Zpracování kovů

Kovy provázejí lidstvo dlouhé roky. Aniž bychom si uvědomovali jejich přítomnost, obklopují nás na každém kroku a není snad žádné odvětví lidské činnosti, kdy bychom je nepotřebovali.
Když lidé ovládli oheň a dokázali ho rozdělávat a začali využívat jeho teplo, došlo jim, jak výborné jsou pokrmy upravené na ohni. Za chladného počasí oheň nejen chránil před zimou a zvířaty, ale byl dobrý pro přípravu masa. A začali se poohlížet po dalších darech, které by jim příroda poskytla. Další přírodní dar, který objevili, byly kovy. Díky kovům se lidstvo posunulo ve svém vývoji o obrovský kus dál.
Kovy v ryzí podobě se nacházejí v přírodě málo, většinou se vyskytují v rudách. Před pěti tisíci lety tomu tak nebylo, kovů v ryzí formě se vyskytovalo poměrně hodně. První kov, který začalo lidstvo používat, byla měď. Z té doby se zachovalo hodně kovových předmětů, nádobí, nářadí.
Zpočátku vůbec nebylo možné měď upravovat, protože bylo v té době téměř vyloučené dosáhnout bodu tavení mědi, který je 1083°C. Díky nepříliš vysokému bodu tavení a výborným tvárným vlastnostem mědi, začali lidé tento kov využívat stále více. Díky ohni a mědi se začalo rozvíjet jedno z prvních řemesel, kovářství. Kováři vyráběli šperky, nástroje, nádobí, ale také zbraně. Postupně začaly vytlačovat neforemné a těžké kamenné nástroje i zbraně. Celý přerod trval poměrně dlouho. Bylo to více než dva tisíce let a toto období známe jako neolit, neboli dobu měděnou.

V Mezopotámii přišli kolem roku dva tisíce před naším letopočtem na to, jak měď vylepšit. Přidali k ní cín a zinek a tak vznikla první slitina jménem bronz. Bronz byl tvrdší než měď a méně reznul. K jeho tavení nebylo potřeba tak vysoké teploty, takže se dal snadněji zpracovávat. Výroba bronzu se šířila hodně rychle. Za necelých pět stovek let zaplavila celou Evropu a zcela nahradila měď. Bronzové předměty usnadnily práci především v zemědělství, ale i v dalších řemeslech. Toto období známe jako dobu bronzovou.
Kromě toho, že lidé začali mít potřebu běžných nástrojů z kovu, začaly se vyrábět a především zdokonalovat zbraně. Ty se nepoužívaly k lovu zvěře, ale k soubojům mezi národy. V oblastech, kde se vyráběly, měli lidé zajištěnou vojenskou převahu. Takovým centrem výroby zbraní byl tehdy Egypt, Mezopotámie, Indie a Čína. Díky tomu získaly státu nejmocnějších zemí světa.
A vývoj se nezastavil. Lití bronzu a jeho výroba daly možnost vyniknout dalšímu kovu, tomu nejdůležitějšímu, a tím je železo. To se v čisté přírodě téměř nevyskytuje. Získává se z tavením ze železných rud a ty se v přírodě nacházejí v podobě kysličníků, uhličitanů, křemičitanů.
Železo se vyrábělo v primitivních pecích, v nichž se topilo dřevěným uhlím. K rozdmýchání ohně se používaly velké kožené měchy. Z pece potom vyšla houbovitá hrouda surového železa. To nebyl samozřejmě výsledek celé práce. Hrouda se zpracovávala na litinu nebo se z ní kula ocel. K tomu sloužily kovářské výhně.
Ve čtrnáctém století lidé začali k pohonu dmychadla používat sílu vody a vznikala první vodní kola. Pece se mohly stavět větší, protože nebyly poháněny ručně, voda měla daleko větší sílu. O dalších sto let déle se objevily vysoké pece a v nich už se železo vyrábělo v tekutém stavu.
Pro výrobu železa bylo ale zapotřebí hodně dřeva, které nemělo až tak silnou výhřevnost, proto ho padlo k topení velké množství a krajina trpěla.
I tentokrát si příroda a lidé poradili. Počátkem osmnáctého století se začalo dobývat kamenné uhlí. Jako první použil kamenné uhlí jako topení anglický hutník Abraham Darby, který žil na přelomu sedmnáctého a osmnáctého století. Díky tomu nastal ve výrobě železa převratný zlom. V blízkosti dolů se stavěly ohromné železné hutě a zvyšovala se výhřevnost. Železo má bod tavení 1535°C.
Výroba dostala další impuls a vysoké pece mohly tak nepřetržitě produkovat cenný kov, po dobu několika let, aniž by v nich byl uhašen žár. Hutníci je střídavě zaváželi rudou, koksem a různými přísadami. Výroba železa i oceli byla však až do konce 18. století poměrně zdlouhavou a hlavně drahou záležitostí. Surovina z pecí obsahovala značnou příměs škodlivin a musela být dále zpracovávána po staru, kujněním ve výhních.

