فولاد وارد می شود!

علی رغم قدغن های پادشاهی در انگلستان و مباحثات صاعقه آسا در سوریون در فرانسه، نابودی جنگلها واسطه قرار گرفت و زغال سنگ برای اولین بار برای مصرف سوخت عمومی به کار رفت. آنگاه از مرحله ی خدمات خانگی قدم فراتر نهاد و مصارف صنعتی یافت و در شیشه سازیها ( 1635)، آبجوسازیها، مراکز تقطیر و مشروب کشی، کوره های آهکی و آجرپزیها مصرف شد تا روزی که کمی قبل از عهد کرومول یکی از صاحبان کوره های آهنگری در انگلستان از خود سئوال کرد که :
«چرا این ماده را در ذوب آهن به کار نمی بریم؟»
که این شخص ددلی نام داشت.
متاسفانه مسئله چندان ساده نبود و این عمل تبدیل به آسانی انجام نمی شد: زیرا فقط با تبدیل زغال چوب به زغال سنگ غیر ممکن بود که بتوانند از کوره آهن بدست آورند. درواقع، چنانکه قبلاً توضیح دادیم، برای آنکه بتوانند از سنگهای معدنی آهن، فلز خالص را استخراج کنند، باید ابتدا اکسیژنی را که در این سنگهای معدنی موجود است از آن خارج سازند و این کاری است که زغال چوب یا کربن خود به خود انجام می دهد به این مفهوم که با اکسیژن مزبور ترکیب می شود و گاز کربنیک ایجاد می کند. به مفهوم دیگر ضمن اعمالی که در کوره انجام می گیرد زغال چوب نقش مضاعفی را ایفا می کند: از طرفی در نتیجه ی عمل احتراق حرارت لازم برای ایجاد عکس العمل را ایجاد میکند و از طرف دیگر بعنوان عامل شیمیایی در کار مداخله میکند و خود عکس العمل شیمیایی را انجام میدهد. و حتی می توان گفت که نقش سومی را نیز بر عهده دارد زیرا در داخل آهن نیز حل می شود و آن را تبدیل به فولاد (در موردی که میزان کربن کمتر از 1/5 درصد باشد) و یا چدن (در صورتیکه میزان کربن 3 تا 5 درصد باشد) می نماید.
به چه دلیل نمی توان بطور ساده و بدون واسطه ی دیگری زغال سنگ را جانشین زغال چوب کرد؟ زیرا بر خلاف زغال چوب که تقریباً از کربن خالص تشکیل یافته است زغال سنگ عبارت از مجموعه ی ترکیبات بسیار پیچیده ای می باشد. اگر چه زغال سنگ نقش ایجادکننده ی حرارت را حتی بهتر از زغال چوب اجرا می کند، اما در مقام عامل شیمیایی نمی تواند جانشین آن گردد و به عبارت دیگر عکس العمل مطلوب خود به خود انجام نمی شود. برای اینکه بتوان عکس العمل شیمیایی را انجام داد باید زغال سنگ را تبدیل به کربن کرد. پس این مسئله مطرح شد که چگونه می توان چنین عمل تبدیلی را انجام داد؟
قبل از همه ددلی جواب این سئوال را داد: عمل تبدیل در صورتی انجام می گیرد که زغال سنگ را تقطیر کنیم و از آن کوک بسازیم.
آیا ددلی بعد از یافتن راه حل نظری توانست آن را به مقام عمل بگذارد؟
به عبارت دیگر توانست با به کار بردن کوک زغال سنگ در کوره های مرتفع آهن بدست آورد؟ نه، به احتمال قوی این کار انجام نگرفت زیرا این ترقی عظیم را که موجب دگرگونی صنعت ذوب آهن گردید عموماً به خانواده ی دیگری از آهن گدازان انگلیسی به نام داربی نسبت می دهند و تاریخ اجرای آن مربوط به یک قرن بعد از اکتشاف فوق است.
