Istoria otelului

Istoria otelului incepe din antichitate. Otelul este un aliaj din fier si alte elemente: carbon, mangan, fosfor, sulf, siliciu, urme de oxigen, azot si aluminiu. Carbonul si celelalte elemente din aliaj actioneaza ca un agent de intarire.

Otelul are un continut de carbon sub 2,11 %. Aliajele fier – carbon, cu mai mult de 2,11 % carbon se numesc fonte. Cel mai vechi obiect din otel este o bucata de feronerie, excavat intr-un sit arheologic din Anatolia ( Kaman-Kalehoyuk) ce dateaza de aproximativ 4000 de ani. Atunci cand continutul de carbon este peste 0,3% materialul devine dur si casabil daca se stinge in apa la o temperatura de 850-900 grade Celsius.

Fragilitatea sa poate fi redusa prin reincalzirea sa in intervalul 350-500 grade Celsius, proces numit calire. Judecand dupa microstructura artefactelor ramase, egiptenii cunosteau acest tip de tratament termic in jurul anului 900 i.Hr. Astfel produceau un material ideal pentru fabricarea de sabii si cutite. De asemenea, exista dovezi care atesta producerea otelului tratat termic in timpul dinastiei Han (206 i.Hr – 25 d.Hr ). Cu toate acestea civilizatiile antice nu stapaneau in totalitate metodele de producere a otelului, utilizarile sale erau limitate si supuse unor procese de productie foarte lungi .

Intre anul 300 i.Hr – 1700 d.Hr este epoca legendarului otel de Damasc. Secretele producerii acestui otel s-au pierdut in timp, insa au ramas artefactele. Istoria acestui otel isi are inceputurile in India, in jurul anului 300 i.Hr. Dar si-a castigat recunoasterea in timpul Cruciadelor din Evul Mediu. Otelul de Damasc putea fi indoit sub presiune fara a se rupe. Studii recente sugereaza ca nanoturi de carbon erau incluse in structura sa, ceea ce ar explica o parte din calitatile sale legendare.

Progres major in istoria otelului

Un progres major a avut loc in 1751 cand Benjamin Huntsman a stabilit o otelarie la Sheffield, Anglia. Aici otelul era obtinut prin topirea minereului de fier si fonta in creuzete de lut la o temperatura de 1500-1600 grade Celsius, folosind cocsul drept combustibil. Sheffield a devenit centrul de productie a otelului creuzet. In anul 1873, anul de varf, productia a fost de circa 110.000 tone, aproximativ jumatate din productia mondiala. Procedeul s-a raspandit in Suedia si Franta iar apoi in Germania, unde este asociat cu lucrarile lui Alfred Krupp, in Essen . Acest procedeu a permis producerea pentru prima oara a otelurilor aliate. Asta, datorita faptului ca elementele de aliere puteau fi adaugate metalului topit, in creuzet. Procedeul a intrat in declin de la inceputul secolului 20. Se crede ca ultimul cuptor creuzet a fost functionabil in Sheffield pana in 1968 .

Inainte de 1860 otelul era un produs scump, fabricat in cantitati mici. Structurile metalice erau realizate din fier forjat sau turnat.

Era moderna in industria siderurgica

Istoria otelului are un punct de cotitura odata cu era moderna a fabricarii acestuia. Fiind legata de numele metalurgistului britanic Henry Bessemer. In procedeul Bessemer, fonta bruta este transformata in otel prin suflarea de aer prin ea, dupa ce a fost  indepartata din cuptor. Procedeul demonstrat de Bessemer in 1856 a devenit operational cu succes din 1864. Acest procedeu se numara printre cele mai importante evolutii de productie ale epocii moderne. Un proces similar a fost utilizat in Statele Unite de catre William Kelly in 1851, brevetat in 1857. O dificultate a procesului Bessemer era faptul ca se putea transforma doar fonta cu continut  scazut de fosfor si sulf.

Un procedeu alternativ al fabricarii otelului a fost dezvoltat, in 1860, de catre William si Friedrich Siemens, in Marea Britanie si Pierre si  Emile Martin, in Franta. Cuptorul cu vatra deschisa era alimentat cu aer si gaz combustibil, care erau preincalzite de catre gaze de ardere la 800 grade Celsius. Era obtinuta o temperatura a flacarii de 2000 grade Celsius, care era suficienta pentru a topi sarja. Putea fi folosita fonta topita, resturi reci sau o combinatie a celor doua. Pana in 1950, 90 %  din otelul produs in Marea Britanie si S.U.A  erau produse cu ajutorul cuptorului cu vatra deschisa. Acest procedeu insa era unul consummator de timp.

Odata cu dezvoltarea industriei energiei electrice spre sfarsitul secolului 19 a devenit posibila folosirea  curentului electric ca sursa de energie in fabricarea otelului. Astfel a fost realizat cuptorul cu arc electric. Este o tehnologie care foloseste 100% resturi de otel, ideala pentru producerea otelurilor slab aliate.

Convectorul pe baza de oxigen

In 1948 este dezvoltat un alt procedeu, de catre Robert Durrer, cunoscut sub denumirea convectorului pe baza de oxigen sau convectorul LD (denumit dupa orasele austriece Linz si Donawitz). Este o varianta rafinata a procedeului Bessemer, suflarea de aer este inlocuita cu suflarea de oxigen. Astfel s-au redus costurile de capital, timpul de topire si a crescut productivitatea. Incepand cu 1960 procedeul pe baza suflarii de oxigen a inlocuit cuptorul cu vatra deschisa si procedeul Bessemer pe ambele parti ale Atlanticului.

Articole similare:

Principalii producatori de otel

Otel carbon