स्टील और बेसेमर प्रक्रिया का संक्षिप्त इतिहास

ब्लास्ट फर्नेस को पहली बार 6 वीं शताब्दी ईसा पूर्व में चीनियों द्वारा विकसित किया गया था, लेकिन यूरोप में मध्य युग के दौरान वे अधिक व्यापक रूप से उपयोग किए गए थे और कच्चा लोहा के उत्पादन में वृद्धि हुई थी। बहुत अधिक तापमान पर, लोहा कार्बन को अवशोषित करना शुरू कर देता है, जो धातु के पिघलने बिंदु को कम करता है, जिसके परिणामस्वरूप कास्ट होता है लोहा (2.5 प्रतिशत से 4.5 प्रतिशत कार्बन)।

कच्चा लोहा मजबूत होता है, लेकिन यह अपनी कार्बन सामग्री के कारण भंगुरता से ग्रस्त होता है, जिससे यह काम करने और आकार देने के लिए आदर्श से कम हो जाता है। जैसा कि धातुविद इस बात से अवगत थे कि लोहे की उच्च कार्बन सामग्री समस्या की मुख्य वजह थी भंगुरता, उन्होंने लोहे को अधिक बनाने के लिए कार्बन सामग्री को कम करने के लिए नए तरीकों के साथ प्रयोग किया व्यावहारिक।

आधुनिक इस्पात निर्माण प्रौद्योगिकी बनाने में लोहे और उसके बाद के विकास के इन शुरुआती दिनों से विकसित हुआ।

18 वीं शताब्दी के अंत तक, आयरनमैकर्स ने 1784 में हेनरी कॉर्ट द्वारा विकसित पोडिंग भट्टियों का उपयोग करके ढलवां लोहे को कम कार्बन वाले लोहे में बदलना सीख लिया। पिग आयरन पिघला हुआ लोहा है जो ब्लास्ट फर्नेस से बाहर निकाला जाता है और मुख्य चैनल और आसपास के सांचों में ठंडा किया जाता है। इसे इसका नाम मिला क्योंकि बड़े, मध्य और आस-पास के छोटे सिल्लियां एक बोने और चूसने वाले पिगलों से मिलती जुलती थीं।

गढ़ा हुआ लोहा बनाने के लिए, भट्टियों ने पिघले हुए लोहे को गर्म किया, जिसे लंबे समय तक ऊर के आकार के औजारों का उपयोग करके मवादियों द्वारा हिलाना पड़ता था, जिससे ऑक्सीजन को कार्बन के साथ मिलाने और धीरे-धीरे निकालने की अनुमति मिलती थी।

जैसे-जैसे कार्बन की मात्रा कम होती जाती है, लोहे का गलनांक बढ़ता जाता है, इसलिए भट्ठी में लोहे का द्रव्यमान बढ़ेगा। इन जनता को हटा दिया जाएगा और चादर या रेल में लुढ़कने से पहले पोद्दार द्वारा जाली हथौड़े से काम लिया जाएगा। 1860 तक, ब्रिटेन में 3,000 से अधिक पोखर भट्टियां थीं, लेकिन यह प्रक्रिया अपने श्रम और ईंधन की तीव्रता से बाधित रही।

ब्लिस्टर स्टील-के शुरुआती रूपों में से एक है इस्पात-17 वीं शताब्दी में जर्मनी और इंग्लैंड में उत्पादन शुरू किया गया था और सीमेंट की प्रक्रिया के उपयोग से पिघले हुए पिग आयरन में कार्बन सामग्री को बढ़ाकर बनाया गया था। इस प्रक्रिया में, लोहे के सलाखों को पत्थर के बक्से में पाउडर लकड़ी का कोयला के साथ स्तरित किया गया और गर्म किया गया।

लगभग एक हफ्ते के बाद, लोहे को लकड़ी का कोयला में अवशोषित किया जाएगा। बार-बार हीटिंग कार्बन को समान रूप से वितरित करेगा, और परिणाम, ठंडा होने के बाद, छाला स्टील था। उच्च कार्बन सामग्री ने ब्लिस्टर स्टील को पिग आयरन की तुलना में बहुत अधिक व्यावहारिक बना दिया, जिससे इसे दबाया या लुढ़काया जा सके।

ब्लिस्टर स्टील उत्पादन 1740 के दशक में उन्नत हुआ जब अंग्रेजी घड़ी निर्माता बेंजामिन हंट्समैन ने पाया कि धातु सकता है मिट्टी के क्रूस में पिघलाया जाता है और स्लैग को हटाने के लिए एक विशेष प्रवाह के साथ परिष्कृत किया जाता है जो सीमेंटेशन प्रक्रिया को पीछे छोड़ देता है। व्याध अपने घड़ी स्प्रिंग्स के लिए एक उच्च-गुणवत्ता वाला स्टील विकसित करने की कोशिश कर रहा था। परिणाम क्रूसिबल था - या कास्ट-स्टील। उत्पादन की लागत के कारण, हालांकि, ब्लिस्टर और कास्ट स्टील दोनों ही कभी विशेष अनुप्रयोगों में उपयोग किए गए थे।