آبراهام داربی Abraham Darbi نیز مانند ددلی در نزدیکی شهر بیرمنگام متولد شده و از ابتدا این مسئله جلب توجه او را کرده بود که این ناحیه از خاک انگلستان در عین حال صاحب زغال و آهن می باشد. از آنجا که وی کواکر Quaker (1)
خدا پرستی بود ازمشاهده ی این موضوع تردیدی حاصل نکرد که قدرت کامله ی الهی این مجاورت را فقط از این لحاظ به وجود آورده است که رهبر او به سوی روشی که باید اختیار کرده باشد.
بنابراین تصمیم گرفت که کار را از همانجا که ددلی رها کرده بود بدست گیرد و آن را تعقیب کند. ازاین لحاظ عازم اسکاتلند شد و در آنجا یک دستگاه ذوب فلز با روش استفاده از زغال ایجاد کرد و شروع به تجارب درباره ی روش تبدیل زغال سنگ به کوک کرد. در سال 1709 در منظور خود توفیق حاصل کرد ولی مرگ به وی مهلت نداد که روش خود را در مرحله ی صنعتی به مقام اجرا در آورد و بنابراین مسئله را به میراث برای پسر خود آبراهام داربی دوم (1762-1710) باقی گذاشت و این شخص توانست برای اولین بار در سال 1735 مواد ذوب شده ی آهن را که بدون واسطه ی زغال چوب ایجاد شده بودند بدست آورد.
این حادثه از لحاظ صنعت اهمیت نامتناهی داشت: با درنظر گرفتن این نکته که انگلستان از لحاظ معادن زغال سنگ یکی از غنی ترین ممالک دنیا بوده است می توانستند هر قدر که لازم بود کوک ایجاد کنند و بنابراین کوره های مرتفع را تا گلو از مواد معدنی و مواد سوختنی پر سازند و آهن و چدن و فولاد بهر میزان که مورد احتیاج باشد بدست آورند. این دوران را می توان ابتدای عهد فولاد نامید که به کلی صورت تمدن را عوض کرد و موجب ثروت و عظمت انگلستان گردید کوره های مرتفع موسسه ی داربی که هنگام مرگ آبراهام داربی اول 600 تن چدن در هر سال تهیه می کردند هنگام مرگ آبراهام داربی دوم هر سال ده هزار تن از آن تحویل می دادند و این میزان در زمان آبراهام داربی سوم تا 15000 تن در هر سال بالا رفت.
اما، و واقعاً هم امایی در کار بود، این تولید فوق العاده نیز از ایرادی که در آن اوقات بر تمام صنایع انگلیسی می گرفتند بری نبود و آن اینکه اگر تولید از لحاظ کمیت از هر حیث ایجاد رضایت می کرد از لحاظ کیفیت در مرحله ی نازلی قرار داشت.
فلزی که بدست می آمد همواره مخلوط با مقداری کف فلز با فلز پوک بود و هر وقت که احتیاج به محصولات عالی داشتند مجبور بودند آن را از سوئد و روسیه که هر دو هنوز به زغال چوب وفادار مانده بودند خریداری کنند.
این نقیصه به خصوص موجبات عدم رضایت تهیه کنندگان ابزار کار می شد که برای تولید محصولات خود احتیاج به فلز مستحکم داشتند. این نکته حقیقت دارد که از مدتها قبل می توانستند فلز مستحکم را به وسیله ی کربن دادن مستقیم سطوح خارجی فلز به وجود آورند زیرا بار این روش در سال 1540 به وسیله ی بیرنگو کچیو Biringuccio به کار رفت اما حتی این فلز مستحکم نیز برای درست کردن قطعات ظریف از قبیل فنر ساعت مورد استفاده نبود.
