Ionnsaich an Eachdraidh Bho Linn an Iarainn gu Àirneis Arc Dealain
Airson na beagan mhìltean bliadhna a leanas, ge-tà, bhiodh càileachd an iarainn a chaidh a thoirt a-mach an urra ris a 'mhèinn a bha ri fhaotainn mar a bha e air na modhan riochdachaidh.
Ro 17mh linn, bha deagh fheartan air iarann air an tuigsinn gu math, ach dh 'fheumadh meudachadh ann am bailtean san Roinn Eòrpa meatailt structar nas iom-fhillte.
Agus ron 19mh linn, thug an t-uiread iarainn a chaidh a chleachdadh le rathaidean-iarainn a leudachadh a bhith a 'solarachadh luchd-meatailt le an taic ionmhasail gus fuasgladh fhaighinn air droch dhroch iarainn agus pròiseasan toraidh neo-èifeachdach.
Gun teagamh, ge-tà, thàinig an t-adhartas mòr ann an eachdraidh stàilinn ann an 1856 nuair a leasaich Henry Bessemer dòigh èifeachdach air oxygen a chleachdadh gus an stuth carbon a lùghdachadh ann an iarann: Rugadh an gnìomhachas stàilinn an-diugh.
An Linn Iarainn
Aig teothaichean fìor àrd, tha iarann a 'tòiseachadh le gualain a ghabhail a-steach, rud a tha a' lùghdachadh puing meatailt a 'mheatailt, agus mar sin bidh iarann teann (2.5 gu 4.5% de ghualan). Chaidh leasachadh de fhùirneis soithich, a chleachd na Sìneach an toiseach anns an 6mh linn RC BC ach a bhathas a 'cleachdadh nas fharsainge san Roinn Eòrpa tro na Meadhan-Aoisean, a' meudachadh a bhith a 'dèanamh iarann teann.
Tha iarann muc air iarann leaghte a 'ruith a-mach às na h-fhùirneis soithich agus air a fhuarachadh ann am prìomh shiabhlan agus muilnean ri taobh. Bha na h-àireamhan beaga, meadhanach agus faisg air an robh coltach ri sìol agus mucan.
Tha iarann cruaidh làidir ach tha e a 'fulang bho dhroch ghoireas mar thoradh air a' charbon a th 'ann, agus ga dhèanamh nas lugha na a bhith freagarrach airson obair agus cumadh. Mar a dh'fhàs luchd-glanaidh eòlach mothachail gu robh an t-susbaint àrd de charbon ann an teis-meadhain duilgheadas truagh, rinn iad deuchainnean le dòighean ùra airson a bhith a 'lughdachadh an stuth carbon gus an tèid iarann a dhèanamh nas gnìomhaiche.
Aig deireadh an 18mh linn, dh 'ionnsaich luchd-dèanamh iarainn ciamar a dh' atharraichear iarann muc-thomhais a-steach do dh 'iarann obrachaidh carbon-ìosal a' cleachdadh àirneis maorach (air a leasachadh le Henry Cort ann an 1784). Bha na h-àirneis a 'teannachadh iarann leaghta, agus dh'fheumadh iad a bhith air an gluasad le puddlers a' cleachdadh innealan fada, cumadh, a 'toirt cothrom dha ocsaidean a bhith a' tighinn còmhla agus a 'toirt carboin air falbh gu slaodach.
Mar a tha an stuth carbon a 'tuiteam, bidh puing iarainn a' dol suas, agus mar sin bhiodh mòran iarann ag èirigh anns an fhùirneis. Bhiodh na h-uiread sin air an toirt air falbh agus bhiodh iad ag obair le òrd chruinn leis a 'puddler mus deach iad air an rolladh a-steach do sheilleanan no rèilichean. Ann an 1860, bha còrr is 3000 àirneis maladaidh ann am Breatainn, ach bha a 'phròiseas fhathast air a chuir bacadh le obair agus dian-connaidh.
Thòisich aon de na cruth stàilinn as tràithe, stàilinn leacan, a 'dèanamh sa Ghearmailt agus ann an Sasainn anns an t-17mh linn agus chaidh a dhèanamh le bhith a' meudachadh susbaint gualain ann an iarann cucair lete le pròiseas air a bheil smentadh. Anns a 'phròiseas seo, bha barraichean de dh' iarann obraichte air an còmhdach le gual-fhiodha ann am bogsaichean cloiche agus teasachadh.
Às dèidh seachdain, bhiodh an iarann a 'gabhail a-steach a' ghualain anns an gual-fhiodha. Bhiodh an teas ath-aithris a 'sgaoileadh gualan nas cothromaiche agus b' e cruaidh-bhriseadh an toradh an dèidh fuarachadh. Bha an t-susbaint carbon a b 'àirde a' dèanamh stàilinn bleithleach mòran nas gnìomhaiche na iarann muc, a 'leigeil leotha a bhith air a bhruthadh no air a roladh.
