Yleistä
Vuonna 1856, Henry Bessemer (1813-1898) kehitetty uusi menetelmä valmistus teräksestä. Bessemer-prosessi mahdollisti ensimmäistä kertaa suurten määrien korkealaatuisen teräksen valmistuksen. Tämä puolestaan tarjosi terästä suhteellisen edullisesti eri teollisuudenaloille. Terästeollisuuden mullistamisella Bessemerin prosessi vauhditti teollista vallankumousta., Muutaman vuosikymmenen ajan, valimot olivat tekemässä rautatien, sillan palkit, veturit, panssarointi, ja muut teräs-pohjaisia tuotteita.
Taustatiedot
Rauta on ollut tunnettu jo useita tuhansia vuosia; aikaisintaan rauta toteuttaa löytynyt tähän mennessä ovat Egyptistä ja tehtiin noin 3000 b.c.. Rauta on kuitenkin suhteellisen pehmeää ja haurasta metallia yksinään. Noin vuoteen 1000 eaa mennessä kreikkalaiset olivat havainneet, että raudan kuumentaminen auttaisi sen kovettamisessa, mutta se oli edelleen hauras eikä kovin hyödyllinen mihinkään voimaa vaativiin tehtäviin., Muut viljelmät lämmittivät rautamalmia ja puuhiiltä yhdessä tehden niin sanottua takorautaa.
neljännellätoista vuosisadalla kehitettiin sianrauta. Harkkorauta valmistetaan kuumentamalla tulessa tai uunissa rautarautaa, hiilikoksia ja kalkkikiveä yhdessä. Ensin rautamalmi peittyy kuonoon ja kalkkikiveen ja kuumennetaan jopa viikon ajan, jolloin hiili diffundoituu raudan pintaan. Sitten metalli on kädenvääntöä ja taitettu jotta sekoittaa hiilen koko iron samalla tavalla, että vaivaamista leipää jakaa hiiva koko taikinan., Valitettavasti tämä prosessi oli aika-ja työvoimavaltainen ja tuotti erilaatuista terästä.
näiden ainesosien kuumentaminen yhdessä upokkaassa oli seuraava innovaatio. Sallimalla jonkin verran sekoittaminen lämmityksen aikana, tämä prosessi tuotti enemmän yhtenäinen laatu teräs, vaikka vielä rajoitetusti. Tästä huolimatta tämä menetelmä mahdollisti yhden Englannin kaupungin terästuotannon kasvattamisen noin 200 tonnista vuosittain yli 20 000 tonniin vuodessa vuosisadan kuluessa.
seuraava läpimurto tuli vuonna 1856, kun Henry Bessemer kehitetty prosessi teräksen nimetty hänen mukaansa., Itse asiassa, tuntematon Bessemer, tämä menetelmä tekee teräksestä kehitettiin lähes samanaikaisesti Amerikkalainen William Kelly (1811-1888). Bessemer jätti kuitenkin ensin Yhdysvaltain patenttihakemuksensa ja on saanut siitä suurimman osan. Bessemer-prosessissa ilmaa pakotetaan jatkuvasti teräksen läpi, kun se on upokkaassa. Tämä poltti hiiltä läsnä teräs, nostaa lämpötilaa, ja poistaa monia epäpuhtauksia, jotka muutoin heikentää laatua ja voimaa lopullisen metallia., Lisäksi, Bessemer on muuntimet (nyt kutsutaan myös masuunit, koska suuria määriä ilmaa, joka on puhallettu läpi sula teräs) juoksi jatkuvasti eikä erissä, kuten upokas teräs. Tämä tuotti suurempia määriä terästä, toinen parannus. Tässä prosessissa teräksessä on edelleen jonkin verran hiiltä, mikä auttaa tekemään teräksestä sekä vahvemman että joustavamman kuin alkuperäinen rauta.
