क्रूसिबल स्टील

क्रूसिबल स्टील से बने तलवार के ब्लेड का कर्क नारदेबान पैटर्न, ज़ैंड अवधि: 1750–1794, ईरान। (मोश्तघ खुरासानी, 2006, 506)

क्रूसिबल स्टील एक क्रूसिबल में पिग आयरन, कच्चा लोहा और कभी-कभी स्टील को अधिकांशतः रेत, कांच, राख और अन्य फ्लक्स धातु विज्ञान के साथ पिघलाकर बनाया जाता है। प्राचीन समय में लकड़ी का कोयला या कोयले की आग से स्टील और लोहे को पिघलाना नामुमकिन होता था, जो पर्याप्त रूप में उच्च तापमान का उत्पादन नहीं कर सकता था। चूँकि, पिग आयरन जिसमें कार्बन की मात्रा अधिक होती थी और इसे इस प्रकार के कम गलनांक पर पिघलाया जाता है और लंबे समय तक तरल पिग आयरन में लोहे या स्टील को भिगोने से, पिग आयरन की कार्बन मात्रा को कम किया जा सकता है क्योंकि यह धीरे-धीरे पिग आयरन के रूप में फैल जाता है। लोहा, दोनों को स्टील में बदल देता है। मध्य युग के समय दक्षिण और मध्य एशिया में इस प्रकार के क्रूसिबल स्टील का उत्पादन किया गया था। यह सामान्यतः एक बहुत ही कठोर स्टील का उत्पादन करता है, लेकिन एक मिश्रित स्टील के रूप में होता है। जो अमानवीय रूप में है, जिसमें एक बहुत ही उच्च कार्बन स्टील पूर्व में पिग आयरन और एक निम्न कार्बन स्टील पूर्व में वूट्ज़ लोहा के रूप में सम्मलित है। यह अधिकांशतः एक जटिल पैटर्न के रूप में परिणत हुआ है। जब स्टील जाली या पॉलिश किया गया था, संभवतः फोर्जित स्टील में उपयोग होने वाले वूट्ज़ स्टील से आने वाले सबसे प्रसिद्ध उदाहरण के रूप में होते है। फ्लक्स के उपयोग के कारण स्टील उत्पादन के अन्य विधियो की तुलना में स्टील अधिकांशतः कार्बन मात्रा में 1.5 से 2.0% के क्षेत्र में और गुणवत्ता में अशुद्धियों की कमी के कारण बहुत अधिक था। स्टील को सामान्यतः बहुत कम और अपेक्षाकृत कम तापमान पर काम किया जाता था जिससे कि किसी भी हीट ट्रीटमेंट डीकार्बराइजेशन, क्रुम्ब्लींग या कार्बन के अत्यधिक प्रसार से बचा जा सके; तलवार का आकार बनाने के लिए बस हथौड़े की मार पर्याप्त रूप में होती है। कच्चा लोहा के निकट कार्बन मात्रा के साथ, सामान्यतः अकेले संरचना पर निर्भर करते हुए, सही कठोरता प्राप्त करने के लिए एयर कूलिंग के अतिरिक्त किसी अन्य को आकार देने के बाद गर्मी उपचार की आवश्यकता नहीं होती है। उच्च कार्बन स्टील ने बहुत कठोर किनारा प्रदान किया, लेकिन निम्न-कार्बन स्टील ने कठोरता को बढ़ाने में मदद की, जिससे छिलने टूटने या टूटने की संभावना कम हो गई।

यूरोप में, 18वीं शताब्दी में इंग्लैंड में बेंजामिन हंट्समैन द्वारा क्रूसिबल स्टील का विकास किया गया था। हंट्समैन ने कोयले या चारकोल के अतिरिक्त कोक ईंधन का उपयोग किया है, जिससे स्टील को पिघलाने और लोहे को घोलने के लिए पर्याप्त तापमान प्राप्त होता है। हंट्समैन की प्रक्रिया कुछ वूट्ज़ प्रक्रियाओं से भिन्न होती है, जिसमें स्टील को पिघलाने और उसे ठंडा करने में अधिक समय लगता है और इस प्रकार कार्बन के प्रसार के लिए अधिक समय मिलता है। हंट्समैन की प्रक्रिया में ब्लिस्टर स्टील के रूप में कच्चे माल के रूप में लोहे और स्टील का उपयोग किया जाता है और पुडलिंग धातु विज्ञान या बाद की बेसेमर प्रक्रिया में कच्चा लोहा से सीधे रूपांतरण के रूप में होता है। स्टील को पूरी तरह से पिघलाने की क्षमता ने स्टील में किसी भी असमानता को दूर कर दिया, कार्बन को तरल स्टील में समान रूप से विघटन करने की अनुमति देते है और समान परिणाम प्राप्त करने के प्रयास में व्यापक ब्लैकस्मित की पूर्व आवश्यकता को नकार दिया। इसी तरह इसने स्टील को सांचों में डालकर कास्टिंग करने की अनुमति देते है। फ्लक्स के उपयोग ने तरल से अशुद्धियों के लगभग पूर्ण निष्कर्षण की अनुमति देते है, जो तब हटाने के लिए ऊपर तैर सकता है। इसने आधुनिक गुणवत्ता के पहले स्टील का उत्पादन किया, जो लोहे को उपयोगी स्टील में कुशलतापूर्वक बदलने का साधन प्रदान करता है। हंट्समैन की प्रक्रिया ने औद्योगिक क्रांति के लिए मार्ग प्रशस्त करने में मदद करने के लिए नाईव्ज, उपकरण और मशीनरी जैसी वस्तुओं में उपयोग के लिए उपयुक्त गुणवत्ता वाले स्टील के यूरोपीय उत्पादन में अधिक वृद्धि है।

