De staalrevolutie (blog) - Metaalplan.nl

De staalrevolutie

Staal bestaat al zesduizend jaar, maar voor het grootste deel van de geschiedenis was het onduidelijk hoe staal in elkaar zat. Zelfs de beste smeden tastten in het duister en schreven de kwaliteit van hun werk vaak toe aan bizarre rituelen die ze tijdens het smeden toepasten. In vroeger eeuwen gold staal daarom letterlijk als een magisch materiaal.

Dat de smeden van weleer erin slaagden om staal te maken, kwam door de manier waarop ze hun ijzer bewerkten. Door verhitting, vouwen en platslaan van het ijzer, legde de smid zoveel mogelijk van het ijzer bloot aan de lucht, waardoor alle onzuiverheden geleidelijk wegbrandden. Meestal was het resultaat echter smeedijzer: ijzer waar minder dan 0,25% koolstof in zit. Staal ontstond bijna altijd per ongeluk.

Het grote probleem met staal en smeedijzer was echter dat het productieproces te arbeidsintensief was om er veel van te maken. Massaproductie van het soort staalproducten waar onze moderne wereld op vertrouwd, liet daarom op zich wachten.

Aanvankelijk was het niet staal, maar gietijzer dat de grote bouwwerken van de vroege industriële revolutie mogelijk maakte. Toen de Engelsman Abraham Darby in 1709 ontdekte dat cokes een veel effectieve brandstof was dan houtskool, groeide de gietijzerproductie namelijk exponentieel. De massaproductie van gietijzer veranderde de manier waarop mensen bouwden voorgoed.

Staal werd sinds 1856 op industriële schaal geproduceerd, maar omdat gietijzer goedkoper was, bleef de staalrevolutie aanvankelijk uit. Eerder in de negentiende eeuw hadden wetenschappers ontdekt dat de hoeveelheid koolstof in een ijzersoort invloed had op de sterkte van het metaal. Zo ontdekten ze ook dat het puurste ijzer niet per se het sterkst was. Staal ontleende zijn kracht juist aan een heel precieze hoeveelheid koolstof. Als ijzer nog 1% koolstof bevatte, was het op z'n sterkst.

Nu men eindelijk wist hoe staal in elkaar zat, konden wetenschappers de productie formaliseren en een industrieel procedé ontwikkelen dat massaproductie mogelijk zou maken. Maar dat bleek nog knap lastig. Een van de mensen die zich daaraan waagden, was Henry Bessemer, rond 1855. Hij ontwierp een enorme ketel die hij vulde met vloeibaar ijzer. Via een pijp onderaan de ketel blies hij lucht door het vloeibare ijzer, zodat de koolstof weg kon branden. Zodra er nog maar 1% koolstof over was kon hij de ketel met een ruk aan een hendel omkiepen, zodat er liters en liters vloeibaar staal uit kwamen lopen. Dit procedé werkte met de cokes en het ijzer dat Bessemer zelf voor handen had, maar het bleek dat fabrikanten elders op aarde daar weinig aan hadden doordat daar de grondstoffen varieerden. Consistente resultaten bleven uit en even scheen het alsof de wereldwijde massaproductie van staal een ingenieursdroom zou blijven.

Echter, op een goede dag klopte een zekere Robert Forester Mushet aan bij Bessemer met een oplossing. Forester had het briljante idee om eerst alle koolstof uit het ijzer te halen en er vervolgens weer iets aan toe te voegen. Dat kon namelijk wel nauwkeurig en vereiste geen lastige aanpassingen aan Bessemers ontwerp. Dit idee redde Bessemer van de ondergang en verzekerde dat het Bessemerprocedé de geschiedenis in ging als een groot succes. Het gaf de industriële revolutie een nieuwe impuls en domineerde de staalindustrie voor veertig jaar.

Bron: Roestvast Staal, vakblad over RVS en andere hoogwaardige legeringen

Dit blog is toegevoegd op vrijdag 21 februari '14