الكيفية التي تمت بها صناعة “الفولاذ”

2015 عصرا البخار والكهرباء

براون بير

KFAS

صناعة الفولاذ التكنولوجيا والعلوم التطبيقية

في عام 1856 كان هناك تطوراً آخر حين صمم المخترع البريطاني هنر يبيسيمر (1813 – 98) طريقة لصنع الفولاذ بكلفة قليلة وكميات كبيرة.

والفولاذ عبارة عن حديد ممزوج مع كميات قليلة من الكربون ، وهو قوي وصلب ولكن يجب أن يصنع بحذر للسيطرة على الشوائب .

في الهند قديماً وفي أماكن أخرى كان يصنع بعض الفولاذ عن طريق الحديد المطاوع الصلب بالفحم .  وبعد طرقه كان ينتج عبارة عن ساندويشة من الفولاذ والحديد وشوائب غير معدنية .

 

تألف أسلوب بيسيمر من صب الحديد المنصهر من الفرن اللافح في وعاء ضخم يسمى محول بيسيمر.

اخترعت طرقة مشابهة لهذا الأسلوب ، ولكنها كانت أقل نجاحاً ، على يد ويليان كيلي (1811 – 88) من الولايات المتحدة الأمريكية .

والطريقة الثانية المهمة هي فرن سيمنز – مارتن الذي يستخدم من الستينيات من القرن التاسع عشر وكانت هذه الطريقة من اختراع الأخوين الألمانيين ويليام (1823 – 83) وفريدريك سيمنز (1826 – 1904) ، حيث يتكون الفرن من فرن له موقد مفتوح وحجرتين مصنوعتين من الطوب على طرفيه .

 

يمر الهواء الساخن عبر إحدى الحجرتين فوق الموقد الذي يحتوي على كتلة من الحديد ، ثم تمر الغازات الساخنة الناتجة عبر الحجرة الثانية بحيث تسخن الطوب . 

وبعد ذلك يعكس اتجاه تدفق الهوواء ويسخن الطوب الحار الهواء الداخل .  استمر استخدام كلا الطريقتين في القرن العشين ، ولكن في الوقت الحاضر حلمحلهما فرن الأكسجين الأساسي الذي يستخدم أنبوب مبرد بالماء لكي يفجر الأكسجين النقي بسرعة فوق صوتية بحيث ينتج خليط من الحديد وبقايا المعادن.

 

ثم بدأ الفولاذ  بحث ينتج خليط من الحديد وبقايا المعادن ، ثم بدأ الفولاذ تدريجياً بأخذ مكان الحديد المطاوع والحديد المسكوب لصنع السكك الحديدية والجسور الضخمة وناطحات السحاب ذات الإطارات الفولاذية . 

واصبحت صنع الفولاذ صناعة ضخمة ، ولكن لم يكن انحسار الحديد المطاوع فورياً ، ففي فترة متأخرة مثل عام 1889 بُني برج إيفل في مدينة باريس من الحديد المطاوع .

 

محول بيسيمر

مكن اختراع محول بيسيمر عام 1856 من إنتاج الفولاذ الرخيص على مدى واسع لأول مرة في تاريخ البشرية.

وقد اعتمد هذا الاختراع على الاكتشاف الذي قام به عالم المعادن البريطاني روبرت ماشيت بأن إضافة خليط من الكربون والمغنيسوم إلى الحديد المنصهر يساعد على إزالة الأكسجين ويغير المحتوى الكربوني في الفولاذ .

ويتكون المحول من وعاء ضخم فولاذي مخروطي الشكل مبطن بطوب مقاوم للحرارة ومثبت على محور دوراني يمكنه من الميل من أجل صب الفولاذ إلى الخارج . 

 

وتصب كتلة الحديد المنصهر التي ينتجها الفرن العالي في أعلى المحل ، بينما ينفجر الهواء البارد في الأسفل عبر أنابيب النفخ الموجودة عند قاعدة المحول . 

يمتزج الأكسجين الموجود في الهواء مع الشوائب في المعدن وخليط الكربون والمغنيسيوم لكي ينتج الفولاذ . 

 

وتعد أفران الأكسجين الأساسي أكثر شيوعاً في الوقت الحاضر في إنتاج الفولاذ ، وهي تشبه محول بيسيمر في المظهر العام.

ولكن في فرن الأكسجين هناك خرطوم يعمل على نفخ الأكسجين إلى الأسفل من الأعلى من أجل إنتاج فولاذ عالي الجدة بسرعة فائقة .

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]