Vun der Iron Era bis zum Bessemer Prozess a moderne Steelmaking
D'Era vun Iron
Bei extrem héige Temperaturen fänkt d'Eis an de Kuelestoff ze absorbéieren, wat de Schmelzpunkt vum Metall sinkt, a Goss goung (2,5 bis 4,5% Kohlenstoff). D'Entwécklung vun Héichiewen, déi d'Chinesen am 6. Joerhonnert v. Chr. Benotzt hunn, awer méi wiesentlech an Europa während dem Mëttelalter benotzt ginn, huet d'Produktioun vu Goss produzéiert.
Pig Eisen
Molten Eisen, dat aus den Héichiewen geschafft gouf an am Mainkanal gekukt gouf an no anzeri Schimmel als Pig Eisen genannt, well déi grouss, zentrale a ville klengeng Zocker ähnlech wéi e Séis- a Saachpigel gleewen.
Gussiwer
Guschtéift ass staark, awer vu Spuersamkeet opgrond vu sengem Kuelestoff, et ass manner wéi ideal fir d'Arbechts- a Gestaltung. Wéi Metallurgisten wosst datt de héije Kohlenstoffgehalt an Eisen an der Schwieregkeetsproblematik zentral war, hunn se experimentéiert mat neien Methoden fir d'Reduktioun vum Kuelestoff ze erfannen, fir Eisen méi ze maachen ze maachen.
Schéckwierk
Am spéiden 18. Joerhonnert hunn d'Eisenmacher geléiert wéi een aus Guinea-Pig Eis zu engem kohärentem Kuelestoff ëmgeleet gëtt mat Puddeltemane (entwéckelt vum Henry Cort am Joer 1784). D'Ouschtere geschmiert Eiseschwierzeger, déi duerch Puddlereien gebraucht ginn hunn, déi mat langen Oare geformt ginn, fir Sauerstoff ze verbannen mat Kuelestoff ze luesen ze kombinéieren.
Wann de Kohlenstoffgehalt niddereg ass, hëlt d'Schmelzpunkt d'Eislech erop, fir datt Masse vun Eisen an den Ouer agglomeréieren. Dës Massë wier ofgeschaaft ginn a geschafft mat engem Fuerhammer vum Puddel, ier hien a Bëscher oder Schinne gerollt gouf. 1860 gouf et iwwer 3000 Puddeldefeier a Groussbritannien, mä de Prozess bleift ënner senger Aarbecht a Bensinn intensiv.
Blister Stahl
Ee vun den éischten Formen vum Stol , Blisterstéier, huet d'Produktioun an Däitschland an England am 17. Joerhonnert ugefaangen a gouf produzéiert andeems de Kuelestoff am geschmoltene Schweineren gebraucht gouf mat engem Prozess als Zementéiere bekannt. An dësem Prozess waren Balken aus Schmiedeisen geschnëtzt mat pulveriséierte Kockel an Steen Boxen a waarm.
No ongeféier eng Woch wäert d'Eisell de Kuelestoff am Holzkierper absorbéieren. Wiederhuelende Erhuelung huet d'Kuel méi gläichméisseg verdeelen an d'Resultat, nom Ofkillung, war blouss Stéier. De méi héije Kuelestoff huet Bléiser Stéier méi méi ze schénge wéi Pigeleisen, et kann et presséiert oder gerullt ginn.
D'Blisterstofferproduktioun fortgeschratt an de 1740er, wann Englesch-Clockmaker Benjamin Huntsman beim Versuch fir e qualitativ héichwäertege Stëllel fir seng Nuetsquellen entwéckelt huet, datt de Metal an Tounkritäre geschmëlzt ginn an e flëssege Feature huet fir Schlacken ze brengen datt de Zementatiounsprozess hannert sech. D'Resultat war d'Schmelz oder d'Gossstahl. Mä wéinst der Produktiounskäschte waren d'Bléiser an de Goss Stéier nëmmen a Spezialfäegkeeten benotzt ginn.
Als Resultat gouf Goss aus Puddelbrennstoffer den primäre strukturelle Metal an der Grande-Industrie vum Groussbritannien am gréissten Deel vum 19. Joerhonnert bliwwen.
