Staal als constructiemateriaal

Reeds meer dan 3000 jaar heeft men kennis van ijzer en metaal. Docht duurt het tot voorbij de 18de eeuw om de eerste constructiewerken in ijzer te zien opduiken. Ijzer als primair bouwmateriaal word pas vanaf de 2de helft van de 18de eeuw gebruikt. 

Laagovens

Rond 1500 vC ontstaat een methode om ijzer te maken door lagen ijzererts af te wisselen met houtskool in een laagoven.Door de beperkte hoogte van de oven (lager dan 2m) blijft de ontstane hitte beperkt onder de 1200° en smelt het ijzer niet helemaal, maar blijft het een pasta. Deze massa werd dan verder met hamer bewerkt en regelmatig terug verwarmd in de smidoven. Deze techniek word eeuwen later nog steeds gebruikt. zelfs na het onstaan van hoogovens

Ruwijzer uit de Hoogovens

In de 15de onstaan in de Rijnvallei de eerste hoogovens. in de 16de eeuw zijn er ook in Belgïe de eerste hoogovens op houtskool te vinden.In deze ovens gebruikt men ook houtskool als brandstof. Deze ovens creëren echter een veelhogere warmte die boven de 1535°C stijgt. Hierdoor smelt het ijzererts helemaal en han het rechtstreeks uit de oven in een mal vloeien zonder dat het nadien nog extra bewerkt moet worden. Het is deze ontwikkeling die ervoor zorgt dat de staalindustrie plots zo snel evolueert. 

In 1627 vragen de états de Lége patent aan om ijzererts met steenkool ipv houtskool te smelten. Het duurt echter tot 1709 wanneer Abraham Darby I als eerste een methode ontwikkeld om ijzererts om te zetten naar ruwijzer met behulp van cokes.Vanaf dat moment kunnen de hoogovens hoger en groter worden gemaakt. dit vooral omdat steenkool sterker is dan houtskool en dus hoger kan gestapeld worden zonder te bezwijken onder hun eigen gewicht.Hierdoor kan ook weer de maximumtemperatuur stijgen, waardoor het metaal vloeibaarder wordt en fijner kan verwerkt worden.Deze ontwikkelingen komen de kwaliteit weer ten goede van het ruwijzer en zorgt voor een stevige kostenbesparing tot zelfs 60%. Deze kostendaling maakte dat de techniek znel verspreid werd ging men al snel dit materiaal als bouwmateriaal gebruiken. Men dacht toen trouwens nog dat dit helemaal brandveilig was.

De zoon van Abraham, Abraham Darby II zette na de dood van zijn vader de ontwikkeling verder en creërde een koepeloven om het ruwijzer een 2de maal te smelten en zo de kwaliteit & zijverheid te verbeteren.In 1776 ging men nog een stap verder en ging men stoom in de koepeloven toevoegen om het proces nog te verbeteren. De volgende stap was dat James Neilson de productiecapaciteit kon verhogen tot 3 keer de oorspronkelijke  capaciteit door warme lucht in de oven te blazen in plaats van koude lucht.

Uiteindelijk is het pas in 1824 dat deze nieuwe hoogovens op cokes in België verschijnen. door de introductie door John Cockeril. Maar het was ook hij die als eerste ter wereld die in 1826 meteen alle verschillende stadia van de creatie van het ijzerproces  onderbracht in één bedrijf.

De productie van Staal

Naast ruwijzer en smeedijzer ontstaat er in de 18de eeuw ook een tussenproduct : Staal. Door minieme verschillen in het koolstofgehalte in het metaal vinden ingenieurs en wetenschappers dat de eigenschappen ferro-metalen sterk kunnen veranderen. 

  • Gietstaal of kroezenstaal ontstaat door koolstof toe te voegen aan reeds gezuiverd ruwijzer. Daarna wordt het in kroezen gesmolten en uitgegoten in vormen.  Dit Gietstaal kan dan gehamerd en gewalst worden. Daardoor vervaardigde men hier vaak gereedschap van. Daarom wordt dit type staal ook gereedschapsstaal genoemd.
  • Puddelstaal kan naast gewalst ook gesmeed worden. Dit staaltype ontstaat pas in 1835. Het kan ook terug in de smeltkroes behandeld worden. Het is vooral dit staaltype dan in België wordt gebruikt (tot 1860). De eiffeltoren is uit dit staaltype vervaardigd.

Het is de moeilijke bepaling van de hoeveelheid koolstof die het in de praktijk ervoor zorgen dat het gebruik van staal als constructiemateriaal lang wordt uitgesteld. Meer nog, het is de bouwindustrie die als één van de laatste die staal in gebruikt neemd.

De eerste bouwkundige experimenten

Vanaf 1750 begint men ijzer als bouwmateriaal te gebruiken en rond 1779 komen de eerste dragende bouwwerken in gietijzer. De eerste brug is de Iron Bridge in Engeland.Om grote bouwwerken die ijzer gebruiken voor dragende structuren is het nog iets langer wachten. Zo is er in 1814 te  Liverpool een kerk gebouwd die een hele dragende constructie van ijzer (zie foto). De eerste jaren werd alles wel nog steeds mooi weggestopt achter gemetselde muren. Ook in Parijs zijn er enkele kerken met gietijzeren binnenconstructies. (bvb de église Saint-Eugène en de 

De eerste grootschalige experimenten met staal als constructiemateriaal worden pas in 1860  gedaan in het verenigd Koninkrijk. In 1863 probeerde men ook in Nederland de eerste bouwwerken in staal op te trekken en Frankrijk nog enkele jaren later in 1867. De verdere verbeteringen met nieuwe ovens en convectieovens van Bessemer, Siemens en Thomas, zorgen ervoor dat de volgende jaren staal meer en meer ijzer gaat vervangen als bouwmateriaal. In 1890 wordt het dan echt op intensieve schaal als stuctureel bouwmateriaal gebruikt.

 

 

 

 

 

 

 

Tags

Reageren