översikt
1856 utvecklade Henry Bessemer (1813-1898) en ny metod för tillverkning av stål. Bessemerprocessen möjliggjorde tillverkning av stora mängder högkvalitativt stål för första gången. Detta gav i sin tur stål till relativt låg kostnad för olika branscher. Genom att revolutionera stålindustrin bidrog Bessemer-processen till att stimulera den industriella revolutionen., Inom några decennier gjorde gjuterier järnvägsspår, brobalkar, lok, pansarplätering och andra stålbaserade produkter.
Bakgrund
järn har varit känt för människan i flera tusen år; de tidigaste järnredskap som hittills hittats är från Egypten och gjordes om 3000 B. c.. Järn är dock en relativt mjuk och spröd metall på egen hand. Med ca 1000 b.c. grekerna hade upptäckt att uppvärmning järn skulle bidra till att härda det, men det var fortfarande sprött och inte särskilt användbart för alla uppgifter som kräver styrka., Andra kulturer uppvärmd järnmalm och kol tillsammans, vilket gör vad vi nu kallar smidesjärn.
under det fjortonde århundradet utvecklades grisjärn. Tackjärn görs genom uppvärmning järnstänger, kol koks och kalksten tillsammans i en brand eller ugn. Först är järnmalmen täckt medkok och kalksten och upphettas i upp till en vecka, vilket gör att kolet kan diffundera in i järnets yta. Sedan hamras metallen och viks för att blanda kolet genom järnet på samma sätt som knådande bröd fördelar jästen genom degen., Tyvärr var denna process tid – och arbetsintensiv och producerat stål av varierande kvalitet.
uppvärmning av dessa ingredienser tillsammans i en degel var nästa innovation. Genom att tillåta en viss grad av blandning under uppvärmningen, producerade denna process en mer enhetlig kvalitet av stål, men fortfarande i begränsade mängder. Trots detta tillät denna metod en stad i England att öka sin stålproduktion från cirka 200 ton årligen till över 20 000 ton per år inom ett sekel.
nästa genombrott kom 1856 när Henry Bessemer utvecklade processen för ståltillverkning uppkallad efter honom., I själva verket, okänt för Bessemer, utvecklades denna metod för att göra stål nästan samtidigt av den amerikanska William Kelly (1811-1888). Bessemer lämnade dock in sin amerikanska patentansökan först och har fått majoriteten av krediten. I Bessemer-processen tvingas luften kontinuerligt genom stålet medan den finns i degeln. Detta brände kolet som finns i stålet, höjde temperaturen och tog bort många av de föroreningar som annars skulle försämra kvaliteten och styrkan hos den slutliga metallen., Dessutom sprang Bessemers omvandlare (nu även kallade masugnar på grund av de stora luftvolymerna som sprängdes genom det smälta stålet) kontinuerligt snarare än i satser, vilket var fallet med degelstål. Detta producerade större mängder stål, en annan förbättring. I denna process kvarstår lite kol i stålet, vilket hjälper till att göra stålet både starkare och mer flexibelt än det ursprungliga järnet.
Bessemer-processen har visat sig vara nästan lika hållbar som det Stål den producerar. Efter nästan 150 år är det fortfarande den primära metoden för ståltillverkning i världen., Andra tillverkningsprocesser används, men mestadels för specifika typer av stål som kräver olika egenskaper. Dessutom, även om stål idag liknar det på 1860-talet, har ett antal specialstål utvecklats. Några exempel på dessa är rostfritt stål, verktygsstål, fjäderstål och speciallegeringar som används i extrema miljöer (som jetmotorer, kärnreaktorer, inuti människokroppen och så vidare).
Impact
effekterna av tillgången på billigt, högkvalitativt stål kan knappast överskattas., Det nittonde århundradet i Europa var tiden för den industriella revolutionen. Utvecklingen av ångmotorn till en användbar enhet, järnvägens utveckling och förbränningsmotorn inträffade under detta århundrade. Dessa enheter gjordes effektivare av Bessemers stål. Och detta nya stål gjorde också andra innovationer möjliga. Betydelsen av Bessemers stål blev snart uppenbar inom områdena industri och handel, civilingenjör och militären.
