علوم الأرض والجيولوجيا

كيفية تطور عملية “صهر الحديد” عبر الزمن

2015 عصرا البخار والكهرباء

براون بير

KFAS

عملية صهر الحديد علوم الأرض والجيولوجيا

كان الحديد دائماً مادة هامة للإنسان منذ عصور ما قبل التاريخ ، وحين تم تطوير عملية الصهر صار يشكل بطرق مختلفة جداً تمتد من المدافع حتى المدافئ ، وأدى إنتاج الفولاذ إلى تحقيق إنجازات رائعة في عالم الهندسة مثل ناطحات السحاب والجسور الضخمة .

في عصور ما قبل التاريخ استخدم الناس الحديد من النيازك ، ولكن لم يكن بالإمكان صهر الحديد على مستوى واسع حتى حوالي 1500 قبل الميلاد ، وكانت أول الشعوب التي قامت بذلك الحثيين الذين عاشوا فيما يعرف الآن باسم تركيا .

وكان الحديد الخام يصهر في نار توقد بالفحم ، فينتج معدن في شكل كتل صلبة يتم طرقها حتى تخرج منها الشوائب ، وكان يسمى المنتج النهائي الحديد المطاوع . 

ولآف السنين كانت تلك الطريقة السبيل الوحيد لإنتاج الحديد وكان يستخدم هذا المعدن بشكل رئيسي لصنع الأسلحة والأدوات .

 

الحديد المطاوع

شكل من الحديد صلب ومطاوع وطري نسبياً ، يحتوي في العادة على أقل من 0,1 في المائة من الكربون و 1 أو 2 في المائة من الجفاء .

 

الأفران اللافحة الأولى

في حوالي 600 قبل الميلاد طور الصينيون فرناً جديداً أكثر ارتفاعاً يُزود بالوقود وخام الحديد المطحون من أعلاه ويحشر الهواء من أسفله ، ولكن لم يكن هذا الفرن كافياً لإنتاج الحديد في شكل سائل وبكميات كبيرة.

وكان الحديد المنتج يصب في قوالب لعمل أشياء كبيرة عن طريق عملية صب الحديد وبعد ذلك بزمن طويل في حوالي 1400 للميلاد ظهر الفرن اللافح بشكل مستقل في أوروبا .

مع بداية القرن الثامن عشر صار الفحم نادراً ، ففي عام 1709 أقام البريطاني أبراهام داربي الذي كان يعمل في صهر الحديد باستخدام فحم الكوك لتزويد الفرن العالي بالوقود ، وفحم الكوك وقود يحتوي على نسبة عالية من الكربون ويصنع عن طريق تسخين الفحم في فرن مغلق وكان استخدامه من أحد المعالم الأولى في الثورة الصناعية .

 

تزايدت أهمية الحديد المسكوب كمادة تكنولوجية وفي عام 1779 بنى أحفاد داربي في شروبفاير في انجلترا أول جسر يصنع من الحديد خارج الصين . 

مهدت بريطانيا الطريق في تطور صنع الحديد حتى عام 1870 تقريباً حين بدأت كل من ألمانيا والولايات المتحدة الأمريكية بالهيمنة .

 

تحسين العملية

كان الحديد المسكوب هشاً جداً لدرجة لا يمكن استخدامه لأغراض صناعية ، ولهذا ظل الطلب على الحديد المطاوع ، إلا أنه كان يعيق استخدامه الكميات القليلة المنتجة منه . 

في عام 1784 سُجلت براءة اختراع أسلوب جديد سمي عملية تسويط الحديد تحت اسم البرطياني هنري كورت (1740 – 1800 ) الذي كان يعمل في تصنيع الحديد . 

يسلط هواء ساخن نار موقدة بالفحم على كتلة حديد من فرن عالي ، بحيث تذوب كتلة الحديد وتتحول إلى حديد مطاوع . 

وهذه العملية جعلت الحديد المطاوع أقل ثمناً بكثير ، وازداد الطلب على الحديد المطاوع بشكل كبير حيث أصبح يستخدم في بناء السكك الحديدية والجسور والسفن الجديدة المصنوعة من الحديد .

اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى
Loading cart ⌛️ ...
إغلاق