overzicht
in 1856 ontwikkelde Henry Bessemer (1813-1898) een nieuwe methode voor de productie van staal. Het Bessemer-proces maakte voor het eerst de vervaardiging van grote hoeveelheden hoogwaardig staal mogelijk. Dit leverde op zijn beurt staal op tegen relatief lage kosten voor verschillende industrieën. Door een revolutie in de staalindustrie heeft het Bessemer-proces bijgedragen aan de industriële revolutie., Binnen enkele decennia maakten gieterijen spoorbanen, brugliggers, locomotieven, pantserplaten en andere staalproducten.
Achtergrond
ijzer is al enkele duizenden jaren bekend bij de mens; de vroegste ijzerwerktuigen die tot nu toe zijn gevonden, komen uit Egypte en werden ongeveer 3000 v.Chr. gemaakt.. Ijzer is echter een relatief zacht en bros metaal op zichzelf. Rond 1000 v. Chr. hadden de Grieken ontdekt dat het verhitten van ijzer zou helpen om het te harden, maar het was nog steeds broos en niet erg nuttig voor alle taken die kracht vereisen., Andere culturen verhitten ijzererts en houtskool samen, wat we nu smeedijzer noemen.in de veertiende eeuw werd ruwijzer ontwikkeld. Ruwijzer wordt gemaakt door ijzerstaven, kolencokes en kalksteen samen te verwarmen in een vuur of oven. Eerst wordt het ijzererts bedekt met dekok en kalksteen en tot een week verhit, waardoor de koolstof in het oppervlak van het ijzer kan diffunderen. Vervolgens wordt het metaal gehamerd en gevouwen om de koolstof door het ijzer te mengen op dezelfde manier dat het kneden van brood de gist door het deeg verdeelt., Helaas was dit proces tijd – en arbeidsintensief en geproduceerd staal van verschillende kwaliteit.
het samen verhitten van deze ingrediënten in een Kroes was de volgende innovatie. Door enige mate van menging toe te staan tijdens het verwarmen, produceerde dit proces een meer uniforme kwaliteit van staal, zij het nog in beperkte hoeveelheden. Toch stond deze methode een stad in Engeland toe om zijn staalproductie te verhogen van ongeveer 200 ton per jaar tot meer dan 20.000 ton per jaar binnen een eeuw.de volgende doorbraak kwam in 1856 toen Henry Bessemer het naar hem genoemde proces voor de staalproductie ontwikkelde., In feite, onbekend aan Bessemer, werd deze methode van het maken van staal bijna gelijktijdig ontwikkeld door de Amerikaan William Kelly (1811-1888). Echter, Bessemer ingediend zijn Verenigde Staten octrooiaanvraag eerste en heeft de meerderheid van het krediet ontvangen. Bij het Bessemer-proces wordt de lucht continu door het staal geperst terwijl deze zich in de kroes bevindt. Dit verbrandde de koolstof aanwezig in het Staal, het verhogen van de temperatuur, en het verwijderen van veel van de onzuiverheden die anders zou afbreuk doen aan de kwaliteit en de sterkte van het uiteindelijke metaal., Bovendien liepen de converters van Bessemer (nu ook hoogovens genoemd vanwege de grote hoeveelheden lucht die door het gesmolten staal worden gestraald) continu en niet in batches zoals bij smeltstaal het geval was. Dit leverde grotere hoeveelheden staal op, een andere verbetering. In dit proces blijft er wat koolstof in het staal, waardoor het staal sterker en flexibeler wordt dan het oorspronkelijke ijzer.
Het Bessemer-procédé is bijna even duurzaam gebleken als het staal dat het produceert. Na bijna 150 jaar is het nog steeds de belangrijkste methode van staalproductie in de wereld., Andere productieprocessen worden gebruikt, maar meestal voor specifieke soorten staal die verschillende eigenschappen vereisen. Bovendien, hoewel staal vandaag is vergelijkbaar met die van de jaren 1860, een aantal speciale staalsoorten zijn ontwikkeld. Enkele voorbeelden hiervan zijn roestvrij staal, gereedschapsstaal, verenstaal en speciale legeringen die worden gebruikt in extreme omgevingen (zoals straalmotoren, kernreactoren, in het menselijk lichaam, enzovoort).
Impact
het effect van de beschikbaarheid van goedkoop staal van hoge kwaliteit kan nauwelijks worden overschat., De negentiende eeuw in Europa was de tijd van de Industriële Revolutie. De ontwikkeling van de stoommachine tot een nuttig apparaat, de ontwikkeling van de spoorlijn en de verbrandingsmotor vonden allemaal plaats tijdens deze eeuw. Deze apparaten werden efficiënter gemaakt door het Staal van Bessemer. En dit nieuwe staal maakte ook andere innovaties mogelijk. Het belang van bessemers staal werd al snel duidelijk op het gebied van Industrie en handel, civiele techniek en het leger.de industrie was de eerste en meest voor de hand liggende begunstigde van het nieuwe staal., De staalproductie in Groot-Brittannië steeg van ongeveer 50.000 ton tot meer dan 1,3 miljoen ton per jaar in slechts 25 jaar. Tegelijkertijd daalde de prijs van dit staal tot de helft van het vorige niveau. Veel van dit extra staal ging naar de industrie. Een deel van het staal werd gebruikt voor infrastructuur, voor het maken van de machines die de goederen die werden verzonden naar de markt. Het gebruik van staal in plaats van ijzer, hout of andere materialen hielp om de levensduur van de productie-apparaten te verhogen, op het einde waardoor het productieproces efficiënter., Bovendien maakte de grotere sterkte van staal sommige apparaten mogelijk die gewoon niet eerder konden worden gebouwd. Stalen messen of snijvlakken hielpen zagen langer mee te gaan, waardoor de kosten van de productie van houtproducten werden verlaagd, terwijl stalen gereedschappen en onderdelen hielpen om draaibanken met hoge snelheid mogelijk te maken. Ook zou de industrie staal kunnen gebruiken in de producten die zij voor consumenten maakte. Staal was harder dan ijzer, minder duur dan smeedijzer en duurzamer dan hout, steen of glas. Hoewel niet het perfecte materiaal voor alle toepassingen, de veelzijdigheid was indrukwekkend.,
al deze eigenschappen maken staal een belangrijk onderdeel van elke nationale economie. De beschikbaarheid van duurzame en relatief goedkope staalproducten voor de consument stimuleert de inkoop, waardoor de vraag-en aanbodeconomie wordt aangewakkerd. Hoogwaardige, goedkope vervaardigde goederen kunnen worden geëxporteerd, waardoor vreemde valuta in een land. Staal is een van de hoekstenen van een gezonde industriële economie, en staalfabrieken behoren tot de eerste grote aankopen door ontwikkelingslanden als ze worden geà ndustrialiseerd., Het is ook vermeldenswaard dat, alleen al in de jaren negentig, een aantal handelsgeschillen draaide rond beschuldigingen van “dumping” staal op buitenlandse markten tegen kunstmatig lage prijzen om economisch voordeel te verkrijgen of, in sommige gevallen, om te proberen de staalindustrie van een ander land te kwetsen. Dat dergelijke praktijken zich voordoen is nog een aanwijzing van het economische belang van staal voor de landen.Staal was ook belangrijk bij de vervaardiging van vele industriële rijken. In de Verenigde Staten verdiende Andrew Carnegie zijn fortuin door staal te verkopen aan de ontwikkelingslanden., Staal uit Carnegie ‘ s ovens ging in de treinen reizen naar de Amerikaanse grens, het bouwde de rails waarop ze reden op, en de geweren die de passagiers droegen. In Duitsland werd het industriële imperium van de familie Krupp gedeeltelijk gebouwd op staal en staalproducten. Krupp is vooral bekend van de levering van wapens aan Nazi-Duitsland en bouwde vele jaren landbouwmachines en voertuigen tot ze na de Tweede Wereldoorlog door de geallieerden werden opgesplitst., Zonder staal zouden er geen wolkenkrabbers zijn, geen hangbruggen, geen spoorwegen, geen gewapend beton en geen moderne snelwegen. De sterkte en relatieve lichtheid van staal hebben al deze dingen mogelijk gemaakt. Het is veilig om te zeggen dat geen grote stad er hetzelfde zou uitzien zonder staal.een van Bessemers redenen voor de ontwikkeling van een verbeterd staalproductieproces was de behoefte aan meer kanonnen door Britse troepen tijdens de Krimoorlog. Onder de eerste producten die hij maakte met zijn nieuwe staal waren geweren, samen met spoorlijn., Geweren zijn, natuurlijk, direct nuttig door het leger en, door het toestaan van een snellere troepenmobilisatie, de spoorweg hielp om een revolutie in de oorlogvoering. Tijdens de Amerikaanse Burgeroorlog hielp de superioriteit van het noordelijke spoorwegsysteem in combinatie met de industriële kracht van het noorden de noordelijke staten de oorlog te winnen.andere toepassingen waar staal snel werd ingezet waren pantser voor voertuigen, sterkere kanonnen voor artilleriestukken, motorvoertuigen, marineschepen, motoren en turbines, en later tanks en delen van vliegtuigen. Zoals op zoveel andere gebieden is het moeilijk om moderne oorlogsvoering zonder staal voor te stellen.,hoewel staal in sommige gebieden wordt verdrongen door polymeren, Keramiek, composieten en andere materialen, speelt het nog steeds een vitale rol in de moderne samenleving. Terwijl sommige auto ‘ s nu worden gemaakt met polymeer body panels, bijvoorbeeld, staal wordt gebruikt voor horizontale oppervlakken en voor versterking binnen de deuren vanwege zijn superieure sterkte en het vermogen om passagiers te beschermen tijdens een ongeval. De computer en het toetsenbord waarop deze woorden worden getypt zijn grotendeels samengesteld uit plastic, Silicium en koper, maar de assemblagelijn waarop ze werden vervaardigd is gemaakt van staal., Staal kan op een bepaald moment worden vervangen door andere materialen, maar dat zal waarschijnlijk niet in de nabije toekomst gebeuren. In de tussentijd kan er geen twijfel over bestaan dat de wereld waarin we leven heel anders zou zijn zonder de beschikbaarheid van goedkoop en hoogwaardig staal.
P. ANDREW KARAM
verder lezen
Diamond, Jared. Wapens, ziektekiemen en Staal: Het lot van menselijke samenlevingen. New York: W. W. Norton and Company, 1999.
Instituut voor materialen. Sir Henry Bessemer, F. R. S.: An Autobiography. Ashgate Publishers, 1989.
Kent, Zachary., Andrew Carnegie: Staalkoning en vriend van bibliotheken. Enslow Publishers, Inc., 1999.