A civilizáció vaskora: a fém megváltoztatja a világot
A vasnak köszönhetően a primitív törzsi rendszert felváltotta a kialakuló osztálytársadalom, az államok kialakulása és az új kereskedelmi kapcsolatok kiépülése. A korai vaskorban jött létre a híres Nagy Selyemút kereskedelmi útvonal.
Milyen irreálisan hangzik is, minden a földönkívüli eredetű vassal kezdődött… Igen, a vasat először meteoritokból állították elő. Az ilyen vasáruknak magas volt a nikkeltartalmuk. Később földi vasat használtak fel az áruk előállításához.
A vas előállításához szükséges nagyobb technológiai bonyolultság és munkaigény ellenére, mint a bronzé, a vaskor magabiztosan megelőzte a bronzkort, mert a vas gyakrabban fordul elő a természetben, mint a bronz. A bronzkorban sok fémárut dolgoztak át fegyverré. A bronzöntéshez szükséges ón hiánya kényszerítette az ókori acélkészítőket, hogy alternatívát keressenek. A vasérc széles körű felhasználása a fémgyártási technológia fejlődéséhez vezetett. Mire az ón újra elérhetővé vált, a vas olcsóbb, erősebb és könnyebb lett, és a kovácsolt vas örökre felváltotta a bronzszerszámokat.
Hogyan állították elő a vasat a vaskor hajnalán
A vasgyártás technológiája az ércekből való redukálásra irányuló műveletek sorozatát foglalta magában, és a szakértők szerint a szakértők a Kr. e. második évezredben fedezték fel Kis-Ázsiában.
Ezekre a célokra kohókat használtak. A kemencékbe fúvókákkal pumpálták a levegőt. A korai kemencék kúp alakúak és körülbelül egy méter magasak voltak. A kemence alsó részén légfúvókák voltak, amelyeken keresztül a levegőt a szén elégetéséhez juttatták be. Ez nagyon magas hőmérsékletet hozott létre a kemencében, ami lehetővé tette a vasoxidok és az üledék töltött keverékének megolvasztását. A kémiai reakciók eredményeként az oxidok egy része összeolvadt az üledékkel, és olvadó salakot képezett, míg egy másik része vassá redukálódott, és egy puha porózus anyaggá olvadt, amelyet bloomnak neveztek. Ezt követően az ókori acélművesek a kemence elülső falát lebontották, hogy kivegyék a vaskohót. A bronztól eltérően azonban az ilyen formájú fém nem volt alkalmas öntőformákba való öntésre. A vaskohó úgy nézett ki, mint a fémszemcsék formájában szinterezett szivacsvas. Forrón a bloomot kovácsolták, ami merevebbé és homogénebbé tette a fémet. Ezt a fémet aztán a kovácsműhelyben különböző fémművek készítéséhez használták fel. A kovács nyílt lánggal melegítette fel a kovácstölteléket, majd kalapács és üllő segítségével kovácsolt fémműveket készített.
Hogyan befolyásolta a vaskor a civilizáció fejlődését
Jóval az ipari forradalom előtt a korai vaskorban a legtöbb ember állattenyésztéssel és földműveléssel foglalkozott. Az élet középpontjában a falu állt, ahol a közösségek megművelték a földet, és kézzel készítették az életükhöz nélkülözhetetlen tárgyakat.
A vasszerszámok gyártása segített abban, hogy a mezőgazdasági munka könnyebbé és hatékonyabbá váljon. A parasztok keményebb talajokat tudtak megművelni, ami lehetővé tette a termesztést és új növényfajták termesztését. Ugyanez igaz volt a szarvasmarha-tenyésztésre is. A hatékonyabb munkavégzési módok segítettek időt felszabadítani.
