تاریخچه تولید فولاد

تاریخچه تولید فولاد به 4000 سال قبل از آغاز عصرآهن برمی‌گردد. قدیمی‌ترین نمونه‌های اولیه مربوط به استفاده از فولاد حدوداً 1800 سال قبل از میلاد ثبت شده و دقیقا از آن زمان با پشت سرگذاشتن عصرهای گوناگون از امپراطوری روم، اسپارت‌ها، سلسله‌های چین به کاربردهای امروزی رسیده‌است. اما چه کسی فولاد را کشف کرد؟

اگرچه تعیین زمان دقیق کشف فولاد غیرممکن است؛ اما با نگاه به تاریخچۀ تولید فولاد در طول تاریخ به ما کمک می‌کند تا کسانی که در پیدایش فولاد نقشی داشته‌اند، پیدا کنیم.

تاریخچه تولید فولاد در ایران، به پیش از سال‌های 1309 یا 1310 شمسی باز می‌گردد. اما طرح‌هایی که برای ایجاد این صنعت تعیین شده‌بود، به دلیل جنگ جهانی دوم ناتمام ماند. ما در این مقاله قصد داریم، به بررسی دقیق تاریخچه شکل گیری صنعت فولاد در جهان و ایران و پیشرفت آن تا زمان حال بپردازیم.

امروزه فولاد سازی، یکی از مهم ترین صنایع هر کشور محسوب می‌شود. فولاد، پایه و اساس تولید مقاطع و محصولات جانبی مختلفی مانند قطعات خودروسازی، لوازم خانگی، وسایل الکترونیکی و … است. پس از اینکه نیاز به وجود وسایل آهنی و فولادی در زندگی انسان احساس شد، تلاش برای گسترش این صنعت نیز شکل گرفت.

عصر آهن و تاریخچه تولید فولاد

بیایید سرنخ‌های مرتبط با تاریخچه تولید فولاد را در طول تاریخ بررسی کنیم:

قرن سیزدهم قبل از میلاد

اولین نشانه‌های تولید فولاد را می‌توان به آهنگران قرن سیزدهم ربط داد؛ آهنگرانی که برای اولین بار دریافتند، با کم کردن درصد کربن در آهن، این ماده مقاوم‌تر و با دوام‌تر می‌شود.

قرن ششم قبل از میلاد

صنعت‌گران در هند باستان، از فولاد برای ساخت تیغه، نیزه و شمشیر استفاده می‌کردند. چون در این نوع فولاد از ماده‌ای به نام ووتز استفاده می‌شد به آن فولاد ووتز یا (wootz steel) هم گفته می‌شود. در گذشته از فولاد ووتز به‌دلیل تیز و مقاوم بودن در ساخت انواع سلاح استفاده می‌شد. به این فولاد، فولاد دمشق هم گفته می‌شود.

فولاد دمشقی

قرن سوم پس از میلاد

چین به‌عنوان تولیدکننده انبوه فولاد شناخته شده‌است. به احتمال زیاد در این بازۀ زمانی در کشور چین، از تکنیک‌هایی مشابه فرایند بسمر (در ادامه راجع‌به این فرایند بیشتر صحبت خواهیم کرد) که در قرن نوزدهم در اروپا رواج یافت، استفاده می‌کردند.

نمونه‌های تولید فلز فولاد با کیفیت در چین را می‌توان به قرن دوم قبل از میلاد ربط داد؛ اما تولید انبوه آن در قرن سوم پس از میلاد آغاز شد.