در واقع اول بار یک نفر ساعت ساز که کاسه ی صبرش لبریز شده بود تصمیم گرفت که شخصاً به کار پردازد و فولادی را که شایسته ی این کار باشد اختراع کند. این ساعت ساز که مسلماً انگلیسی بود بنیامین هنتسمن Benjamin Huntsman (1776- 1704) نام داشت. بعد از اینکه در شهر دونکاستر Doncaster (2) مستقر گردید توانست در سال 1740 بوته ی بسیار مقاومی بسازد به طوری که بتوان فولاد مستحکم را که از عمل کربن دادن سطحی بدست می آمد در آن ذوب کرد. این فولاد را بعد از ذوب کردن آب می داد و به این طریق فلز متجانسی به دست می آمد که ممکن بود برای ساختن دقیق ترین اداوات از آن استفاده کرد. تذکر این نکته بی فایده است که با این روش فقط ممکن بود مقدار کمی از این فلز بدست آورد و بنابراین قیمت تولید که عموماً در جهت خلاف کمیت تغییر می کند به قدری زیاد بود که مهندسین نمی توانستند عملاً از این ابداع استفاده کنند زیرا آنان همواره احتیاج به تونها فولاد داشتند. گذشته از این مراکز فولاد سازی شهر شفیلد Sheffield از قبول فولاد هنتسمن خودداری کردند و آن را برای مصارف صنعتی بیش از اندازه سخت تشخیص دادند ولی فولاد او در فرانسه شهرت شایان بدست آورد.
از آن جا که مشخص فولاد عبارت از مقدار کربن موجود در آن است پس می توان آن را با دو وسیله به دست آورد: اول اینکه بر آهن که شامل کربن نیست مقداری از آن بیفزایند، دوم اینکه از چدن که بیش از مقدار لازم کربن دارد مقداری کربن بگیرند، تا کنون فقط از روش اول برای تهیه ی فولاد استفاده می کردند. یعنی زغال چوب را با آهن در کوره ی مرتفع گذاشته آن را می گداختند تا فولاد بدست آید. پس این سئوال مطرح شد که چون روش اول خود را به طور قطع برای تهیه ی فولاد به میزان صنعتی و طبق احتیاجات متصاعد کارخانه ها خالی از قدرت نشان داده است به چه دلیل روش دوم را مورد آزمایش قرار ندهیم؟ مسلماً فلزکار انگلیسی هنری کورت Henry Cort نیز پیش خود همین طور فکر کرد: باید سعی کنیم تا از چدن کربن بگیریم. سپس نقشه ی عمل را این طور ترسیم کرد که چدن را در کوره ای ذوب کنند به طوری که هیچ گونه تماسی باماده ی سوختنی نداشته باشد. آنگاه آن را با ماده ی اکسید کننده ای مخلوط سازند و این مخلوط را با نهایت شدت تکان دهند به طوریکه کربن زیادی بسوزد و به این تدبیر در آخر عمل توده ای از فولاد به دست خواهند آورد که تا اندازه ای خمیر مانند است و برای اینکه قسمت پوک فلز و کف فلز را از آن خارج سازند کافی است که آن را با شدت بکوبند. و این نقشه را به مرحله ی اجرا در آورد.
کوره ا ی را که کورت به این طریق اختراع کرد «کوره ی انعکاسی» و روش او را «روش تصفیه ی چدن» یا منحصراً روش تصفیه می نامند. و وی در سال 1784 امتیاز انحصاری این روش را به نام خود ثبت کرد. نتایج این اختراع فراوان بود. در واقع روش تصفیه ی چدن با تهیه ی فولاد خوب به مقادیر کافی و قابل استفاده در صنعت، انحصار فولادهای خوب را که تا کنون مخصوص سوئد و روسیه بود از ایشان می گرفت و به انگلستان می بخشید. انگلیسیان با در دست داشتن این امتیاز حاکم بر بازارها گردیدند و توانستند چه از لحاظ فلزی که در اختیار داشتند و چه از لحاظ روش ساختمان آن که در انحصار ایشان بود خویشتن را بر جهان صنعت تحمیل نمایند از این پس انگلیس ها در تمام جهان این شهرت را به دست آوردند. که متخصص در صنایع فلزکاری می باشند و در هر یک از نقاط جهان که می خواستند مؤسسات فلزکاری جدید ایجاد کنند مهندسان انگلیسی را برای اینکار دعوت می کردند. هنگامیکه فولاد موارد استعمال فراوان در مؤسسات فوائد عامه پیدا کرد ایجاد اولین ساختمانهای فولادی را اعم از پل ها و کارخانه ها و غیره به مهندسین انگلیسی سپردند.
