Demir ve Çelik Üretiminin Tarihçesi

 

Gökyüzüne seyreden metal yığınlarından, gökdelenlerin ve devasa yapıların inşasına kadar, dünyanın en büyük alaşımının tarihi;
Çeliğin gerçek hikâyesi köprüler, kirişler ve gökdelenlerden çok daha öncesinde, yıldızlarda başlar.
İnsanların dünya üzerinden dolaşmasından milyarlarca yıl yanan yıldızlar atomları demir ve karbona karıştırarak. Sayısız kozmik patlama ve yeniden doğuş boyunca, bu malzemeler kozmik tencerenin karıştırdığı gibi birbirine çarparak asteroitler ve diğer gezegensel gövdelere giriyorlardı. Sonunda, bu kaya ve metalin bir kısmı Dünya’yı oluşturdu, burada milyonlarca yıl süre gelen oluşum silsilesi insan türünün kaderini şekillendirdi.
Geçmiş tarihte bir yerlerde, bazı şanslı insanlar, atmosfere girdiğinde alev alan ve yerkeşim yerlerinin yakınlarında bir yerde toprağa çarpan, çoğunlukla demir ve nikel olan parlak bir göktaşı buldu. Böylece çağlar boyu türlerini yücelten bir değişim başladı. Binlerce yıl boyunca atalarımız bu malzemeyi çalıştıracak, işlemenin yollarını keşfedecek ve nihayetinde çeliği eritecekti. Bu materyallerle savaşır, onunla ulusları yaratır ve yok eder, onunla küresel ekonomileri büyütür ve dünyanın bilinen en büyük icatlarını ve yapılarını inşa etmek için kullanırız.

Cennetten Gelen Metal
Kral Tutankamon, demirden yapılmış bir hançere sahipti (eski dünyada firavun hazineleri içerisindeki en değerli nesnelerden biridir). İngiliz arkeolog Howard Carter, yaklaşık bir asır önce Tutankamon ‘un mezarını bulduğunda ve bu nesneye göz attığında, hançerin özel olduğunu anlamıştı ama arkeologların o dönemde henüz bilmedikleri şey, bıçağın uzaydan gelmiş olduğuydu.
Eski mısırlılar bu metale cennetten gelen anlamındaki “biz-n-pt” veya “an-bar” diyorlardı. Demir-nikel alaşımı esnekti ve kırılmadan kolayca şekilleniyordu. Ancak bu metalin altın veya mücevherlerden daha değerli olmasının asıl nedeni sadece dünya dışı teslimat yoluyla geldiği ve bu teslimatın çok nadiren gerçekleştiği içindi.
Meteoritlerden gelen demir, insanlar tarafından zeminden kazınan ve eritilen demirden daha yüksek bir nikel içeriğine sahiptir. Carter’ın keşfinden bu yana geçen yıllarda, araştırmacılar sadece Kral Tut’un hançerinin değil aynı zamanda neredeyse tüm demir eşyalarının da Bronz Çağında gökten düşen demir madeni ile yapıldığını tespit ettiler.
İnsanların ayaklarının altındakileri araştırmaya başlaması ise binlerce yıl aldı. MÖ 2500 civarında, Yakın Doğudaki kabileler yeraltına gizlenmiş bir başka koyu metalik malzeme kaynağı keşfetti. Tıpkı cennetten gelen metal gibiydi ama bir şey farklıydı. Demir, taşlar ve minerallerle karıştırıldı, cevher olarak toplandı. Demir cevherini ayıklamak, başıboş bir altın veya gümüş parçası almak gibi değildi. Yeraltı âlemlerinden demiri çıkarmak, ruh dünyasını kışkırtmaktı, bu nedenle ilk madenciler cevheri kazmadan önce daha yüksek güçlerden yardım istemek için ritüeller düzenlediler.
Yeryüzünden demir cevherini çekmek tüm bu uğraşın sadece yarısıydı. Değerli metalin cevherinden nasıl ayrılacağını bulmak antik dünyada bir 700 yıl daha zaman aldı. Ancak o zaman Bronz Çağı gerçekten sona erecek ve Demir Çağı başlayacaktır.

İlk Çeliğe Giden Uzun Yol
Çeliği tanımak için önce demiri anlamamız gerekir, çünkü metaller birbirine benzer. Çelik, yüzde 98 ila 99 arasında veya daha fazla demir alaşımına sahiptir. Kalan kısım karbondur. Gökdelenleri inşa eden atılımlardan önceki yüzyıllar ve binyıllarda, medeniyetler çeliği daha esnek yapmak için eritme teknikleri geliştirmiş ve bükülebilir hale getirebilmişlerdir.
M.Ö. 1.800 civarında, Karadeniz boyunca Chalybes adı verilen bir halk, tunçtan daha güçlü bir metal üretmek istedi; bu rakipsiz silahlar yapmak için kullanılabilecek bir şeydi. Demir cevherlerini ocaklara koydular, dövdüler ve yumuşatmak için ateşlediler. Süreci birkaç kez tekrarladıktan sonra, Chalybes halkı ocaklarından demirden silahları çıkarmayı başarabildiler.
Chalybes’in yaptığı şeye modern çeliğin başlıca öncüllerinden dövme demir denir. Üzerinden çok geçmeden, antik tarihin en güçlü ordularından birini yaratarak savaşçı Hititlere katıldılar. Hiçbir milletin silahı Hitit kılıcı ya da savaş arabasıyla eşleşemedi.
Çeliğin diğer küçük kardeşleri, tabiri caizse, ilk olarak antik Çin malı dökme demirdir. MÖ 500 civarında başlayan Çinli metal işçileri, daha fazla miktarda demir işleyebilmek adına daha sıcak ateş yakabilmek için yedi ayak yüksekliğinde fırınlar inşa ettiler. Malzeme sıvı hale getirildi ve pişirme kalıplarından ve içi heykel şeklinde iç oyulmuş kalıplara döküldü.
Ne dövme ne de dökme demir mükemmel bir karışımdı. Chalybes’in dövme demiri sadece % 0,8 karbon içermekteydi, bu nedenle çeliğin çekme dayanımı yoktu. Yüzde 2 ila 4 karbon içeren Çin dökme demir, çelikten daha kırılgandı. Karadenizli demirciler başlarda sıcak kömür içerisindeki demirin üzerine çelik külçeler ekleyerek çelik kaplı demir elde ediyorlardı. Fakat Güney Asya’daki bir toplumun daha iyi bir fikri vardı. Hindistan ilk gerçek çeliği üretecekti.
M.Ö. 400 yıllarında, Hintli metal işçileri mükemmel miktarda karbonu demire bağlayan eritme yöntemini icat ettiler. Şifre, erimiş metal için bir kil kaptı; bir pota. İşçiler küçük dövme demir çubuklar ve odun kömürü parçalarını potalara koydular, daha sonra kapları kapattılar ve bir fırına yerleştirdiler. Fırın sıcaklığını körüklerden gelen hava patlamaları ile yükselttiklerinde, karışım eriyip kömürdeki karbonu emdi. Potalar soğuduğunda, saf çelik külçeler kapların içerisindeydi.
Hindistan’ın demir ustaları, “wootz çeliklerini” dünyaya sevk ettiler. Şam’da, Suriyeli demirciler metali neredeyse mitolojik olacak kadar ünlü, “Şam çeliği” kılıçları oluşturmak için kullandılar. Bu kılıçların havadaki tüyleri bile kesebileceğini idda ediyorulardı (Taht Oyunları dizisindeki Valyrian çeliği gibi pek çok kurgusal süper materyallere ilham verdiler). Hint çeliği, Roma ordusunun kullandığı kılıçların dövüldüğü İspanya’nın Toledo kentine kadar uzandı.
Demir’in değerli bir metal olduğu günler artık bitmişti. Bundan sonra dünyanın en büyük savaşçıları çelik kılıçlarını kullanacaklardı.

Demirden ve Kömürden
İlk yüksek fırın bir kum saati gibi görünüyordu.
Bugünün Almanya’sındaki Ren Vadisi boyunca, metal işçileri daha büyük miktarlarda demir cevheri ve kömürü barındıracak şekilde iki körüğün arasına yerleştirilmiş, yaklaşık 10 metre yüksekliğinde bir yapı geliştirdiler. Yüksek fırın cayır cayır yandı, demir her zamankinden daha fazla karbon emdi ve karışım kolayca bir kalıba dökülebilecek dökme demir haline geldi.
Bu Çinlilerin 1700 yıl boyunca uyguladığı sistemdi. Ancak daha büyük bir fırında işlemler daha da mükemmel hale getirilmişti. İşçiler, döküm ünitesinde, uzun bir merkezi kanal içerisinden çıkan sıvı haldeki demirin akabilmesi için hendekler kazdılar. Siperler, Süt emen domuz yavrularını andırıyordu ve bu nedenle bir takma ad doğdu: pik demir.
Demir yeniliği tam da batı dünyasının savaşına denk geldi. 13. yüzyılda topların keşfi ve 14. yüzyılda ateşli silahlar metale olan ihtiyacı daha da attırdı. Pik demir, top ve top namlusu için kalıba döküldü ve insanlık daha önce hiç olmadığı kadar hızlı silah üretmeye başladı.

Steel and iron history - Egypt melting fire
Steel and iron history - Siegerlan iron furnace
Steel and iron history - Henry Bessemer Process
Steel and iron history - Burg Altena Forging Museum Iron Door
Steel and iron history - Sizeziada Laurahütte demir tesisleri
Steel and iron history - Dorrenberg Edelstahl Stell Company

ÇÖZÜM ORTAKLARIMIZ