Henry Bessemer urodził się w 1813 roku w Hertfordshire w Anglii. Zmarł w Londynie w 1898 roku. Zanim zmienił świat, zarabiał na sprzedaży fałszywej złotej farby proszkowej. To był dopiero początek.
Bessemer, syn inżyniera i odlewnika typów, od najmłodszych lat wykazywał zdolności mechaniczne. Udoskonalił maszyny do składu. Wynalazł ruchome stemple do datowania dokumentów prawnych. Potem pojawił się złoty proszek. Opierał się na mosiądzu. Epoka wiktoriańska uwielbiała wystawne dekoracje. Potrzebowali tego mnóstwo. Jego tajny proces uczynił go bogatym.
Ale wkrótce zwrócił się ku metalurgii. Projektował maszyny do przetwarzania trzciny cukrowej. Byli zaawansowani. Jednak dla większości ludzi stal pozostawała niedostępna.
Problem z żelazem i stalą
W połowie XIX wieku istniały tylko dwa materiały na bazie żelaza. Surówkę produkowano w wielkich piecach przy użyciu koksu. Świetnie nadawał się do kolumn lub podpór mostów. Dobrze trzymał ciężar. Ale był kruchy. Nie można go było używać do szyn ani belek.
Alternatywą było kute żelazo. Został wykonany z żeliwa metodą „budyniu”. Proces ten był powolny. Robotnicy mieszali roztopione żelazo w prymitywnych piecach. Usunęli węgiel i zgarnęli żużel. Rezultatem były „kwiaty”. Były to kawałki o wadze od 100 do 200 funtów. Były pełne nieczystości. Młoty parowe musiały je skuć. Można je następnie zwinąć w przydatne kształty.
Prawdziwa stal była jeszcze trudniejsza do zdobycia. Wymagało to dodania węgla do czystego kutego żelaza. Proces był powolny i niespójny. Ten rodzaj stali był twardy. Wzięła temperówkę. Używano go prawie wyłącznie do narzędzi skrawających.
Przypadkowe odkrycie
Zmiana nastąpiła podczas wojny krymskiej. Bessemer wynalazł wydłużony pocisk artyleryjski. Obracał się pod wpływem gazów proszkowych. Władze francuskie odrzuciły tę propozycję. Ich żeliwne armaty nie były wystarczająco mocne.
Bessemer potrzebował mocniejszego żelaza. Eksperymentował. Zauważył, że tlen zawarty w gorących gazach piecowych usuwa węgiel z podgrzanej surówki. Na powierzchni pozostała skorupa czystego żelaza. Przypominało to kałużę, ale działo się szybciej.
Następnie próbował przedmuchać stopione żeliwo powietrzem. To oczyściło metal. Zrobiło się też wyjątkowo gorąco. Tlen reagował z węglem i krzemem zawartym w żelazie. Ciepło umożliwiło łatwe wylanie oczyszczonego żelaza.
Wynalazł przechylny konwerter. Do wnętrza załadowano ładunek roztopionego żeliwa. Powietrze doprowadzane było od dołu. To był rdzeń Procesu Bessemera. Później Robert Forrest Mushat dodał stop żelazomanganu. To usunęło nadmiar tlenu. Rezultatem były duże wlewki bez żużla. Były równie wykonalne jak kute żelazo, ale w znacznie większych rozmiarach.
Pułapka na fosfor
Bessemer ogłosił swój proces w 1856 roku. Rozmawiał z Brytyjskim Stowarzyszeniem na rzecz Postępu Nauki w Cheltenham. Zbiegali się do niego hutnicy żelaza. Otrzymali licencje.
Proces szybko się nie powiódł. W żelazie pozostały dwa pierwiastki – fosfor i siarka. Ogniotrwała wyściółka jego konwertera ich nie usunęła. W procesie tym stosowano wyłącznie żelazo niezawierające fosforu. Bessemer nieświadomie użył dobrej rudy. Jego licencjobiorcy nie. Ich żelazo nadawało się do kałuży, gdyż w niższych temperaturach usuwano tam fosfor. Ale to zepsuło ich grę, stosując metodę Bessemera.
Bessemer cofnął jej licencje. Znalazł źródło żelaza w północno-zachodniej Anglii, które nie zawierało fosforu. Sam wkroczył na rynek stali.
Problem rozwiązano dopiero około 1877 roku. Sidney Gilchrist Thomas, brytyjski metalurg, opracował nową okładzinę. Usunęła fosfor. Umożliwiło to wykorzystanie rud fosforu z kontynentu. Kiedy to zadziałało, Bessemer ponownie zaczął wydawać licencje. Potem nastąpiły ogromne zyski.
Dlaczego jest to dziś ważne?
Proces Bessemera pozwolił uzyskać „stal miękką”. Różniła się od twardej stali narzędziowej. Mógłby niezawodnie zastąpić kute żelazo. Pancerz statku, belki, blachy, pręty, drut, nity – wszystko to stało się tańsze i bardziej dostępne.
Zmienił budownictwo. Rozbudowano koleje. Budowa drapaczy chmur stała się możliwa. Infrastruktura współczesnego świata opierała się na tym tanim i trwałym materiale.
Proces w otwartym tyglu, znany również jako proces Siemensa-Martina, ostatecznie przekroczył wynalazek Bessemera pod koniec lat sześćdziesiątych XIX wieku. Obecnie standardem jest metoda wytapiania stali z konwertorem tlenowym. Jest to udoskonalenie procesu Bessemera. Bezpośrednia ciągłość jest oczywista.
Bessemer miał prawie 70 lat, zanim jego proces odniósł wyraźny sukces. Nigdy nie przestał wymyślać. Zbudował piec solarny. To było coś więcej niż zabawka. Zaprojektował teleskop astronomiczny. Stworzył maszyny do polerowania diamentów, przyczyniając się do ożywienia handlu w Londynie.
Próbował zbudować statek pasażerski z kabiną na biegunach, aby zapobiec chorobie morskiej. Nie udało się.
W 1879 otrzymał tytuł szlachecki. Został członkiem Towarzystwa Królewskiego. Głównym źródłem informacji o jego życiu pozostaje jego Autobiografia, wydana w 1905 roku, z rozdziałem napisanym przez syna.
Świat nadal używa stali. Stała się silniejsza. Metody się zmieniły. Ale podstawowa idea – mówiąca, że można przedmuchać roztopione żelazo w celu jego oczyszczenia i wzmocnienia – zaczęła się od konwertera Bessemera. Reszta to inżynieria.