اولین کوره ی مرتفع فرانسوی بدست یک نفر انگلیسی ساخته شد و هم او بود که در سال 1787 کارخانه های کروزو (3) Creusotرا به کار انداخت.
اولین کوره های مرتفع آلمانی نیز به دست یک نفر انگلیسی کار گذاشته شد و چون ماشین بخار را نیز برای اولین بار انگلیسیان به مرحله ی عمل در آوردند بنابراین می توان گفت که مردم انگلیس در آخر قرن هیجدهم تخت سلطنت صنعتی در جهان را اشغال کرده بودند.

پی نوشت ها :

1- کواکرها عبارتند از پیروان فرقه ای مذهبی که در قرن هفدهم تشکیل شد و ابتدا در انگلستان شیوع یافت و سپس در امریکا رواج کامل پیدا کرد و هنوز هم رواج دارد موسس این فرقه کفاشی بود به نام جورج فوکس G.Fox و قانون گذار این فرقه ویلیام پن W.Penn نام داشت و تطبیق قوانین آنها با مذهب مسیح به وسیله ی رابرت بارکله R. Barclay که عالم علوم الهی بود انجام گرفت. کواکرها در اجتماعات خود در اطاقی فاقد هر گونه زیب و زیور جمع می شوند و در سکوت کامل به حالت فرو می روند و انتظار ورود روح مقدس را می کشند. اگر وحی الهی بر یکی از آنها نازل شود. بلافاصله لرزش شدیدی بر او دست می دهد. و آنگاه از جا بر می خیزد و برای دیگران صبحت می کند و همه ی حاضرین در سکوت مطلق به سخنان او گوش می دهند و از این لحاظ گاهی این فرقه را گروه لرزان نیز نام گذاشته اند اعضای گروه کواکر با هر نوع تفریح و تفنن مخالفت دارند و از موسیقی به شدت اجتناب می کنند، هیچ گونه شعائر مذهبی را انجام نمی دهند، با غسل تعمید و اقرار به گناهان مخالف هستند، در موارد شهادت و در مقام قضاوت از قسم خوردن احتراز می کنند، از حمل اسلحه خودداری می کنند و با جنگ به مفهوم کلمه مخالف هستند و آن را برادرکشی می دانند با همه ی مردم خودمانی و بدون رعایت احترامات حرف می زدند، با همه طبقه بندی های مذهبی در کلیسا مخالف هستند و در مقابل هیچ کس حتی در مقابل شاه کلاه از سر بر نمی دارند. پرهیزکاری و درستکاری و صفای مطلق و حسن اخلاق و پاکدامنی آنان همواره ضرب المثل بوده است. و هیچکس در این مقام تردیدی به خود راه نمی دهد. «یادداشت مترجم»
2- دونگاستر واقع در ایالت یورک در انگلستان صد هزار جمعیت دارد و یکی از مراکز نساجی و ساختمان آلات مکانیکی و مجاور با معادن زغال سنگ است. «یادداشت مترجم»
3- شهر کوچک کروزو که درحدود سی هزار جمعیت دارد در کناره ی شرقی کوههای مرکزی فرانسه و نزدیک رودخانه لو آر واقع است. اهمیت صنعتی این شهر که یکی از مهمترین مراکز فلزکاری جهان و مجاور معادن زغال سنگ است بیشمار می باشد. مقصود از کارخانه های کروز عبارت از کارخانه های معروف اسلحه سازی شنایدر Scheneider است که در دوران جنگ اول بین المللی رقیب کارخانه های کروپ در آلمان بوده است. «یادداشت مترجم»

منبع: روسو، پی یر، تاریخ صنایع و اختراعات، حسن صفاری، تهران: امیر کبیر، چاپ هشتم، 1390.