क्रूसिबल स्टील उत्पादन के विधियों

लोहे की मिश्र धातुओं को मोटे तौर पर उनकी कार्बन मात्रा से विभाजित किया जाता है, कच्चा लोहा में 2-4% कार्बन अशुद्धियाँ के रूप में होती हैं; कच्चा लोहा अपने अधिकांश कार्बन को 0.1% से कम में ऑक्सीकरण करता है। यह बहुत अधिक मूल्यवान स्टील में एक क्रिटीकल मध्यवर्ती कार्बन भौतिक के रूप में होता है और इसकी भौतिक गुण कार्बन प्रतिशत के अनुसार होते हैं, उच्च कार्बन स्टील कम कार्बन स्टील की तुलना में अधिक मजबूत लेकिन अधिक भंगुर रूप में होता है। क्रूसिबल स्टील गर्मी स्रोत से कच्चे इनपुट सामग्री को कार्बराइजेशन करता है जिससे कार्बन सामग्री को बढ़ाने या ऑक्सीकरण को कम करने के सटीक नियंत्रण की अनुमति मिलती है। चूना पत्थर, गंधक , सिलिकॉन और अन्य अशुद्धियों को हटाने या बढ़ावा देने के लिए चूने के पत्थर जैसे फ्लक्स को क्रूसिबल में जोड़ा जा सकता है, जिससे इसके भौतिक गुणों में और परिवर्तन हो सकता है।

क्रूसिबल स्टील का उत्पादन करने के लिए विभिन्न विधियो का उपयोग किया जाता है। अल-तरसुसी और अल-बिरूनी जैसे इस्लामी ग्रंथों के अनुसार स्टील के अप्रत्यक्ष उत्पादन के लिए तीन विधियो का वर्णन किया जाता है। मध्यकालीन इस्लामी इतिहासकार अबू रेहान बिरूनी सी. 973-1050 दमिश्क स्टील के उत्पादन का सबसे पहला संदर्भ प्रदान करते हैं। पहला और सबसे सामान्य पारंपरिक विधि रॉट आयरन का सॉलिड स्टेट कार्बराइजेशन के रूप में होता है। यह एक विसरण प्रक्रिया होती है जिसमें रॉट आयरन को क्रूसिबल या चारकोल के साथ चूल्हे में पैक किया जाता है, फिर स्टील बनाने के लिए लोहे में कार्बन के विसरण को बढ़ावा देने के लिए गर्म किया जाता है। कार्बराइज़ेशन स्टील की वुट्ज प्रक्रिया का आधार है। दूसरी विधि है कच्चा लोहा से कार्बन हटाकर कच्चा लोहा का डीकार्बराइजेशन किया जाता है। तीसरी विधि में रॉट आयरन और कास्ट आयरन का उपयोग किया जाता है। इस प्रक्रिया में, गढ़ा हुआ लोहा और कच्चा लोहा को एक साथ एक क्रूसिबल में गरम किया जाता है जिससे कि संलयन द्वारा स्टील का उत्पादन किया जाता है। इस विधि के बारे में अबू रेहान बिरूनी कहते हैं, यह चूल्हे में उपयोग की जाने वाली विधि के रूप में है। यह प्रस्तावित है कि भारतीय विधि वूट्ज़ कार्बराइजेशन विधि को संदर्भित करती है; अर्थात मैसूर या तमिल प्रक्रियाओं को संदर्भित करती है।

क्रूसिबल स्टील से बने तलवार के ब्लेड का वुडग्रेन पैटर्न, ज़ैंड या अर्ली काज़ार काल: (ज़ैंड) 1750–1794 ईस्वी; (कजार) 1794-1952 ई., ईरान। (मोश्तघ खुरासानी 2006, 516)

कोफ़्यूज़न प्रक्रिया की विविधताएँ मुख्य रूप से फारस और मध्य एशिया में पाई गई हैं, लेकिन हैदराबाद, भारत में भी पाई गई हैं, जिसे डेक्कनी या हैदराबाद प्रक्रिया कहा जाता है। कार्बन के लिए, समकालीन इस्लामिक अधिकारियों द्वारा विभिन्न प्रकार के कार्बनिक पदार्थों को निर्दिष्ट किया जाता है, जिसमें अनार के छिलके, एकोर्न, संतरे के छिलके जैसे फलों की खाल पत्तियों के साथ-साथ अंडे और गोले का सफेद भाग के रूप में सम्मलित होती है। कुछ भारतीय स्रोतों में लकड़ी के टुकड़े का उल्लेख किया गया है, लेकिन उल्लेखनीय रूप से किसी भी स्रोत में चारकोल का उल्लेख नहीं किया गया है।

