ఓ
కొత్త లోహవిజ్ఞానం
పందొమ్మిదవ
శతాబ్దంలో, ముఖ్యంగా ఆ శతాబ్దంలో రెండవ భాగంలో ప్రత్యేకించి కర్బన రసాయన శాస్త్రం బాగా వృద్ధి చెందినా, అదే సమయంలో అకర్బన రసాయన శాస్త్రంలో కూడా గణనీయమైన పరిణామాలు వచ్చాయి.
పందొమ్మిదవ
శతాబ్దంలో అకర్బన రసాయన శాస్త్రానికి చెందిన అతి ముఖ్యమైన సామాజిక ప్రయోజనాలలో ఫోటోగ్రఫీ ఒకటని చెప్పుకున్నాం. కాని సామాజిక శ్రేయస్సు కోసం, ఆర్థిక పురోగతి కోసం ఫోటోగ్రఫీ వల్ల పెద్దగా ఒరిగినది ఏమీ లేదనే చెప్పుకోవాలి. అలాంటిదే కాస్త అప్రముఖంగా కనిపించే ప్రయోజనం అగ్నిని రాజేసే విధానం. మానవ చరిత్రలో మొదటి నుంచి కూడా చెక్క వంటి వస్తువుల మధ్య రాపిడి కలుగజేసి నిప్పు రాజేసే పద్ధతి వస్తూ వుంది. కాని చెక్కని మండించాలంటే అధిక ఉష్ణోగ్రతలు పుట్టించాలి. అలాగే చెకుముకి రాళ్లని కొట్టి, రవ్వలు పుట్టించే పద్ధతి కూడా చాలా కాలంగా తెలిసిందే. కాని ఒక దశలో మనుషులు కాస్తంత రాపిడికే, తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్దనే భగ్గున నిప్పంటుకునే రసాయనాల మీద పరిశోధనలు చెయ్యడం మొదలెట్టారు. 1827 లో ఇంగ్లీష్ ఆవిష్కర్త జాన్ వాకర్ (1781-1859) మొట్టమొదటి, సులభంగా వాడదగ్గ ఫాస్ఫరస్ అగ్గిపుల్ల ని తయారుచేశాడు. గడచిన ఒకటిన్నర శతాబ్దాలకి పైగా అగ్గిపుల్ల ఎంతో ఎదిగింది. కాని అది పని చేసే మూల సూత్రం మాత్రం మారలేదు.
జాన్
వాకర్ రూపొందించిన అగ్గిపుల్లలు
అకర్బన
రసాయన శాస్త్ర ఫలితంగా పుట్టిన ఏన్నో సామాజిక ప్రయోజనాలలో రెండు ముఖ్యమైనవి ఫొటోగ్రఫీ, అగ్గిపుల్ల. అయితే ఈ రంగంలో ఇలాంటి ప్రయోజనాలు కోకొల్లలు. కాని ప్రస్తుతం రసాయన శాస్త్ర చరిత్ర గురించి క్లుప్తంగా చెప్పుకుంటున్నాం కనుక ముఖ్యమైన ప్రయోజనాలని క్లుప్తంగా పేర్కొనడం తప్ప విపులంగా
ప్రతి
ప్రయోజనాన్ని
ఏకరువు పెట్టుకురావడం వీలుపడదు. పందొమ్మిదవ శతాబ్దంలో అనువర్తిత రసాయన శాస్త్రం (applied chemistry) నుండి
లబ్ది పొందిన ఓ ముఖ్యమైన రంగం లోహవిజ్ఞానం (metallurgy). దాని
ప్రభావం ముఖ్యంగా మన ఆర్థిక వ్యవస్థకి ఎంతో అవసరమైఅన స్టీలు తయారీలో గణనీయంగా కనిపించింది. ఆధునిక సమాజాన్ని ముందుకు తోసే ఇంధనం పెట్రోల్ అయితే, దాని స్థిరంగా నిలిపే వెన్నెముక స్టీలు.