Dh'fhàs riochdachadh stàilinn blister air adhart anns na 1740an nuair a lorg neach-glacaidh Beurla, Benjamin Huntsman, fhad 'sa bha e a' feuchainn ri stàilinn àrd-inbheach a leasachadh airson a thùsan cloc, gum faodadh an meatailt a leaghadh ann an crèadhaichean crèadha agus air a ghrunnd le frasgan sònraichte gus an slag a thoirt air falbh a bha am pròiseas saimeant air fhàgail air cùl. Bha an toradh air a chnuasgadh no air a thilgeil-stàilinn. Ach mar thoradh air cosgais an toraidh, cha deach an dà chuid inneal-tiodhlacaidh agus teine a chleachdadh a-mhàin ann an tagraidhean sònraichte.
Mar thoradh air an sin, b 'e inneal iarainn a chaidh a dhèanamh ann an àirneis seilg a' phrìomh mheatailt structarail ann am gnìomhachas Bhreatainn anns a 'mhòr-chuid den 19mh linn.
Pròiseas Bessemer agus Obair Steel
Le bhith a 'fàs rathaidean rè an 19mh linn ann an Roinn Eòrpa agus Ameireaga chuir cuideam mòr air gnìomhachas an iarainn, a bha fhathast a' strì le pròiseasan toraidh neo-èifeachdach.
Ach cha robh stàilinn fhathast air a dhearbhadh mar mheatailt structarail agus bha an toradh slaodach agus cosgail. B 'e sin gu 1856 nuair a thàinig Henry Bessemer air dòigh nas èifeachdaiche gus ocsaidean a thoirt a-steach do iarann leagte gus an stuth carbon a lùghdachadh.
A-nis aithnichte mar Pròiseas Bessemer, dhealbhaich Bessemer gabhal le cumadh piorra - air a bheilear a 'toirt iomradh air mar' tionndair '- far an gabhadh iarann a theasachadh fhad' s gum faodadh ocsaidean a bhith air a sgoltadh tro mheatailt leaghte. Mar a chaidh ocsaidean tro mheatailt leòmhainn, dhèanadh e leis a 'charbon, a' leigeil le carbon dà-ogsaid agus a 'cruthachadh iarainn nas purga.
Bha am pròiseas luath agus saor, a 'toirt air falbh carbon agus sileacan bho iarann ann an corra mhionaid ach dh'fhuiling e le bhith ro shoirbheachail. Chaidh cus gualain a thoirt air falbh agus bha cus oxygen fhathast anns a 'toradh mu dheireadh. Bha aig Bessemer aig a 'cheann thall ri a luchd-tasgaidh a phàigheadh gus an lorgadh e dòigh gus an stuth carbon a mheudachadh agus an ocsaidean nach robh feum a thoirt air falbh.
Aig an aon àm, fhuair neach- tomhais-lìonaidh Raibeart Mushet Raibeart Mushet agus thòisich e a 'feuchainn ri coimeas de iarann, carbon, agus manganese a dhearbhadh - aithnichte mar speigeleisen . Bha fios aig Manganese gun togadh e ocsaidean bho iarann leòmhainn agus gum biodh susbaint gualain anns an speigeleisen, ma chaidh a chur ris na h-àireamhan ceart, a 'toirt seachad fuasgladh do dhuilgheadasan Bessemer. Thòisich Bessemer a 'cur gu mòr ris a' phròiseas atharrachaidh aige.
Gidheadh, bha aon duilgheadas fhathast ann. Dh'fhàillig Bessemer air dòigh a lorg gus fosfair a thoirt air falbh - mì-fhortanach mì-mhodhail a tha a 'dèanamh stàilinn brùide-on a' toradh deireannach aige. Mar thoradh air seo, cha ghabhadh ach meinn fosfair-saor bhon t-Suain agus bhon Chuimrigh a chleachdadh.
Ann an 1876 thàinig a 'Chuimreach Sidney Gilchrist Thomas air adhart leis an fhuasgladh le bhith a' cur clach-aoil fliuch cudthromach ris a 'phròiseas Bessemer. Tharraing a 'chlach-aoil fosfair bhon iarann muc dhan slaig, a' leigeil leis an eileamaid gun iarraidh a thoirt air falbh.
Bha an innleachdas seo a 'ciallachadh gum faodadh muileann iarainn bho àite sam bith san t-saoghal a bhith air a chleachdadh airson stàilinn a dhèanamh. Gun iongnadh, thòisich cosgaisean stàilinn a 'lùghdachadh gu mòr. Leig prìsean airson rèile stàilinn còrr is 80% eadar 1867 agus 1884, mar thoradh air na dòighean ùra a bha a 'dèanamh stàilinn, a' tòiseachadh air fàs gnìomhachas stàilinn an t-saoghail.
Pròiseas an Teasairginn Fhosgailte
Anns na 1860an, chuir innleadair Gearmailteach Karl Wilhelm Siemens tuilleadh air barrachd stàilinn a dhèanamh tro bhith a 'cruthachadh a' phròiseas teas fosgailte. Bha am pròiseas teas fosgailte a 'dèanamh stàilinn bho iarann muc ann an àirneis tana mòr.
