วีดีโอ: ช่างเบื้องต้น,เหล็กที่ควรรู้จัก,แนะนำเหล็ก 2025
การพัฒนาเหล็กสามารถสืบย้อนกลับไปได้ถึง 4000 ปีจนถึงจุดเริ่มต้นของยุคเหล็ก พิสูจน์ให้แข็งและแข็งแรงกว่าทองสัมฤทธิ์ซึ่งเคยเป็นโลหะที่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดเหล็กจึงเริ่มเปลี่ยนอาวุธและเครื่องมือในชุดสีบรอนซ์
สำหรับต่อไปนี้ไม่กี่พันปี แต่คุณภาพของเหล็กที่ผลิตจะขึ้นอยู่กับเท่าที่แร่ใช้ได้เป็นวิธีการผลิต
ในศตวรรษที่ 17 คุณสมบัติของเหล็กเป็นที่เข้าใจกันดี แต่การเพิ่มขึ้นของรูปแบบในยุโรปต้องการโลหะโครงสร้างที่หลากหลายมากขึ้น
และในช่วงศตวรรษที่ 19 ปริมาณเหล็กที่ถูกบริโภคโดยการขยายทางรถไฟทำให้นักอุตสาหกรรมโลหะมีแรงจูงใจทางการเงินในการหาทางแก้ปัญหาความเปราะบางของเหล็กและกระบวนการผลิตที่ไม่มีประสิทธิภาพไม่ต้องสงสัยเลยว่าความก้าวหน้าทางประวัติศาสตร์ที่สำคัญในประวัติศาสตร์เหล็กได้เกิดขึ้นเมื่อปี ค.ศ. 1856 เมื่อ Henry Bessemer พัฒนาวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการใช้ออกซิเจนเพื่อลดปริมาณคาร์บอนในเหล็ก: อุตสาหกรรมเหล็กที่ทันสมัยเกิดขึ้น
เมื่ออุณหภูมิสูงมากเหล็กจะดูดซับคาร์บอนซึ่งจะช่วยลดจุดหลอมเหลวของโลหะทำให้เหล็กหล่อ (2.5 ถึง 4.5% คาร์บอน) ) การพัฒนาเตาเผาขนาดใหญ่ใช้ครั้งแรกโดยชาวจีนในศตวรรษที่ 6 แต่ใช้กันอย่างแพร่หลายในยุโรปในยุคกลางเพิ่มการผลิตเหล็กหล่อ
เหล็กหล่อเป็นเหล็กหลอมที่หลอมออกมาจากเตาหลอมและระบายความร้อนด้วยช่องทางหลักและติดกับแม่พิมพ์ แท่งขนาดเล็กกลางและติดกันเล็ก ๆ คล้ายกับลูกสุกรและสุกรที่เลี้ยงลูกสุกรเหล็กหล่อมีความแข็งแรง แต่ทนต่อความเปราะบางเนื่องจากมีคาร์บอนต่ำทำให้เหมาะกับการทำงานและการขึ้นรูป ในฐานะที่เป็น metallurgists ตระหนักว่าเนื้อหาคาร์บอนสูงในเหล็กเป็นศูนย์กลางของปัญหาของความเปราะบางพวกเขาทดลองด้วยวิธีการใหม่ในการลดปริมาณคาร์บอนเพื่อที่จะทำให้เหล็กสามารถทำงานได้มากขึ้น
ในช่วงปลายศตวรรษที่ 18 ผู้ผลิตเหล็กได้เรียนรู้วิธีเปลี่ยนเหล็กหล่อเป็นเหล็กดัดที่มีคาร์บอนต่ำโดยใช้เตาหลอมโลหะ (พัฒนาโดย Henry Cort ในปี ค.ศ. 1784) เตาหลอมเหล็กหลอมละลายซึ่งต้องถูกกวนโดย
puddlers
โดยใช้เครื่องมือรูปหางยาวเพื่อให้ออกซิเจนรวมเข้าด้วยกันและค่อยๆขจัดคาร์บอนเมื่อปริมาณคาร์บอนลดลงจุดหลอมเหลวของเหล็กจะเพิ่มขึ้นดังนั้นมวลเหล็กจะรวมตัวกันอยู่ในเตา ฝูงเหล่านี้จะถูกเอาออกและทำงานร่วมกับค้อนปลอมโดยบ่อเลื่อนก่อนที่จะถูกรีดเป็นแผ่นหรือราง เมื่อถึงปีพ. ศ. 24060 มีเตาเผาอัญมณีกว่า 3,000 แห่งในสหราชอาณาจักร แต่กระบวนการดังกล่าวยังคงเป็นอุปสรรคต่อการใช้กำลังแรงงานและความเข้มข้นของเชื้อเพลิง
