تاريخ صناعة الصلب

يمثل الصلب شكلاً من أشكال الحديد ويتم إزالة معظم الشوائب منه، وبالنسبة للحديد فهو عنصر كيميائي، وهو معدن قوي وصلب ثقيل الوزن ورمادي اللون، ويوجد في الأحجار النيزكية، كما يوجد أيضاً متحداً ضمن العديد من المركبات المعدنية في قشرة الأرض، والحديد قابل للصدأ بسهولة، ويمكن مغنطته وهو ينجذب بقوة نحو قطع المغناطيس، ويستخدم في تصنيع العديد من الأشياء مثل البوابات والحواجز، وعند استخدام خام الحديد في صناعة الصلب يكون نتاج التصنيع مركباً معدنياً أكثر قوة وصلابة، ويتكون الصلب عن طريق معالجة الحديد المنصهر بحرارة عالية مكثفة ومزجه بالكربون، ويستخدم الصلب في صناعة الآلات والسيارات والأدوات والسكاكين والعديد من الأشياء الأخرى. 

يعد صهر الحديد وتصنعة من قدم التاريخ، فقد اكتشف علماء الآثار في مصر أعمال من الحديد يرجع تاريخها إلى عام 3000 قبل الميلاد، كما كانت الأعمال الزخرفية الحديدية تستخدم قبل ذلك التاريخ، في حين كان الأسلوب المتطور نسبياً لتقسية الأسلحة الحديدية عن طريق المعالجة الحرارية معروفاً لدى الإغريق في حوالي عام 1000 قبل الميلاد.

الحديد المطاوع

يتم تصنيف الأعمال الحديدية القديمة وأعمال مزج الحديد حتى القرن الرابع عشر بصفتها أعمال من الحديد المطاوع، وكان يتم تصنيعها عن طريق تسخين كتلة من خام الحديد والفحم النباتي في فرن ، ومن خلال هذه المعالجة كان يتم اختزال الخام إلى الحديد الاسفنجي المعدني الممتليء بخبث متكون من شوائب معدنية ورماد الفحم النباتي، وكان يتم إخراج الحديد مع كميات من الشوائب تسمي الخبث وهو لا يزال متوهجاً من الفرن ومن ثم دقه بمطارق ثقيله لإخراج الخبث وللحام وتقوية الحديد.

كان الحديد الذي يتم إنتاجه تحت هذه الظروف يحتوي عادةً على حوالي 3٪ من جزيئات الخبث و0.1٪ من الشوائب الأخرى، وأحياناً كان يؤدي هذا الأسلوب في تصنيع الحديد عن طريق المصادفة إلى إنتاج صلب حقيقي وليس حديداً مطاوعاً، وتعلم العاملون في مجال الحديد كيفية تصنيع الصلب عن طريق تسخين الحديد المطاوع والفحم النباتي في صناديق من الفخار لعدة أيام، وعن طريق هذه العملية كان الحديد يمتص قدراً كافياً من الكربون ليصبح صلباً حقيقياً.

الحديد المنصهر

بعد القرن الرابع عشر أصبحت الأفران المستخدمة في الصهر أكبر حجماً وازدادت قدرتها على السحب لدفع غازات الاحتراق خلال "الشحنه" وهي عبارة عن خليط المواد الخام، وفي هذه الأفران الكبيرة كان يتم أولاً اختزال خام الحديد الموجود في الجزء العلوي من الفرن إلى حديد معدني ليمتص بعد ذلك المزيد من الكربون نتيجة للغازات المدفوعة خلاله عن طريق تيار شديد القوة، وكان نتاج هذه الأفران هو حديد المنصهر ، وهو عبارة عن مزيج ينصهر عند درجة حرارة أقل من التي ينصهر عندها الصلب أو الحديد المطاوع، وقد أطلق عليه اسم الحديد المنصهر لأنه كان يتم صبه في قوالب مستديرة، وبعد ذلك كان يتم تنقيته لتصنيع الصلب.

الأفران العالية والكهربائية

في التصنيع الحديث للصلب يتم استخدام الأفران العالية والتي لا تعدو مجرد صور منقحة للأفران التي استخدمها القدماء من العاملين في مجال الحديد، وقد كان المخترع البريطاني، السير هنري بسمر هو من ابتكر عملية تنقيح الحديد المنصهر بتيارات قوية من الهواء، وكان هو من قام بتطوير فرن أو محول بسمر في عام 1855م، ومنذ عام 1960م بدأت العديد من وحدات التصنيع، ومن بينها شركة قطر ستيل، في إنتاج الحديد باستخدام الأفران الكهربائية.