Isang Maikling Kasaysayan ng Steel

Ang mga hurno ng putok ay unang binuo ng mga Tsino sa ika-6 na siglo na B.C., ngunit mas malawak na ginagamit ito sa Europa sa panahon ng Middle Ages at nadagdagan ang produksyon ng cast iron. Sa napakataas na temperatura, nagsisimula ang iron na sumisipsip ng carbon, na nagpapababa sa temperatura ng pagkatunaw ng metal, na nagreresulta sa cast iron (2.5 porsiyento hanggang 4.5 porsyento na carbon).

Ang bakal na bakal ay malakas, ngunit ito ay naghihirap mula sa kalupkop dahil sa nilalaman nito sa carbon, na ginagawang mas mababa kaysa sa mainam para sa pagtatrabaho at paghubog. Tulad ng mga metallurgists ay nalaman na ang mataas na carbon nilalaman sa bakal ay sentro sa problema ng brittleness, sila ay nag-eksperimento sa mga bagong pamamaraan para sa pagbawas ng carbon nilalaman upang gawing mas magagawa ang bakal.

Ang makabagong paggawa ng bakal ay nagbago mula sa mga unang araw ng paggawa ng bakal at kasunod na mga pagpapaunlad sa teknolohiya.

Pundidong bakal

Sa huli ng ika-18 siglo, natutunan ng mga ironmakers kung paano ibahin ang bakal na bakal na bakal sa isang mababang-bakal na yari sa bakal na gamit ang puddling furnace, na binuo ni Henry Cort noong 1784. Ang bakal na bakal ay ang tunaw na bakal na naubusan ng mga hurno ng sabog at pinalamig sa pangunahing channel at magkadugtong na mga hulma. Nakuha nito ang pangalan nito dahil ang malalaking, gitnang at katabi ng mas maliliit na mga ingot ay katulad ng isang baboy at pasusuhin na mga piglet.

Upang gumawa ng wrought iron, ang mga hurno na pinainit na nilusaw na bakal na kinailangang pukawin ng mga puddler gamit ang mahahabang hugis ng mga hugis ng hugis ng oar, na nagpapahintulot sa oxygen na pagsamahin at dahan-dahan na alisin ang carbon.

Habang bumababa ang nilalaman ng carbon, ang lebel ng pagtunaw ng bakal ay nagdaragdag, kaya ang masa ng bakal ay magkakalakip sa pugon. Ang mga masa na ito ay aalisin at nagtrabaho sa isang pilipit na martilyo sa pamamagitan ng puddler bago nilagyan ng mga sheet o daang-bakal. Noong 1860, mayroong higit sa 3,000 puddling furnaces sa Britain, ngunit ang proseso ay nananatiling nahahadlangan sa pamamagitan ng paggawa at fuel intensiveness nito.

Paltos na Steel

Ang blister steel-isa sa pinakamaagang anyo ng bakal-nagsimula ng produksyon sa Alemanya at Inglatera noong ika-17 siglo at ginawa sa pamamagitan ng pagdaragdag ng nilalaman ng carbon sa molten pig iron na gumagamit ng proseso na kilala bilang cementation. Sa prosesong ito, ang mga bar ng wrought iron ay layered na may pulbos na uling sa mga kahon ng bato at pinainit.

Pagkalipas ng halos isang linggo, ang bakal ay sumisipsip ng carbon sa uling. Ang paulit-ulit na pag-init ay magbabahagi ng carbon nang mas pantay-pantay, at ang resulta, pagkatapos ng paglamig, ay paltos na bakal. Ang mas mataas na nilalaman ng carbon na ginawa paltos asero mas magagawa kaysa sa baboy bakal, na nagpapahintulot na ito ay pinindot o pinagsama.

Ang produksyon ng paltos na bakal ay advanced sa 1740s nang ang English clockmaker na si Benjamin Huntsman ay natagpuan na ang metal ay maaaring matunaw sa mga luwad na krus at pino na may isang espesyal na pagkilos ng bagay upang alisin ang mag-abo na natigil sa proseso ng pag-iisa. Ang Huntsman ay nagsisikap na bumuo ng isang mataas na kalidad na bakal para sa kanyang mga spring ng orasan. Ang resulta ay napipinturahan-o cast-steel. Dahil sa gastos ng produksyon, gayunpaman, ang parehong paltos at cast bakal ay ginagamit lamang sa mga application ng espesyalidad.

