Расплавленное железо медленно соединялось с кислородом и превращалось в углекислый и угарный газы, испаряясь в процессе «медленной варки» на протяжении нескольких часов. По мере уменьшения содержания углерода температура плавления железа повышалась, и массы железа начинали образовываться и всплывать на поверхность.
Эти массы железа затем удалялись, как снимают пенку с поверхности пищи во время приготовления. Наконец, железо становилось достаточно прочным, чтобы его можно было ковать кузнецами в различные формы, например, мечи, балки или делать более простые конструкции, такие как канализационные люки или декоративные кованые ворота.
Таким образом, впервые началось массовое производство пригодного для использования железа.
Однако, хотя этот процесс был намного быстрее традиционного метода, он был по-прежнему очень затратным по времени и топливу, не говоря уже о токсичной атмосфере на рабочем месте.
На самом деле можно было бы утверждать, что токсичность на предприятиях, использующих пудлинг-процесс, была сравнима с радиоактивной зоной Чернобыля.
Это может показаться преувеличением, но пудлеры, работавшие на таких заводах, были чрезвычайно сильными и крепкими людьми, так как для перемешивания расплавленного железа требовалась большая физическая сила. Но эти крепкие молодые мужчины, как правило, не доживали дольше трёх-пяти лет с момента начала работы на таких заводах.
Это происходило потому, что каждый день они вдыхали огромное количество токсичных газов, таких как углекислый газ, угарный газ и диоксид серы, которые разрушали их лёгкие.
И именно здесь вступал в действие процесс Бессемера, который не производил кованого железа как такового, а выпускал сталь, также известную как мягкую сталь, с содержанием углерода от 0,02% до 0,2%.
Именно это Александр построил и использовал в своём производстве.
Конвертер Бессемера Александра напрямую заряжался расплавленным железом из доменной печи с помощью наклонного канала, который был прикрыт деревянным навесом, чтобы защитить от дождя и снега, а также обеспечить доступ для рабочих, чтобы они могли быстро устранить проблемы, такие как затвердевание железа во время транспортировки.
Хотя это никогда не было большой проблемой, так как расстояние от доменной печи до конвертера было достаточно коротким, а 4–4,5% углерода в чугуне помогали снизить температуру плавления, делая расплавленное железо более жидким.
Александр спроектировал конвертер Бессемера в традиционной грушевидной форме — печь высотой около 6 метров и диаметром 3 метра, сделанную из бетона с внутренней облицовкой из огнеупорного кирпича для защиты от высоких температур.
В основании конструкции находилось множество небольших отверстий, через которые горячие потоки воздуха, подаваемые двумя гигантскими воздуходувками, вручную приводимыми в действие сильными мужчинами, поступали в печь. Причина использования человеческой силы заключалась в том, что не было места для строительства водяного колеса и акведуков.
Как только расплавленное железо попадало в конвертер, с помощью кранов добавляли дроблёный известняк для удаления фосфора. Этот шаг был критически важен, так как даже 0,04% фосфора могли сделать сталь хрупкой при пониженных температурах, что ослабляло такие изделия, как мечи, при комнатной температуре.
После того как в конвертер загружали оба ингредиента, в смесь начинали непрерывно подавать горячие потоки воздуха, богатого кислородом, которые окисляли примеси в чугуне, такие как силикат марганца и кремний, превращая их в соответствующие оксиды и формируя на поверхности тонкий слой шлака.
Более летучие оксиды, такие как угарный газ, образующийся из углерода, выходили из печи в виде газа, который сгорал синим пламенем у устья конвертера.
Когда синее пламя угасало, что сигнализировало об окончании реакции, к смеси добавляли определённое количество железных отходов, углерода и марганца — так называемый шпигельгезен.
Железо и углерод добавляли, потому что процесс Бессемера выбрасывал слишком много углерода из железа, и его нужно было вернуть обратно, так как именно углерод придавал железу прочность. Без углерода чистое железо было бы слишком мягким и слабым металлом, который можно согнуть руками и, следовательно, оно было бы бесполезным.
Александр добавлял немного расплавленного чугуна в конце процесса, чтобы достичь нужного баланса.
Однако, несмотря на то, что углерод можно было легко добавить, проблема заключалась в добавлении марганца.
Добавление марганца было критически важно для получения качественной стали, потому что он связывался с оставшимся кислородом в расплавленной стали, образуя оксид, который отделялся в виде шлака.
К сожалению для Александра, ему не удалось найти марганец, который внешне похож на железную руду, но гораздо более хрупок.
Это означало, что его сталь, после охлаждения, будет содержать микроскопические воздушные пузыри, которые ослабляли металл и делали его более хрупким.
Конечно, это не было столь серьёзной проблемой, как можно было бы подумать. Такие мелкие дефекты имели значение только при производстве крупных конструкций, таких как небоскрёбы или океанские лайнеры, тогда как для небольших стальных изделий, таких как мечи, доспехи, кастрюли и сковороды — именно то, что Александр планировал производить на данном этапе, — это было несущественно.
http://erolate.org/book/3303/300460
Готово:
