I fortë dhe në të njëjtën kohë delikat

ME ANË të tij, pianot prodhojnë muzikë, avionët reaktivë lëshojnë shpërthime supersonike, orët punojnë, motorët uturijnë, grataçelat kapin qiellin dhe urat e varura qëndrojnë të varura. Për çfarë po flasim?

Për çelikun. Ai është përbërësi kryesor i ndërtimeve të mëdha. Anijet gjigante të bëra prej tij, i bien deteve rreth e përqark. Tubacione prej çeliku sjellin naftë dhe gaz natyror nga puse qindra kilometra të largëta. Por kjo substancë me përdorime të shumëllojshme përfshihet shumë më tepër në jetën tonë të përditshme. Mendoni, për shembull, për rripat e transmisionit të autobusit me të cilin shkoni në punë ose për kabllon prej çeliku që ngre dhe ul ashensorin në pallatin tuaj. Ç’mund të themi për menteshat e syzeve dhe lugën prej çeliku me të cilën trazoni çajin në filxhan? Në mijëra mënyra përdoret ky metal i fortë dhe delikat në të njëjtën kohë. Si prodhohet dhe çfarë e bën kaq të dobishëm?

Karbon dhe kristale

Çeliku është një aliazh ose një përzierje e dy përbërësve që duket e pamundur të lidhen—e hekurit dhe e karbonit. Hekuri i pastër është më i përpunueshëm sesa metalet e tjera dhe si rrjedhim është i papërshtatshëm për ta përdorur për mjete të forta. Karboni nuk është metal. Diamanti dhe bloza e oxhakut janë thjesht forma të ndryshme të këtij elementi të veçantë. Por, nëse pak karbon përzihet me hekur të shkrirë, produkti që del është një material mjaft i ndryshëm nga karboni dhe shumë më i fortë sesa hekuri.

Çelësi për prodhimin e çelikut quhet kristal. A e dinit që hekuri është i përbërë nga kristale? * Në të vërtetë, të gjitha metalet e ngurta përbëhen nga kristale dhe është pikërisht kjo përbërje kristalore që u jep atyre përpunueshmërinë, shkëlqimin dhe vetitë e tjera. Por kristalet e hekurit kanë edhe një cilësi më shumë.

Ndikimi i kristaleve te çeliku

Kur prodhohet çeliku, hekuri i shkrirë përzihet me elementë të tjerë. Ndërkohë që kjo përzierje ngurtësohet, hekuri shpërbën materialet e tjera, duke i bërë pjesë të strukturës së vet kristalore. Po kështu bëjnë dhe metalet e tjera. Por, ç’ka të veçantë hekuri?

Hekuri është i pazakonshëm, pasi struktura e tij kristalore mund të ndryshohet me temperaturë të lartë kur është ende në gjendje të ngurtë. Kjo veçanti bën të mundur që kristalet e hekurit të kalojnë nga një formë deri diku e mbyllur në një më të hapur dhe anasjelltas. Përfytyroni një shtëpi të ndërtuar mirë, në të cilën muret lëvizin anash dhe dyshemeja lëviz poshtë e lart, ndërsa ju rrini ulur në dhomën e ndenjes. Diçka e ngjashme ndodh brenda kristaleve të hekurit kur metali nxehet në një temperaturë të lartë pa u shkrirë dhe më pas ftohet.

Nëse karboni është i pranishëm kur ndodhin këto ndryshime, një aliazh i fortë mund të bëhet i butë ose një i butë mund të bëhet i fortë. Prodhuesit e çelikut përfitojnë nga ky fakt dhe rregullojnë fortësinë e produktit të tyre me procese termike të tilla, si kalitja dhe temperimi. Por ka edhe më.

Kur përzihen elemente të tjera, si: mangan, molibden, nikel, vanad, silic, plumb, krom, bor, volfram ose squfur, çeliku bëhet jo vetëm i ashpër ose i butë, por edhe i fortë, i qëndrueshëm, i epshëm, rezistent ndaj gërryerjes, i përpunueshëm, elastik, magnetik, jomagnetik—e kështu me radhë.  Ashtu si një bukëpjekës përshtat përbërësit dhe temperaturën e furrës për të bërë lloje të ndryshme bukësh, edhe prodhuesit e metalit ndryshojnë aliazhet dhe proceset termike për të nxjerrë mijëra lloje çeliqesh me përdorime të gjithanshme e të pashoqe. Shinat prej çeliku mbajnë pa frikë një tren mallrash me peshë 12.000 tonë dhe përsëri kushineta çeliku me madhësinë e një koke gjilpëre mbajnë bilancierin e orës.

Prodhimi i çelikut: Në të shkuarën dhe sot

Shekuj më parë punuesit e metaleve bënin me hekurin enë dhe armë. Ata zbuluan se hekuri i shkrirë (hekuri i shkëputur nga shkëmbinjtë mineralmbajtës të quajtur xeherorë) kishte papastërti që i jepnin metalit qëndresën dhe fortësinë. Ata kuptuan, gjithashtu, që kalitja e një vegle hekuri në ujë e bënte më të fortë. Sot furrnaltat e mëdha kanë zëvendësuar kovaçhanat, kurse makinat gjigante të petëzimit, çekanin dhe kudhrën. Por në pajisjet moderne ndiqen të njëjtat hapa themelorë që ndiqnin në të kaluarën farkëtarët e fuqishëm. Ato (1) shkrijnë hekurin, (2) e përziejnë me materialet e tjera, (3) e lënë çelikun të ftohet e (4) i japin formë dhe e trajtojnë me procese termike.

Vini re sasitë në kutinë ngjitur. Edhe pse të bëjnë përshtypje, një uzinë çeliku mund t’i përpijë të gjitha ato në një ditë të vetme. Uzina mbulon një sipërfaqe të gjerë ku qëndrojnë sasi shumë të mëdha me minerale, të cilat ushqejnë oreksin e saj të pangopur.

Një metal i mrekullueshëm me shumë përdorime

Dobia e çelikut shfaqet në shumë vende të pazakonshme. Gjendet poshtë kapakut të pianos. Një nga llojet më të forta të çelikut që përbën telin nxjerr një muzikë të bukur. Një lloj çeliku, çeliku Hadfild, me përbërje mangani, përdoret për të bërë thërmuesit e mëdhenj të shkëmbinjve dhe sa më shumë punon për të thërmuar gurë, aq më i fortë bëhet. Çelik që nuk ndryshket gjendet në bisturitë e kirurgut, vozat e verës, dhe makinat për prodhimin e akulloreve. Sa e vështirë është të numërosh fijet e flokut, aq e vështirë është të numërosh përdorimet e çelikut.

Pothuajse 800.000.000 tonë çelik prodhohet çdo vit në të gjithë botën. Por çeliku s’do të ekzistonte pa hekurin, i cili është një nga elementet që gjenden më me shumicë në tokë. Meqenëse qymyrguri dhe guri gëlqeror janë, po ashtu, të bollshëm duket se çeliku do të jetë edhe për shumë kohë në të ardhmen.

Kështu herën tjetër kur të qepni me një gjilpërë ose të hidhni grepin për peshk a kur të përdorni çelësin papagall, ose të hapni portën në një gardh me zinxhir, ose kur të udhëtoni me makinë a të hapni brazda të drejta në një arë, mendoni për përzierjen e jashtëzakonshme të hekurit dhe të karbonit e cila i bën të mundura këto gjëra.

[Shënimet]

[Kutia në faqen 23]

Materialet që kërkohen për të bërë 10.000 tonë çelik

6.500 tonë qymyr

13.000 tonë xeheror

2.000 tonë gur gëlqeror

2.500 tonë mbeturina çeliku

1,5 miliardë litra ujë

80.000 tonë ajër

 [Kutia dhe figurat në faqet 24, 25]

Si bëhet çeliku

Disa hollësi janë hequr për thjeshtësi shikimi

Prodhimi i çelikut kërkon nxehtësi. Me një termometër si një tabelë drejtimi për udhëtimin tonë, le të ecim deri atje ku çeliku është përfunduar.

▪ 1.400⁰C. Furra të mëdha bëjnë pjekjen e qymyrgurit në dhoma hermetike, duke avulluar materialet e padëshiruara pa konsumuar copat. Si përfundim, mbeten copa të mëdha në ngjyrë të zezë që quhen koks, të cilat sigurojnë nxehtësi dhe karbon të nevojshëm për proceset në vazhdim.

