Тем не менее и в этом сочинении, которое как будто имеет чисто практическое предназначение, Аносов не остается на позициях эмпиризма. Смелый новатор не только излагает, как он совершает те или иные операции. В различных местах этого относительно небольшого труда он подробно касается и теории вопроса, объясняет, почему надо делать так, а не иначе.

Аносова прежде всего интересовало, при каких условиях углерод лучше и быстрее станет проникать в массу железа.

«С тех пор, как появились сочинения Ринмана в Швеции и Реомюра во Франции, — пишет в своем сочинении П. П. Аносов, — способы цементования сделались в Металлургии подробно известными, а вместе с тем сохранилось и правило, что для цементования железа необходимо непосредственное прикосновение угля к железу. Опыты заставили меня отступить от сего правила».

Из дальнейшего описания становится понятным, почему Аносов отбросил рекомендованный западноевропейскими учеными метод получения стали, основанный на соприкосновении угля с железом.

Аносов помещает железо в тигельный горшок, то-есть непосредственного контакта угля и железа уже нет. Но он отлично понимает, что это только кажущаяся изоляция. Тигель стоит в горне, насыщенном продуктами горения угля, углерод перешел в газообразное состояние. И пока тигель остается открытым, частицы углерода настойчивее атакуют железо, чем даже тогда, когда с ним непосредственно соприкасается твердый уголь.

На основании многочисленных опытов и наблюдений Аносов нашел средство (пусть еще примитивное) регулировать степень насыщения железа углеродом.

«Когда я, — писал он в сочинении «О приготовлении литой стали», — наполнил горшок железными обсечками без примеси угольного порошка, не покрывая их ни флюсом, ни крышкою, то вскоре заметил понижение обсечков, а потом и самое расплавление; но получил не ковкий металл, а чугун. Заключив из сего, что железо в излишестве насытилось углеродом, я накрыл горшок крышкой прежде, нежели все железо расплавилось, оставив в ней небольшую скважину для наблюдения за ходом работы, и спустя несколько времени удостоверился, что металл совершенно расплавился. Тогда, вылив в форму, я получил удобно ковкий металл — литую сталь.

Таким образом, для получения литой стали плавиленный горшок с крышею есть просто отпираемый ящик. Стоит только знать, когда его открыть и когда закрыть. Цементование железа, находящегося в горшке, совершается точно так же, как в ящике с угольным порошком, токмо тем скорее, чем возвышеннее температура».

Отсюда Аносов вывел одно из основных правил ведения плавки:

«Сплавление стали с угольным порошком или сажею в определенной пропорции в закрытом горшке, как предлагают Мушет и Бреан, хотя может дать сталь, но степень твердости ея подвержена большей неопределительности, нежели при описанном мною способе: ибо, положив угля более, опасаться должно, что она выйдет слишком твердою; а положив недостаточно, она будет трудно плавиться, особенно потому, что часть углерода улетучивается».

Аносов научился управлять «механизмом» насышения железа углем. Тигель он уподобляет «просто отпираемому ящику». Сталь плавится в том же тигле, но уже с закрытой крышкой.

Аносов разработал новый способ приготовления литой стали, который заключался «в сплавлении негодных к употреблению железных и стальных обсечков в глиняных горшках, при помощи возвышенной температуры воздушных печей».

Это открытие Аносова имело исключительно важное значение и для научной разработки процессов химико-термической обработки железа и стали, в частности для процесса газовой цементации.

Для плавки стали по новому способу Аносов сконструировал и построил специальную камерную воздушную печь, в которой удалось достигнуть необходимой для расплавления металла температуры. Он же исследовал огнеупорные материалы, из которых делаются тигли, и, наконец, детально разработал весь технологический процесс плавки и разливки стали.

Все это является несомненным свидетельством того, что Аносов был не эмпириком, а крупным ученым-мыслителем. Но одновременно он был инженером-производственником и свои научные открытия неуклонно претворял в жизнь.

По проекту Аносова был построен особый корпус с семью печами. Не останавливаясь подробно на конструкции печей, приведем лишь следующее замечание Аносова:

«Величина и вид их (печей) определены опытами, соображенными с возвышенностью температуры, необходимою для расплавления стали, с равномерностью какой должен быть по всем сторонам горна, и для сохранения плавиленных горшков и для успеха самой работы, с возможным сбережением горючего материала при наибольшем и удобнейшем получении металла».

Если считать это техническим заданием, то мы должны прийти к выводу, что автор задания — человек широких горизонтов, он стоит на государственных позициях. Получение литой стали для него не самоцель. В техническом задании предусмотрено все: и равномерный нагрев печи (чтобы она дольше простояла), и сохранение горшков, и экономия горючего, и высокая производительность, и удобства при получении металла.

Ни одной мелочи Аносов не упустил из виду при разработке проекта новой сталеплавильной печи. Он приложил к своему сочинению подробное описание и чертежи инструментов, которыми пользовались рабочие, обслуживавшие печи. Аносов уже тогда хорошо понимал, что сталь — материал капризный и чистота — первое условие успешной работы. Поэтому он ввел лопатки — одной формы для насыпания обсечек металла в тигель, а другой — для земли, флюсов.

Аносову много пришлось поработать, чтобы научиться приготовлять тигли. По поводу этой работы Аносов в своем сочинении пишет: «…предмет сей, ничтожный по названию и весьма важный для металлурга».

Может показаться странным, что даже такие изделия, как тигли, Россия в те времена выписывала из-за границы. Монопольным поставщиком их был тогда городок Пассау, вокруг которого находились залежи особого сорта высокоогнеупорной глины.

Аносов пришел к выводу, что «иностранные горшки особенно в столь отдаленном месте, как Златоуст, были бы слишком дороги для стального производства, и, не заменив их своими, успех был бы безнадежен».

Выход напрашивался сам собой: научиться делать горшки из местных материалов.

Это было вызовом всей сложившейся практике. До тех пор твердо придерживались мнения, «что одно токмо местечко Пассау может доставлять горшки, способные выдерживать самую высокую степень жара».

Аносов начал поиски сырья, чтобы делать свои тигли.

Прежде всего Аносов занялся исследованием причин образования трещин в горшках, сделанных из местной, челябинской глины. Многочисленные наблюдения привели его к выводу, что трещины в горшках получались вследствие расширения частиц глины от того, что одни частицы «давили» на другие. Это натолкнуло Аносова на мысль, что для предупреждения трещин необходимо в состав глины ввести «тело, которое бы уменьшило… способность сжимания».

Какое же «тело» для этого требуется? Аносов сделал анализ пассауской глины и нашел ответ на интересовавший его вопрос.

«В пассауских горшках сама природа позаботилась соединить глину с графитом».

Тогда Аносов решил изменить природу челябинской глины, он прибавил к ней угольный порошок. Так был найден рецепт массы для производства горшков: десять частей челябинской огнепостоянной глины, пять частей толченых, бывших в употреблении горшков и пять частей просеянного сквозь сито угольного мусора. Позднее угольный мусор заменили графитом, найденным на Южном Урале, у озера Еланчик.

Из этой массы Аносов при помощи пресса и медной формы стал приготовлять горшки. Конструкцию пресса он разработал сам.

Тигли Аносова оказались весьма огнестойкими и обходились «всеми расходами в 44 копейки» вместо 25 рублей, которые приходилось платить за заграничные.

«Разность в употреблении, — писал Аносов, — заключается единственно в том, что здешние горшки требуют соблюдения большей осторожности в прогреве, а вместе с тем, и более времени для начатия самой плавки, но в огнестойкости имеют положительное преимущество, которое, впрочем, дознано токмо на месте».