Dynastia metalurgów z Coalbrookdale
Czarna wizja kryzysu energetycznego
W dawnych wiekach źródłem energii były mięśnie ludzi i zwierząt. W średniowieczu w Europie rozprzestrzeniły się koła wodne i wiatraki, wykorzystujące siłę wiejącego wiatru i płynącej wody. Do opalania domów zimą, do budowy domów i statków służyło drewno.
Było ono również surowcem do wytwarzania węgla drzewnego, używanego w wielu gałęziach dawnego przemysłu - przede wszystkim do wyrobu szkła, wytapiania metali, produkcji piwa, farbiarstwa czy produkcji prochu. Najwięcej węgla drzewnego konsumowała metalurgia, szczególnie na cele wojskowe, choć nie tylko.
Działa budowano najpierw z brązu, później z żelaza. Duże zapotrzebowanie na armaty w wiekach XVI i XVII pustoszyło lasy w rejonach ośrodków metalurgicznych. Dodatkowo do wyniszczenia lasów przyczyniło się pozyskiwanie nowych terenów na grunty rolne.
Drewno drożało i wyglądało na to, że w pierwszej kolejności krajom takim jak Hiszpania i Anglia z powodu wyczerpywania się zasobów drewna grozi poważny kryzys. Teoretycznie rolę węgla drzewnego mógł przejąć węgiel kamienny.
Wymagało to jednak dużo czasu, zmian technologicznych i mentalnych, a także zapewnienia ekonomicznych sposobów transportu surowca z odległych zagłębi wydobywczych. Już w XVI w. węgiel kamienny zaczął być wykorzystywany w piecach kuchennych, a następnie do celów opałowych w Anglii. Wymagał przebudowy kominków lub użycia dotychczas rzadkich tam pieców kaflowych.
Pod koniec XVII w. zaledwie ok. 1/3 wydobytego węgla kamiennego zużywał przemysł. Przy zastosowaniu ówcześnie znanych technologii oraz zastępując wprost węgiel drzewny węglem kamiennym, nie udawało się bowiem wytapianie żelaza przyzwoitej jakości. W XVII w. lawinowo wzrastał do Anglii import żelaza ze Szwecji, z kraju, gdzie występowała obfitość lasów i pokładów rudy żelaza.
Użycie koksu do otrzymania żeliwa
Abraham Darby I (1678-1717) karierę zawodową rozpoczął jako czeladnik przy produkcji urządzeń do mielenia słodu w Birmingham. Następnie przeniósł się do Bristolu, gdzie najpierw wytwarzał te właśnie maszyny, a potem zajął się produkcją mosiądzu.
Prawdopodobnie to jemu pierwszemu udało się zastąpić w procesie jego wytwarzania węgiel drzewny węglem kamiennym. Od roku 1703 trudnił się odlewaniem żelaznych garnków i wkrótce opatentował swoją metodę użycia piaskowych form.
W 1708 r. rozpoczął pracę w Coalbrookdale, zapuszczonym wówczas ośrodku hutniczym nad rzeką Severn (1). Wyremontował tam wielki piec hutniczy, zamontował nowe miechy. Już niedługo, bo w 1709 r. węgiel drzewny zastąpił koksem i otrzymał dobrej jakości żelazo.
Wcześniej wiele razy bezskutecznie próbowano wykorzystać węgiel kamienny zamiast drzewnego. Było to więc epokowe osiągnięcie techniczne, które bywa dziś nieraz określane jako właściwy początek ery przemysłowej. Darby swego wynalazku nie opatentował, ale trzymał w sekrecie.
Sukces zawdzięczał temu, że użył wspomnianego koksu, a nie zwykłego węgla kamiennego oraz że lokalnie wydobywany węgiel zawierał niewiele siarki. W następnych trzech latach zmagał się jednak z takim spadkiem produkcji, że jego partnerzy biznesowi zamierzali wycofać kapitał.
Darby więc eksperymentował, mieszał węgiel drzewny z koksem, sprowadzał węgiel i koks z Bristolu oraz sam węgiel z południowej Walii. Powoli produkcja rosła. Do tego stopnia, że w 1715 r. zbudował drugi piec hutniczy. Nie wytwarzał tylko surówki, ale dalej przetapiał ją na żeliwne naczynia kuchenne, garnki, czajniki.
Wyroby te sprzedawano w regionie, a ich jakość była lepsza niż wcześniej i przedsiębiorstwo z czasem zaczęło działać bardzo dobrze. Darby zajmował się też wydobyciem i wytopem miedzi, potrzebnej do produkcji mosiądzu. Co więcej, miał dwie kuźnie. Zmarł w 1717 r., w wieku lat 39.
