O tym, jak powstawała stal

Legenda głosi, że pierwsze żelazo przyszło z nieba. Było zawarte w meteorycie. Potwierdza to etymologia słowa żelazo w różnych językach – w starożytnym Egipcie żelazo nazywane było “Waaper”, co w tłumaczeniu oznacza “urodzone na niebie”, a w starożytnym Koptyku nazywane było “kamieniem niebieskim”. Z uwagi na fakt, rzadkiego występowania meteorytów żelaza w przyrodzie, naukowcy jednak skłaniają się ku ziemskiemu pochodzeniu żelaza.

Najstarsze wyroby metalowe znaleziono na terenie osady, która istniała około ośmiu tysięcy lat temu. Na początku człowiek po prostu odkrył metale, które występują w przyrodzie, czyli złoto, srebro i miedź. W tajemniczy sposób błyszczały, zachwycały oko, dlatego też wykorzystywano je do wyrobu biżuterii. Wkrótce po tym miedź zaczyna być używana jako materiał do produkcji różnych narzędzi: haczyków wędkarskich, grotów strzał i włóczni.

A jak człowiek zaczął wydobywać metal z kamienia? Nie stało się to od razu i nie bez pomocy boskich sił, które w tym przypadku wystąpiły w postaci ognia. Starożytne bóstwa chroniły ludzi, ale musiały też chronić samych siebie. Aby rytualny ogień nie gasł, był on pokrywany kamieniami, a wśród nich okazały się kawałki rudy miedzi. Miedź wytapiana z rudy okazała się mocniejsza od naturalnej, choć wciąż była uznawana za gorszą od kamienia z powodu swojej miękkości. Stop miedzi i cyny, brąz, był znacznie trwalszy, dlatego narzędzia z brązu stopniowo zastąpiły miedziane.

Przez długi czas żelazo było cenione tak samo jak złoto, ponieważ było tak samo rzadkie. To się zmieniło, gdy człowiek odkrył stosunkowo tani sposób na produkcję żelaza – wytapianie go z rudy w piecach metalurgicznych. Wtedy to rozpoczęła się epoka żelaza i trwa ona do dziś.

Przejdźmy teraz do innej tajemnicy: kiedy człowiek dowiedział się, dlaczego robi się metale. Tak, człowiek najpierw dowiedział się, jak robi się metale, ale długo po tym nie mógł zrozumieć, dlaczego. Nie mógł także zapanować nad przemianami żelaza: czasami okazywało się ono twarde, ale kruche, a czasami wręcz przeciwnie, zbyt miękkie. Tak więc, historia wydobycia rudy jest historią różnych eksperymentów, które były prowadzone z metalami i trwały do ostatniego kwartału XIX wieku.

W naszym XXI wieku stal jest produkowana w specjalnie wyposażonych zakładach hutniczych. Gdzie pierwsza ruda żelaza jest topiona w wielkich piecach, w których zamienia się w żeliwo. Żeliwo z kolei jest topione, ale już w otwartych piecach paleniskowych, konwektorach lub piecach elektrycznych, a następnie zamienia się w stal.

A jak udało ci się zdobyć stal, bez całego tego arsenału inteligentnych maszyn? Na wschodzie, w Egipcie i na Wyspach Brytyjskich, a także w starożytnych Helladzie i Rosji, wytapiano stal ze starannie przygotowanej rudy żelaza w małych glinianych naczyniach z gliny (tyglach). Ruda żelaza była wstępnie kruszona na małe kawałki, a następnie wrzucona do ognia. W procesie tym spalono siarkę, fosfor i inne substancje, które pogarszają właściwości metalu. Starożytni mistrzowie nie wiedzieli o istnieniu tych wszystkich substancji i ich wpływie na metal, oczywiście, z doświadczenia wiedzieli tylko, że z kruszonej rudy jest lepsza stal.

Po zakończeniu wypalania rudy zasypywano ją do tygla, a warstwy zasypywano sproszkowanym węglem drzewnym; z reguły usypywano 10-12 warstw (warstwa węgla drzewnego – warstwa rudy – warstwa węgla). W tym przypadku węgiel pełnił rolę nośnika ciepła, ponieważ spalał i topił rudę. Aby spalanie było bardziej intensywne, w podstawie tygla znajdował się otwór, przez który uchodziło powietrze. Później gliniane tygle zastąpiono małymi piecami, które dostarczały już więcej metalu. Pierwsza główna zasada hutnictwa – za stal, uważa się stop, w którym ilość węgla nie przekracza dwóch procent. Druga najważniejsza zasada jest taka, że im więcej węgla jest w stali, tym jest ona mocniejsza, ale mniej plastyczna i na odwrót.

To tyle jeśli chodzi o historię produkcji stali w przeszłości, następnym razem zajmiemy się bardziej nowoczesnymi metodami, czyli tymi których używa się w najbardziej innowacyjnych fabrykach i hutach, a więc tymi, z których korzysta firma Swan Service Sp. z o.o.