Bessemer-prosessi on osoittautunut lähes yhtä kestäväksi kuin sen tuottama teräs. Lähes 150 vuoden jälkeen se on edelleen tärkein teräksen valmistustapa maailmassa., Muita valmistusprosesseja käytetään, mutta enimmäkseen tiettyihin eri ominaisuuksia vaativiin terästyyppeihin. Lisäksi vaikka teräs on nykyään samanlaista kuin 1860-luvulla, on kehitetty useita erikoisteräksiä. Joitakin esimerkkejä näistä ovat ruostumaton teräs, työkaluteräs, jousiteräs ja erikoisseokset, joita käytetään äärimmäisissä ympäristöissä (kuten suihkumoottorit, ydinreaktorit, ihmiskehon sisällä jne.).
Impact
edullisen, korkealaatuisen teräksen saatavuuden vaikutusta tuskin voi liioitella., 1800-luku Euroopassa oli teollisen vallankumouksen aikaa. Kehitys höyrykone osaksi hyödyllinen laite, kehittäminen rautatie, ja polttomoottori kaikki tapahtui tämän vuosisadan aikana. Näitä laitteita tehosti Bessemerin teräs. Uusi teräs mahdollisti myös muut innovaatiot. Bessemerin teräksen merkitys kävi pian ilmi teollisuuden ja kaupan, maa-ja vesirakentamisen sekä armeijan aloilla.
teollisuus oli uuden teräksen ensimmäinen ja ilmeisin edunsaaja., Teräksen tuotanto Britanniassa kasvoi noin 50 000 tonnista yli 1,3 miljoonaan tonniin vuodessa vain 25 vuodessa. Samalla teräksen hinta putosi puoleen aiemmasta. Suuri osa tästä ylimääräisestä teräksestä meni teollisuuteen. Osa teräksestä käytettiin infrastruktuuriin, niiden koneiden valmistukseen, jotka valmistivat markkinoille lähetettyjä tavaroita. Käyttää teräksen sijaan rauta -, puu -, tai muita materiaaleja auttanut lisäämään elinikää valmistus laitteet, lopulta jolloin valmistusprosessi tehokkaampaa., Lisäksi teräksen suurempi lujuus mahdollisti jotkin laitteet, joita ei yksinkertaisesti voitu rakentaa aikaisemmin. Teräs terät tai leikkaus pinnat auttoi tekemään sahat kestää kauemmin, vähentää kustannuksia valmistus-puun tuotteita, kun taas teräksen työkaluja ja osia auttoi tekemään mahdollisimman nopea sorvit. Teollisuus voisi myös käyttää terästä kuluttajille valmistamissaan tuotteissa. Teräs oli kovempaa kuin rauta, halvempaa kuin takorauta ja kestävämpää kuin puu, kivi tai lasi. Vaikka se ei ollut täydellinen materiaali kaikkiin käyttötarkoituksiin, sen monipuolisuus oli vaikuttava.,
kaikki nämä ominaisuudet tekevät teräksestä tärkeän osan kansantaloutta. Kestävien ja suhteellisen edullisten terästuotteiden saatavuus kuluttajille kannustaa ostamaan ja siten vauhdittaa kysynnän ja tarjonnan markkinataloutta. Laadukkaita, edullisia teollisuustuotteita voidaan viedä, tuoden maahan ulkomaanvaluuttaa. Teräs on yksi kulmakivistä terveen teollisen talouden, ja terästehtaat ovat ensimmäisiä suuria hankintoja tehdään kehitysmaiden, kun ne tulevat teollistuneiden., On myös syytä huomata, että 1990-luvulla yksin, useita kauppakiistat pyörineet väitteet ”polkumyynnin” teräs ulkomaan markkinoita keinotekoisen halvoilla hinnoilla saada taloudellista etua tai, joissakin tapauksissa, yrittää satuttaa toista kansakunnan teräksen teollisuudessa. Se, että tällaisia käytäntöjä esiintyy, on jälleen yksi osoitus teräksen taloudellisesta merkityksestä kansoille.
teräs oli tärkeä myös monien teollisuusvaltojen tekemisessä. Yhdysvalloissa Andrew Carnegie tienasi omaisuutensa myymällä terästä kehitysmaille., Teräs Carnegie on uunit, meni junat matkustaa Amerikan rajalla, se on rakennettu kiskot he ratsastivat, ja aseet matkustajista. Saksassa Kruppin suvun teollisuusimperiumi rakennettiin osittain teräs-ja terästuotteille. Parhaiten tunnettu aseita Natsi-Saksa, Krupp myös rakennettu maatalouden laitteet ja ajoneuvot monta vuotta, kunnes ne jaettiin Liittoutuneiden toisen maailmansodan jälkeen.
Teräs on myös ollut suuri vaikutus civil engineering ja arkkitehtuuri., Ilman terästä ei olisi pilvenpiirtäjiä, riippusiltoja, rautateitä, teräsbetonia eikä nykyaikaisia moottoriteitä. Teräksen lujuus ja suhteellinen keveys ovat mahdollistaneet kaikki nämä asiat. On turvallista sanoa, että mikään suuri kaupunki ei näyttäisi samalta ilman terästä.
yksi Bessemerin syistä parantaa teräksen valmistusprosessia oli brittijoukkojen tarve lisätä tykkejä Krimin sodan aikana. Ensimmäisiä tuotteita, joita hän valmisti uudella teräksellään, olivat rautatieradan ohella tykit., Aseet ovat tietenkin suoraan armeijan käytössä, ja nopeamman joukkojen liikekannallepanon sallimalla rautatie auttoi mullistamaan sodankäynnin. Yhdysvaltain sisällissodan aikana pohjoisen rautatiejärjestelmän ylivoima yhdistettynä pohjoisen teollisuuden vahvuuteen auttoi pohjoisia valtioita voittamaan sodan.
Muut käyttötarkoitukset, joihin teräs oli nopeasti laittaa olivat panssari ajoneuvoja, vahvempi ase tynnyrit tykistön kappaletta, moottoriajoneuvojen, merivoimien alusten, moottoreiden ja turbiinien, ja, myöhemmin, tankit ja osat lentokoneita. Kuten niin monilla muillakin alueilla, nykyaikaista sodankäyntiä on vaikea kuvitella ilman terästä.,
vaikka terästä syrjäyttävät joillakin alueilla polymeerit, keramiikka, komposiitit ja muut materiaalit, sillä on edelleen tärkeä rooli nyky-yhteiskunnassa. Vaikka jotkut autot ovat nyt valmistettu polymeeri kehon paneelit, esimerkiksi, terästä käytetään vaaka-pinnoille ja vahvistaminen sisällä ovet, koska sen ylivoimainen vahvuus ja kyky suojata matkustajia onnettomuuden aikana. Tietokone ja näppäimistö, josta nämä sanat on kirjoitettu koostuvat suurelta osin muovia, piitä ja kuparia, mutta kokoonpanolinjalla, josta ne on valmistettu on valmistettu teräksestä., Teräs voidaan jossain vaiheessa korvata muilla materiaaleilla, mutta se aika ei todennäköisesti ole lähitulevaisuudessa. Sillä välin ei ole epäilystäkään siitä, etteikö maailma, jossa elämme, olisi täysin erilainen ilman edullista ja korkealaatuista terästä.
P. ANDREW KARAM
kirjallisuutta
Diamond, Jared. Aseet, bakteerit ja teräs: Ihmisyhteiskuntien kohtalo. New York: W. W. Norton and Company, 1999.
materiaalilaitos. Sir Henry Bessemer, F. R. S.: Omaelämäkerta. Ashgate Publishers, 1989.
Kent, Zachary., Andrew Carnegie: Steel King ja ystävä kirjastoille. Enslow Publishers, Inc., 1999.