మూడు
వేల ఏళ్ల క్రితమే స్టీలుకి సంబంధించిన విజ్ఞానం వున్నా, పందొమ్మిదవ శతాబ్దపు నడిమికాలం వరకు కూడా దాన్ని చవకగా, విస్తృతమైన సామాజిక అవసరాలకి సరిపడేంత
పెద్ద
పెద్ద మొత్తాల్లో ఉత్పత్తి చెయ్యడానికి అవసరమైన విజ్ఞానం అలవడలేదు. ఈ సందర్భంలో మనం తలచుకోదగ్గ మొట్టమొదటి పేరు హెన్రీ బెసిమర్ (1813-1898).
బ్రిటిష్
లోహవైజ్ఞానికుడైన
బెసిమర్ ఓ ప్రత్యేకమైన పెద్ద తూటాని రూపొందించే ప్రయత్నంలో వున్నాడు. చిన్నపాటి క్షిపణి వంటి ఈ తూటా తన అక్షం మీద అది తిరుగుతూ, కచ్చితమైన చలనరేఖ వెంట ముందుకు దూసుకుపోవాలని ఉద్దేశం. అలాంటి తూటాని వెలువరించగల ఫిరంగికి కూడా కొన్ని ప్రత్యేక లక్షణాలు ఉండాలి. ఫిరంగి నుండి తూటా వెలువడే గొట్టం (barrel) లోపలి వైపు గిరికీలు కోడుతూ పోయే, సర్పిలాకారపు (spiral) గాడి
వుండాలి. ఆ గాడి వల్ల గొట్టం లోంచి కదిలే తుటా కూడా గిర్రున దాని అక్షం మీద అది తిరుగుతూ బయటికి పోతుంది. అలాంటి బారెల్ నిర్మాణానికి బాగా ధృఢమైన స్టీలు కావాలి. లోన తూటా గిర్రున తిరుగుతూ చేసే ఒత్తిడిని తట్టుకోగల సత్తా ఉండాలి. గాడి లేని ఫిరంగులలో ఇలాంటి ఒత్తిళ్లు పుట్టవు కనుక దాని నిర్మాణానికి అంత ధృఢమైన లోహం అక్కర్లేదు. పైగా స్టీలు చాలా ఖరీదైన లోహం. ఏదో చేస్తే తప్ప బెసెమర్ రూపొందించిన ఫిరంగి నిరుపయోగం అయిపోతుంది.
బెసిమర్
కన్వర్టర్
ఆ
రోజుల్లో ఉత్పత్తి చేసే ఇనుము పోత ఇనుము (cast iron). అందులో కార్బన్ పాలు ఎక్కువ. (ముడి ఇనుముని కాల్చడానికి వాడే కోక్ నుండి ఈ కార్బన్ వస్తుంది). పోత ఇనుము అత్యంత కఠినంగా ఉన్నా కాస్త్ పెళుసుగా (brittle) ఉంటుంది. సులభంగా విరిగిపోయే గుణం దానిది. ఎన్నో ప్రయాసల కోర్చి అందులోని కార్బన్ ని ఇంచుమించుగా తొలగించినప్పుడు పుట్టేదే ‘శుద్ధ ఇనుము’
(wrought iron). ఇది
ధృఢంగానే వున్నా కాస్త మెత్తగా ఉంటుంది. అప్పుడు అందులోకి మళ్లీ తగు మోతాదులో కార్బన్ ని ప్రవేశపెట్టినప్పుడు పుట్టిందే స్టీలు. దీని దారుఢ్యం, కాఠిన్యం రెండూ వున్నాయి.
శుద్ధ
ఇనుము (wrought
iron) తయారీ
చాలా ఖరీదైన ప్రక్రియ కనుక పైన చెప్పుకున్న పద్ధతిలో స్టీలు తయారీ చాలా ఖరీదైన వ్యవహారం అయ్యింది. కనుక శుద్ధ ఇనుము దశతో ప్రయేమం లేకుండా నేరుగా ఇనుములో తగు మోతాదులో కార్బన్ ని ప్రవేశపెట్టి స్టీలు తయారు చేసే ప్రక్రియ కోసం బెసిమర్ వెతకడం మొదలెట్టాడు.