قرن چهارم پس از میلاد

ستون آهنی دهلی (Iron Pillar of Delhi) در سال 402 میلادی در هند ساخته شد. این ستون به‌دلیل مقاومت در برابر زنگ‌زدگی مشهور است و تا به امروز پابرجاست. برای محافظت این ستون در برابر خوردگی و رطوبت، لایه‌ای از جنس فسفر روی ستون فولادی کشیده شده‌است. تصویر این ستون را در زیر ببینید:

ستون فولادی دهلی

قرن یازدهم

استفاده از فولاد دمشق (Damascus steel) در قرن یازدهم در خاورمیانه توسعه یافت و بیشتر برای ساخت تیغه‌های شمشیر استفاده می‌شد. تیغه‌های دمشقی در خاور نزدیک از شمش‌های فولاد ووتز که از هند و سریلانکا وارد می‌شد، تولید می‌شدند. محصولات تولید شده به‌دلیل توانایی‌شان در تراشیدن لبه‌های بسیار تیز و مقاومت در برابر شکستن، مشهور بودند.

قرن دوازدهم

در قرون‌وسطا در آسیای جنوبی نوعی فولاد به نام فولاد بوته‌ای کشف شد. این نوع فولاد نسبت به فولاد امروزی شکننده‌تر بود؛ اما در برخی کاربری‌ها مانند ساخت ابزارآلات استفاده می‌شد. تا قرن دوازدهم، سریلانکا بزرگترین تأمین‌کننده فولاد بوته‌ای در جهان بود.

تفاوت اصلی فولاد دمشقی مدرن و فولاد بوته‌ای در فرآیند ساخت آن‌ها است. فولاد دمشقی با جوشکاری چند لایه فولاد به یکدیگر ساخته‌شده، در حالی که فولاد بوته‌ای از ذوب فولاد باکیفیت با مواد دیگر در یک بوته ساخته می‌شود.

فولاد بوته ای

قرن هفدهم و نوزدهم

در قرن هفدهم خواص آهن برای همه روشن بود، اما افزایش روز افزون شهرنشینی در اروپا، نیازمندی به فلز را بیش از پیش کرد و در قرن نوزدهم، متالوژیست‌ها برای تامین آهن مورد نیاز برای گسترش راه‌آهن شروع به چاره‌اندیشی کردند. باید مشکل شکنندگی آهن و فرایندهای تولیدی ناکارآمد حل می‌شد.

همین کارها باعث شناخته‌تر شدن فولاد و گسترش استفاده از آن شد. در سال 1856 پیشرفتی در تاریخ فولاد رخ داد و هنری بسمر از اکسیژن برای کاهش میزان کربن آهن استفاده کرد و صنعت فولاد مدرن متولد شد و تاریخچه تولید فولاد دگرگون شد.

سال 1702

کک برای اولین بار در ذوب سنگ آهن در حجم زیاد استفاده شد و بعد از آن جایگزین چوب و زغال چوب شد. می‌توان گفت این رخداد شروع تازه‌ای برای تولید فلز فولاد بود.

یکی از قدیمی‌ترین انواع فولاد، فولاد ضدزنگ است که تولید آن در قرن 17 میلادی، در آلمان و انگلیس آغاز شد. به کمک این نوع فولاد با افزایش میزان کربن در آهن، چدن مذاب با استفاده از فرایندی به نام سمنتاسیون (هیدرومتالوژی) تولید می‌شود.

در این فرآیند، میله‌های آهنی با زغال چوب پودری در جعبه‌های سنگی و گرم پوشیده شده‌اند. پس از حدود یک هفته، آهن، کربن را در زغال چوب جذب می‌کند.

گرمایش مجدد، کربن را به‌طور یکنواخت توزیع می‌کند و در نهایت پس از خنک شدن، فولاد ضدزنگ به دست می‌آید.

کربن بیشتر، باعث تولید فولاد ضدزنگ و کارآمدتر می‌شود. فولاد به دست آمده از آهن چدن مناسب‌تر است و قابلیت نوردکاری و فشرده‌سازی دارد.

سال 1712

توماس نیوکامن (Thomas Newcomen) اولین موتور بخار تجاری موفق را ساخت. و فولاد راه صنعت را به سوی انقلاب صنعتی هدایت کرد.