प्रारंभिक इतिहास

क्रूसिबल स्टील को सामान्यतः भारतीय उपमहाद्वीप और श्रीलंका में उत्पादन केंद्रों के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है जहां इसे तथाकथित वूट्ज़ प्रक्रिया का उपयोग करके प्रस्तुत किया गया था और यह माना जाता है कि अन्य स्थानों में इसकी उपस्थिति लंबी दूरी के व्यापार के कारण होती थी। हाल ही में यह स्पष्ट हो गया है कि मध्य एशिया में तुर्कमेनिस्तान में मर्व और उज्बेकिस्तान में निजीकरण जैसे स्थान क्रूसिबल स्टील के उत्पादन के महत्वपूर्ण केंद्र के रूप में थे। मध्य एशियाई खोज सभी 8वीं से 12वीं शताब्दी सीई की खुदाई और तारीख से हैं, जबकि भारतीय/श्रीलंकाई सामग्री 300 ईसा पूर्व की है। भारत के लौह अयस्क में वैनेडियम और अन्य मिश्र धातु तत्वों का पता लगाया जाता है, जिससे भारतीय क्रूसिबल स्टील में कठोरता बढ़ गई, जो पूरे मध्य पूर्व में बढ़त बनाए रखने की क्षमता के लिए प्रसिद्ध था।

जबकि क्रूसिबल स्टील को शुरुआती समय में मध्य पूर्व के लिए अधिक जिम्मेदार ठहराया जाता है,,उच्च कार्बन और संभावित क्रूसिबल स्टील को सम्मलित करने वाली पैटर्न वेल्डिंग तलवारें यूरोप में तीसरी शताब्दी सीई के रूप में हैं। विशेष रूप से स्कैंडेनेविया में ब्रांड नाम वाली तलवारें उल्फर्टहट और 9वीं शताब्दी से लेकर 11वीं शताब्दी की शुरुआत तक 200 साल की अवधि प्रोद्योगिकीय के प्रमुख उदाहरण के रूप में हैं। यह कई लोगों द्वारा अनुमान लगाया जाता है कि इन ब्लेडों को बनाने की प्रक्रिया मध्य पूर्व में उत्पन्न हुई थी और बाद में वोल्गा ट्रेड रूट के समय इसका कारोबार किया गया था।

इस्लामी काल की पहली शताब्दियों में तलवारों और स्टील पर कुछ वैज्ञानिक अध्ययन सामने आए। इनमें से सबसे प्रसिद्ध हैं जुबैर इब्न हेन 8वीं शताब्दी, अल-किंदी 9वीं शताब्दी, अल-बरुनी 11वीं शताब्दी, अल तरसुसी 12वीं शताब्दी के अंत में और फख्र-ी-मुदब्बिर संदर्भ 13 वीं शताब्दी में होता है। इनमें से किसी में भी मौलिक ग्रीस और प्राचीन रोम के संपूर्ण जीवित साहित्य की तुलना में भारतीय और दमिश्क स्टील्स के बारे में कहीं अधिक जानकारी होती है।

दक्षिण भारत और श्रीलंका

भारतीय क्रूसिबल स्टील उत्पादन के कई नृवंशविज्ञान के रूप में होते है; चूँकि, क्रूसिबल स्टील उत्पादन के अवशेषों की वैज्ञानिक जाँच केवल चार क्षेत्रों के लिए प्रकाशित की गई है, भारत में तीन और श्रीलंका में एक, भारतीय/श्रीलंकाई क्रूसिबल स्टील को सामान्यतः वूट्ज़ के रूप में संदर्भित किया जाता है, जिसे सामान्यतः यूकेको कनारी भाषा में या हुकू तेलुगु भाषा में शब्द का अंग्रेजी भ्रष्टाचार के रूप में माना जाता है।

17 वीं शताब्दी के बाद के यूरोपीय खातों ने गोलकुंडा , मैसूर और सलेम के पूर्व प्रांतों में विशेष रूप से दक्षिण भारत के कुछ भागो में बने पारंपरिक क्रूसिबल स्टील वूट्ज़ की प्रतिष्ठा और निर्माण का उल्लेख किया है। अभी तक उत्खनन और सतही सर्वेक्षण का पैमाना साहित्यिक खातों को पुरातात्विक साक्ष्य से जोड़ने के लिए बहुत सीमित रूप में होते है।

दक्षिण भारत में क्रूसिबल स्टील उत्पादन के सिद्ध स्थल,उदाहरण कोनासमुद्रम और गतिहोसाहल्ली में कम से कम उत्तर मध्यकालीन काल 16वीं शताब्दी से है। सबसे प्रारंभिक ज्ञात संभावित स्थलों में से एक, जो कुछ आशाजनक प्रारंभिक साक्ष्य दिखाता है जो तमिलनाडु में कोयम्बटूर के पास घर में लौह क्रूसिबल प्रक्रियाओं से जुड़ा होता है। साइट तीसरी शताब्दी ईसा पूर्व और तीसरी शताब्दी सीई के बीच दिनांकित रूप में होते है। सत्रहवीं शताब्दी तक क्रूसिबल स्टील उत्पादन का मुख्य केंद्र हैदराबाद में प्रतीत होता है। यह प्रक्रिया स्पष्ट रूप से कहीं और अंकित की गई प्रक्रिया से अधिक भिन्न रूप में होती है। हैदराबाद से वूट्ज़ या वाटर्ड ब्लेड बनाने की दक्कनी प्रक्रिया में दो अलग-अलग प्रकार के लोहे का कोफ़्यूज़न के रूप में सम्मलित होता है, एक कार्बन में कम था और दूसरा उच्च कार्बन स्टील या कच्चा लोहा के रूप में है। वूट्ज़ स्टील का व्यापक रूप से प्राचीन यूरोप, चीन, अरब दुनिया में निर्यात और व्यापार किया जाता है और मध्य पूर्व में विशेष रूप से प्रसिद्ध हो गया, जहां इसे दमिश्क स्टील के रूप में जाना जाने लगा।

हाल की पुरातात्विक जांचों ने सुझाव दिया है कि श्रीलंका ने पुरातनता में लौह और स्टील उत्पादन के लिए नवीन प्रोद्योगिकीय का भी समर्थन किया। क्रूसिबल स्टील बनाने की श्रीलंकाई प्रणाली विभिन्न भारतीय और मध्य पूर्वी प्रणालियों से आंशिक रूप से स्वतंत्र रूप में होती है। उनका विधि कुछ-कुछ रॉट आयरन के कार्बराइजेशन के विधियों जैसा ही है। जल्द से जल्द पुष्टि की गई क्रूसिबल स्टील साइट श्रीलंका के सेंट्रल हाइलैंड्स के उत्तरी क्षेत्र में 6 वीं 10 वीं शताब्दी सीई में स्थित होती है। बारहवीं शताब्दी में सेरेन्डिब श्रीलंका की भूमि क्रूसिबल स्टील का मुख्य आपूर्तिकर्ता प्रतीत होती है, लेकिन सदियों से उत्पादन पीछे खिसक गया और उन्नीसवीं शताब्दी तक मध्य दक्षिणी हाइलैंड्स के ड्रैगनफ्लाई जिले में सिर्फ एक छोटा उद्योग बच गया।

समनलावेवा में उत्खनन की एक श्रृंखला ने पश्चिम-मुख वाली गलाने वाली साइटों की अप्रत्याशित और पहले की अज्ञात प्रोद्योगिकीय का संकेत दिया, जो विभिन्न प्रकार के स्टील उत्पादन हैं। इन भट्टियों का उपयोग स्टील को सीधे गलाने के लिए किया जाता था। इन्हें पश्चिममुखी नाम दिया गया है क्योंकि वे गलाने की प्रक्रिया में प्रचलित हवा का उपयोग करने के लिए पहाड़ी की चोटी के पश्चिमी किनारे पर स्थित थे। श्रीलंकाई फर्नेस स्टील्स 9वीं और 11वीं शताब्दी और उससे पहले के बीच जाने और व्यापार किए जाते थे, लेकिन स्पष्ट रूप से बाद में नहीं। ये स्थल 7वीं-11वीं शताब्दी के थे। इस डेटिंग का संयोग 9वीं शताब्दी के इस्लामिक संदर्भ में सरंदीब के साथ हैबहुत महत्व है। क्रूसिबल प्रक्रिया भारत में उसी समय अस्तित्व में थी जब श्रीलंका में पश्चिममुखी प्रोद्योगिकीय काम कर रही थी। योधावेवा (मन्नार के पास) साइट (2018 में) की खुदाई में 7वीं-8वीं शताब्दी ईस्वी के समय श्रीलंका में क्रूसिबल स्टील बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली गोलाकार भट्टी और क्रूसिबल के टुकड़ों के निचले आधे हिस्से को उजागर किया गया है। साइट पर उजागर हुए क्रूसिबल के टुकड़े समानलावेवा के लम्बी ट्यूब के आकार के क्रूसिबल के समान थे।

मध्य एशिया

मध्य एशिया में क्रूसिबल स्टील उत्पादन का एक समृद्ध इतिहास है, जिसकी शुरुआत पहली सहस्राब्दी सीई के अंत में हुई थी। आधुनिक उज़्बेकिस्तान और तुर्कमेनिस्तान में मर्व की साइटों से, क्रूसिबल स्टील के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए अच्छे पुरातात्विक साक्ष्य हैं। वे सभी मोटे तौर पर 8वीं सदी के अंत या 9वीं सदी के अंत और 12वीं सदी के अंत के बीच के समान प्रारंभिक मध्ययुगीन काल के हैं, प्रारंभिक धर्मयुद्ध के साथ समकालीन।

फ़रग़ना प्रक्रिया को ले जाने वाले पूर्वी उज़्बेकिस्तान में दो सबसे प्रमुख क्रूसिबल स्टील साइटें फ़रग़ना घाटी में अक्सिकेट और पैप हैं, जिनकी ग्रेट सिल्क रोड के भीतर स्थिति ऐतिहासिक और पुरातात्विक रूप से सिद्ध हुई है। भौतिक साक्ष्य में 9वीं-12वीं शताब्दी सीई से स्टील बनाने से संबंधित बड़ी संख्या में पुरातात्विक खोज सम्मलित हैं, जो क्रूसिबल के सैकड़ों हजारों टुकड़ों के रूप में होती हैं, अधिकांशतः बड़े पैमाने पर लावा केक के साथ।अख्सिकेट में पुरातत्व कार्य ने पहचान की है कि क्रूसिबल स्टील प्रक्रिया लौह धातु के कार्बराइजेशन की थी। यह प्रक्रिया पूर्वी उज़्बेकिस्तान में फ़रग़ना घाटी की विशिष्ट और प्रतिबंधित प्रतीत होती है, और इसलिए इसे फ़रग़ना प्रक्रिया कहा जाता है। यह प्रक्रिया उस क्षेत्र में लगभग चार शताब्दियों तक चली।

क्रूसिबल स्टील के उत्पादन के साक्ष्य मर्व, तुर्कमेनिस्तान, 'सिल्क रोड' पर एक प्रमुख शहर में पाए गए हैं। इस्लामिक विद्वान अल-किंदी (801-866 सीई) का उल्लेख है कि नौवीं शताब्दी सीई के समय खुरासान का क्षेत्र, जिस क्षेत्र में निशापुर, मर्व, हेरात और बल्ख शहर हैं, एक स्टील निर्माण केंद्र था। मर्व में एक धातुकर्म कार्यशाला से साक्ष्य, नौवीं-दसवीं शताब्दी की शुरुआत में, क्रूसिबल में स्टील उत्पादन के कोफ़्यूज़न विधि का एक उदाहरण प्रदान करता है, लगभग 1000 साल पहले अलग-अलग वूट्ज़ प्रक्रिया से। 1820 के दशक में वोयसी द्वारा प्रलेखित प्रक्रिया के स्थान के बाद, मर्व में क्रूसिबल स्टील प्रक्रिया को ब्रॉनसन (1986, 43) हैदराबाद प्रक्रिया, वूट्ज़ प्रक्रिया की भिन्नता के रूप में प्रोद्योगिकीय ी रूप से संबंधित के रूप में देखा जा सकता है।

चीन

क्रूसिबल स्टील का उत्पादन चीन में पहली शताब्दी ईसा पूर्व के आसपास या संभवतः पहले प्रारंभ हुआ था। चीनियों ने लगभग 1200 ईसा पूर्व पिग आयरन बनाने की एक विधि विकसित की, जिसका उपयोग वे कच्चा लोहा बनाने के लिए करते थे। पहली शताब्दी ईसा पूर्व तक, उन्होंने हल्के स्टील का उत्पादन करने के लिए पुडलिंग (धातु विज्ञान) विकसित किया था और पिघला हुआ कच्चा लोहा बनाने के लिए तेजी से डीकार्बराइजिंग की प्रक्रिया को शोरा के बेड के ऊपर सरगर्मी करके गढ़ा लोहा बनाने के लिए (जिसे हीटन प्रक्रिया कहा जाता है, इसे जॉन द्वारा स्वतंत्र रूप से खोजा गया था) 1860 के दशक में हीटन (मेटलर्जिस्ट)। इस समय के आसपास, चीनियों ने तलवारों और हथियारों के लिए उपयुक्त स्टील में कच्चा लोहा और गढ़ा लोहे की अधिक मात्रा में परिवर्तित करने के लिए क्रूसिबल स्टील का उत्पादन प्रारंभ किया। 1064 में, एस कु है ने अपनी पुस्तक ड्रीम पूल निबंध में, स्टील में पैटर्न, तलवार उत्पादन के विधियो और इसके पीछे के कुछ तर्कों का सबसे पहला लिखित विवरण दिया:

<ब्लॉककोट> प्राचीन लोग किनारे के लिए ची कांग, (संयुक्त स्टील), और पीठ के लिए जौ थीह (मुलायम लोहा) का उपयोग करते थे, अन्यथा यह अधिकांशतः टूट जाता। एक बहुत मजबूत हथियार अपनी धार को काटकर नष्ट कर देगा; इसीलिए यह सलाह दी जाती है कि संयुक्त स्टील के अतिरिक्त और कुछ भी उपयोग न किया जाए। जहां तक ​​यु-छंग (मछली की आंतों) के प्रभाव की बात है, इसे ही अब 'स्नेक-कॉइलिंग' स्टील तलवार, या वैकल्पिक रूप से, 'पाइन ट्री डिजाइन' कहा जाता है। यदि मछली को पूरा पकाकर उसकी हड्डियाँ निकाल दी जाएँ तो उसके अंतड़ियों का आकार 'सर्प कुण्डली तलवार' पर बनी रेखाओं के समान दिखाई देगा। </ब्लॉककोट>

आधुनिक इतिहास

प्रारंभिक आधुनिक खाते

क्रूसिबल स्टील के लिए पहला यूरोपीय संदर्भ मध्ययुगीन काल के बाद का नहीं लगता है। "दमिश्क स्टील" स्टील्स के साथ यूरोपीय प्रयोग कम से कम सोलहवीं शताब्दी में वापस जाते हैं, लेकिन यह 1790 के दशक तक नहीं था कि प्रयोगशाला शोधकर्ताओं ने स्टील्स के साथ काम करना प्रारंभ किया जो विशेष रूप से भारतीय / वूट्ज़ के रूप में जाने जाते थे। इस समय, यूरोपीय लोगों को क्रूसिबल स्टील बनाने की भारत की क्षमता के बारे में पता था, जो दक्षिण भारत में कई स्थानों पर प्रक्रिया का अवलोकन करने वाले यात्रियों द्वारा वापस लाए गए थे।

17वीं शताब्दी के मध्य से, भारतीय उपमहाद्वीप के यूरोपीय यात्रियों ने वहां स्टील के उत्पादन के कई ज्वलंत प्रत्यक्षदर्शी खाते लिखे। इनमें 1679 में जीन-बैप्टिस्ट टैवर्नियर, 1807 में फ्रांसिस बुकानन और एच.डब्ल्यू. 1832 में वायसी। 18वीं, 19वीं और 20वीं सदी की शुरुआत में वुट्ज़ स्टील की प्रकृति और गुणों को समझने की कोशिश में यूरोपीय रुचि का एक प्रमुख दौर देखा गया। भारतीय वूट्ज़ ने कुछ जाने-माने वैज्ञानिकों का ध्यान आकर्षित किया। एक माइकल फैराडे थे जो वूट्ज़ स्टील से मोहित थे। यह संभवत: 1795 में रॉयल सोसाइटी में रिपोर्ट किए गए जॉर्ज पियर्सन की जांच थी, जिसका यूरोपीय वैज्ञानिकों के बीच वूट्ज़ में रुचि जगाने के स्थितियों में सबसे दूरगामी प्रभाव था। वह अपने परिणामों को प्रकाशित करने वाले इन वैज्ञानिकों में से पहले थे और संयोग से, प्रिंट में वूट्ज़ शब्द का उपयोग करने वाले वे पहले व्यक्ति थे। एक अन्य अन्वेषक, डेविड मुशेत, यह अनुमान लगाने में सक्षम थे कि वूट्ज़ संलयन द्वारा बनाया गया था। डेविड मुशेत ने 1800 में अपनी प्रक्रिया का पेटेंट कराया। उन्होंने 1805 में अपनी रिपोर्ट दी।जैसा कि होता है, चूंकि , पहली सफल यूरोपीय प्रक्रिया बेंजामिन हंट्समैन द्वारा लगभग 50 साल पहले 1740 के दशक में विकसित की गई थी।

इंग्लैंड में उत्पादन का इतिहास

एबेडेल, शेफ़ील्ड में भट्टी कक्ष के बगल में क्रूसिबल

बेंजामिन हंट्समैन क्लॉक स्प्रिंग्स के लिए बेहतर स्टील की तलाश में एक घड़ीसाज़ था। शेफील्ड के पास हैंड्सवर्थ, साउथ यॉर्कशायर में, उन्होंने गुप्त रूप से प्रयोग करने के वर्षों के बाद 1740 में स्टील का उत्पादन प्रारंभ किया। हंट्समैन की प्रणाली ने कोक (ईंधन) से चलने वाली भट्टी का उपयोग किया जो 1,600 °C तक पहुंचने में सक्षम थी, जिसमें बारह मिट्टी के क्रुसिबल तक, प्रत्येक में लगभग 15 किलो लोहा रखने की क्षमता थी, रखे गए थे। जब क्रूसिबल या बर्तन सफेद-गर्म थे, तो उन्हें ब्लिस्टर स्टील, सिमेंटेशन प्रक्रिया द्वारा प्रस्तुत लोहे और कार्बन के एक मिश्र धातु और अशुद्धियों को दूर करने में मदद करने के लिए एक फ्लक्स (धातु विज्ञान) के साथ चार्ज किया गया था। भट्ठी में लगभग 3 घंटे के बाद बर्तनों को हटा दिया गया, स्लैग के रूप में अशुद्धियों को हटा दिया गया, और पिघला हुआ स्टील मोल्डिंग (प्रक्रिया) में डाल दिया गया ताकि कास्टिंग सिल्लियां समाप्त हो सकें। स्टील के पूरी तरह से पिघलने से ठंडा होने पर एक अत्यधिक समान क्रिस्टल संरचना का निर्माण हुआ, जिसने धातु को उस समय बनाए जा रहे अन्य स्टील्स की तुलना में अंतिम तन्य शक्ति और कठोरता में वृद्धि की।