A több idő azt jelentette, hogy az emberek a földművelésen kívül mással is foglalkozhattak, például eladhatták vagy kereskedhettek azzal, amit megtermeltek. Egyes családok pékségeket vagy varró- és kovácsműhelyeket kezdtek nyitni. A kovácsmesterség fejlődése viszont elősegítette az olyan mesterségek fejlődését, mint a bőr-, fa- és csontfeldolgozás. A kereskedelem ebben az időszakban virágzott.
A vasfeldolgozási technológiák fejlődése
A fémfeldolgozási technológia folyamatosan és gyorsan fejlődött. Ekkoriban jelentek meg a hegesztett fegyverek és a damaszkuszi acél, a bloomery kemencéket pedig a magasabb Stuckofen kemencék váltották fel. A 13. század végén kezdték használni ezeket a négy méter magas kemencéket a modern Európában. Az ilyen kemencék naponta akár 250 kg vasat is elő tudtak állítani.
A 15. század közepén a Stuckofen-kemencéket még magasabb, levegővel történő előmelegítéssel felszerelt Blauofen-kemencék váltották fel. Ezeknek a kemencéknek azonban volt egy nagy hátrányuk: a Blauofen-kemencékben a magasabb hőmérséklet nemcsak a vas hozamát növelte az ércből, hanem 10%-ról 30%-ra növelte (a Stuckofen-kemencéhez képest) a karburált “nyersvas”, azaz az akkor még nem tudták, hogyan kell kezelni a vasat. Ez motiválta a technológia fejlesztését.
A vasfeldolgozási módszerek fejlődésének következő lépése a kohó feltalálása volt. A nagyobb méret, valamint az előmelegítés és a kohó mechanikus levegőellátása biztosította, hogy minden vasat forró fémmé lehessen alakítani. A kemencéket folyamatosan üzemeltették, és naponta akár másfél tonna forró fém előállítására is képesek voltak.
A 16. században Európában népszerűvé vált egy kohászati eljárás, amellyel a vasat forró fémmé alakították át, és még folyékony állapotban eltávolították belőle a szenet, így a vasból acél lett.
Később a kohászatban aktívan kezdték alkalmazni a szénalapú technológiákat, a kokszolást, a tócsázást és a forrófúvást. 1856-ban az angol feltaláló, Henry Bessemer megtervezett egy konvertert, és szabadalmaztatta acélgyártási technológiáját, amely Bessemer-eljárás néven vált ismertté. .
A 20. században a Bessemer-konvertereket aktívan kezdték felváltani a máglyakemencék. De még ezek a kemencék is elavulttá váltak a század végére, amikor felváltotta őket az oxigénes alapkemencés eljárás. Az erős elektromos erőművek mint energiaforrások megjelenésével az elektromos acélgyártás technológiája széles körben elterjedt az iparban mind a színes-, mind a vasfémek előállítására.
A 21. században a vasfeldolgozásban is bekövetkezett a maga kiigazítása, ami arra kényszerít, hogy ne csak az előnyökről, hanem a kohászat által a környezetre gyakorolt károkról is gondolkodjunk. Napjainkban a vas ércből történő közvetlen redukciójára hidrogénnel történő eljárás tűnik környezetvédelmi szempontból a legígéretesebbnek. A következő eljárási szakaszban az acélt a vasrészecskék elektromos kemencében történő megolvasztásával, majd szén hozzáadásával nyerik.
A modern innovatív eljárások meghatározó tényezővé válnak a kohászat számára, hogy megőrizze versenyképességét a világpiacon.
Az elmúlt évszázadok során a vas javította az életminőséget. A világ a leggyorsabb növekedést azokban az időszakokban tapasztalta, amikor a fejlettebb feldolgozási technológiákat fedezték fel. A kohászat vívmányai a 18. század közepén a gépészet gyors fejlődéséhez és a gépgyártás valódi forradalmához vezettek.
Amiként a vaskorszak évszázadokkal ezelőtt megváltoztatta az emberiség életmódját, könnyen lehet, hogy a kibontakozó negyedik ipari forradalom egy új korszak kezdete lesz civilizációnk fejlődésében.