Übersicht
1856 entwickelte Henry Bessemer (1813-1898) ein neues Verfahren zur Herstellung von Stahl. Das Bessemer-Verfahren ermöglichte erstmals die Herstellung großer Mengen hochwertigen Stahls. Dies wiederum lieferte Stahl zu relativ niedrigen Kosten für verschiedene Branchen. Durch die Revolutionierung der Stahlindustrie trug der Bessemer-Prozess zur industriellen Revolution bei., Innerhalb weniger Jahrzehnte fertigten Gießereien Eisenbahnschienen, Brückenträger, Lokomotiven, Panzerungen und andere Produkte auf Stahlbasis.
Hintergrund
Eisen ist dem Menschen seit mehreren tausend Jahren bekannt; Die frühesten bisher gefundenen Eisengeräte stammen aus Ägypten und wurden etwa 3000 v. Chr. hergestellt.. Eisen ist jedoch ein relativ weiches und sprödes Metall für sich. Um etwa 1000 v. Chr. hatten die Griechen entdeckt, dass das Erhitzen von Eisen helfen würde, es zu härten, aber es war immer noch spröde und nicht sehr nützlich für alle Aufgaben, die Stärke erfordern., Andere Kulturen erhitzten Eisenerz und Holzkohle zusammen und machten das, was wir jetzt Schmiedeeisen nennen.
Im vierzehnten Jahrhundert wurde Roheisen entwickelt. Roheisen wird durch Erhitzen von Eisenbars, Kohlekoks und Kalkstein zusammen in einem Feuer oder Ofen hergestellt. Zuerst wird das Eisenerz mit thecoke und Kalkstein bedeckt und für bis zu einer Woche erhitzt, so dass der Kohlenstoff in die Oberfläche des Eisens diffundieren kann. Dann wird das Metall gehämmert und gefaltet, um den Kohlenstoff im gesamten Eisen auf die gleiche Weise zu mischen, wie das Kneten von Brot die Hefe im Teig verteilt., Leider war dieser Prozess zeit – und arbeitsintensiv und produzierte Stahl unterschiedlicher Qualität.
Diese Zutaten zusammen in einem Tiegel zu erhitzen war die nächste Innovation. Durch die Ermöglichung eines gewissen Mischungsgrades während des Erhitzens erzeugte dieses Verfahren eine gleichmäßigere Stahlqualität, wenn auch noch in begrenzten Mengen. Trotzdem ermöglichte diese Methode einer Stadt in England, ihre Stahlproduktion innerhalb eines Jahrhunderts von etwa 200 Tonnen jährlich auf über 20.000 Tonnen pro Jahr zu steigern.
Der nächste Durchbruch gelang 1856, als Henry Bessemer das für ihn benannte Verfahren für die Stahlherstellung entwickelte., Tatsächlich wurde diese Bessemer unbekannte Methode zur Herstellung von Stahl fast gleichzeitig vom Amerikaner William Kelly (1811-1888) entwickelt. Bessemer reichte jedoch zuerst seine US-Patentanmeldung ein und erhielt den größten Teil des Kredits. Während des Bessemer-Prozesses wird kontinuierlich Luft durch den Stahl gepresst, während sie im Tiegel enthalten ist. Dies verbrannte den im Stahl vorhandenen Kohlenstoff, erhöhte die Temperatur und entfernte viele der Verunreinigungen, die sonst die Qualität und Festigkeit des endgültigen Metalls beeinträchtigen würden., Darüber hinaus liefen Bessemers Konverter (wegen der großen Luftmengen, die durch den geschmolzenen Stahl gesprengt werden, jetzt auch Hochöfen genannt) kontinuierlich und nicht wie bei Tiegelstahl chargenweise. Dies erzeugte größere Mengen Stahl, eine weitere Verbesserung. In diesem Prozess verbleibt etwas Kohlenstoff im Stahl und trägt dazu bei, den Stahl sowohl stärker als auch flexibler als das ursprüngliche Eisen zu machen.
