في دراسة وثائقية لمنظمة الصلب العالمية: المصريون عرفوا صناعة الصلب من 4 آلاف سنة
يُعدّ الصلب من أهمّ المواد في العالم ،وهو أساس الحضارة التى عرفتها الإنسانية منذ فجر التاريخ ، وهو عنصر أساسي في جميع جوانب الحياه ، بدءًا من البنية التحتية والنقل وصولًا إلى علبة الصفيح المطلية بالقصدير التي تحفظ الطعام. بفضل الصلب، نستطيع بناء مبانٍ شاهقة أو تصنيع أجزاء دقيقة للأجهزة المتخصصة. إن كافة منتجات الصلب تستخدم فى شتى مناحى حياتنا اليومية وهى منتجات قويه ومتعددة الاستخدامات وقابله لإعادة التدوير بلا حدود. رصدت دراسة وثائقية مهمه أجرتها منظمة الصلب العالمية ملامح كثيره من تاريخ هذه الصناعة العريقة ،وأجمل ما فى تلك الدراسة هو الشهادة التاريخية فى حق مصر والمصريين حيث ذكرت أن المصريين عرفوا صناعة الصلب منذ اكثر من 4 آلاف سنه . أكدت الدراسة الدراسة أن بداية صناعة الصلب كانت فى القرن التاسع عشر فى أوروبا مع الثورة الصناعية .
وصناعة الصلب ليست بجديدة، فقد كان الحرفيون المهرة في الصين والهند القديمتين بارعين في إنتاجه. إلا أن العلم لم يكشف أسرار هذه المادة المذهلة إلا في القرنين الماضيين.
اليوم، يعرف مصنّعو الصلب كيفية مزج مزيج دقيق من الحديد، ونسبة ضئيلة من الكربون، وعناصر أخرى نادرة، لإنتاج مئات الأنواع من الصلب ،ثم تُدرفل هذه الأنواع، وتُعالج حرارياً، وتُغطى بطبقة واقية لتوفير خصائص مصممة خصيصاً لتطبيقات لا حصر لها.
المصريون أكتشفوا الحديد قبل أكثر من 4 آلاف سنه
أكدت الدراسة أن صناعة الصلب ساهمت في القرن التاسع عشر في بناء عالمنا الحديث، لكن أصول صناعة الصلب تعود إلى آلاف السنين ،ومنذ أن بدأ أسلافنا في استخراج الحديد وصهره، بدأوا في إنتاج الصلب.
قبل أكثر من 4000 عام عرف المصريون صناعة الصلب عندما إكتشف سكانها وبلاد ما بين النهرين الحديد النيزكي واستخدموا هذه "هبة الآلهة" للزينة. ولكن بعد 2000 عام أخرى، بدأ الناس بإنتاج الحديد من خام الحديد المستخرج من المناجم. تعود أقدم الاكتشافات للحديد المصهور في الهند إلى عام 1800 قبل الميلاد. بدأ الحيثيون في الأناضول بصهر الحديد حوالي عام 1500 قبل الميلاد. وعندما انهارت إمبراطوريتهم حوالي عام 1200 قبل الميلاد، نقلت القبائل المختلفة معرفة صناعة الحديد معها، ونشرتها في جميع أنحاء أوروبا وآسيا. وهكذا بدأ العصر الحديدي.
إكتشف عمال المعادن فى العصر الحديدى الفولاذ كمنتج ثانوي غير مقصود لأعمالهم في صناعة الحديد. قام هؤلاء الحدادون الأوائل بتسخين خام الحديد في مواقد الفحم، مما أنتج كتلة إسفنجية نقية نسبيًا من الحديد تُسمى "الكتله الحديدة" والتى كان من الممكن بعد ذلك طرقها وتشكيلها إلى الشكل المطلوب .
كان الحدادون الأوائل يلاحظون أن الحديد يتغير عندما يُترك في أفران الفحم لفترة أطول، فيصبح أكثر صلابة وقوة، وهي صفات أدركوا بلا شك قيمتها. كما لاحظوا أن هذه الصفات تتحسن مع تكرار تسخين المعدن وطيه وطرقه اثناء تشكيله.
تقنيات جديدة
بعد اكتشاف الصلب وخصائصه المميزة، حوّله حرفيو العصر الحديدي إلى أدوات وأسلحة كالسكاكين. وسرعان ما طُوّرت تقنيات جديدة، مثل التصليد بالتبريد السريع - وهو التبريد السريع للفولاذ المُشكّل في الماء أو الزيت لزيادة صلابته. وتشير اكتشافات أثرية في قبرص إلى أن الحرفيين كانوا ينتجون سكاكين فولاذية مُصلّدة بالتبريد السريع منذ عام 1100 قبل الميلاد.