industrin var den första och mest uppenbara mottagaren av det nya stålet., Stålproduktionen i Storbritannien ökade från cirka 50 000 ton till över 1,3 miljoner ton årligen på bara 25 år. Samtidigt sjönk priset på detta stål till hälften av sin tidigare nivå. Mycket av detta extra stål gick till industrin. En del av stålet användes för infrastruktur, för att göra de maskiner som gjorde de varor som skickades till marknaden. Att använda stål istället för järn, trä eller andra material bidrog till att öka livslängden för tillverkningsanordningar, vilket i slutändan gör tillverkningsprocessen effektivare., Dessutom gjorde den större styrkan av stål vissa enheter möjliga som helt enkelt inte kunde konstrueras tidigare. Stålblad eller skärytor hjälpte till att göra sågar längre, vilket minskade kostnaden för tillverkning av träprodukter, medan stålverktyg och delar bidrog till att möjliggöra höghastighetsvarvar. Industrin skulle också kunna använda stål i de produkter som den gjorde för konsumenterna. Stål var svårare än järn, billigare än smidesjärn, och mer hållbara än trä, sten eller glas. Även om det inte är det perfekta materialet för alla användningsområden, var dess mångsidighet imponerande.,
alla dessa attribut gör stål till en viktig del av någon nationell ekonomi. Tillgången på hållbara och relativt billiga stålprodukter till konsumenterna uppmuntrar till inköp och därigenom underblåser marknadsekonomin för utbud och efterfrågan. Högkvalitativa, billiga tillverkade varor kan exporteras, vilket ger utländsk valuta till ett land. Stål är en av hörnstenarna i en hälsosam industriell ekonomi, och stålverk är bland de första stora inköp som görs av utvecklingsländer när de blir industrialiserade., Det är också värt att notera att ett antal handelstvister på 1990-talet enbart handlade om påståenden om ”dumpning” stål på utländska marknader till artificiellt låga priser för att få ekonomisk fördel eller i vissa fall försöka skada en annan nations ståltillverkningsindustri. Att sådana metoder förekommer är ännu en indikation på stålets ekonomiska betydelse för nationerna.
stål var också viktigt vid tillverkning av många industriella imperier. I USA gjorde Andrew Carnegie sin förmögenhet att sälja stål till utvecklingsnationen., Stål från Carnegies ugnar gick in i tågen som färdades till den amerikanska gränsen, det byggde skenorna de red på och vapnen passagerarna Bar. I Tyskland byggdes Krupp-familjens industriella Imperium delvis på stål-och stålprodukter. Mest känd för att leverera vapen till Nazityskland byggde Krupp även jordbruksutrustning och fordon i många år tills de de delades upp av de allierade efter andra världskriget.
stål har också haft stor inverkan på civilingenjör och arkitektur., Utan stål skulle det inte finnas några skyskrapor, inga hängbroar, inga järnvägar, ingen armerad betong och inga moderna motorvägar. Stålets styrka och relativa ljushet har gjort alla dessa saker möjliga. Det är säkert att säga att ingen storstad skulle se likadan ut utan stål.
en av Bessemers skäl till att utveckla en förbättrad ståltillverkningsprocess var behovet av fler vapen från brittiska trupper under Krimkriget. Bland de första produkterna han gjorde med sitt nya stål var vapen, tillsammans med järnvägsspår., Vapen är naturligtvis direkt Användbara av militären och genom att tillåta snabbare truppmobilisering bidrog järnvägen till att revolutionera krigföring. Under det amerikanska inbördeskriget hjälpte överlägsenheten i norra järnvägssystemet kombinerat med Nordens industriella styrka de nordliga staterna att vinna kriget.
andra användningsområden som stål snabbt sattes var rustning för fordon, starkare pistolfat för artilleristycken, motorfordon, örlogsfartyg, motorer och turbiner, och senare tankar och delar av flygplan. Som på så många andra områden är det svårt att föreställa sig modern krigföring utan stål.,
även om Stål på vissa områden ersätts av polymerer, keramik, kompositer och andra material, spelar det fortfarande en viktig roll i det moderna samhället. Medan vissa bilar nu är gjorda med polymerkroppspaneler, till exempel, stål används för horisontella ytor och för förstärkning inom dörrarna på grund av dess överlägsna styrka och förmåga att skydda passagerare under en olycka. Datorn och tangentbordet på vilket dessa ord skrivs består till stor del av plast, kisel och koppar, men monteringslinjen på vilken de tillverkades är gjord av stål., Stål kan vid någon tidpunkt ersättas med andra material, men den tiden kommer sannolikt inte att vara inom en snar framtid. Under tiden kan det inte finnas någon tvekan om att den värld vi lever i skulle vara djupt annorlunda utan tillgången på billigt och högkvalitativt stål.
P. ANDREW KARAM
Ytterligare läsning
diamant, Jared. Vapen, bakterier och stål: ödet för mänskliga samhällen. New York: W. W. Norton och Företag, 1999.
Institutet för material. Sir Henry Bessemer, F. R. S.: En Självbiografi. Ashgate Förlag, 1989.
Kent, Zachary., Andrew Carnegie: stål kung och vän till bibliotek. Enslow Publishers, Inc., 1999.