Innowacje
Oprócz produkcji surówki i sprzętów kuchennych już w sześć lat po zbudowaniu pierwszego w historii ludzkości atmosferycznego silnika parowego Newcomena (patrz: MT 3/2010, s. 16) w 1712 r., w Coalbrookdale rozpoczęto wytwarzanie do niego części. Była to produkcja o zasięgu krajowym.
W 1722 r. wykonano żeliwny cylinder takiego silnika i w ciągu następnych ośmiu lat wyprodukowano ich dziesięć, a potem jeszcze więcej. Już w latach 20. XVIII w. powstawały tu też pierwsze koła z odlewanego żelaza do kolejek przemysłowych.
W roku 1729 wytworzono ich 18, a potem już odlewano je rutynowo. Abraham Darby II (1711-1763) rozpoczął pracę w zakładach w Coalbrookdale w 1728 r., czyli w jedenaście lat po śmierci ojca, będąc wówczas siedemnastolatkiem. W angielskich warunkach klimatycznych piec hutniczy wygaszano na wiosnę.
Przez blisko trzy najcieplejsze miesiące nie mógł pracować, gdyż miechy napędzane były przez koła wodne, a o tej porze roku ilość opadów nie wystarczała do podtrzymania ich pracy. Czas przymusowego przestoju wykorzystywany był więc na naprawy i konserwację.
Aby wydłużyć okres możliwej pracy pieca, konstruowano szereg zbiorników do magazynowania wody, w których stosowano pompę z napędem zwierzęcym do przepompowywania wody z najniższego do najwyższego zbiornika (2).
W latach 1742-1743 Abraham Darby II zaadaptował silnik parowy atmosferyczny Newcomena do pompowania wody, dzięki czemu letnia przerwa w pracy w zakładach metalowych już nie była konieczna. Było to pierwsze użycie silnika parowego w metalurgii.
W 1749 r. na terenie Coalbrookdale powstała pierwsza kolejka przemysłowa. Ciekawe, że od lat 40. XVIII w. do roku 1790 przedsiębiorstwo zajmowało się także produkcją broni, a ściślej dział.
Może to dziwić, ponieważ Darby należał do Religijnego Towarzystwa Przyjaciół, którego członkowie popularnie nazywani byli kwakrami, a ich pacyfistyczne przekonania nie pozwalały na wytwarzanie oręża.
Największym osiągnięciem Abrahama Darby’ego II było użycie koksu do produkcji surówki, z której dalej otrzymywano żelazo kowalne. Próby tego procesu przeprowadzał na przełomie lat 40. i 50. Nie wiadomo do końca, jak uzyskał potrzebny efekt.
Jednym z elementów nowego procesu był wybór rudy żelaza z możliwie niewielką zawartością fosforu. Gdy już mu się to udało, zwiększający się popyt spowodował, że Darby II wybudował nowe piece hutnicze. Również od lat 50. rozpoczął dzierżawić ziemię, z której wydobywał węgiel i rudy żelaza; zbudował też maszynę parową do osuszania kopalni. Rozbudowywał system wodny. Postawił nową tamę. Kosztowało go to sporo pieniędzy i czasu.
Co więcej, teren tych działań zaczęła obsługiwać nowa kolejka przemysłowa. 1 maja 1755 r. otrzymano pierwszą rudę żelaza z kopalni osuszanej silnikiem parowym, a w dwa tygodnie później rozpoczął działalność kolejny wielki piec, który produkował średnio na tydzień 15 ton surówki, choć zdarzały się tygodnie, gdy udawało się otrzymać nawet 22 tony.
Piec na koks okazał się być lepszy niż piec na węgiel drzewny. Surówkę sprzedawano kowalom z regionu. W dodatku wojna siedmioletnia (1756- 1763) poprawiła koniunkturę w metalurgii, do tego stopnia, że Darby II ze swoim partnerem biznesowym Thomasem Goldneyem II wydzierżawili więcej ziemi i wybudowali jeszcze trzy wielkie piece wraz z systemem zbiorników wodnych.
W niedalekim sąsiedztwie swoje żelazne przedsiębiorstwo miał słynny John Wilkinson, przyczyniając się do tego, że region ten w XVIII w. był najważniejszym ośrodkiem metalurgicznym w Wielkiej Brytanii. Abraham Darby II zmarł w wieku 51 lat, w 1763 r.
Największy rozkwit
Po roku 1763 przedsiębiorstwem kierował Richard Reynolds. W pięć lat później rozpoczął pracę osiemnastoletni wówczas Abraham Darby III (1750-1789). Rok wcześniej, w 1767 r., po raz pierwszy położono żelazne tory, właśnie w Coalbrookdale. Do 1785 r. zbudowano ich 32 km.