หนึ่งในรูปแบบของเหล็กกล้าไร้สนิมรูปแรกเริ่มผลิตในเยอรมนีและอังกฤษในศตวรรษที่ 17 และผลิตโดยการเพิ่มปริมาณคาร์บอนในเหล็กหล่อหลอมเหลวโดยใช้กระบวนการที่เรียกว่าการประสานในขั้นตอนนี้เหล็กดัดถูกหุ้มด้วยผงถ่านในกล่องหินและอุ่น หลังจากนั้นประมาณหนึ่งสัปดาห์เหล็กจะดูดซับคาร์บอนลงในถ่าน ความร้อนที่ทำซ้ำจะกระจายคาร์บอนอย่างสม่ำเสมอมากขึ้นและผลที่ได้หลังจากเย็นเป็นเหล็กตุ่ม ปริมาณคาร์บอนสูงทำให้เหล็กพองสามารถทำงานได้ดีกว่าเหล็กกล้าเพื่อให้สามารถกดหรือรีดได้ การผลิตเหล็กกล้าไร้สนิมที่ก้าวหน้าขึ้นในทศวรรษที่ 1740 เมื่อช่างทำนาฬิกาชาวอังกฤษ Benjamin Huntsman ขณะที่พยายามพัฒนาเหล็กคุณภาพสูงสำหรับสปริงนาฬิกาของเขาพบว่าโลหะสามารถละลายได้ในดินเหนียวและมีการกลั่นด้วยฟลักซ์พิเศษเพื่อขจัดตะกรันที่ กระบวนการปูนซีเมนต์ทิ้งไว้เบื้องหลัง ผลที่ได้คือเบ้าหลอมหรือเหล็กหล่อ แต่เนื่องจากต้นทุนการผลิตทั้งแบบพองและเหล็กหล่อจึงถูกนำมาใช้เฉพาะในการใช้งานแบบพิเศษเท่านั้น
ด้วยเหตุนี้เหล็กหล่อที่ผลิตในเตาหลอมโลหะอลูมิเนียมจึงเป็นโลหะโครงสร้างหลักในอุตสาหกรรมการผลิตของสหราชอาณาจักรในช่วงศตวรรษที่ 19
กระบวนการผลิตเบียร์และการผลิตเหล็กที่ทันสมัย
การเติบโตของทางรถไฟในช่วงศตวรรษที่ 19 ทั้งในยุโรปและอเมริกาทำให้เกิดความกดดันอย่างมากต่ออุตสาหกรรมเหล็กซึ่งยังคงต่อสู้กับกระบวนการผลิตที่ไม่มีประสิทธิภาพ
เหล็กยังคงไม่ได้รับการพิสูจน์ว่าเป็นโลหะโครงสร้างและการผลิตก็ช้าและค่าใช้จ่ายสูง นั่นคือจนกระทั่งเมื่อ 1856 Henry Bessemer ได้ใช้วิธีที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการนำเอาออกซิเจนไปเป็นเหล็กหลอมเพื่อลดปริมาณคาร์บอน Bessemer Bessemer Bessemer Bessemer Bessemer Bessemer เมื่อออกซิเจนผ่านโลหะหลอมเหลวจะทำปฏิกิริยากับคาร์บอนปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และผลิตเหล็กบริสุทธิ์มากขึ้น
กระบวนการนี้ทำได้เร็วและไม่แพงทำให้คาร์บอนและซิลิคอนลดลงจากเหล็กภายในไม่กี่นาที แต่ประสบความสำเร็จมาก คาร์บอนมากเกินไปถูกเอาออกและออกซิเจนมากเกินไปยังคงอยู่ในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย Bessemer ต้องจ่ายเงินคืนให้กับนักลงทุนจนกว่าจะสามารถหาวิธีเพิ่มปริมาณคาร์บอนและเอาออกซิเจนที่ไม่ต้องการได้