Bilang resulta, ang iron cast na ginawa sa mga puddling furnaces ay nanatili ang pangunahing metal na pang-istruktura sa industriyalisasyon ng Britanya sa panahon ng halos ika-19 na siglo.

Ang Bessemer Process at Modern Steelmaking

Ang paglago ng mga riles noong ika-19 na siglo sa parehong Europa at Amerika ay nagbigay ng malaking presyon sa industriya ng bakal, na nakipaglaban pa rin sa walang kakayahang mga proseso ng produksyon. Ang bakal ay hindi pa rin napatunayang bilang isang istruktura na metal at ang produksyon ay mabagal at mahal. Iyon ay hanggang 1856 nang si Henry Bessemer ay dumating sa isang mas epektibong paraan upang ipakilala ang oxygen sa tunaw na bakal upang mabawasan ang carbon content.

Ngayon kilala bilang Proseso ng Bessemer, dinisenyo ni Bessemer ang isang hugis-peras na hugis-peras-tinutukoy bilang isang converter-kung saan ang bakal ay maaaring pinainit habang ang oxygen ay maaaring hinipan sa binubong metal. Habang ang oxygen ay dumaan sa tunaw na metal, ito ay tutugon sa carbon, na naglalabas ng carbon dioxide at gumagawa ng mas purong bakal.

Ang proseso ay mabilis at hindi mahal, ang pag-aalis ng carbon at silikon mula sa bakal sa loob ng ilang minuto ngunit nagdusa mula sa pagiging masyadong matagumpay. Ang sobrang carbon ay inalis at labis na oxygen ang nanatili sa huling produkto. Bessemer sa huli ay upang bayaran ang kanyang mga mamumuhunan hanggang sa siya ay makahanap ng isang paraan upang madagdagan ang carbon nilalaman at alisin ang mga hindi gustong oxygen.

Kasabay nito, nakuha at sinimulan ng British metalurhurista na si Robert Mushet ang isang tambalan ng bakal, karbon, at mangganeso na kilala bilang spiegeleisen. Ang Manganese ay kilala upang alisin ang oxygen mula sa natutunaw na bakal, at ang nilalaman ng carbon sa spiegeleisen, kung idinagdag sa tamang dami, ay magbibigay ng solusyon sa mga problema ni Bessemer. Sinimulang idagdag ni Bessemer ito sa kanyang proseso ng conversion na may malaking tagumpay.

Ang isang problema ay nanatili. Nabigo si Bessemer na makahanap ng isang paraan upang alisin ang posporus-isang deleterious impurity na gumagawa ng steel brittle-mula sa kanyang end product. Dahil dito, ang tanging posporus-free ores mula sa Sweden at Wales ay magagamit.

Noong 1876 ang Welshman Sidney Gilchrist Thomas ay dumating sa isang solusyon sa pamamagitan ng pagdaragdag ng basikong kemikal na pagkilos ng bagay-apog-sa proseso ng Bessemer. Ang limestone ay nakakuha ng posporus mula sa baboy na bakal sa slag, na nagpapahintulot na alisin ang hindi kanais-nais na elemento.

Ang pagbabagong ito ay nangangahulugang ang iron ore mula sa kahit saan sa mundo ay maaaring magamit sa wakas. Hindi kataka-taka, ang mga gastos sa produksyon ng bakal ay nagsimulang mabawasan nang malaki. Ang mga presyo para sa bakal na tren ay bumaba ng higit sa 80 porsiyento sa pagitan ng 1867 at 1884, na nagsimula ng paglago ng industriya ng bakal sa mundo.

Ang Proseso ng Open Hearth

Noong 1860s, ang karagdagang Aleman na Karl Wilhelm Siemens ay pinahusay na produksyon ng asero sa pamamagitan ng paglikha ng open door process.Nagawa ito ng bakal mula sa baboy na bakal sa malalaking mababaw na hurno.

Ang paggamit ng mataas na temperatura upang masunog ang labis na carbon at iba pang mga impurities, ang proseso ay umaasa sa pinainit na mga chamber ng brick sa ibaba ng apuyan. Ang mga nagtitipid na hurno ay nagamit ulit ng gas mula sa pugon upang mapanatili ang mataas na temperatura sa mga silid ng laryo sa ibaba.