हंट्समैन की प्रोद्योगिकीय की शुरुआत से पहले, शेफ़ील्ड स्वीडिश रॉट आयरन से प्रति वर्ष लगभग 200 टन स्टील का उत्पादन करता था (अयस्कों का लोहा देखें)। हंट्समैन की प्रोद्योगिकीय की शुरूआत ने इसे मौलिक रूप से बदल दिया: एक सौ साल बाद यह राशि बढ़कर 80,000 टन प्रति वर्ष या यूरोप के कुल उत्पादन का लगभग आधा हो गई थी। शेफ़ील्ड एक छोटे शहर से यूरोप के प्रमुख औद्योगिक शहरों में से एक में विकसित हुआ।

स्टील का उत्पादन 'क्रूसिबल फर्नेस' नामक विशेष कार्यशालाओं में किया गया था, जिसमें जमीनी स्तर पर एक कार्यशाला और एक भूमिगत तहखाना सम्मलित था। भट्टी की इमारतें आकार और स्थापत्य शैली में भिन्न थीं, 19 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में आकार में वृद्धि के रूप में प्रोद्योगिकीय ी विकास ने कई बर्तनों को एक बार में गर्म करने के लिए ईंधन के रूप में गैस का उपयोग करने में सक्षम बनाया। प्रत्येक कार्यशाला में मानक विशेषताओं की एक श्रृंखला थी, जैसे कि पिघलने वाले छिद्रों की पंक्तियाँ, टीमिंग पिट्स, रूफ वेंट्स, क्रूसिबल पॉट्स के लिए शेल्विंग की कतारें और फायरिंग से पहले प्रत्येक पॉट को तैयार करने के लिए एनीलिंग फर्नेस। प्रत्येक चार्ज को तौलने के लिए और मिट्टी के क्रूसिबल के निर्माण के लिए सहायक कमरे या तो कार्यशाला से जुड़े थे, या तहखाने के परिसर में स्थित थे। स्टील, मूल रूप से क्लॉक स्प्रिंग्स बनाने के लिए अभिप्रेत था, बाद में कैंची, कुल्हाड़ी और तलवार जैसे अन्य अनुप्रयोगों में उपयोग किया गया।

शेफ़ील्ड का एबेडेल इंडस्ट्रियल हैमलेट जनता के लिए दरांती बनाने का काम करता है, जो हंट्समैन के समय से चला आ रहा है और घास काटने का आला पर बने क्रूसिबल स्टील का उपयोग करके एक पानी का चक्का द्वारा संचालित होता है।

भौतिक गुण

हंट्समैन से पहले, स्टील के उत्पादन का सबसे आम विधि कतरनी स्टील का निर्माण था। इस विधि में, सिमेंटेशन द्वारा प्रस्तुत ब्लिस्टर स्टील का उपयोग किया गया था, जिसमें गढ़ा हुआ लोहे का एक कोर होता था जो बहुत उच्च कार्बन स्टील के खोल से घिरा होता था, सामान्यतः 1.5 से 2.0% कार्बन तक होता था। स्टील को समरूप बनाने में मदद करने के लिए, इसे सपाट प्लेटों में ढाला गया था, जिन्हें एक साथ ढेर करके फोर्ज वेल्डिंग किया गया था। इसने स्टील और लोहे की वैकल्पिक परतों के साथ स्टील का उत्पादन किया। परिणामी स्टॉक पर बैन को फिर फ्लैट किया जा सकता है, प्लेटों में काटा जा सकता है, जो ढेर हो गए थे और फिर से वेल्डेड हो गए थे, परतों को पतला और मिश्रित किया गया था, और कार्बन को शाम को बाहर कर दिया गया था क्योंकि यह धीरे-धीरे उच्च कार्बन स्टील से निचले कार्बन लोहे में फैल गया था। . चूँकि , स्टील को जितना अधिक गर्म किया जाता था और काम किया जाता था, उतना ही यह हीट ट्रीटमेंट # डीकार्बराइजेशन की ओर जाता था, और यह बाहरी प्रसार परतों के बीच आवक प्रसार की तुलना में बहुत तेजी से होता है। इस प्रकार, स्टील को समरूप बनाने के और प्रयासों के परिणामस्वरूप स्प्रिंग्स, कटलरी, तलवार या उपकरण जैसी वस्तुओं में उपयोग के लिए कार्बन की मात्रा बहुत कम हो गई। इसलिए, इस तरह की वस्तुओं, विशेष रूप से औजारों में उपयोग के लिए स्टील अभी भी मुख्य रूप से धीमी और कठिन ब्लूमरी प्रक्रिया द्वारा बहुत कम मात्रा में और उच्च लागत पर बनाया जा रहा था, जो कि बेहतर होने के बावजूद, गढ़ा लोहे से मैन्युअल रूप से अलग किया जाना था और था ठोस अवस्था में पूरी तरह से समरूप होना अभी भी असंभव है।