ในเวลาเดียวกันนักโลหะวิทยาชาวอังกฤษ Robert Mushet ได้มาและเริ่มทดลองส่วนผสมของเหล็กคาร์บอนและแมงกานีสที่รู้จักกันในนาม
speigeleisen
แมงกานีสเป็นที่รู้จักในการกำจัดออกซิเจนจากเหล็กหลอมและปริมาณคาร์บอนใน speigeleisen ถ้าเติมเข้าไปในปริมาณที่เหมาะสมจะช่วยแก้ปัญหาของ Bessemer ได้ Bessemer เริ่มเพิ่มกระบวนการแปลงของเขาด้วยความสำเร็จอย่างมาก
ปัญหายังคงมีอยู่ Bessemer ล้มเหลวในการหาวิธีที่จะกำจัดฟอสฟอรัส - สิ่งสกปรกที่เป็นอันตรายซึ่งทำให้เหล็กเปราะ - จากผลิตภัณฑ์สุดท้ายของเขา ดังนั้นอาจใช้แร่ฟอสฟอรัสฟรีจากสวีเดนและเวลส์เท่านั้น
ในปี ค.ศ. 1876 ชาวเวลส์ซิดนีย์กิลกิสโทมัสได้นำเสนอวิธีการแก้ปัญหาโดยการเพิ่มกระบวนการฟอก - หินปูนพื้นฐานทางเคมีไปสู่กระบวนการ Bessemer หินปูนดึงฟอสฟอรัสออกจากเหล็กหมูเป็นตะกรันทำให้สามารถถอดชิ้นส่วนที่ไม่ต้องการออกได้
นวัตกรรมนี้หมายความว่าในที่สุดแร่เหล็กจากที่ใดก็ได้ในโลกอาจใช้ในการผลิตเหล็ก ต้นทุนการผลิตเหล็กลดลงอย่างมาก ราคาของรางเหล็กลดลงมากกว่า 80% ระหว่างปีพ. ศ. 2410 และ 2427 อันเป็นผลมาจากเทคนิคใหม่ในการผลิตเหล็กซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของการเติบโตของอุตสาหกรรมเหล็กของโลก กระบวนการ Open Hearth ในยุค 1860 วิศวกรชาวเยอรมัน Karl Wilhelm Siemens ได้เพิ่มการผลิตเหล็กกล้าผ่านกระบวนการผลิตเตาเผาแบบเปิด กระบวนการเตาเผาที่เปิดกว้างได้ผลิตเหล็กจากเหล็กกล้าในเตาตื้นขนาดใหญ่
การใช้อุณหภูมิสูงเพื่อเผาผลาญคาร์บอนและสิ่งสกปรกอื่น ๆ กระบวนการนี้อาศัยห้องอิฐอุ่นใต้เตาไฟ เตาปฏิกรณ์ภายหลังใช้ก๊าซไอเสียจากเตาเผาเพื่อรักษาอุณหภูมิที่สูงขึ้นในห้องอิฐด้านล่าง
วิธีการนี้อนุญาตให้ผลิตในปริมาณที่มากขึ้น (50-100 เมตริกตันสามารถผลิตได้ในเตาเผาหนึ่งชิ้น) การทดสอบเป็นระยะ ๆ ของเหล็กที่หลอมละลายเพื่อให้สามารถผลิตได้ตามข้อกำหนดเฉพาะและการใช้เศษเหล็กเป็น เป็นวัตถุดิบ แม้ว่ากระบวนการนี้เองช้ากว่ามากถึงปี 1900 กระบวนการเปิดเตาส่วนใหญ่ได้เปลี่ยนกระบวนการ Bessemer
การเกิดอุตสาหกรรมเหล็ก
การปฏิวัติในการผลิตเหล็กที่ให้วัสดุที่มีราคาถูกและมีคุณภาพสูงขึ้นได้รับการยอมรับจากนักธุรกิจจำนวนมากในแต่ละวันว่าเป็นโอกาสในการลงทุน นายทุนแห่งปลายศตวรรษที่ 19 รวมถึงแอนดรูว์คาร์เนกีและชาร์ลส์ชวาวได้ลงทุนและทำเงินนับล้าน (พันล้านในกรณีคาร์เนกี) ในอุตสาหกรรมเหล็ก บริษัท คาร์เนกีของ US Steel Corporation ก่อตั้งขึ้นในปี 2444 เป็น บริษัท แรกที่เปิดตัวมูลค่ากว่าหนึ่งพันล้านดอลลาร์
การผลิตเหล็กอาร์คเตาไฟฟ้า
หลังจากช่วงเปลี่ยนศตวรรษแล้วการพัฒนาอื่น ๆ ก็เกิดขึ้นซึ่งจะมีอิทธิพลอย่างมากต่อวิวัฒนาการของการผลิตเหล็ก เตาไฟฟ้าอาร์คอาร์คของ Paul Heroult ได้รับการออกแบบมาเพื่อส่งผ่านกระแสไฟฟ้าผ่านวัสดุที่มีประจุทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันความร้อนและอุณหภูมิสูงถึง 3272 999 องศาเซลเซียสมากกว่า 1800 องศาเซลเซียสมากกว่า 999 องศาเซลเซียสมากกว่า เพียงพอต่อความร้อนของการผลิตเหล็ก
สำหรับเหล็กกล้าชนิดพิเศษตอนเริ่มแรก EAF ใช้ในการผลิตและในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองใช้สำหรับการผลิตโลหะผสมเหล็ก ต้นทุนการลงทุนต่ำที่เกี่ยวข้องกับการจัดตั้งโรงโม่ EAF ช่วยให้พวกเขาแข่งขันกับผู้ผลิตรายใหญ่ของสหรัฐฯเช่น US Steel Corp. และ Bethlehem Steel โดยเฉพาะเหล็กกล้าคาร์บอนหรือผลิตภัณฑ์ที่ยาวนาน
เนื่องจาก EAF สามารถผลิตเหล็กได้จากเศษเหล็กหรือเศษเหล็ก 100% ต้องใช้พลังงานน้อยลงต่อหน่วยการผลิต ในทางตรงกันข้ามกับพื้นเตาออกซิเจนขั้นพื้นฐานการดำเนินงานยังสามารถหยุดทำงานและเริ่มต้นด้วยค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องได้เล็กน้อย ด้วยเหตุนี้การผลิตผ่านทาง EAF จึงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องมานานกว่า 50 ปีและคิดเป็นสัดส่วนประมาณ 33% ของการผลิตเหล็กทั่วโลก
การผลิตเหล็กออกซิเจน
การผลิตเหล็กส่วนใหญ่ทั่วโลก - ประมาณ 66% - ปัจจุบันผลิตในโรงงานผลิตออกซิเจนพื้นฐาน การพัฒนาวิธีการแยกออกซิเจนจากไนโตรเจนในเชิงอุตสาหกรรมในทศวรรษที่ 1960 ให้ความสำคัญกับการพัฒนาเตาเผาออกซิเจนขั้นพื้นฐาน
เตาหลอมออกซิเจนขั้นพื้นฐานเป่าแตรออกซิเจนเป็นจำนวนมากของเหล็กหลอมและเศษเหล็กและสามารถทำให้ค่าใช้จ่ายมากขึ้นอย่างรวดเร็วกว่าวิธีการเปิดเตา เรือขนาดใหญ่ที่ถือเหล็กได้ถึง 350 เมตริกตันสามารถเปลี่ยนเป็นเหล็กได้ภายในเวลาไม่ถึงหนึ่งชั่วโมง ประสิทธิภาพด้านต้นทุนของการผลิตเหล็กออกซิเจนทำให้โรงงานที่เปิดกว้างและไม่สามารถแข่งขันได้และหลังจากการผลิตเหล็กออกซิเจนในทศวรรษ 1960 การเริ่มเปิดดำเนินการได้เริ่มขึ้น สถานที่แห่งสุดท้ายในสหรัฐฯปิดฉากลงในปีพ. ศ. 2535 และในประเทศจีนในปี 2544 ที่มา: Spoerl, Joseph S. ประวัติโดยสังเขปของการผลิตเหล็กและเหล็กกล้า
วิทยาลัย Saint Anselm
สมาคมเหล็กโลก www steeluniversity org
ถนน Arthur & Alexander, W. O. 1944.
โลหะในการบริการของมนุษย์
ฉบับที่ 11 (พ.ศ. 2541)