Ang pamamaraang ito ay pinapayagan para sa produksyon ng mga mas mataas na dami (50-100 metric tons sa isang pugon), pana-panahong pagsubok ng tinunaw na bakal upang maisagawa upang matugunan ang mga partikular na detalye, at ang paggamit ng scrap bakal bilang isang raw na materyal. Kahit na ang proseso mismo ay mas mabagal, sa pamamagitan ng 1900 ang proseso ng open hearth ay higit na pinalitan ang proseso ng Bessemer.

Kapanganakan ng Industriya ng Bakal

Ang rebolusyon sa produksyon ng asero na nagkaloob ng mas mura, mas mataas na materyal na kalidad, ay kinikilala ng maraming negosyante sa araw na ito bilang pagkakataon sa pamumuhunan. Ang mga kapitalista ng huling ika-19 na siglo, kabilang sina Andrew Carnegie at Charles Schwab, ang namuhunan at gumawa ng milyun-milyon (bilyon sa kaso ng Carnegie) sa industriya ng bakal. Ang Carnegie's US Steel Corporation, na itinatag noong 1901, ay ang unang korporasyon na kailanman ay nagkakahalaga ng higit sa $ 1 bilyon.

Electric Arc Furnace Steelmaking

Matapos ang turn ng siglo, ang electric arc furnace ng Paul Heroult (EAF) ay dinisenyo upang pumasa sa isang electric kasalukuyang sa pamamagitan ng sisingilin materyal, na nagreresulta sa exothermic oksihenasyon at temperatura ng hanggang sa 3,272 degrees Fahrenheit (1,800 degrees Celsius), higit pa sa sapat na init ng bakal produksyon.

Sa una ginagamit para sa steels espesyalidad, EAFs lumago sa paggamit at sa pamamagitan ng World War II ay ginagamit para sa pagmamanupaktura ng bakal alloys. Ang mababang gastos sa pamumuhunan na kasangkot sa pag-set up EAF mills pinapayagan ang mga ito upang makipagkumpetensya sa mga pangunahing producer ng US tulad ng US Steel Corp at Bethlehem Steel, lalo na sa carbon steels o mahabang produkto.

Dahil ang EAF ay maaaring makagawa ng bakal mula sa 100 porsiyento na scrap-o malamig na ferrous feed, mas mababa ang enerhiya sa bawat yunit ng produksyon ang kinakailangan. Bilang kabaligtaran sa mga basic hearths ng oxygen, ang mga operasyon ay maaari ding tumigil at magsimula sa kaunting gastos. Dahil sa mga kadahilanang ito, ang produksyon sa pamamagitan ng EAF ay tumataas nang mahigit sa 50 taon at isinasaalang-alang ang humigit-kumulang 33 porsiyento ng produksyon ng global na bakal, noong 2017.

Oxygen Steelmaking

Ang karamihan sa global na produksyon ng asero-mga 66 porsiyento-ay ginawa sa mga pangunahing pasilidad ng oxygen. Ang pag-unlad ng isang paraan upang paghiwalayin ang oxygen mula sa nitrogen sa isang pang-industriya na sukat sa 1960 na pinapayagan para sa mga pangunahing pag-unlad sa pag-unlad ng pangunahing oxygen hurno.

Ang mga pangunahing hurno ng oxygen ay pumutok ng oxygen sa mga malalaking dami ng tunaw na bakal at scrap na bakal at maaaring makumpleto ang singil nang mas mabilis kaysa sa mga bukas na pamamaraan ng apuyan. Ang mga malalaking sasakyang may hawak na hanggang 350 metrong tonelada ng bakal ay maaaring makumpleto ang conversion sa bakal sa mas mababa sa isang oras.

Ang cost efficiencies ng oxygen steelmaking ay gumawa ng mga open-hearth factories na uncompetitive at, kasunod ng pagdating ng oxygen steelmaking noong dekada 1960, ang open-hearth operations nagsimulang pagsasara. Ang huling pasilidad ng open-hearth sa U.S. ay sarado noong 1992 at sa China, ang huling isinara noong 2001.

_Pinagmulan:

_{Spoerl, Joseph S. Isang Maikling Kasaysayan ng Produksyon ng Iron at Steel . Saint Anselm College.}

_{Magagamit: http://www.anselm.edu/homepage/dbanach/h-carnegie-steel.htm}

_{Ang World Steel Association. Website: www.steeluniversity.org}

_{Street, Arthur. & Alexander, W. O. 1944. Mga Metal sa Serbisyo ng Tao . 11th Edition (1998).}