecznie wysoką temperaturę konieczne jest dostarczanie dużych ilości powietrza, stąd obok wielkiego pieca zawsze prowadzono kanał doprowadzający wodę do kół młyńskich napędzających miechy. Koła wodne napędzały także kołowrót windy oraz inne urządzenia.

Urbanistyka zespołu wielkopiecowego w Antoninowie, koło Radoszyc w 1781 roku
1 - dom właściciela,
2 - staw,
3 - upust przewałowy (rezerwowy),
4 - upust roboczy (do napędu miechów),
5 - wielki piec i hala odlewnicza,
6 - pochylnia i kryty pomost gichtowy,
7 - węgielnia (namiarownia),
8 - piec prażalniczy (do rudy),
9 - magazyn rudy,
10 - domy robotników.

Problem z brakiem kowalności (kruchością) odlewów z surówki wielkopiecowej wynikał ze sporej zawartości rozpuszczonego w żelazie węgla - ponad 2%. Aby pozbyć się jego nadmiaru stosowano proces świeżenia w specjalnych piecach nazywanych fryszerkami (od niem. frischen - świeży). Do nagrzanego węglem drzewnym pieca fryszerskiego wkładano bryły zakrzepniętej surówki, z których po ponownym nagrzaniu ściekały krople na dno pieca. Ściekające żelazo było przedmuchiwane powietrzem ze specjalnie ukształtowanych dysz. W trakcie przedmuchiwania nie tylko wypalał się nadmiar węgla, ale utleniały się również inne domieszki jak krzem, mangan oraz szczególnie szkodliwe jak fosfor czy siarka.

Piec fryszerski – budowa:
1 – palenisko z węglem drzewnym,
2 – wsad z żelaza lanego (surówki),
3 – miech – potrzebny dla osiągnięcia temperatury topnienia żelaza
4 – zastygające na dnie pieca żelazo zgrzewne.

Pierwsze fryszerki przypominały dymarki, zresztą często powstawały z przebudowanych dymarek. Ich obsługa była bardzo trudna i uciążliwa. Ważącą kilkadziesiąt kilogramów i rozżarzoną do białości bryłę surówki trzeba było przy pomocy szczypiec wielokrotnie obracać. Dochodziło przy tym często do oparzeń i innych ciężkich wypadków. Cały proces świeżenia trwał kilkadziesiąt godzin, a w jego efekcie na dnie pieca powstawała ciastowata masa żelaza zgrzewnego, którą następnie poddawano przekuciu młotem, celem wyciśnięcia z niej żużla.

Zagłębie staropolskie

Największe skupisko manufaktur metalowych w XVI - XVIII wiecznej Polsce znajdowało się w Zagłębiu Staropolskim, gdzie występowały zarówno rudy żelaza jak i drzewo niezbędne do wytworzenia węgla. W XVIII wieku w całej Polsce funkcjonowało 35 wielkich pieców z czego 27 właśnie w zagłębiu, na które przypadało 80% krajowej produkcji żelaza. Pierwszy wielki piec zbudowany został z końcem XVI wieku w Bobrzy a niedługo później w 1598 roku powstał wielki piec w Samsonowie. Piece te zbudowane zostały przez sprowadzonych przez króla Zygmunta III Wazę włoskich specjalistów m.in. Hieronima Caccio z Bergamo. Istniejącą już wcześniej kuźnicę w Samsonowie przekształcił on w nowoczesny zakład metalurgiczny, produkujący głównie broń i uzbrojenie na potrzeby wojska koronnego. Produkowano nie tylko kule armatnie ale całe armaty a także szyszaki, pancerze, piki, pałasze i ręczną broń palną. W skład zakładu wchodził wielki piec, trzy fryszerki, kilka kuźnic, dwie wytwórnie broni, odlewnia dział oraz szlifiernia, w której rozwiercano i polerowano lufy armatnie. Ponadto produkowana surówka była przetwarzana przez szereg kuźnic i fryszerek w okolicznych miejscowościach.

Mapa zagłębia staropolskiego w XIX w.