موتور بخار
صنعت فولاد

سال 1740 

تکنیک فولاد بوته‌ای که در بالا به اولین استفاده از آن اشاره کردیم، توسط مخترع انگلیسی به نام بنجامین هانتسمن (Benjamin Huntsman) توسعه یافت. تولید فولاد ضدزنگ در دهه‌ی 1740 گسترش یافت؛ زمانی که بنجامین هانتسمن، ساعت‌ساز انگلیسی در حال تلاش برای تولید فولاد با کیفیت برای فنرهای ساعت خود بود، متوجه شد که فلز ممکن است در بوته‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌های رسی ذوب شود و با یک شار ویژه برای حذف خاکستری که روند سمنتاسیون را پشت سر گذاشته‌شده، تصفیه شود.

همین امر موجب شد تا فولاد مایع یا عملیات ریخته‌گری به‌وجود آید. اما با توجه به اینکه هزینه‌های تولید بسیار زیاد بود، هر دو فولاد ضدزنگ و فولاد ریخته‌گری فقط در پروژه‌های تخصصی استفاده می‌شد.

استیل ضد زنگ

سال 1779

قدرت در کارخانه‌های فولاد جریان یافت، به این معنی که آنها دیگر نیازی به استفاده از آب نداشتند و با روش‌های دیگری به نورد فولاد مشغول شدند. با نگاه به تاریخچه تولید فولاد و بررسی مراحل مختلف، می‌توان فهمید که با استفاده از روش‌های جدید پروسه تولید فولاد، کارآمدتر از قبل می‌شد.

سال 1783

هنری کورت (Henry Cort) شخصی که اهل انگلیس بود، غلتک فولادی را برای تولید فلزات اختراع کرد. پس از آن، آهنگران دریافتند که چطور می‌توان چدن خام را با استفاده از کوره‌های پودلینگ (که توسط هنری کورت در سال 1784 توسعه داده شد) به یک آهن کارشده‌ی کم کربن تبدیل کنند.

کوره گرم ذوب آهن که با استفاده از ابزارهای بلند و درشت، اجازه می‌دهند اکسیژن با کربن ترکیب شود سپس به آرامی آن را حذف می‌کنند.

زمانی که کربن موجود در آهن کاهش می‌یابد، نقطه ذوب آن افزایش پیدا می‌کند، به‌طوری که توده‌های آهن در کوره انباشته می‌شوند، این توده‌ها قبل از این که به ورق یا ریل نورد‌شده تبدیل شوند با چکش آهنگری روی آن‌ها کار می‌شود.

سال 1794

فیلیپ وان (Phillip Vaughn)، مخترع ولزی، طرح بلبرینگ را برای پشتیبانی از محور کالسکه به ثبت رساند.

قرن هجدهم

در قرن هجدهم، فولاد به‌عنوان یک ماده بسیار ارزشمند با کاربردهای فراوان شناخته شد. با این حال، تولید آن بسیار گران بود و در کاربردهای خاص مانند تولید زره، ابزار و سلاح تولید می‌شد.

سال 1813

مهندس انگلیسی هنری بسمر (Henry Bessemer) در 19 ژانویه 1813 متولد شد. اجازه دهید بعداً به این موضوع بپردازیم).

سال 1830 

کم‌کم ماشین‌آلات فولادی در صنعت کشاورزی به کار گرفته‌شد.

سال 1855 

فرآیند بسمر معرفی شد. فرآیند بسمر اولین فرآیند صنعتی ارزان قیمت برای تولید انبوه فولاد از آهن مذاب قبل از توسعه تولید آن به روش کوره باز بود. در این روش ناخالصی‌ها از آهن از طریق اکسیداسیون حذف می‌شد. هر چه ناخالصی کمتر باشد، فولاد قوی تر است.

فرآیند بسمر

هر آنچه گفتیم نگاهی مختصر به تاریخچه تولید فولاد بود. برای آشنایی بیشتر با فرایند بسمر و اتفاقات بعد از آن در مسیر تولید فلز فولاد باید نگاهی عمیق‌تر به اتفاقات این بازۀ زمانی بیاندازیم.