ومع ذلك، في العالم القديم، ظلت صناعة الصلب عملية طويلة وصعبة، وكانت القطع الفولاذية النادرة المنتجة تحظى بتقدير كبير.
لم يكن صانعو الصلب في العصر الحديدي يفهمون كيمياء الصلب، فقد كان تصنيعه مليئًا بالأسرار، وكانت النتيجة النهائية تعتمد على مهارة كل عامل من عمال المعادن، وكان من أوائل هؤلاء الحرفيين حرفيو جنوب الهند. ففي وقت مبكر من القرن الثالث قبل الميلاد، كانوا يستخدمون البواتق لصهر الحديد المطاوع بالفحم وهي مادة لا تزال تحظى بالإعجاب حتى اليوم لجودتها.
كان الحرفيون الصينيون يصنعون أيضاً فولاذاً عالي الجودة منذ القرن الثانى قبل الميلاد . ويبدو أن الصينيين كانوا يمتلكون تقنية مشابهة لعملية بسمر قبل الميلاد، والتي لم تُطوَّر في أوروبا إلا في القرن التاسع عشر. وقد شاع استخدام الأدوات الزراعية الفولاذية في عهد أسرة تانغ حوالي عام 600-900 ميلادي.
علاوة على ذلك، ازدهرت التجارة مع الخبرة. فقد ساهمت مهارات التجار في الهند والصين في خلق سوق دولية للصلب. ويعتقد العديد من المؤرخين أن العالم الروماني الشهير والكاتب بليني الأكبر كان يشير إلى الصين عندما وصف "سيريس" بأنها أفضل مصدر للصلب في العالم. أما سيوف دمشق، المشهورة بجودتها الاستثنائية، فكانت تُصنع من فولاذ ووتز الهندي.
سيوف أسطورية
كان الدافع الرئيسي وراء الطلب المبكر على الفولاذ أو الصلب هو الحروب. فقد كانت الجيوش الإمبراطورية، بما فيها جيوش الصين واليونان وفارس وروما، تتوق إلى أسلحة ودروع قوية ومتينة. ومن بين الطرق التي اتبعها الرومان، تعلموا كيفية تلطيف الفولاذ المُقسّى بالتشكيل لتقليل هشاشته عن طريق إعادة تسخينه وتركه يبرد ببطء.
بحلول القرن الخامس عشر، كان الفولاذ قد ترسخ استخدامه عالميًا، واستفادت السيوف بشكل خاص من خصائص الفولاذ الفريدة، إذ كانت شفراتها متينة ومرنة وسهلة الشحذ. من سيوف دمشق وطليطلة إلى سيوف الكاتانا التي كان يحملها الساموراي اليابانيون. لقد كان الفولاذ هو المادة المفضلة لأرقى الأسلحة في ذلك العصر.
لم يقتصر استخدام الفولاذ على الأغراض العسكرية فحسب، بل بدأت العديد من الأدوات، كالفؤوس والمناشير والأزاميل، تُصنع برؤوس فولاذية لزيادة متانتها وكفاءتها. ومع ذلك، ورغم تزايد استخدامه، ظلت صناعة الفولاذ عملية بطيئة ومكلفة وتستغرق وقتًا طويل.
الصلب الدمشقى يثير فضول الأوروبيين
على مرّ القرون، أثارت الطبيعة الحقيقية لصلب دمشق أو" ووتز"، وكيفية صنعه فضول صانعي المعادن والباحثين في آسيا وأوروبا. وقد كتب العديد من علماء المسلمين الأوائل دراساتٍ عن السيوف والصلب، مع مناقشاتٍ مستفيضة حول صلب دمشق. ومنذ منتصف القرن السابع عشر، أدرج عددٌ متزايد من الرحالة الأوروبيين، مثل الفرنسي جان بابتيست تافرنييه، زياراتٍ إلى مواقع صناعة الصلب في الهند ضمن رحلاتهم إلى الشرق، وقدّموا رواياتٍ تفصيلية من شهود عيان في كتبهم ومذكراتهم .
يعكس هذا الاهتمام النمو المتواصل في صناعة الحديد والصلب في جميع أنحاء أوروبا. ففي وقت مبكر من القرن الثاني عشر، بدأت تظهر تقنيات مثل أفران الصهر ، المعروفة آنذاك في آسيا. ولا تزال بقايا أحد أقدم هذه الأفران قائمة في لافيتان بالسويد. وبفضل رواسب خام الحديد الغنية، وتقنيات الإنتاج المتقدمة، ونقاء الحديد المطاوع، أصبحت السويد مورداً رئيسياً للحديد عالي الجودة لمصانع الصلب في جميع أنحاء القار
بنيامين هانتسمان ..الإنجليزى العبقرى
في الغالب، كان صانعو الصلب في ذلك الوقت ينتجون الصلب باستخدام عملية التصليد ، حيث تُوضع قضبان الحديد المطاوع في طبقات من الفحم المسحوق وكانت هذه العملية تستغرق اياماً وأسابيع ،وتًسخن لفترات طويله لزيادة محتوى الكربون فى السبيكه .
في عام 1740، كشف شاب إنجليزي غامض لكنه شديد الابتكار يُدعى بنيامين هانتسمان عن تقنيته الجديدة في صناعة البوتقة لأمهر صانعي السكاكين في شمال إنجلترا. باستخدام وعاء طيني يُسمى البوتقة ، تمكن من الوصول إلى درجات حرارة عالية كافية لصهر القضبان المتكونة في عملية التصلب، ثم صبّ الفولاذ السائل الناتج لإنتاج سبائك فولاذية متجانسة عالية الجودة وبكميات كبيرة نسبيًا، على الأقل مقارنةً بما كان سائدًا سابقًا. لم يكن اختراع هانتسمان الخطوة الأخيرة نحو إنتاج فولاذ عالي الجودة بتكلفة منخفضة وبكميات كبيرة، إذ تطلب الأمر مخترعين آخرين لتحقيق هذا الهدف. مع ذلك، فقد كان بمثابة الدافع وراء أحد أعظم مراكز صناعة الفولاذ في القرنين التاسع عشر والعشرين، وهي مدينة شيفيلد في إنجلترا.
من الأشجار إلى البخار
بدأت الثورة الصناعية وصناعة الصلب الحديثة بنقص في الأشجار وحتى القرن الثامن عشر الميلادي، كان صانعو الحديد والصلب البريطانيون يستخدمون الفحم النباتى فى أفرانهم وفى عملية "كربنة النبات "، ولكن مع التوسع الزراعي والصناعي، أصبح الخشب نادرًا بشكل متزايد ،لذا لجأ عمال المعادن إلى فحم الكوك، المصنوع من الفحم الحجري، كوقود للأفران العاكسة، حيث تشع الحرارة من الجدران والسقف لتوليد درجات حرارة عالية كافية لصهر الخام.
في عام 1709 أتقن "أبراهام داربي" استخدام فحم الكوك في أفران الصهر لإنتاج الحديد الزهر المستخدم في صناعة الأواني والغلايات،و ساهمت هذه التقنية الجديدة في زيادة الإنتاج، مما أدى إلى زيادة الطلب على الفحم وفحم الكوك، لكن تعدين الفحم واجه مشكلة: كيفية منع المناجم تحت الأرض من الفيضانات؟
ابتكر" توماس نيوكومن" حلاً ثورياً و هو "المحرك الجوي"، الذي يُعدّ سلفاً للمحرك البخاري، عام 1712، وقد غيّر هذا الحل العالم. وبحلول عام 1775، كان جيمس وات قد ابتكر محركاً بخارياً مُحسّناً؛ وبحلول عام 1804، تم بناء أولى خطوط السكك الحديدية. وفي حين كانت صناعات مثل النسيج تعتمد في السابق على العمل اليدوي، وطواحين المياه، والخيول، جلب البخار الميكنة والإنتاج الضخم.
البناء بمنتجات الصلب
ساعدت مضخات البخار في تشغيل دواليب المياه، مما مكّن مصنّعي الحديد والصلب من تشغيل أفران الصهر، حتى في فترات انخفاض هطول الأمطار. وأصبح حديد الكوك متوفراً بكثرة، وبدأ الحديد يحلّ محلّ الخشب تدريجياً كمادة بناء. وفي عام ١٧٧٨، بنى حفيد داربي جسر الحديد الشهير في شروبشاير، إنجلترا، وهو أحد أكثر المباني ابتكاراً في ذلك العصر، ولا يزال قائماً ويعمل بكفاءة عالية.