Das Bessemer-Verfahren hat sich als nahezu so langlebig erwiesen wie der von ihm hergestellte Stahl. Nach fast 150 Jahren ist es immer noch die primäre Methode der Stahlherstellung in der Welt., Andere Herstellungsverfahren werden verwendet, aber hauptsächlich für bestimmte Stahlarten, die unterschiedliche Eigenschaften erfordern. Obwohl Stahl heute dem der 1860er Jahre ähnelt, wurden eine Reihe von Spezialstählen entwickelt. Einige Beispiele hierfür sind Edelstahl, Werkzeugstahl, Federstahl und spezielle Legierungen, die in extremen Umgebungen (wie Strahltriebwerken, Kernreaktoren, im menschlichen Körper usw.) verwendet werden.
Auswirkungen
Die Auswirkungen der Verfügbarkeit von preiswertem, hochwertigem Stahl sind kaum zu überschätzen., Das neunzehnte Jahrhundert in Europa war die Zeit der industriellen Revolution. Die Entwicklung der Dampfmaschine zu einem nützlichen Gerät, die Entwicklung der Eisenbahn und der Verbrennungsmotor fanden alle in diesem Jahrhundert statt. Diese Geräte wurden durch Bessemer ‚ s Steel effizienter gemacht. Und dieser neue Stahl machte auch andere Innovationen möglich. Die Bedeutung von Bessemers Stahl wurde bald in den Bereichen Industrie und Handel, Bauingenieurwesen und Militär deutlich.
Die Industrie war der erste und offensichtlichste Nutznießer des neuen Stahls., Die Stahlproduktion in Großbritannien stieg in nur 25 Jahren von etwa 50.000 Tonnen auf über 1,3 Millionen Tonnen jährlich. Gleichzeitig fiel der Preis für diesen Stahl auf die Hälfte seines vorherigen Niveaus. Ein Großteil dieses zusätzlichen Stahls ging an die Industrie. Ein Teil des Stahls wurde für die Infrastruktur verwendet, für die Herstellung der Maschinen, die die Waren herstellten, die auf den Markt geschickt wurden. Die Verwendung von Stahl anstelle von Eisen, Holz oder anderen Materialien trug dazu bei, die Lebensdauer von Fertigungsgeräten zu verlängern und letztendlich den Herstellungsprozess effizienter zu gestalten., Darüber hinaus ermöglichte die größere Festigkeit von Stahl einige Geräte, die zuvor einfach nicht konstruiert werden konnten. Stahlklingen oder Schneidflächen halfen dabei, Sägen länger haltbar zu machen und die Kosten für die Herstellung von Holzprodukten zu senken, während Stahlwerkzeuge und-teile dazu beitrugen, Hochgeschwindigkeitsdrehmaschinen zu ermöglichen. Die Industrie könnte auch Stahl in den Produkten verwenden, die sie für die Verbraucher herstellt. Stahl war härter als Eisen, billiger als Schmiedeeisen und haltbarer als Holz, Stein oder Glas. Obwohl nicht das perfekte Material für alle Anwendungen, seine Vielseitigkeit war beeindruckend.,
All diese Eigenschaften machen Stahl zu einem wichtigen Bestandteil jeder Volkswirtschaft. Die Verfügbarkeit langlebiger und relativ kostengünstiger Stahlprodukte für die Verbraucher fördert den Einkauf und beflügelt damit die Angebot-Nachfrage-Marktwirtschaft. Hochwertige, kostengünstige Fertigwaren können exportiert werden und Fremdwährung in ein Land bringen. Stahl ist einer der Eckpfeiler einer gesunden Industriewirtschaft, und Stahlwerke gehören zu den ersten großen Einkäufen, die von Entwicklungsländern getätigt werden, wenn sie industrialisiert werden., Es ist auch erwähnenswert, dass sich allein in den 1990er Jahren eine Reihe von Handelsstreitigkeiten um Vorwürfe drehte, Stahl zu künstlich niedrigen Preisen auf ausländische Märkte zu „dumping“, um wirtschaftliche Vorteile zu erlangen oder in einigen Fällen zu versuchen, die stahl verarbeitende Industrie eines anderen Landes zu verletzen. Dass solche Praktiken auftreten, ist ein weiteres Indiz für die wirtschaftliche Bedeutung von Stahl für die Nationen.