Staropolskie Zagłębie Przemysłowe, które podupadło w wieku XVIII, ponownie odżyło w pierwszej połowie wieku XIX, co było związane z działalnością Stanisława Staszica i Franciszka Ksawerego Druckiego-Lubeckiego. Powstało wówczas wiele projektów m.in. zaplanowano wzdłuż rzeki Kamiennej wybudować ogromny kompleks zakładów metalurgicznych. Nowatorski plan, opracowany w 1817 roku, zakładał aby proces technologiczny był rozmieszczony wzdłuż biegu rzeki, którą po skanalizowaniu można było wykorzystać do transportu półproduktów. Sama rzeka miała też służyć do napędu urządzeń. Zatem wielkie piece miały powstać w Wąchocku i Starachowicach, piece przetwórcze (pudlarskie) w Michałowie i Brodach a w Nietulisku zamierzano wybudować walcownię. Oprócz tego planowano też budowę innych obiektów jak ogromną hutę w Bobrzy wyposażoną w 5 wielkich pieców. Jednak ta budowa rozpoczęta w 1828 roku została przerwana w związku z politycznym napięciem i represjami, jakie nastąpiły po wybuchu powstania listopadowego.

Niezrealizowany projekt zakładu wielkopiecowego w Bobrzy.
Powstał tylko, imponujący do tej pory, mur oporowy o długości 400 m i wysokości do 15 m.

Jednak część inwestycji tego okresu zostało ukończonych jak np. zakład hutniczy w Sielpi Wielkiej. Jego budowę zaplanowano w 1824 roku - zakład miał być wyposażony w 24 fryszerki. Ale już w trakcie budowy zmieniono założenia i zamiast fryszerek zastosowano nowocześniejsze piece pudlarskie (3 szt.) uzupełnione równie nowoczesnymi walcarkami.

Piec pudlarski - budowa:
1 - miejsce na wsad (bryły surówki),
2 - palenisko,
3 - mostek oddzielający palenisko od wsadu,
4 - komin z regulacją (znacznie wyższy niż na rysunku),
5 - drągi do mieszania wsadu.

Piec pudlarski został opracowany z końcem wieku XVIII w Anglii, w której metalurdzy borykali się z problemem braku węgla drzewnego (tamtejsze lasy zostały wytrzebione). W procesie wielkopiecowym z powodzeniem użyto tam koksu wytworzonego z węgla kamiennego. Do świeżenia surówki opracowano opalany węglem kamiennym piec pudlarski, w którym gorące spaliny z paleniska przepływały do zbiornika z surówką (ładowaną do pieca w stanie stałym), powodując jej stopienie, a następnie - dzięki tlenowi zawartemu w nadmiarze w spalinach - utlenienie domieszek. Nazwa procesu pochodzi od operacji mieszania wsadu żelaznymi drągami (ang. pudle - mieszać). Proces pudlarski trwał tylko 2 godziny, a wydajność jednego pieca wynosiła 500 kg żelaza zgrzewnego na dobę.

Wnętrze hali dawnego zakładu w Sielpi.
Na pierwszym planie piec pudlarski w głębi widoczna ogromna przekładnia walcarki.
Od 1934 roku funkcjonowało tam muzeum (oddział Muzeum Techniki i Przemysłu NOT w Warszawie).
Niestety od 2017 roku całe Muzeum Techniki (nazywane Narodowym) jest zamknięte na głucho...
Zdjęcie: wikipedia

Oprócz kucia nowoczesną metodą przetwarzania było walcowanie. Pozwalało ono uzyskać nie tylko gotowe półprodukty jak pręty, szyny czy inne kształtowniki ale również bardzo pożądaną blachę. Pierwszą w Polsce walcownię uruchomiono w 1816 roku w Kaniowie koło Kielc. Zakład w Sielpi wraz z walcownią (napędzaną imponującej wielkości kołem wodnym o średnicy 8 metrów działał do 1921 roku. Ogromny zbiornik wodny w Sielpi obecnie wykorzystywany jest rekreacyjnie. Walcownia, napędzana turbiną wodną Girarda, powstała też w 1833 roku Nietulisku Dużym. Pracowała do 1903 roku, kiedy została zniszczona przez powódź. Najdłużej działającą na napędzie wodnym walcownią był zakład w Maleńcu, który na XIX wiecznych maszynach produkował blachę i gwoździe do 1967 roku. Obecnie funkcjonuje tam Muzeum Techniki prezentując wciąż sprawne urządzenia.

Koryto doprowadzające wodę do koła napędzającego walcownię w Maleńcu.
(Podczas kompleksowego remontu przeprowadzanego tam w 2019 roku).

Także wiekowa huta w Samsonowie została zmodernizowana. Po licznych zawieruchach dziejowych zakład ten znacznie podupadł. W wieku XVIII zakład należał do biskupów krakowskich, w tym okresie produkcję reaktywowano (w 1778 roku zmodernizowano wielki piec). Ale nowy rozdział w historii samsonowskiej huty to lata 1818-23, kiedy z inicjatywy Stanisława Staszica rozpoczęto budowę nowego, dużego zakładu wielkopiecowego - Huty "Józef", wraz z osiedlem mieszkaniowym dla pracowników.

