przegląd
w 1856 roku Henry Bessemer (1813-1898) opracował nową metodę produkcji stali. Proces Bessemera po raz pierwszy umożliwił produkcję dużych ilości wysokiej jakości stali. To z kolei zapewniało stal po stosunkowo niskich kosztach dla różnych gałęzi przemysłu. Rewolucjonizując Przemysł Stalowy, proces Bessemera pomógł pobudzić rewolucję przemysłową., W ciągu kilku dekad odlewnie wytwarzały tory kolejowe, dźwigary mostów, Lokomotywy, pancerze i inne wyroby na bazie stali.
Tło
żelazo jest znane człowiekowi od kilku tysięcy lat.najwcześniejsze znalezione narzędzia żelazne pochodzą z Egiptu i zostały wykonane około 3000 p. n. e.. Jednak żelazo jest stosunkowo miękkim i kruchym metalem. Około roku 1000 p. n. e.Grecy odkryli, że żelazo grzewcze pomoże je utwardzić, ale nadal było kruche i nie było zbyt przydatne do żadnych zadań wymagających wytrzymałości. , Inne kultury ogrzewane rudy żelaza i węgla drzewnego razem, co nazywamy teraz kutego żelaza.
w XIV wieku rozwinęła się surówka. Surówka jest wytwarzana przez ogrzewanie żelaznych barów, koksu węglowego i wapienia razem w ogniu lub piecu. Najpierw ruda żelaza jest pokryta wapieniem i wapieniem i ogrzewana przez okres do tygodnia, dzięki czemu węgiel rozprasza się na powierzchnię żelaza. Następnie metal jest młotkowany i składany, aby wymieszać węgiel w żelazie w taki sam sposób, jak wyrabiany chleb rozprowadza drożdże w całym cieście., Niestety, proces ten był czasochłonny i pracochłonny i wytwarzano Stal o różnej jakości.
Podgrzewanie tych składników razem w tyglu było kolejną innowacją. Pozwalając na pewien stopień mieszania podczas ogrzewania, proces ten wytworzył bardziej jednolitą jakość stali, chociaż nadal w ograniczonych ilościach. Mimo to metoda ta pozwoliła jednemu miastu w Anglii zwiększyć produkcję stali z około 200 ton rocznie do ponad 20 000 ton rocznie w ciągu stulecia.
kolejny przełom nastąpił w 1856 roku, kiedy Henry Bessemer opracował proces produkcji stali nazwany na jego cześć., W rzeczywistości, nieznany Bessemerowi, ta metoda wytwarzania stali została opracowana niemal równocześnie przez Amerykanina Williama Kelly ' ego (1811-1888). Jednak Bessemer złożył pierwszy wniosek patentowy Stanów Zjednoczonych i otrzymał większość kredytu. W procesie Bessemera powietrze jest stale przepuszczane przez Stal, gdy jest zawarte w tyglu. To spaliło węgiel obecny w stali, podnosząc temperaturę i usuwając wiele zanieczyszczeń, które w przeciwnym razie pogorszyłyby jakość i wytrzymałość końcowego metalu., Ponadto Konwertery Bessemera (obecnie nazywane wielkimi piecami ze względu na duże ilości powietrza, które są śrutowane przez stopioną stal) działały w sposób ciągły, a nie partiami, jak to miało miejsce w przypadku stali tyglowej. Dzięki temu powstały większe ilości stali, kolejne ulepszenia. W tym procesie część węgla pozostaje w stali, co pomaga uczynić stal zarówno mocniejszą, jak i bardziej elastyczną niż pierwotne żelazo.
proces Bessemera okazał się prawie tak trwały, jak produkowana przez niego stal. Po prawie 150 latach jest to nadal podstawowa metoda produkcji stali na świecie., Stosowane są inne procesy produkcyjne, ale głównie dla określonych rodzajów stali wymagających różnych właściwości. Ponadto, chociaż obecnie Stal jest podobna do tej z 1860 roku, opracowano wiele stali specjalnych. Przykładami są stal nierdzewna, stal narzędziowa, stal sprężynowa i specjalne stopy stosowane w ekstremalnych środowiskach (takich jak silniki odrzutowe, reaktory jądrowe, wewnątrz ludzkiego ciała i tak dalej).
Impact
wpływ dostępności niedrogiej, wysokiej jakości stali trudno przecenić., XIX wiek w Europie był czasem rewolucji przemysłowej. Rozwój silnika parowego w użyteczne urządzenie, rozwój kolei i silnik spalinowy wszystko miało miejsce w tym stuleciu. Urządzenia te były bardziej wydajne dzięki stali Bessemera. Ta nowa stal umożliwiła również inne innowacje. Znaczenie stali Bessemera szybko stało się oczywiste w dziedzinie przemysłu i handlu, inżynierii lądowej i wojskowej.