▪ 1.650⁰C. Koksi, xeherori i hekurit dhe gurët gëlqerorë hidhen në një furrë marten ku ndeshin një mur flake dhe ajër të mbinxehur. Koksi digjet dhe në një nxehtësi tepër të madhe, materialet e padëshiruara në xeherorin e hekurit kombinohen me gurin gëlqeror, duke formuar një nënprodukt të quajtur zgjyrë. Materialet kthehen në gjendje të lëngët dhe bien në fund të furrës. Zgjyra, që qëndron mbi sipërfaqen e hekurit hiqet në një enë. Hekuri i shkrirë hidhet në disa vagona-cisternë që e çojnë ngarkesën përvëluese në stacionin tjetër.

▪ 1.650⁰C. Nëntëdhjetë tonë hekurishte të zgjedhura me kujdes hidhen në një mbajtëse 9 metra të lartë në formën e dardhës e njohur si furra kryesore e oksigjenit. Një kovë e madhe derdh hekurin e  nxehtë në gjendje të lëngët mbi hekurishtet. Në kohën kur një tub ftohës me ujë futet në enë shkaktohet një shpërthim shkëndijash. Nga tubi dëgjohet zhurma e një rrjedhe oksigjeni të pastër që del me vrull, e cila shumë shpejt e bën metalin të ziejë si një supë mbi një sobë të nxehtë. Ndodhin disa reaksione kimike. Në më pak se një orë, furra e ka bërë punën e saj dhe 300 tonë çelik në gjendje të lëngët, që është një ngarkesë e furrës, derdhen në kovat e transportit. Aliazhet shtohen dhe lëngu i zjarrtë rrjedh nëpër makineritë e derdhjes. Çeliku fillon të marrë formë.

▪ 1.200⁰C. Mbi çelikun e kuq të nxehtë ushtrohet një presion edhe më i madh nëpër makinat e petëzimit, derisa arrihet trashësia e dëshiruar. Gjithë kjo punë e vështirë e bën metalin aq të fortë, sa ai mund t’i rezistojë përpunimit të mëtejshëm. Makinat e petëzimit me ripjekje e bëjnë më të përkulshëm.

▪ Temperatura e dhomës. Çeliku është derdhur, është prerë, është petëzuar në të nxehtë dhe në të ftohtë dhe madje është pastruar në një banjë acide. Është nxehur herë pas here. Më në fund shkalla e termometrit bie përfundimisht. Çeliku i lëngët është shndërruar në grumbuj fletësh çeliku. Shpejt një ofiçinë përpunimi i jep çelikut formën e tubave për ndonjë ndërtesë.

Meqënëse pjesa më e madhe e makinerive të një uzine çeliku janë të përbëra nga po ky metal, përse nuk shkrijnë ndërsa janë në punë? Pjesët e brendshme të furrave, vagonëve-bombola dhe kovave janë të veshura me tulla që i rezistojnë të nxehtit. Një shtresë si kjo një metër e trashë e mbron furrën kryesore të oksigjenit. Por edhe këto tulla, gjithashtu, ndikohen nga nxehtësia e madhe dhe duhet të zëvendësohen rregullisht.

[Diagrami]

(Për tekstin e kompozuar, shiko botimin)

1. PRODHIMI I HEKURIT

1.400⁰C Qymyrgur → Furrat e koksit

↓

1.650⁰C Xeheror hekuri → FURRË

Gur gëlqeror → MARTEN

↓

Hekur i shkrirë

2. PRODHIMI I ÇELIKUT ↓

1.650⁰C Hekurishte

Gëlqere dhe shkrirës

Oksigjen

↓

FURNALTA KRYESORE E OKSIGJENIT

3. FTOHJA ↓

DERDHJE E VAZHDUESHME

Kallëpe

Shufra

Pllaka

4. PËRFUNDIMI ↓

1.200⁰C Petëzimi i çelikut (shufra ose trarë)

Galvanizimi

Petëzimi në të ftohtë

Petëzimi në të nxehtë

Temperaturë dhome

[Figura]

Vini re përmasat e njerëzve

[Burimet e figurave në faqen 23]

Të gjitha fotografitë në faqet 23-25 përveç orës: Me mirësjelljen e Bethlehem Steel