Le bhith a 'cleachdadh teòthachd àrd gus a bhith a' losgadh barrachd gualain agus neo-ionnanachd eile, bha am pròiseas an crochadh air seòmraichean brèige teas fon teallach. An uairsin bhiodh àirneis ath-nuadhachail a 'cleachdadh gasaichean fuasglaidh bhon fhùirneis gus teothachd àrd a chumail anns na seòmraichean brèige gu h-ìosal.
Bha an dòigh seo a 'ceadachadh meud mòran nas motha a dhèanamh (ghabhadh 50-100 tunna meataigeach a dhèanamh ann an aon fhùirneis), deuchainn ràitheil de stàilinn leòmhainn gus an gabhadh a dhèanamh gus sònrachadh sònraichte a shònrachadh agus cleachdadh stàilinn sgrap mar stuth amh S an Iar- Ged a bha am pròiseas fhèin na bu mhiosa, ann an 1900 bha am pròiseas teas fosgailte air a dhol an àite pròiseas Bessemer.
Breith Gnìomhachas an Stàilinn
Bha an ar-a-mach ann an riochdachadh stàilinn a bha a 'solarachadh stuth nas saoire, nas àirde, air aithneachadh le mòran luchd-gnìomhachais an latha mar chothrom tasgaidh. Chuir luchd-calpa bho dheireadh na 19mh linn, a 'gabhail a-steach Anndra Carnegie agus Teàrlach Schwab, milleanan (billeanan ann an cùis Charnegie) a-steach dhan ghnìomhachas stàilinn. B 'e a' Chorpainn Stàilinn Carnegie, a chaidh a stèidheachadh ann an 1901, a 'chiad chorporra a chaidh a chur air bhog a bha luachmhor aig còrr is billean dollar.
Fuasgladh Arc Fùirneis Dealan-uisge
Dìreach an dèidh tionndadh na linne, chaidh leasachadh eile a dhèanamh a bheireadh buaidh mhòr air leasachadh cinneasachadh stàilinn. Chaidh fùirneis arc dealain Paul Heroult (EAF) a dhealbhadh gus sruth-dealain a thoirt seachad tro stuth a chaidh a chuairteachadh, agus mar thoradh air teasachadh eun-eòlach agus teothachd suas gu 3272 ° F (1800 ° C), barrachd na gu leòr airson toradh stàilinn a theasachadh.
An toiseach air a chleachdadh airson steels sònraichte, dh'fhàs EAFan air a chleachdadh agus, leis an Dara Cogadh, bha iad air an cleachdadh airson a bhith a 'dèanamh alloidhean stàilinn. Leig an cosgais ìosal a bha an sàs ann a bhith a 'stèidheachadh muilnean EAF a' leigeil leotha a bhith a 'farpais ri prìomh riochdairean nan SA mar Steel Steel Corp. agus Steel Steel, gu h-àraid ann an steels guail, no bathar fada.
Seach gu bheil EAFs comasach air stàilinn a dhèanamh bho bhiadh 100% sgrap-no fuar, tha nas lugha de lùth airson gach aonad riochdachaidh a dhìth. A bharrachd air teintean ogsaidean bunaiteach, faodar obraichean a stad agus tòiseachadh le beagan chosgaisean co-cheangailte riutha. Air na h-adhbharan sin, tha an toradh tro EAFs air a bhith a 'sìor dhol am meud fad còrr is 50 bliadhna agus tha e a-nis a' cunntadh airson timcheall air 33% de thionndadh cruach cruaidh.
A 'dèanamh cruach oxygen
A 'mhòr-chuid de riochdachadh cruaidh stàilinn - mu 66% - a tha a-nis air a dhèanamh ann an goireasan ogsaidean bunaiteach. Le bhith a 'leasachadh dòigh airson sgaradh oxygen bho nitrigin air sgèile gnìomhachais anns na 1960an, thug e cothrom adhartasan mòra ann an leasachadh àirneis ogsaidean bunaiteach.
Bidh àirneis ogsaidean bunaiteach a 'sgoltadh ocsaidean ann an tomhas mòra de iarann leòmhainn agus sgudal stàilinn agus faodaidh iad cosgais a chrìochnachadh fada nas luaithe na dòighean teintean fosgailte. Faodaidh soithichean mòra a 'cumail suas ri 350 tunna meatair de dh'iarann tionndadh gu stàilinn ann an nas lugha na uair a thìde.
Bha èifeachdas cosgais obair stàilinn ogsaidean a 'dèanamh factaraidhean cluinntinn fosgailte neo-chomasach agus, às deidh do bhith a' dèanamh innealan stàilinn oxygen anns na 1960an, thòisich obraichean teas-fosglaidh a 'dùnadh. Dhùin an teasachadh fosgailte mu dheireadh anns na SA ann an 1992 agus ann an Sìona ann an 2001.
Stòran:
Spool, Joseph S. Eachdraidh ghoirid air Dèanamh Iarainn is Stàilinn. Colaiste Naomh Anselm.
Comann Stàil an t-Saoghail. www.steeluniversity.org
Sràid, Artair. & Alexander, WO 1944. Meatlan ann an Seirbheis Man . 11mh Eagrachadh (1998).