Wizualizacja oraz plan huty w Samsonowie:
A - Wielki piec,
B - Wieża gichtociągowa,
C - Modelarnia,
D - Lakiernia,
E - Hala odlewnicza,
F - Pomieszczenie maszyny parowej,
G - Pomieszczenie dmuchawy,
H - Koło wodne.

Centralnym punktem huty "Józef" był zbudowany w latach 1818-1823 r. - wielki piec na węgiel drzewny (zmodernizowany w 1835 - taka data na nim do dziś widnieje). Za piecem znajdowała się wysoka wieża gichtociągowa pod którą przepływał kanał wodny. Woda służąca do napędu maszyn doprowadzana była podziemnym, sklepionym kanałem ze zbiornika na spiętrzonej rzece Bobrzy. W 1829 roku w miejsce tradycyjnych miechów zainstalowano nowoczesny miech cylindryczny, który posiadał alternatywny napęd maszyną parową (co uniezależniało zakład od niskich stanów wód, wstrzymujących wcześniej produkcję). Przed wielkim piecem znajdowała się, wybudowana w 1824 roku, obszerna hala odlewnicza, łącząca wcześniejsze budynki modelarni i emalierni). Huta wytwarzała około 800 ton surówki rocznie. Produkcja huty była związana głownie z obronnością, ale wytwarzano tam także elementy budowlane.

Ruiny huty "Józef" w Samsonowie,
stanowiące część zespołu zakładu przemysłowego wpisanego do rejestru zabytków nieruchomych:
(nr rej.: A.469/1-3 z 3.12.1956, z 15.02.1967, z 4.05.1987 i z 6.05.1987)

Zakład samsonowski został spalony przez Rosjan w 1866 (jako odwet za produkcję broni dla powstańców styczniowych). Huty już nie odbudowano, gdyż pożar ten zbiegł się z postępującym kryzysem Zagłębia Staropolskiego. Na kryzys ten złożyły się po części czynniki polityczne (utrata autonomii po powstaniu styczniowym) ale główną przyczyną było wyczerpywanie się złóż rudy i zniszczenie lasów przez rabunkowy wyrąb przy produkcji węgla drzewnego. Dodatkowym problemem był brak dróg utrudniający transport zarówno surowców jak i gotowych produktów. Ogromną konkurencją dla Zagłębia Staropolskiego były huty Zagłębia Dąbrowskiego, które pracowały wykorzystując rudę z okolic Częstochowy oraz koks wytwarzany z tamtejszych złóż węgla kamiennego.

Huta Klimkiewiczów w Ostrowcu Świętokrzyskim założona w 1839 roku.
Jej dwa wielkie piece zostały w 1890 roku przebudowane na koks.

Wielkopiecowy proces oparty na koksie był nie tylko tańszy ale też wydajniejszy - z wielkiego pieca opartego węglu drzewnym uzyskiwano średnio 1500 ton surówki rocznie a z pieca opartego na koksie nawet 25 000 ton. Nic zatem dziwnego że masowo zamykano wówczas już nierentowne huty. Nadal funkcjonowały jednak odlewnie i inne zakłady przetwórcze, które wymieniały w tym czasie koła wodne na maszyny parowe. Sytuacja problemów z transportem została rozwiązana po 1885 roku, kiedy zbudowano linię kolejową Iwanogrodzko-Dąbrowską (z Dęblina przez Radom, Kielce i Olkusz do Dąbrowy Górniczej). Także istniejące jeszcze w Zagłębiu Staropolskim huty w Starachowicach i Ostrowcu Świętokrzyskim przestawiły się wówczas na koks i nowocześniejsze procesy metalurgiczne.

* * *

W następnym odcinku powrócimy do Galicji i jej przemysłu metalowego w XIX wieku, tymczasem zapraszam na film prezentujący ruiny huty w Samsonowie z loty ptaka (a raczej drona :-) ) 

Zobacz też:

• Przemysł metalowy cz.1
• Przemysł metalowy cz.3
• Przemysł metalowy cz 4
• Przemysł metalowy cz.5
• Przemysł metalowy cz.6
• Przemysł metalowy cz.7 
• Przemysł metalowy cz.8
• Przemysł metalowy cz.9 
• Przemysł metalowy cz.10