Stahl war auch bei der Herstellung vieler Industrieimperien wichtig. In den Vereinigten Staaten machte Andrew Carnegie sein Vermögen mit dem Verkauf von Stahl an die Entwicklungsländer., Stahl aus Carnegies Öfen ging in die Züge, die zur amerikanischen Grenze fuhren, es baute die Schienen, auf denen sie fuhren, und die Kanonen, die die Passagiere trugen. In Deutschland wurde das Industrieimperium der Familie Krupp zum Teil auf Stahl und Stahlprodukten aufgebaut. Am besten bekannt für die Lieferung von Waffen an Nazi-Deutschland, baute Krupp auch landwirtschaftliche Geräte und Fahrzeuge für viele Jahre, bis sie von den Alliierten nach dem Zweiten Weltkrieg aufgeteilt wurden.
Stahl hat auch einen großen Einfluss auf den Tiefbau und Architektur hatte., Ohne Stahl gäbe es keine Wolkenkratzer, keine Hängebrücken, keine Eisenbahnen, keinen Stahlbeton und keine modernen Autobahnen. Die Festigkeit und relative Leichtigkeit von Stahl haben all diese Dinge möglich gemacht. Man kann mit Sicherheit sagen, dass keine große Stadt ohne Stahl gleich aussehen würde.
Einer der Gründe von Bessemer für die Entwicklung eines verbesserten Stahlherstellungsprozesses war der Bedarf an mehr Waffen durch britische Truppen während des Krimkrieges. Zu den ersten Produkten, die er mit seinem neuen Stahl herstellte, gehörten Waffen sowie Eisenbahnschienen., Waffen sind natürlich direkt vom Militär nützlich, und durch eine schnellere Truppenmobilisierung trug die Eisenbahn dazu bei, die Kriegsführung zu revolutionieren. Während des amerikanischen Bürgerkriegs half die Überlegenheit des nördlichen Schienensystems in Kombination mit der industriellen Stärke des Nordens den Nordstaaten, den Krieg zu gewinnen.
Andere Verwendungen, für die Stahl schnell eingesetzt wurde, waren Panzerungen für Fahrzeuge, stärkere Geschützfässer für Artillerieteile, Kraftfahrzeuge, Marineschiffe, Motoren und Turbinen sowie später Panzer und Teile von Flugzeugen. Wie in so vielen anderen Bereichen ist es schwer, sich eine moderne Kriegsführung ohne Stahl vorzustellen.,
Obwohl Stahl in einigen Bereichen durch Polymere, Keramiken, Verbundwerkstoffe und andere Materialien ersetzt wird, spielt er in der modernen Gesellschaft immer noch eine wichtige Rolle. Während einige Autos jetzt mit Polymer-Karosserieplatten hergestellt werden, zum Beispiel, Stahl wird für horizontale Oberflächen und zur Verstärkung innerhalb der Türen wegen seiner überlegenen Stärke und Fähigkeit, Passagiere während eines Unfalls zu schützen, verwendet. Der Computer und die Tastatur, auf denen diese Wörter eingegeben werden, bestehen größtenteils aus Kunststoff, Silizium und Kupfer, aber die Montagelinie, auf der sie hergestellt wurden, besteht aus Stahl., Stahl kann irgendwann durch andere Materialien ersetzt werden, aber diese Zeit wird wahrscheinlich nicht in naher Zukunft sein. In der Zwischenzeit besteht kein Zweifel daran, dass die Welt, in der wir leben, ohne die Verfügbarkeit von preiswertem und hochwertigem Stahl zutiefst anders wäre.
P. ANDREW KARAM
Weiter Lesen
Diamond, Jared. Waffen, Keime und Stahl: Das Schicksal menschlicher Gesellschaften. New York: W. W. Norton and Company, 1999.
Institut für Werkstoffe. Sir Henry Bessemer, F. R. S.: An Autobiography. Ashgate Publishers, 1989.
Kent, Zachary., Andrew Carnegie: Stahlkönig und Freund von Bibliotheken. Enslow Publishers, Inc., 1999.