در سال 1860 بیش از 3000 کوره پودلینگ در بریتانیا ساخته شده‌بود؛ اما این روند به‌دلیل کمبود نیروی کار و کاهش شدت سوخت به تعویق افتاد. در نتیجه، چدن ساخته شده در کوره‌های پودلینگ، به‌عنوان فلز اصلی در صنعت انگلستان در طول قرن نوزدهم باقی ماند.

چدن فلز محکمی است؛ اما به دلیل وجود کربن در آن، شکننده و ترد است و برای نورد و شکل دادن فلز مناسبی نیست. زمانی که متالوژیست‌ها متوجه شدند محتوای کربن زیاد در آهن آن را شکننده می‌کند، روش‌های جدیدی برای کاهش میزان کربن و افزایش کارآیی آن آزمایش کردند.

تاریخچه تولید فولاد در ایران

بر اساس شواهد، تاریخچه استفاده از آهن در جهان به 4000 سال قبل باز می گردد. در آن زمان افراد برای تولید نیزه، سلاح، شمشیر، زره، ابزارآلات کشاورزی و… از ذوب فولاد و شکل دهی آن استفاده می کردند.

باگذشت زمان با پیشرفت جوامع و بروز انقلاب صنعتی، کشورهای مختلف در غرب و شرق جهان، تصمیم گرفتند صنعت فولاد را ایجاد کنند. تصمیم‌گیری برای تولید فولاد در ایران، از سال 1306 شمسی آغاز شد. در آن زمان احداث ریل قطار و ایجاد راه آهن، نیازمند فولاد بود که مسلما هزینه های زیادی داشت.

این پروژه از سال 1306 تا 1328 با موفقیت پیش رفت، اما در نهایت به دلیل کمبود بودجه متوقف شد. پس از کودتای 28 مرداد و انعقاد قرارداد بین ایران و آلمان، پروژه احداث راه آهن مجددا شروع شد.

بر اساس مدارک ثبت شده پس از بسته شدن این قرارداد، آلمان دستگاه های مورد نیاز برای احداث کارخانه تولید فولاد را در اختیار ایران قرار داد و کارخانه فولادسازی در سال 1329 در شهر کرج به طور رسمی تاسیس شد.

پس از وقوع جنگ جهانی دوم، آلمان خاک ایران را ترک کرد و به دلیل کمبود بودجه، نیروی انسانی و عدم همکاری از سوی بانک جهانی، پروژه تولید فولاد در ایران دوباره متوقف شد.

در نهایت دولت ایران در سال 1342 با همکاری کشور سوئد، اولین کارخانه تولید محصولات فولادی را در شهر اهواز احداث کرد. به این ترتیب، تاریخچه تولید فولاد در ایران تکمیل شد و این رویای دیرینه تحقق پیدا کرد. تولیدات این کارخانه بیشتر شامل تجهیزات جنگی و محصولات مورد استفاده در راه آهن بود.

تولید فولاد بعد از انقلاب اسلامی

کارخانه اهواز تا سال 1383، به عنوان یکی از بزرگترین تولیدکنندگان فولاد در جهان مشغول به فعالیت بود تا اینکه به دلیل مشکلات سیاسی و تحریم‌ها، فعالیت آن در سراشیبی قرار گرفت.

پس از پیروزی انقلاب اسلامی در سال 1358، شرکت ملی فولاد ایران با نام اختصاری NISCO از ترکیب شرکت‌های صنعتی تاسیس شد. NISCO تا سال 1379 به عنوان بزرگترین و تنها شرکت فولاد در ایران مشغول به فعالیت بود.

در سال 1379، شرکت ملی فولاد ایران به دلیل تاسیس وزارتخانه ایمیدرو، به زیر مجموعه آن تبدیل شد. این دو شرکت با همکاری یکدیگر به بررسی پروژه‌های مهم کشوری و نظارت بر تمام مراحل فولاد سازی، از تولید تا بازاریابی و فروش آن پرداختند.

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *