摘要:世人皆知瓦特是全球工业化的奠基人,但却不知,如若没有这位“铁疯子”,或许瓦特的蒸汽机就会因此难产!
世人皆知瓦特是全球工业化的奠基人,但却不知,如若没有这位“铁疯子”,或许瓦特的蒸汽机就会因此难产!
而,他就是大名鼎鼎的现代镗床之父——约翰·威尔金森John Wilkinson!
1728 年,约翰・威尔金森出生于坎伯兰郡布里奇富特的小克利夫顿(现属坎布里亚郡)。
他的父亲艾萨克·威尔金森Isaac Wilkinson是一名当地小有名气的铁匠兼发明家,也是亚伯拉罕・达比 Abraham Darby率先使用焦炭替代木炭后,最早采用焦炭的人员之一。
亚伯拉罕・达比建立的马德利布利斯山原
约翰和比他小 17 岁的同父异母弟弟威廉在一个不信奉国教的长老会家庭中长大。
他在威斯特摩兰郡肯德尔(如今也属坎布里亚郡)的一所非国教学院接受教育,该学院由凯莱布・罗瑟勒姆博士经营。
1745 年,17 岁的约翰到利物浦的一位商人那里当学徒,为期五年,之后与父亲合伙经营。
1753 年,父亲搬到北威尔士雷克瑟姆附近的贝沙姆高炉时,约翰留在了威斯特摩兰郡的柯比朗斯代尔,并于 1755 年 6 月 12 日与安・莫兹利结婚。
在父亲的铸造厂工作之后,从 1755 年起,约翰・威尔金森成为贝沙姆企业的合伙人,1757 年,他与合伙人在什罗普郡布罗斯利附近的威利建造了一座高炉。
后来,他又在新威利建造了另一座高炉及工厂。他在布罗斯利的一所名为 “草坪屋” 的房子里安家,多年来这里一直是他的总部。
“草坪屋” 两侧都有房子用于行政管理,其中一座名为 “造币厂”,用于分发数千枚代用币,每枚价值相当于半便士。
在什罗普郡东部,他还在斯内德希尔、霍林斯伍德、哈德利和汉普顿洛德等地发展了钢铁厂。
随后,又在伍尔弗汉普顿附近比尔斯顿教区的布拉德利建造了另一座工厂。他被誉为南斯塔福德郡庞大钢铁产业的 “鼻祖”,比尔斯顿是 “黑乡” 的起点。
1757 年,威尔金森申请了一项水力驱动鼓风发动机的专利,用于增加高炉风口的鼓风量,从而提高铸铁的生产速度。
历史学家约瑟夫・尼达姆 Joseph Needham将威尔金森的设计与 1313 年中国元朝的冶金学家王祯在其《农书》中所描述的设计相类比。
1761 年,他接管了贝沙姆钢铁厂。布拉德利成为他规模最大、最成功的企业,也是进行大量用原煤替代焦炭生产铸铁实验的场所。
在其鼎盛时期,那里有若干座高炉、一座砖厂、陶器厂、玻璃厂和轧钢厂,伯明翰运河也随后在布拉德利工厂附近建成。
威尔金森是一位多产的发明家,创造了众多新产品和新工艺,尤其在铸铁和熟铁的新奇用途方面颇有建树。
他研发的用于镗削铸铁大炮的机床,预示着能够为第一代瓦特蒸汽机精确镗削气缸。
他还利用一种新型风箱设计改进了高炉的送风情况,并且率先在运河驳船中使用熟铁。
同样,凭借他的技术支持,科尔布鲁克代尔首座重要铸铁桥的正式建成。
贝沙姆因高质量的铸造以及枪炮生产而闻名。历史上,大炮是先铸造成带有型芯的模样,然后再镗削以去除瑕疵。
但,在 1774 年时,威尔金森申请了一项从实心铁块上镗削铁炮的技术专利,这种方法是旋转炮筒而非镗杆。
这项技术使炮筒内径更加均匀,从而使大炮更加精准,而且降低了爆炸的可能性。
虽然,青铜大炮此前已采用实心镗削法,但对大型铁制海军大炮进行镗削却是一项创举。
不过,1779 年该专利被撤销,英国皇家海军认为这是一种垄断行为并设法推翻它,但威尔金森依旧是主要的制造商。
1792 年,威尔金森买下了登比郡的布林博庄园,距离贝沙姆不远,他在那里安装了高炉及其他设备。
在他去世以及他的工业帝国衰落之后,这些钢铁厂一直闲置到了 1842 年。
后来,这里再次成为重要的工厂,并最终发展成布林博钢铁厂,一直运营到 1990 年。
当然,这是后话。
詹姆斯・瓦特多年来一直未能成功获取用于其蒸汽机的精确镗削气缸,被迫使用锻造铁,这种铁制成的气缸不圆,导致活塞处出现泄漏。
1774 年,约翰・威尔金森发明了一种镗床,在这种镗床中,固定切削刀具的轴穿过气缸,并在两端得到支撑,这与当时使用的悬臂式镗床不同。
利用这台机床,他能够为博尔顿与瓦特的第一台商用蒸汽机镗削气缸。
并且,由于活塞与气缸之间的公差更小,降低了蒸汽通过间隙的损耗,提高了效率,因此他获得了提供气缸的独家合同。
在此之前,钻孔和镗削技术的进步仅局限于枪支和大炮炮筒的应用领域。
威尔金森的这一成就成为镗削技术逐步发展的一个里程碑,因为其应用领域拓展到了发动机、水泵以及其他工业用途。
虽然蒸汽机的主要市场是用于从矿井中抽水,但威尔金森看到了它们在钢铁厂驱动机械方面的更多用途,比如用于鼓风发动机、锻锤和轧钢厂。
1783 年,第一台旋转式蒸汽机被安装在布拉德利。
在他的众多发明中,还有一种带有两个蒸汽气缸的可逆式轧机,使轧钢过程更加经济。
约翰・威尔金森对从康沃尔铜矿矿主那里获取这些效率更高的蒸汽机以及铸铁其他用途的订单十分感兴趣。
而,作为这种兴趣的一部分,他购买了八座铜矿的股份。
1775 年,约翰・威尔金森是发起建造连接当时重要工业城镇布罗斯利与塞文河对岸的铁桥的主要推动者。
他的朋友托马斯・法诺尔斯・普里查德曾写信给他,附上了这座桥的设计方案。
一个由认购者组成的委员会成立了,成员大多是布罗斯利的商人,他们同意使用铁而非木材或石材来建桥,并获取报价以及争取议会的授权法案。
威尔金森的说服力和推动力使该团体在议会审批过程中经历诸多问题时仍能团结一致给予支持。
倘若威尔金森未能成功做到这一点,也没能获得有影响力的议员的支持,这座桥或许就不会建成,或者可能会采用其他材料建造。
那样的话,“铁桥Iron Bridge” 这个名字就不会被用来称呼马德利地区了,该地区也不会获得世界遗产地的地位。
亚伯拉罕・达比三世 Abraham Darby III 在报价 3150 英镑承建这座桥后被选为首选建造商。
1777 年工程开工时,威尔金森将自己的股份卖给了亚伯拉罕・达比三世,让后者负责引导项目顺利完工。
这座桥于 1779 年建成,1781 年正式通车。
1787 年,威尔金森在布罗斯利推出了第一艘由熟铁制成的驳船。
在随后的岁月里,这种做法变得越来越普遍,在下个世纪更是应用于大型船舶。
他还申请了好几项其他发明的专利。
实际上,约翰・威尔金森通过销售高质量的铁制品发家致富,达到了投资扩张的极限。
当他投资众多铜矿业务时,他的专业知识派上了用场。
1761 年,英国皇家海军用铜片包覆护卫舰 “警报号 HMS Alarm” 的船体,以减少海洋生物污损的滋生并防止船蛆的侵蚀。
船体附着物产生的阻力会降低航速,而船蛆会对船体造成严重损害,在热带水域尤为严重。
这项举措取得成功后,海军下令所有舰船都要包覆铜片,威尔金森在参观造船厂时注意到了对铜的巨大需求。
他购买了八座康沃尔铜矿的股份,并结识了安格尔西岛帕里斯山铜矿的 “铜业大王” 托马斯・威廉姆斯。
除了向威廉姆斯供应大量铜板和设备外,威尔金森还为从溶液中通过置换法回收铜的工艺提供废料。
威尔金森在帕里斯山的莫纳矿拥有十六分之一的股份,还在威廉姆斯位于弗林特郡霍利韦尔、利物浦附近的圣海伦斯以及南威尔士斯旺西的产业中持有股份。
威尔金森和威廉姆斯合作开展了多个项目。
他们是最早发行贸易代用币(“威利币Willys” 和 “德鲁伊币Druids”)以缓解小面额硬币短缺问题的人员之一。
1985 年,他们共同成立了康沃尔金属公司,作为一家铜营销公司,旨在确保康沃尔矿工能获得良好收益,同时为铜的使用者稳定价格。
他们在伯明翰、伦敦、布里斯托尔和利物浦都设立了仓库。
为助力自己的商业利益并为其贸易代用币提供服务,威尔金森入股了伯明翰、比尔斯顿、布拉德利、布林博和什鲁斯伯里等地的银行。
此外,威尔金森买下了位于雷克瑟姆的米内拉铅矿(距离贝沙姆五英里)、索顿(现名西钦丁)的林恩・潘迪铅矿以及同样位于弗林特郡的莫尔德铅矿。
他安装了蒸汽抽水机,使这些铅矿重新具备开采价值。
他生产的铅通过切斯特港出口。为利用部分所产铅,威尔金森在伦敦的罗瑟希特开办了一家铅管厂。
这家工厂存续了多年,最终生产出用于达格南汽车厂的焊料填充合金。
威尔金森作为雇主声誉良好。
无论在哪里新建工厂,他都会建造村舍供员工及其家属居住。
他为自己的姐夫 —— 发明了碳酸水的著名化学家约瑟夫・普里斯特利Joseph Priestley,提供了大量经济支持。
他成为布罗斯利的教区委员,后来还当选为登比郡的郡长。
在没有石板的学校里,他能够提供铁制的槽用来盛放沙子,以供学生练习书写和算术。他为比尔斯顿的教堂提供了一个铸铁讲坛。
到 1796 年,68 岁的他所生产的铸铁约占英国总产量的八分之一。
约翰·威尔金森成为了一位 “巨头”—— 极其富有,而且有些古怪。
而其“铁疯子”的程度在 18 世纪 90 年代达到顶峰,当时他身边几乎所有东西都是铁制的,甚至包括几口棺材以及一座巨大的方尖碑,用于标记他的坟墓。
1808 年时,约翰·威尔金森与世长辞,或许是糖尿病,去世时颇为富有,也由他希望的那般,被安葬在了他自制的一口铁制棺材里。
他在遗嘱中留下了一大笔遗产(超过 13 万英镑 —— 相当于 2023 年的 1281 万英镑),他原本打算让自己的三个孩子成为主要继承人,并指定遗嘱执行人替他们管理遗产。
然而,他的侄子托马斯・琼斯在大法官法庭对这份遗嘱提出了异议。
常言道,富不过三。
到 1828 年,由于诉讼和管理不善,这笔遗产大部分已被耗尽。
而,那具装着约翰·威尔金森这位工业巨匠的遗体的独特铁棺材,也在随后的几十年里被多次迁移里,不知所踪……
来源:制造纪元