De Bessemer Prozess a moderne Steelmaking
De Wuesstum vun de Eisenbunns am 19. Joerhonnert an Europa a Amerika hunn e groussen Drock op d'Eisebranch ginn, wat nach ëmmer mat oneffizienten Produktionsprozess schwätzt. De Staal war nach ëmmer nët strukturéiert an d'Produktioun war lues a kostüg. Dat war bis 1856 wéi de Henry Bessemer eng méi effektiv Manéier huet Sauerstoff an geschmolt Eis ze presentéieren fir de Kuelestoff ze reduzéieren.
Als Bessemer Prozess bekannt, huet Bessemer eng Bireng geformt Héichkonzept entwéckelt - als "Konverter" bezeechent - an deem Eisen kann erhëtzt ginn, souwuel Sauerstoff duerch de geschmolt Metall ëmgeworf ginn. Als Sauerstoff passéiert duerch de geschmolten Metal, wäert et mam Carbon reagéieren, Kuelendioxid frees maachen a méi e purer Eisen produzéieren.
De Prozess war séier an net souverän, de Kuelestoff a Silizium aus Eisen an e Minimum ze reduzéieren, awer erliewt vu ville Succès.
Zu vill Kuelestoff ass ofgeschaf ginn an ze vill Sauerstoff blouf am Ennprodukt. Bessemer huet missten seng Investisseure repartéieren, bis hien eng Methode fonnt huet fir de Kuelestoff ze erhéijen an den ongewollten Sauerstoff ze entfernen.
Zu der selwechter Zäit hunn de britesche Metallurgist Robert Mushet iwwerholl an ugefaangen, eng Verbindung vu Eisen, Kuelestoff a Mangan ze testen, wéi Spiegeleisen . De Manganesche gouf bekannt fir Sauerstoff aus geschmolzenem Eisen ze reduzéieren an de Kohlenstoffgehalt am Spiegeleisen, wann et an de richtege Quantitéiten hinzwërt, d'Léisung fir d'Bessemer Problemer erbréngen. Bessemer huet ugefaang mat sengem Konvertéierungsprozess mat Erfolleg ze vergréisseren.
E Problem ass bliwwen. De Bessemer hat net e Wee fonnt fir de Phosphor ze brengen - eng schlechter Onsécherheet déi brongst Kraaft bréngt - vu sengem Ennprodukt. Aus dëse Grënn konnten nëmmen phosphorfreies Oren aus Schweden a Wales benotzt ginn.
1876 ass de Walman Sidney Gilchrist Thomas mat der Léisung mat der chemescher Basis vum Flux-Kalkstein - zum Bessemer Prozess komm. De Kalksteen huet den Phosphor vum Schweineisen an d'Schlack gezunn, fir datt de ongewollten Element erofgeholl gëtt.
Dës Innovatioun bedeit datt endlech Eisen Eisenerzou vu soss an der Welt benotzt ka ginn fir Stahl ze maachen. Net verwonnerlech, datt d'Stolproduktiounskäschte bedeitend e staarkt sinn. D'Präisser fir d'Eisebunnslinn hunn tëscht 1867 an 1884 méi wéi 80% gefaang, als Resultat vun den neie Stëbterproduktiounstechniken, fir de Wuesstum vun der Weltst Stolindustrie ze setzen.
De Open Hearth Prozess:
An den 1860er huet den däitsche Ingenieur Karl Wilhelm Siemens weider Stäicherproduktioun duerch seng Schafung vum Open Feeler ofgeschloss. De fräie Feierofbau huet produzéiert Stahl aus Schweineisen an grousse shallowen Oeffelen.
Mat héich Temperaturen ze brennen fir iwwerméisseg Kuel an aner Verpakter ze verbrennen, huet de Prozess op erhëtzt Ziegelkammern ënnert dem Häerz. Regenerative Ouschtere spéider benotzt Abgas vun dem Ouer, fir héijer Temperaturen an de Mauerkäppchen ënner Daach ze halen.