في غضون ذلك، كان الفولاذ يوفر الحواف الصلبة والحادة للعديد من الأدوات التي تطلبتها هذه الحقبة الجديدة من قوة الآلات. لقد كان المادة المفضلة لريش المثاقب والمناشير وحواف القطع بجميع أنواعها. شجعت هذه التطبيقات المتزايدة للحديد والفولاذ على المزيد من الابتكار. وسرعان ما مهد مخترع آخر، هو هنري كورت، الطريق لعملية تصنيع حيوية - وهي درفلة صفائح الحديد والفولاذ.
إزدياد الطلب على الحديد مع الثوره الصناعية
مع تقدم الثورة الصناعية، ازداد الطلب على الحديد والصلب. كانت هذه المعادن أساسية للتجارة والنقل، إذ لم يكن ليُبنى خط سكة حديد بدونها. كما طالب بناة السفن بمكونات معدنية ذات جودة أعلى باستمرار. وبصفته موردًا لصناعة بناء السفن، طوّر هنري كورت تقنيتين رائدتين لتلبية هذه الاحتياجات، وحصل على براءتي اختراع في عامي 1783 و1784.
تضمنت إحدى الطرق تحسين جودة الحديد الزهر عن طريق تقليب المعدن المنصهر في فرن التكوير. أدى ذلك إلى تقليل محتوى الكربون، مما جعل المعدن أكثر صلابة وأقل هشاشة. أما الطريقة الثانية، فكانت تتضمن دحرجة المعدن الساخن وتجهيزه للتصنيع إلى منتجات نهائية. وباعتبارها ألطف من الطرق التقليدية، فقد ساهمت هذه الطريقة في زيادة قوة المعدن.
وبهذا المزيج، مهدت شركة كورت الطريق للإنتاج الضخم للمكونات الحيوية للعالم الصناعي الجديد، مثل قضبان السكك الحديدية. كما مهدت الطريق لمصانع الدرفلة على نطاق صناعي واسع، ولإنتاج صفائح الحديد والصلب لتطبيقات جديدة، مثل بناء السفن الحديديه
الفولاذ يترك بصمته
حلول القرن التاسع عشر، انتشرت الصناعة على نطاق واسع في جميع أنحاء أوروبا. ونقل الرواد أحدث التقنيات والتكنولوجيات معهم إلى الخارج، مما أدى إلى جلب التصنيع إلى أمريكا الشمالية واليابان وبقية أنحاء العالم.
في ذلك الوقت، لم يكن إنتاج الصلب بكميات كبيرة قد بدأ بعد. ومع ذلك، فقد كان له تأثير كبير في مجالات مثل الزراعة. ولم يكن هذا التأثير أكثر وضوحًا في أي مكان آخر من أمريكا الشمالية، حيث كان المزارعون يحولون الأراضي البكر إلى أراضٍ زراعية خصبة.
لعب الفولاذ دورًا محوريًا في استصلاح سهول الغرب الأوسط الأمريكي. فالمحاريث الحديدية كانت تنكسر بسهولة في التربة الثقيلة، فابتكر الحداد الشاب جون دير، صاحب البديهة السريعة، محراثًا بشفرة فولاذية. وفي الخمسين عامًا التالية، أحدث المحراث الفولاذي والمعدات التي تعمل بالبخار ثورة في الزراعة، ليس في الولايات المتحدة فحسب، بل في أوروبا أيضًا. وهكذا دخلت الميكنة إلى عالم الزراع.
الأنابيب واللحامات
في عام 1815، يُقال إن المهندس الاسكتلندي ويليام مردوك قام بتجميع براميل بنادق مهجورة لتشكيل شبكة أنابيب لنظام الإضاءة الذي يعمل بالفحم في لندن. وقد مثّلت مبادرته بداية استخدام الأنابيب الفولاذية، التي أصبحت الآن عنصراً أساسياً في البنية التحتية للنفط والغاز والمياه.
تُصنع الأنابيب اليوم إما بدون لحام، حيث يُضغط مركزها للخارج أثناء الإنتاج، أو بلحام على طولها، وهي تقنية تعود إلى عملية مانسمان، القائمة على ثقب اللفائف المتقاطعة، والتي استُخدمت لعقود مع عملية الدرفلة التقليدية. ابتكر الأخوان الألمانيان راينهارد وماكس مانسمان هاتين التقنيتين في أواخر القرن التاسع عشر. في ثمانينيات القرن التاسع عشر، وبينما كانا يدحرجان المواد الخام لمصنع الملفات العائلي، لاحظ الأخوان مانسمان أن اللفائف المرتبة بزاوية مع بعضها البعض يمكن أن تُفكك لب السبيكة وتتسبب في انكسارها. وانطلاقًا من فكرة جريئة تتمثل في استغلال هذه الظاهرة بشكل منهجي، تمكنا من إنتاج جسم مجوف بدون لحام من سبيكة صلبة - في البداية بالدرفلة وحدها.