हंट्समैन की प्रक्रिया पूरी तरह सजातीय स्टील का उत्पादन करने वाली पहली प्रक्रिया थी। स्टील उत्पादन के पिछले विधियो के विपरीत, हंट्समैन प्रक्रिया स्टील को पूरी तरह से पिघलाने वाली पहली प्रक्रिया थी, जिससे पूरे तरल में कार्बन का पूर्ण प्रसार होता था। फ्लक्स के उपयोग से इसने अधिकांश अशुद्धियों को हटाने की अनुमति दी, जिससे आधुनिक गुणवत्ता का पहला स्टील तैयार हुआ। कार्बन के उच्च गलनांक (स्टील के लगभग तिगुने) और उच्च तापमान पर ऑक्सीकरण (जलने) की इसकी प्रवृत्ति के कारण, इसे सामान्यतः पिघले हुए स्टील में सीधे नहीं जोड़ा जा सकता है। चूंकि , रॉट आयरन या पिग आयरन को जोड़कर, इसे तरल में घुलने की अनुमति देकर, कार्बन मात्रा को सावधानीपूर्वक विनियमित किया जा सकता है (एक तरह से एशियाई क्रूसिबल-स्टील के समान लेकिन उन स्टील्स के संकेत के बिना)। एक अन्य लाभ यह था कि इसने अन्य तत्वों को स्टील के साथ मिलाने की अनुमति दी। हंट्समैन स्टील से ऑक्सीजन जैसी अशुद्धियों को दूर करने में मदद करने के लिए मैंगनीज जैसे मिश्र धातु एजेंटों के साथ प्रयोग प्रारंभ करने वाले पहले लोगों में से एक थे। उनकी प्रक्रिया का उपयोग बाद में कई अन्य लोगों द्वारा किया गया, जैसे कि रॉबर्ट हैडफील्ड और रॉबर्ट फॉरेस्टर मुशेत, मंगलोय, उच्च गति स्टील और स्टेनलेस स्टील जैसे पहले मिश्र धातु स्टील्स का उत्पादन करने के लिए।

ब्लिस्टर स्टील की कार्बन मात्रा में भिन्नता के कारण, कार्बन स्टील का उत्पादन क्रूसिबल के बीच कार्बन मात्रा में 0.18% तक भिन्न हो सकता है, लेकिन औसतन ~ 0.79% कार्बन युक्त यूटेक्टॉइड स्टील का उत्पादन होता है। स्टील की गुणवत्ता और उच्च कठोरता के कारण, टूल स्टील, मशीन टूल्स, कटलरी और कई अन्य वस्तुओं के निर्माण के लिए इसे जल्दी से अपनाया गया। क्योंकि स्टील के माध्यम से कोई ऑक्सीजन नहीं उड़ाया गया था, यह गुणवत्ता और कठोरता दोनों में बेसेमर स्टील से अधिक था, इसलिए हंट्समैन की प्रक्रिया का उपयोग टूल स्टील के निर्माण के लिए किया गया था, जब तक कि इलेक्ट्रिक चाप का उपयोग करते हुए बेहतर विधियो का विकास 20 वीं शताब्दी की शुरुआत में नहीं किया गया था।

19वीं और 20वीं सदी का उत्पादन

1880 के दशक में संयुक्त राज्य अमेरिका में विकसित एक अन्य विधि में, क्रूसिबल स्टील का उत्पादन करने के लिए लोहे और कार्बन को सीधे एक साथ पिघलाया गया था। 19वीं शताब्दी के समय और 1920 के दशक में बड़ी मात्रा में क्रूसिबल स्टील को मशीनी औज़ार के उत्पादन में निर्देशित किया गया था, जहां इसे टूल स्टील कहा जाता था।

विशेष स्टील्स के लिए क्रूसिबल प्रक्रिया का उपयोग जारी रहा, लेकिन आज अप्रचलित है। समान गुणवत्ता वाले स्टील अब इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस के साथ बनाए जाते हैं। टूल स्टील के कुछ उपयोग पहले हाई-स्पीड स्टील द्वारा विस्थापित किए गए थेऔर बाद में टंगस्टन कार्बाइड जैसी सामग्री द्वारा।

क्रूसिबल स्टील कहीं और

क्रूसिबल स्टील का दूसरा रूप 1837 में रूसी इंजीनियर पावेल एनोसोव द्वारा विकसित किया गया था। उनकी प्रोद्योगिकीय हीटिंग और कूलिंग पर कम निर्भर थी, और सही क्रिस्टल संरचना के भीतर पिघले हुए स्टील को तेजी से ठंडा करने की शमन प्रक्रिया पर अधिक निर्भर करती थी। उन्होंने अपने स्टील को गोल स्टील कहा; इसका रहस्य उसके साथ मर गया। संयुक्त राज्य अमेरिका में क्रूसिबल स्टील का नेतृत्व विलियम मेटकाफ (निर्माता) ने किया था।

यह भी देखें

• दमिश्क इस्पात
• नॉरिक स्टील
• पैटर्न वेल्डिंग

टिप्पणियाँ

संदर्भ

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बाहरी संबंध

• Merv, Turkmenistan Archived 4 August 2012 at the Wayback Machine
• CFD in the 1st Millennium AD
• वुट्ज Steel: An advanced material of the ancient world
• Making Steel by Hand: A 1949 British Pathe newsreel showing the production of crucible steel in Sheffield

• Metalworking History Detailed from 9000 BC