परिणामस्वरूप, 19 वीं शताब्दी के अधिकांश समय के दौरान ब्रिटेन में औद्योगिक रूप से पुडिंग भट्टियों में बना कच्चा लोहा प्राथमिक संरचनात्मक धातु बना रहा।

यूरोप और अमेरिका दोनों में 19 वीं शताब्दी के दौरान रेलमार्गों की वृद्धि ने लौह उद्योग पर बहुत दबाव डाला, जो अभी भी अकुशल उत्पादन प्रक्रियाओं से जूझ रहा था। इस्पात अभी भी एक संरचनात्मक धातु के रूप में अप्रमाणित था और उत्पादन धीमा और महंगा था। यह 1856 तक था जब हेनरी बेसेमर कार्बन सामग्री को कम करने के लिए पिघले हुए लोहे में ऑक्सीजन को पेश करने के लिए अधिक प्रभावी तरीके से आया था।

अब बेसेमर प्रक्रिया के रूप में जाना जाता है, बेसेमर ने एक नाशपाती के आकार का रिसेप्‍शन तैयार किया है - जिसे एक कनवर्टर के रूप में संदर्भित किया जाता है - जिसमें लोहे को गर्म किया जा सकता है जबकि पिघली हुई धातु के माध्यम से ऑक्सीजन को उड़ाया जा सकता है। चूंकि ऑक्सीजन पिघली हुई धातु से होकर गुजरती है, इसलिए यह कार्बन के साथ प्रतिक्रिया करती है, कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ती है और अधिक शुद्ध लोहे का उत्पादन करती है।

प्रक्रिया तेज और सस्ती थी, कुछ ही मिनटों में लोहे से कार्बन और सिलिकॉन को हटा दिया लेकिन बहुत सफल होने का सामना करना पड़ा। बहुत अधिक कार्बन हटा दिया गया था और बहुत अधिक ऑक्सीजन अंतिम उत्पाद में बने रहे। बेसेमर को अंततः अपने निवेशकों को चुकाना पड़ा जब तक कि उन्हें कार्बन सामग्री को बढ़ाने और अवांछित ऑक्सीजन को निकालने के लिए एक विधि नहीं मिली।

लगभग उसी समय, ब्रिटिश धातु विज्ञानी रॉबर्ट मुशेट ने लोहे, कार्बन, और के एक यौगिक का परीक्षण करना शुरू कर दिया मैंगनीज—जैसे कि spiegeleisen। मैंगनीज को पिघले हुए लोहे से ऑक्सीजन निकालने के लिए जाना जाता था, और स्पाइजेलेसेन में कार्बन सामग्री, अगर सही मात्रा में जोड़ा जाता है, तो बेसेमर की समस्याओं का समाधान प्रदान करेगा। बेसेमर ने बड़ी सफलता के साथ इसे अपनी रूपांतरण प्रक्रिया में जोड़ना शुरू किया।

एक समस्या बनी रही। बेसेमर फॉस्फोरस को हटाने का एक तरीका खोजने में नाकाम रहे थे - एक घातक अशुद्धता, जो स्टील को भंगुर बना देती है - अपने अंतिम उत्पाद से। नतीजतन, स्वीडन और वेल्स से केवल फॉस्फोरस मुक्त अयस्कों का इस्तेमाल किया जा सकता था।

1876 ​​में वेल्शमैन सिडनी गिलक्रिस्ट थॉमस ने बेसेमर प्रक्रिया में रासायनिक रूप से बुनियादी प्रवाह-चूना-पत्थर को जोड़कर एक समाधान तैयार किया। चूना पत्थर ने पिग आयरन से फास्फोरस को स्लैग में खींचा, जिससे अवांछित तत्व को हटाया जा सके।

इस नवाचार का मतलब था कि दुनिया में कहीं से भी लौह अयस्क का इस्तेमाल स्टील बनाने के लिए किया जा सकता है। आश्चर्य नहीं कि स्टील उत्पादन लागत काफी कम होने लगी। इस्पात उद्योग के लिए कीमतें 1867 और 1884 के बीच 80 प्रतिशत से अधिक घट गई, जिससे विश्व इस्पात उद्योग का विकास शुरू हुआ।

1860 के दशक में, जर्मन इंजीनियर कार्ल विल्हेम सीमेंस ने खुले चूल्हा प्रक्रिया के निर्माण के माध्यम से इस्पात उत्पादन को और बढ़ाया। इसने बड़े उथले भट्टियों में पिग आयरन से स्टील का उत्पादन किया।

अतिरिक्त कार्बन और अन्य अशुद्धियों को जलाने के लिए उच्च तापमान का उपयोग करते हुए, प्रक्रिया चूल्हा के नीचे गर्म ईंट कक्षों पर निर्भर करती है। पुनर्योजी भट्टियों ने बाद में भट्ठी से निकास गैसों का उपयोग किया नीचे ईंट के कक्षों में उच्च तापमान बनाए रखा।

