Processo de cimentação - Cementation process

Forno de cimentação

O processo de cimentação é uma tecnologia obsoleta para a fabricação de aço por carburação do ferro . Ao contrário da siderurgia moderna , aumentou a quantidade de carbono no ferro. Aparentemente, foi desenvolvido antes do século XVII. A Fornalha de Aço Derwentcote , construída em 1720, é o primeiro exemplo sobrevivente de uma fornalha de cimentação. Outro exemplo no Reino Unido é o forno de cimentação em Doncaster Street, Sheffield .

Origens

O processo foi descrito em um tratado publicado em Praga em 1574. Foi novamente inventado por Johann Nussbaum de Magdeburg , que iniciou as operações em Nuremberg (com parceiros) em 1601. O processo foi patenteado na Inglaterra por William Ellyot e Mathias Meysey em 1614. Nessa data, a "invenção" poderia consistir apenas na introdução de uma nova indústria ou produto, ou mesmo em um mero monopólio . Evidentemente, logo transferiram a patente para Sir Basil Brooke , mas ele foi forçado a renunciá-la em 1619. Uma cláusula na patente proibindo a importação de aço foi considerada indesejável porque ele não poderia fornecer a quantidade de aço necessária. Os fornos de Brooke estavam provavelmente em sua mansão de Madeley em Coalbrookdale (que certamente existia antes da Guerra Civil Inglesa ), onde dois fornos de cimentação foram escavados. Ele provavelmente usou barras de ferro da Floresta de Dean , onde foi sócio na lavoura da siderúrgica do Rei em dois períodos.

Por volta de 1631, foi reconhecido que o ferro sueco era a melhor matéria-prima e, então ou mais tarde, particularmente certas marcas (marcas), como bala dupla (assim chamada da marca OO) de Österby e aro L de Leufsta (agora Lövsta ), cuja marca consistia em um L em um círculo, ambos pertencentes a Louis De Geer e seus descendentes. Estas foram uma das primeiras siderúrgicas na Suécia a usar o processo Walloon de refinar o ferro, produzindo o que era conhecido na Inglaterra como ferro de base . Era assim chamado do porto sueco de Öregrund , ao norte de Estocolmo, em cujo interior ficava a maior parte das siderúrgicas. O minério usado veio basicamente da mina Dannemora .

Processar

A fornalha de cimentação da Doncaster Street em Sheffield , Inglaterra

O processo começa com ferro forjado e carvão . Ele usa um ou mais potes de pedra longos dentro de uma fornalha. Normalmente, em Sheffield , cada vaso tinha 14 pés por 4 pés e 3,5 pés de profundidade. Barras de ferro e carvão são acondicionados em camadas alternadas, com uma camada superior de carvão e material refratário para tornar o pote ou "caixão" hermético. Alguns fabricantes usavam uma mistura de carvão em pó, fuligem e sais minerais , chamada de pó de cimento . Em obras maiores, eram tratadas até 16 toneladas de ferro em cada ciclo, embora isso possa ser feito em pequena escala, como em uma pequena fornalha ou na forja de ferreiro.

Dependendo da espessura das barras de ferro, as panelas eram aquecidas por baixo por uma semana ou mais. As barras eram examinadas regularmente e, quando a condição correta era alcançada, o fogo era retirado e os potes deixados até esfriar - geralmente por volta de quatorze dias. O ferro ganhou pouco mais de 1% em massa com o carbono do carvão e se tornou barras heterogêneas de aço bolha .

As barras foram então encurtadas, amarradas, aquecidas e soldadas por forja para se tornarem aço de cisalhamento . Ele seria cortado e soldado novamente várias vezes, com cada nova solda produzindo um aço mais homogêneo e de melhor qualidade. Isso seria feito no máximo 3-4 vezes, pois mais é desnecessário e poderia causar perda de carbono do aço.

Alternativamente, eles poderiam ser quebrados e derretidos em um cadinho usando uma fornalha de cadinho com um fluxo para se tornar o aço do cadinho ou aço fundido , um processo idealizado por Benjamin Huntsman em Sheffield na década de 1740.

Processos semelhantes

Produção de latão

No início do período moderno, o latão , uma liga de cobre e zinco , era geralmente produzido por um processo de cimentação no qual o cobre metálico era aquecido com calamina , um minério de zinco, para fazer latão de calamina .

Notas

Referências

  • KC Barraclough, Steel before Bessemer I: Blister Steel: The Birth of an Industry (1985).
  • KC Barraclough, "Swedish Iron and Sheffield Steel", History of Technology 12 (1990), 1-39.
  • Dorian Gerhold, "The steel industry in England, 1614-1740", em RW Hoyle (ed.), "Histórias de pessoas e paisagem: ensaios na região de Sheffield em memória de David Hey" (2021), 65-86
  • PW King, "The Cartel in Oregrounds Iron", Journal of Industrial History 6 (2003), 25-48.
  • RJ MacKenzie e J. A Whiteman, "Por que pagar mais? Um exame arqueometalúrgico do ferro forjado sueco e aço de bolha Sheffield do século 19", Historical Metallurgy 40 (2) (2006), 138-49.