przemysł był pierwszym i najbardziej oczywistym beneficjentem nowej stali., Produkcja stali w Wielkiej Brytanii wzrosła z około 50 000 ton do ponad 1,3 miliona ton rocznie w ciągu zaledwie 25 lat. Jednocześnie cena tej stali spadła do połowy poprzedniego poziomu. Znaczna część tej dodatkowej stali trafiła do przemysłu. Część stali została wykorzystana do budowy infrastruktury, do produkcji maszyn, które wytwarzały towary, które zostały wysłane na rynek. Użycie stali zamiast żelaza, drewna lub innych materiałów pomogło wydłużyć żywotność urządzeń produkcyjnych, ostatecznie zwiększając wydajność procesu produkcyjnego., Ponadto większa wytrzymałość stali sprawiła, że niektóre urządzenia były możliwe, których po prostu nie można było wcześniej skonstruować. Stalowe ostrza lub powierzchnie tnące pomogły w wydłużeniu żywotności pił, zmniejszając koszty produkcji wyrobów z drewna, a stalowe narzędzia i części umożliwiły szybkie Tokarki. Przemysł mógłby również wykorzystywać stal w produktach wytwarzanych dla konsumentów. Stal była twardsza niż żelazo, tańsza niż kute żelazo i trwalsza niż drewno, kamień lub szkło. Chociaż nie jest to idealny materiał do wszystkich zastosowań, jego wszechstronność była imponująca.,
wszystkie te cechy sprawiają, że stal jest ważną częścią każdej gospodarki narodowej. Dostępność trwałych i stosunkowo niedrogich wyrobów stalowych dla konsumentów zachęca do zakupów, napędzając w ten sposób gospodarkę rynkową podaż i popyt. Wysokiej jakości, tanie wyroby mogą być eksportowane, przynosząc obcą walutę do kraju. Stal jest jednym z fundamentów zdrowej gospodarki przemysłowej, a stalownie są jednymi z pierwszych dużych zakupów dokonywanych przez kraje rozwijające się, gdy stają się uprzemysłowione., Warto również zauważyć, że w samych latach dziewięćdziesiątych wiele sporów handlowych dotyczyło zarzutów o „dumping” stali na rynki zagraniczne po sztucznie niskich cenach, aby uzyskać przewagę ekonomiczną lub, w niektórych przypadkach, aby spróbować zaszkodzić przemysłowi produkcji stali innego kraju. Że takie praktyki są jeszcze jedną oznaką gospodarczego znaczenia stali dla narodów.
Stal była również ważna w tworzeniu wielu imperiów przemysłowych. W Stanach Zjednoczonych Andrew Carnegie dorobił się fortuny sprzedając stal narodowi rozwijającemu się., Stal z pieców Carnegie ' ego trafiała do pociągów jadących na amerykańską granicę, budowała szyny, po których jeździli, i broń, którą przewożono pasażerom. W Niemczech Imperium przemysłowe rodziny Krupp zostało zbudowane częściowo na stali i wyrobach stalowych. Najbardziej znany z dostarczania broni nazistowskim Niemcom, Krupp budował również sprzęt rolniczy i pojazdy przez wiele lat, dopóki nie zostały rozdzielone przez aliantów po ii Wojnie Światowej.
Stal miała również duży wpływ na inżynierię lądową i architekturę., Bez stali nie byłoby drapaczy chmur, mostów podwieszanych, linii kolejowych, żelbetu i nowoczesnych autostrad. Wytrzymałość i względna lekkość stali sprawiły, że wszystkie te rzeczy są możliwe. Można śmiało powiedzieć, że żadne duże miasto nie wyglądałoby tak samo bez stali.
jednym z powodów, dla których Bessemer opracował ulepszony proces produkcji stali, było zapotrzebowanie na więcej broni przez wojska brytyjskie w czasie wojny krymskiej. Wśród pierwszych produktów, które wykonał z nowej stali, były pistolety, wraz z torami kolejowymi., Broń jest oczywiście bezpośrednio użyteczna dla wojska, a dzięki szybszej mobilizacji wojsk kolej przyczyniła się do zrewolucjonizowania działań wojennych. Podczas amerykańskiej wojny secesyjnej wyższość systemu Kolei Północnej w połączeniu z siłą przemysłową północy pomogła państwom północnym wygrać wojnę.
Inne zastosowania, do których szybko zastosowano stal, to pancerze dla pojazdów, silniejsze lufy Dział dla części artylerii, pojazdy silnikowe, statki morskie, silniki i turbiny, a później czołgi i części samolotów. Jak w wielu innych dziedzinach, trudno wyobrazić sobie nowoczesną wojnę bez stali.,
chociaż Stal jest wypierana w niektórych obszarach przez polimery, ceramikę, kompozyty i inne materiały, nadal odgrywa istotną rolę we współczesnym społeczeństwie. Podczas gdy niektóre samochody są teraz wykonane z polimerowych paneli nadwozia, na przykład stal jest używana do poziomych powierzchni i do wzmocnienia w drzwiach ze względu na jej doskonałą wytrzymałość i zdolność do ochrony pasażerów podczas wypadku. Komputer i klawiatura, na których wpisywane są te słowa, składają się w dużej mierze z Plastiku, krzemu i miedzi, ale linia montażowa, na której zostały wyprodukowane, jest wykonana ze stali., Stal może w pewnym momencie zostać zastąpiona innymi materiałami, ale ten czas nie będzie prawdopodobnie w najbliższej przyszłości. Tymczasem nie ma wątpliwości, że świat, w którym żyjemy, byłby zupełnie inny bez dostępności niedrogiej i wysokiej jakości stali.
p. Andrzej KARAM
Czytaj dalej
Diamond, Jared. Guns, Germs, and Steel: The Fate of Human Societies. W. W. Norton and Company, 1999.
Instytut Materiałów. Sir Henry Bessemer, F. R. S.: Autobiografia. Ashgate Publishers, 1989.
, Andrew Carnegie: stalowy Król i przyjaciel bibliotek. Enslow Publishers, Inc., 1999.