इस विधि ने बहुत बड़ी मात्रा (एक भट्ठी में 50-100 मीट्रिक टन) के उत्पादन की अनुमति दी, आवधिक परीक्षण पिघला हुआ स्टील इसलिए इसे विशेष विनिर्देशों को पूरा करने के लिए बनाया जा सकता है, और कच्चे के रूप में स्क्रैप स्टील का उपयोग किया जा सकता है सामग्री। हालाँकि यह प्रक्रिया बहुत धीमी थी, 1900 तक खुले चूल्हा प्रक्रिया ने काफी हद तक बेसेमर प्रक्रिया को बदल दिया था।

इस्पात उत्पादन में क्रांति, जो सस्ती, उच्च गुणवत्ता की सामग्री प्रदान करती है, को दिन के कई व्यापारियों द्वारा निवेश के अवसर के रूप में मान्यता दी गई थी। 19 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध के पूंजीपति, एंड्रयू कार्नेगी और चार्ल्स श्वाबनिवेश किया और इस्पात उद्योग में लाखों (कार्नेगी के मामले में अरबों) बनाए। 1901 में स्थापित कार्नेगी का यूएस स्टील कॉर्पोरेशन, पहला निगम था जिसका मूल्य कभी भी $ 1 बिलियन से अधिक नहीं था।

सदी के मोड़ के ठीक बाद, पॉल हेराल्ट के इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस (ईएएफ) को चार्ज सामग्री के माध्यम से एक विद्युत प्रवाह पारित करने के लिए डिज़ाइन किया गया था: एक्ज़ोथिर्मिक ऑक्सीकरण और 3,272 डिग्री फ़ारेनहाइट (1,800 डिग्री सेल्सियस) तक के तापमान के परिणामस्वरूप, गर्मी स्टील के लिए पर्याप्त से अधिक उत्पादन।

प्रारंभ में विशेष स्टील्स के लिए उपयोग किया जाता था, ईएएफ उपयोग में बढ़ता था और द्वितीय विश्व युद्ध के द्वारा स्टील मिश्र धातुओं के निर्माण के लिए उपयोग किया जा रहा था। ईएएफ मिलों की स्थापना में शामिल कम निवेश लागत ने उन्हें यूएस स्टील कॉर्प जैसे प्रमुख अमेरिकी उत्पादकों के साथ प्रतिस्पर्धा करने की अनुमति दी। और बेथलहम स्टील, विशेष रूप से कार्बन स्टील्स या लंबे उत्पादों में।

क्योंकि ईएएफ 100 प्रतिशत स्क्रैप-या कोल्ड फेर-फीड से स्टील का उत्पादन कर सकता है, उत्पादन की प्रति यूनिट कम ऊर्जा की जरूरत होती है। जैसा कि बुनियादी ऑक्सीजन चूल्हा के विपरीत है, संचालन को भी रोका जा सकता है और कम संबद्ध लागत के साथ शुरू किया जा सकता है। इन कारणों से, 2017 तक ईएएफ के माध्यम से उत्पादन लगातार 50 से अधिक वर्षों से बढ़ रहा है और वैश्विक इस्पात उत्पादन का लगभग 33 प्रतिशत है।

वैश्विक इस्पात उत्पादन का अधिकांश हिस्सा - लगभग 66 प्रतिशत - बुनियादी ऑक्सीजन सुविधाओं में उत्पादित होता है। 1960 के दशक में औद्योगिक पैमाने पर नाइट्रोजन से ऑक्सीजन को अलग करने के लिए एक विधि का विकास मूल ऑक्सीजन भट्टियों के विकास में प्रमुख प्रगति के लिए अनुमति देता है।

बुनियादी ऑक्सीजन भट्टियां पिघले हुए लोहे और स्क्रैप स्टील की बड़ी मात्रा में ऑक्सीजन उड़ाती हैं और ओपन-चूल्हा विधियों की तुलना में बहुत जल्दी चार्ज पूरा कर सकती हैं। 350 मीट्रिक टन लोहे तक के बड़े जहाज एक घंटे से भी कम समय में स्टील में रूपांतरण पूरा कर सकते हैं।

ऑक्सीजन स्टीलमेकिंग की लागत क्षमता ने खुले चूल्हा कारखानों को अप्रभावी बना दिया और 1960 के दशक में ऑक्सीजन इस्पात निर्माण के आगमन के बाद, खुले चूल्हा संचालन बंद होने लगा। अमेरिका में आखिरी ओपन-हार्ट सुविधा 1992 में बंद हुई और चीन में, आखिरी 2001 में बंद हुई।

_{सूत्रों का कहना है:}

_{स्पोर्ल, जोसेफ एस। लौह और इस्पात उत्पादन का संक्षिप्त इतिहास. सेंट एंसलम कॉलेज।}

_{उपलब्ध: http://www.anselm.edu/homepage/dbanach/h-carnegie-steel.htm}

_{द वर्ल्ड स्टील एसोसिएशन। वेबसाइट: www.steeluniversity.org}

_{स्ट्रीट, आर्थर। और अलेक्जेंडर, डब्ल्यू। ओ 1944. मनुष्य की सेवा में धातु. 11 वां संस्करण (1998)।}