لكن سرعان ما قاموا بتحسين عملية الدرفلة باستخدام سدادة لضمان ثقب أكثر انتظامًا وسطح داخلي أكثر نعومة. وقد ساهمت الحاجة إلى إحكام إغلاق الأنابيب بشكل مثالي في تطوير تقنيات اللحام ، بالإضافة إلى تطوير أنواع من الفولاذ قادرة على تحمل درجات حرارة اللحام العالية دون تشقق أو ضعف.
التحول نحو الإنتاج الضخم
لعدة قرون، ظل الفولاذ معدنًا ذا قيمة عالية، يُقدّر لصلابته وقدرته على صناعة حواف حادة، لكن تصنيعه كان بطيئًا ومكلفًا. في خمسينيات وستينيات القرن التاسع عشر، ظهرت تقنيات جديدة جعلت الإنتاج الضخم ممكنًا.
يرتبط هذا التحول بشكل كبير بعمل المخترع الإنجليزي هنري بسمر. ويمكن القول إن عملية بسمر كانت أهم إنجازات الثورة الصناعية المتأخرة، إذ شكلت جوهر صناعة الصلب لأكثر من مئة عام. وقد أحدثت هذه العملية، التي طُرحت عام ١٨٥٦، ثورة في الصناعة بفضل طريقة سريعة ورخيصة لإنتاج الصلب بكميات كبيرة.
في الوقت نفسه، كان كارل فيلهلم سيمنز، وهو ألماني الجنسية قضى معظم حياته في إنجلترا، يُطوّر فرنه التجديدي. فمن خلال إعادة تدوير غازات العادم الساخنة من عملية الصهر السابقة، استطاعت عملية سيمنز توليد درجات حرارة عالية كافية لصهر الفولاذ. وبحلول عام 1865، طبّق الفرنسي بيير إميل مارتن تقنية سيمنز لابتكار عملية سيمنز-مارتن للفرن المفتوح.
على الرغم من أنها ليست بنفس سرعة عملية بسمر، إلا أن تقنيات الفرن المفتوح سمحت بتحكم أكثر دقة في درجة الحرارة، مما أدى إلى الحصول على فولاذ ذي جودة أفضل.
رواد فى صناعة الصلب
هناك شخصيات إرتبط أسمائها بصناعة الصلب وستظل هذه الأسماء محفوره فى ذاكرة الصناعه ومن بين هذه الأسماء :
فريدريك كروب :
أسس فريدريك كروب وشركاؤه شركة كروب فى المانيا عام 1811 . وبحلول نهاية القرن التاسع عشر أصبحت شركة كروب هى أكبر شركه للصلب فى أوروبا ،وهى اليوم جزء من مجموعة تيسن كروب .
هنرى بسمر :
أندرو كانيجى :
تعدّ حياة أندرو كارنيجي مثالًا كلاسيكيًا على قصة النجاح من الفقر المدقع إلى الثراء الفاحش. وُلد في دنفرملاين، اسكتلندا، وهاجرت عائلته إلى الولايات المتحدة عام 1848. بدأ كارنيجي العمل في سن الثالثة عشرة، وكان يتقاضى 20 سنتًا فقط في اليوم. في سن الثامنة عشرة، عمل لدى شركة سكة حديد بنسلفانيا، حيث ترقّى بسرعة في الشركة واكتسب خبرة واسعة في مجال الأعمال. في عام 1870، أسس شركة كارنيجي للصلب، التي نمت لتصبح أكبر وأكثر الشركات الصناعية ربحية في العالم بحلول تسعينيات القرن التاسع عشر.
في سن السادسة والستين، باع كارنيجي الشركة إلى الممول والمصرفي والفاعل الخيري جيه بي مورغان، الذي طور العديد من التحسينات في تصميم مصانع الصلب ودرفلته، والتي بُنيت عليها وحُسّنت على مدى العقود اللاحقة. في هذه الأثناء، كرّس كارنيجي ما تبقى من حياته لاستثمار ثروته في مشاريع تخدم الصالح العام. وشملت هذه المشاريع المكتبات والمدارس والمستشفيات، بما في ذلك معهد كارنيجي للتكنولوجيا، الذي أصبح الآن جزءًا من جامعة كارنيجي ميلون.
تابعوا آخر أخبار بوابة الوفد الإلكترونية عبر نبض