Na początku działalności Darby’ego III w jego królestwie działały trzy zakłady metalurgiczne - w sumie siedem wielkich pieców, kuźnie, dzierżawiono pola wydobywcze oraz gospodarstwa rolne. Nowy szef miał także udziały w statku "Darby", który dostarczał ładunki drewna z Gdańska do Liverpoolu.
Największy rozkwit działalności trzeciego z Darbych nastąpił w latach 70. i na początku 80. XVIII w. Dokupił wtedy wielkie piece i jedne z pierwszych pieców do wytwarzania smoły. Zbudował piece do produkcji koksu i smoły oraz przejął grupę kopalń węgla.
Rozbudował kuźnię w Coalbrookdale i ok. 3 km na północ wybudował kuźnię w Horsehay, która potem zyskała na wyposażeniu silnik parowy i produkowała walcowane żelazo kowalne. Następna kuźnia powstała w 1785 r. w Ketley, dalsze 4 km na północ, gdzie zainstalowano dwie maszyny parowe Jamesa Watta.
W latach 1781-1782 w Coalbrookdale zastąpiono wspomniany wcześniej atmosferyczny silnik parowy Newcomena do pompowania wody, silnikiem parowym Watta, któremu nadano imię "Resolution", od nazwy statku kapitana Jamesa Cooka.
Szacuje się, że była to największa maszyna parowa zbudowana w XVIII w. Warto dodać, że w roku 1800, w okręgu Shropshire, pracowało ok. dwustu silników parowych. Darby i partnerzy zakładali hurtownie m.in. w Liverpoolu i Londynie.
Zajęli się również pozyskiwaniem kamienia wapiennego. Ich gospodarstwa rolne dostarczały koni do swoich kolei, uprawiano w nich także zboże, drzewa owocowe oraz hodowano bydło i owce. Wszystkie prowadzone były w sposób wówczas nowoczesny.
Szacuje się, że przedsiębiorstwa Abrahama Darby’ego III i jego wspólników stanowiły największy ośrodek produkcji żelaza w Wielkiej Brytanii. Niezaprzeczalnie najbardziej spektakularnym, historycznym dziełem Abrahama Darby’ego III była budowa pierwszego na świecie mostu żelaznego (3, 4). Obiekt o długości 30 m powstał nieopodal Coalbrookdale, połączył brzegi rzeki Severn (patrz: MT 10/2006, s. 24).
Od momentu pierwszego spotkania udziałowców do otwarcia mostu minęło sześć lat. Elementy żelazne o łącznej masie 378 ton odlano w zakładach Abrahama Darby’ego III, który był budowniczym i skarbnikiem całego przedsięwzięcia - z własnej kieszeni dopłacał do mostu tyle, że aż zachwiał bezpieczeństwem finansowym swojej działalności.
Wyroby wyprodukowane w metalurgicznym ośrodku wysyłano do odbiorców rzeką Severn. Abraham Darby III zaangażował się również w rozwój oraz utrzymanie dróg w okolicy. Dodatkowo rozpoczął działania, których celem było wybudowanie ścieżki do burłaczenia łodzi, wzdłuż brzegów Severn. Cel jednak udało się osiągnąć dopiero dwadzieścia lat później.
Dodajmy, że brat Abrahama III - Samuel Darby był akcjonariuszem, a William Raynolds, wnuk Abrahama Darby’ego II budowniczym Kanału Shropshire - ważnej drogi wodnej w regionie (5). Abraham Darby III był człowiekiem oświecenia, interesował się nauką, szczególnie geologią, miał wiele książek i instrumentów naukowych, np. maszynę elektryczną i camerę obscurę.
Znał się z Erazmusem Darwinem - lekarzem i botanikiem, dziadkiem Charlesa, współpracował z Jamesem Wattem i Mathew Boultonem, budowniczymi coraz bardziej nowoczesnych silników parowych (patrz: MT 8/2010, s. 22 oraz MT 10/2010, s. 16).
W metalurgii, w której się specjalizował, żadna nowość nie była mu obca. Zmarł w 1789 r., mając zaledwie 39 lat. Francis, najstarsze jego dziecko liczyło sobie wówczas sześć lat. W 1796 r. zmarł brat Abrahama - Samuel, pozostawiając 14-letniego syna Edmunda.
Przełom wieku XVIII i XIX
Po śmieci Abrahama III i jego brata zakłady rodzinne podupadły. W listach od firmy Boulton&Watt odbiorcy skarżyli się na opóźnienia w dostawach oraz na jakość otrzymywanych elementów żelaznych z rejonu Ironbridge położonego nad rzeką Severn.