పోత
ఇనుము లోంచి అదనపు కార్బన్ ని తొలగించడం కోసం కరిగిన లోహం లోంచి గాలి ప్రవాహాన్ని పోనిచ్చాడు. అనుకున్నట్టుగా ఆ గాలి లోహాన్ని చల్లబరచి గట్టిపడేలా చెయ్యలేదు. అందుకు భిన్నంగా గాల్లోని ఆక్సిజన్ కార్బన్ తో కలిసి కరిగిన లోహం యొక్క ఉష్ణోగ్రతని మరింత పెంచింది. గాలి ప్రవాహాన్ని సకాలంలో నిలిపినప్పుడు స్టీలు పుడుతుందని బెసిమర్ గుర్తించాడు.
ఇలాంటి
పరిశోధనల ఫలితంగా 1956 లో
అతడు బ్లాస్ట్ కొలిమి (blast furnace) ని రూపొందించాడు. అతడు సాధించిన ఫలితాలని తిరిగి సాధించడం కోసం ఇతరులు చేసిన ప్రయత్నాలు విఫలం అయ్యాయి. ఎందుకంటే అతడు అవలంబించిన విధానంలో ఫాస్ఫరస్ లేని ముడి ఇనుము అవసరం అయ్యింది. ఆ అవరోధాన్ని అతిక్రమించిన తరువాత స్టీలు నిర్మాణం సజావుగా సాగింది. స్టీలుని చవకగా ఉత్పత్తి చెయ్యడానికి వీలయ్యింది. ఆ విధంగా ఇనుప యుగం సమాప్తమై స్టీలు యుగం సమారంభం అయ్యింది. (తదనంతరం స్టీలు తయారీలో బెసిమర్ విధానాల కన్నా మిన్న అయిన విధానాలు రూపొందించబడ్డాయి.) ఆకాశసౌధాల (skyscrapers), విలంబిత వంతెనల (suspension bridges) నిర్మాణానికి మూలాధారం స్టీలు యొక్క సహజ దారుఢ్యమే. యుద్ధ నౌకల బలోద్ధతికి, క్షిపణుల దారుణ ధాటికి, ఉక్కు పట్టాలపై పరుగెత్తే రైళ్ల ప్రచండ వేగానికి మూలాధారం స్టీలే.
ముంబై
లోని ఒక విలంబిత వంతెన (వంతెనని ఎత్తి పట్టుకున్న స్టీలు త్రాళ్లని చిత్రంలో చూడొచ్చు)
కార్బన్,
ఇనుముల కలయికతో స్టీలు తయారీ ఆగిపోలేదు. ఇంగ్లీష్ లోహవైజ్ఞానికుడు రాబర్ట్ అబొట్ హాడ్‌ఫీల్డ్ (1858-1940) స్టీలుకి ఇతర లోహాలని వివిధ మోతాదుల వద్ద కలిపి దాని లక్షణాలని పరీక్షించాడు. మాంగనీస్ ని కలిపినప్పుడు స్టీలు మరింత పెళుసుగా మారడం కనిపించింది. కాని హాడ్‌ఫీల్డ్ గతంలో లోహవైజ్ఞానికులు చేసిన దానికన్నా మాంగనీస్ పాలు పెంచి చూశాడు. స్టీలులో మాంగనీస్ పాలు 12% దాకా పెరిగే సరికి ఆ
పెళుసుదనం
పోయింది. దాన్ని
1000 సెంటిగ్రేడ్
వరకు వేడి చేసి వేగంగా నీట్లో ముంచి చల్లారిస్తే (quenching) అది మామూలు స్టీలు కన్నా కఠినంగా మారిపోయింది. 1882 లో హాడ్‌ఫీల్డ్ ఈ మాంగనీస్ స్టీలు మీద పేటెంట్ తీసుకున్నాడు. ఆ సంఘటన అలాయ్ స్టీల్ యొక్క విజయ పథంలో మొదటి మైలురాయి అయ్యింది.
(ఇంకా వుంది)