Trvalo dalších sto let, než se do výroby železa dostala další technická vylepšení jako pudlování, besemerování a trasování. Převratný byl též i vynález martinské pece. Pudlování znamená v podstatě míchání a do výroby ho zavedl anglický hutník Henry Cort, žijící na konce osmnáctého století. Jeho objev spočíval v tom, že se surové železo v peci zbavovalo škodlivého uhlíku plamenem, aniž by kov přišel do styku s palivem. Svůj zlepšovák Angličané drželi dlouho v tajnosti a k jeho rozšíření došlo až po roku 1825.
Sedmdesátiletou éru pudlování železa ukončil až vynález výroby oceli v konventoru, skotského inženýra a vynálezce devatenáctého století Henryho Bessemera. Vynález to byl převratný, a jak to tak bývá velice jednoduchý. Konventor je otáčivá pec hruškovitého tvaru, jejímž děravým dnem je do surového roztaveného železa vháněn vzduch, pomocí něhož je z taveniny odstraňován nadbytečný uhlík. Henry Bessemer neusnul na vavřínech besemerování a vynalézal dál. Za svého života podal více než 120 patentů a jedním z nich byl i kopírovací soustruh.
Dalším lidským příspěvkem do výroby železa bylo zavedení tzv. trasování. Tento vynález umožnil zpracovat i železo s obsahem síry a fosforu. Do výroby ho zavedl Sidney Thomas (1850-1885) a bylo to v podstatě vylepšené besemerování. Thomas vyzdil Bessemerův konvertor zásaditou vyzdívkou a do tavby přidal pálené vápno. Fosfor a síra se uvolní a spálí. Tímto procesem vznikne tak na povrchu roztaveného kovu vrstva strusky, která se pak jednoduše odstraní.
Podobnou úpravu jako Thomas vynalezl i český profesor techniky Karel Václav Zenger, žijící v letech 1830-1908. Ten podrobně studoval metalurgické procesy, ale prvenství zůstalo Thomasovi a tehdejší hutnické velmoci Anglii.
Poslední velký převrat ve výrobě oceli přinesl až vynález simens-martinské pece.
Tato novinka vznikla díky kolektivu autorů, francouzského inženýra Pierra Martina a německých inženýrů bratrů, Friedricha a Johanna Simensových. Vynález spočíval ve využití odpadního tepla spalin z pracovního prostoru, k předehřívání topných plynů, což umožňovalo dosažení vyšších spalovacích hodnot. Martin postavil pec, v níž se škodlivé příměsi odstraňovaly okysličováním, jehož hlavním zdrojem byl obyčejný kovový odpad.
V současnosti se používají moderní elektrické pece, které taví surovou rudu spolu se železným šrotem, na principu obloukovém, indukčním i jiném. Čehož se používá hlavně při výrobě ušlechtilých ocelí.

Zdroj: Receptář