Puddling (metalurji)
Tarihçesi > İcat

Yüksek fırın yenilikçisinin oğlu Abraham Darby II, 1749'da pik demiri çubuk demire dönüştürmeyi başarmıştır. Ancak süreci hakkında hiçbir ayrıntı bilinmiyor. Severn Nehri kıyısında da çalışan Cranage kardeşler, bunu deneysel olarak, demir ve kükürtlü kömürün ayrı tutulabileceği, kömürle çalışan bir yankı fırını kullanarak başarmışlardır. Demirin yalnızca ısı etkisiyle pik demirden çubuk demire dönüştürülebileceğini ilk öne sürenler onlardır. Havanın sağladığı oksijenin gerekli etkilerinden habersiz olmalarına rağmen, en azından daha önce yakıttan gelen maddelerle karışıma ihtiyaç olduğu şeklindeki yanlış kanıyı bırakmışlardır. Deneyleri başarılı olmuştur. 1766'da patent Nº851'i almışlardır. Ancak işlemlerinin ticari olarak benimsenmediği görülmektedir.
1783'te, Dowlais'deki Peter Onions, daha büyük bir yankı fırını inşa etti. Bununla başarılı ticari su birikintisi yapmaya başladı ve 1370 numaralı patenti almıştır.
Su birikintisi fırını, Henry Cort tarafından 1783-84'te Hampshire'daki Fontley'de geliştirildi ve 1784'te patenti alındı. Cort, demirin aşırı ısınması ve 'yakması' riskinin bir kısmını önleyerek bacaya damperler eklemiştir. Cort'un işlemi, erimiş pik demiri bir oksitleyici atmosferde yankılı bir fırında karıştırmaktan ve böylece onu karbonsuzlaştırmaktan oluşuyordu. Demir "doğaya geldiğinde", yani macunsu bir kıvama geldiğinde, su birikintisi haline getirilmiş bir top haline getirilmiştir. Çakıldı ve yuvarlandı (aşağıda açıklandığı gibi). Dar çubukları haddeleme makinesine yivli merdanelerin bu uygulaması da Cort'un buluşudur. Cort, bu işlemi lisanslamada ve daha önceki işlemin Dowlais'teki komşuları tarafından daha önce icat edildiği Cyfarthfa gibi demir fabrikalarından bile gelir elde etmede başarılı oldu. Cort artık genellikle su birikintisi 'mucidi' olarak kabul edilmektedir.
Cort'un icadından doksan yıl sonra, bir Amerikan işçi gazetesi, Cort'un sisteminin avantajlarını hatırlatmıştır:
"Demir basitçe eritildiğinde ve herhangi bir kalıba döküldüğünde, dokusu taneciklidir ve çok fazla gerilme mukavemeti gerektiren herhangi bir kullanım için oldukça güvenilmez olacak kadar kırılgandır. Su birikintisi işlemi, bir su birikintisi içinde akan erimiş demirin karıştırılmasından ibaretti. ve yuvarlanma sürecini daha etkili hale getirmek için anotomik düzenini değiştirme etkisine sahipti."
Cort'un süreci (patentli olduğu gibi), dönemin demirhaneleri için olağan hammadde olan gri dökme demir için değil, yalnızca beyaz dökme demir için çalışmıştır. Bu sorun muhtemelen Merthyr Tydfil'de su birikintisini biraz daha önceki bir sürecin bir unsuruyla birleştirerek çözülmüştür. Bu, 'rafineri' veya 'sönen yangın' olarak bilinen başka bir ocak türünü içermektedir. Pik demir bunun içinde eritildi ve bir oluğa aktı. Cüruf ayrıldı ve erimiş demir üzerinde yüzdü ve oluğun sonundaki bir bent indirilerek çıkarılmıştır. Bu işlemin etkisi, metali silikondan arındırmak ve 'ince metal' olarak bilinen beyaz kırılgan bir metal bırakmaktı. Bu, su birikintisi fırınına şarj etmek için ideal malzemeydi. Sürecin bu versiyonu 'kuru su birikintisi' olarak biliniyordu ve bazı yerlerde 1890'a kadar kullanılmaya devam edilmiştir.
Gri demirin rafine edilmesinin alternatifi, "kaynama" veya "domuz kaynatma" olarak da bilinen "ıslak su birikintisi" olarak biliniyordu. Bu, Tipton'daki Joseph Hall adlı bir su birikintisi tarafından icat edilmiştir. Şarja hurda demir eklemeye başlamıştır. Daha sonra demir pulu (aslında pas) eklemeyi denemiştir. Sonuç muhteşemdi, çünkü fırın şiddetle kaynamıştır. Bu, tufaldeki oksitlenmiş demir ile pik demirde çözünen karbon arasındaki kimyasal bir reaksiyondur. Şaşırtıcı bir şekilde, ortaya çıkan su birikintisi topu iyi demir üretmiştir.
Su birikintisi ile ilgili büyük bir sorun, yatak için kum kullanıldığı için demirin neredeyse %50'sinin cürufla birlikte çekilmesiydi. Hall, yatak yerine kavrulmuş musluk cürufu kullanmış ve bu israfı yüzde 8'e, yüzyılın sonunda ise yüzde 5'e düşürmüştür.
Hall daha sonra 1830'da Tipton'da Bloomfield Iron Works'ün kurulmasında ortak olmuştur. Firma 1834'ten itibaren Bradley, Barrows ve Hall olmuştur. Bu, 19. yüzyılın ortalarından sonlarına kadar en yaygın olarak kullanılan sürecin versiyonudur. Islak su birikintisi, kuru su birikintisinden (veya daha önceki herhangi bir işlemden) çok daha verimli olması avantajına sahipti. Kuru su birikintisinden elde edilebilecek en iyi demir verimi, 1,3 ton pik demirden bir ton demirdir (%77 verim), ancak ıslak su birikintisinden elde edilen verim yaklaşık %100 olmuştur.
Pudding fırınında yumuşak çelik üretimi, 1850'lerde Almanya'nın Vestfalya kentinde gerçekleştirilmiştir. Lohage, Bremme ve Lehrkind adına Büyük Britanya'da patenti alınmıştır. Sadece belirli cevher türlerinden yapılan pik demir ile çalışmıştır. Dökme demirin hızlı bir şekilde eritilmesi ve cürufun manganez açısından zengin olması gerekiyordu. Metal doğaya geldiğinde, daha fazla karbürleşme meydana gelmeden önce hızlı bir şekilde çıkarılması ve shingling yapılması gerekiyordu. Süreç, 1851'de Yorkshire'da (İngiltere) Bradford'daki Low Moor Ironworks'de ve 1855'te Fransa'da Loire vadisinde ele alındı. Yaygın olarak kullanılmıştır.
Su birikintisi süreci, çelik üreten Bessemer sürecinin devreye girmesiyle yer değiştirmeye başladı. Bu, maliyet ve zamanın bir kısmı için Aston işlemi kullanılarak dövme demire dönüştürülebilmektedir. Karşılaştırma için, bir su birikintisi fırını için ortalama boyut şarjı 800-900 lb (360–410 kg) iken bir Bessemer dönüştürücü şarjı 15 kısa ton (13.600 kg) idi. Su birikintisi işlemi, su birikintisinin kaldırabileceği miktarla sınırlı olduğundan büyütülemedi. Sadece daha fazla fırın inşa ederek genişletilebilmektedir.