Dës Methode erméiglecht fir d'Produktioun vu vill gréissere Quantitéiten (50-100 Tonne schwéier an engem Orenn produzéiert), periodesch Tester vum geschmolten Stahl, sou datt et speziell Spezifikatiounen an d'Benotze vu Schrottstéck als Rohmaterial . Obwuel de Prozess selwer vill méi lues ass, huet 1900 den Open Feelerprozess de Bessemer Prozess praktesch ersat.
Gebuert vun der Stiel Industrie:
D'Revolutioun an der Stolproduktioun, déi bëlleg, mat héichqualitativem Material versuergt gouf, gouf vu vill Geschäftsleit vum Dag als Investitiounskapital anerkannt. Kapitalisten aus dem spéiden 19. Joerhonnert, ënnert anerem den Andrew Carnegie an de Charles Schwab, investéiert an hunn Milliounen (Milliarde bei Carnegie) an der Stolindustrie investéiert. De Carnegie's US Steel Corporation, gegrënnt 1901, war déi éischt Korrespondenz déi jeemools e Milliarde Dollar geschat huet.
Elektresch Ark Ark Furness Stahlmaking:
Just nom Enn vum Joerhonnert huet eng aner Entwécklung geschitt, déi e staarken Afloss op d'Entwécklung vun der Stolproduktioun hunn. De Paul Heroult's elektresche Brennofenoffall (EAF) gouf entwéckelt fir e elektresche Stroum duerch zougeloossene Material ze passéieren, wat zu enger exothermer Oxidatioun an Temperaturen bis zu 3272 ° F (1800 ° C) ass, méi wéi genuch fir d'Stäizerproduktioun ze hellefen.
Ufank fir Spezialfäegkeeten, EAFs hunn an der Vergaangenheet benotzt a gouf duerch den Zweete Weltkrich fir d'Produktioun vun Stahllegierungen benotzt. Déi niddreg Investitiounskäschte bei der Grënnung vun den EAF-Mëlelen hunn se eréischt mat den haitegen US-Produzenten wéi US Steel Corp. an Bethlehem Steel konkurréiert, besonnesch an de Kuelestaels oder laang Produkter.
Well d'EAF kann Stahl produzéieren aus 100% Schrott oder kalte Fuerefutter, manner Energie pro Produktiounsgebai gëtt gebraucht. Am Géigesaz zu den Basis-Sauerstoff-Hartholz, kënnen och Operatiounen gestoppt ginn a begéinen mat wéineg assoziéiert Präisser. Aus dëse Grënn huet d'Produktioun iwwer den EAF fir méi wéi 50 Joer konstant zousätzlech erhéicht an elo iwwer 33% vun der globaler Stolindustrie geschitt.
Oxygen Steelmaking:
D'Majoritéit vun der weltwäiter Stahlproduktioun - ongeféier 66% - gëtt elo an Basis vun Sauerstoffgewiicht produzéiert. D'Entwécklung vun enger Methode fir Sauerstoff aus Stickstoff op enger industrieller Skala vun de 1960er ze trennen, huet grouss Fortschrëtter bei der Entwécklung vun Basis-Sauerstoffofen.
Grondsauerstoffofen hunn Sauerstoff fir eng gréisseg Quantitéit aus geschmiedseltem Eisen a Schrottstahl ofginn a kënnen d'Charge méi séier méi ofhuelen wéi d'Open Hearth Methoden. Grouss Schëffer déi bis zu 350 Tonnen Eisen hunn, kënnen d'Konvertéierung an d'Stéier manner wéi eng Stonn fäerdeg sinn.
D'Präisser vun de Sauerstoffgezeechen huet d'Off-Heck-Fabriken onkompatibel gemaach an no der Entstoe vun der Sauerstahl-Stéiermaking an de 1960er hunn d'Startofhängegängfirmen ugefaang ofgeschloss. Déi lescht Open-Hire-Facilitéit an den USA ass 1992 an China an China 2001 zougelooss.
Quell:
Spoerl, Joseph S. Eng kuerz Geschicht vu Eisen an Stolindustrie . Anselm College.
Verfügt: http://www.anselm.edu/homepage/dbanach/h-carnegie-steel.htm
D'World Steel Association. Websäit: www.steeluniversity.org
Strooss, Arthur. & Alexander, WO 1944. Metalle am Service vum Mënsch . 11. Editioun (1998).