Sytuacja zaczęła się poprawiać na przełomie stuleci (6). Od 1803 r. Edmund Darby kierował zakładami metalurgicznymi, które wyspecjalizowały się w wytwarzaniu mostów żelaznych. W roku 1795 zdarzyła się wyjątkowa powódź na rzece Severn, która zmiotła wszystkie mosty na tej rzece, oparł się jej tylko Most Żelazny Darbych.
Dzięki temu stał się jeszcze sławniejszy. Mosty odlewane w Coalbrookdale stawiano w całej Wielkiej Brytanii (7), Holandii, a nawet na Jamajce. W 1796 r. zakłady odwiedził Richard Threvithick, wynalazca wysokociśnieniowego silnika parowego (MT 11/2010, s. 16).
Działającą na takiej zasadzie eksperymentalną maszynę parową wykonał właśnie tu, w 1802 r. Wkrótce też zbudował tu pierwszą lokomotywę parową, której niestety nigdy nie uruchomiono. W 1804 r. w Coalbrookdale stworzono wysokociśnieniową maszynę parową dla zakładów tekstylnych w Macclesfield.
Równocześnie produkowano silniki typu Watta, a nawet jeszcze starszego typu, Newcomena. Poza tym wytwarzano elementy architektoniczne, np. łuki żeliwne do szklanego dachu czy neogotyckie ramy okienne.
W ofercie miano wyjątkowo szeroką gamę żelaznych wyrobów, takich jak części wyposażenia do kornwalijskich kopalni cyny, pługi, wyciskacze do owoców, stelaże do łóżek, ciężarki do zegarów, kraty czy piece, żeby wyliczyć tylko nieliczne.
Nieopodal, we wspomnianym Horsehay, działalność miała całkiem inny profil. Produkowano tam surówkę, którą zazwyczaj na miejscu, w kuźni, przetwarzano na pręty i arkusze z kutego żelaza, oraz budowano kotły z kutego żelaza - resztę surówki sprzedawano do innych hrabstw.
Trwająca wówczas epoka wojen napoleońskich była czasem rozkwitu metalurgii i zakładów w rejonie Coalbrookdale, wykorzystujących nowe technologie. Edmund Darby, jako członek Religijnego Towarzystwa Przyjaciół, nie brał jednak udziału w produkcji broni. Zmarł w 1810 r.
Po wojnach napoleońskich
Po Kongresie Wiedeńskim w 1815 r. zakończył się okres wysokiej opłacalności metalurgii. W Coalbrookdale w dalszym ciągu wykonywano odlewy, ale już tylko z zakupionej surówki. Przedsiębiorstwo prowadziło także cały czas produkcję mostów.
Wśród najbardziej znanych warto wymienić ten w Dublinie (8) oraz kolumny Macclesfield Bridge nad Regent’s Canal w Londynie (9). Po Edmundzie zakładami kierował Francis, syn Abrahama III, ze swoim szwagrem. Pod koniec lat 20. XIX w. przyszła kolej na Abrahama IV i Alfreda, synów Edmunda.
W latach 30. nie był to już wprawdzie zakład wiodący w technologii, ale nowi właściciele wprowadzali znane już nowoczesne procesy w piecach i kuźniach a także nowe maszyny parowe.
W tym czasie powstało tu np. 800 ton arkuszy żelaznych dla kadłuba statku Great Britain, a wkrótce także żeliwna rura do napędu kolei atmosferycznej na trasie z Londynu do Croydon.
Począwszy od lat 30. wykonywano w odlewni w Coalbrookdale przedmioty artystyczne z żeliwa - popiersia, pomniki, płaskorzeźby, fontanny (10, 11). Unowocześniona odlewnia była w 1851 r. największą na świecie, a w 1900 r. zatrudniała tysiąc pracowników.
Wyroby z niej brały wielokrotnie z sukcesami udział w wystawach światowych. W Coalbrookdale w latach 30. XIX w. zapoczątkowano także wytwarzanie cegieł i dachówek na sprzedaż, a 30 lat później wydobycie gliny, z której powstawały flakony, wazy i donice.
Oczywiście tradycyjnie produkowano ciągle wyposażenie kuchenne, silniki parowe i mosty. Od połowy XIX w. pracą w zakładach kierowali już ludzie głównie spoza kręgu rodziny Darbych. Jako ostatni ze słynnej rodziny osobiście przedsiębiorstwem zajmował się Alfred Darby II, który przeszedł na emeryturę w 1925 r.
Od początku lat 60. XIX w. piece hutnicze w rejonie Ironbridge, podobnie jak inne ośrodki wytopu żelaza w Shropshire, stopniowo traciły znaczenie. Nie mogły już konkurować z przedsiębiorstwami tej branży umiejscowionymi na wybrzeżu, do których bezpośrednio ze statków morskich dostarczano tańszą, importowaną rudę żelaza.
Bronisława Średniawa
