Proces Bessemera (proces bessemerowski)

Proces Bessemera (także proces bessemerowski, konwertorowy proces bessemerowski) – proces przemysłowy, który pozwala na uzyskanie stali ze stopionej surówki. Stanowił przełom technologiczny w porównaniu z dawniejszymi metodami produkcji stali takimi jak pudlingowanie, gdyż pozwalał na wytworzenie dużej ilości surowca w krótkim czasie. Wynalazcą tej metody był Anglik Henry Bessemer (1813-1898), który opatentował ją w 1860 roku, a opracował w 1856 roku.


Proces Bessemera – metoda wytwarzana stali

Zasadą procesu bessemerowskiego jest utlenianie znajdujących się w żelazie zanieczyszczeń poprzez wdmuchiwanie powietrza do rozgrzanej surówki umieszczonej w specjalnym pojemniku (konwertorze). Ciepło wydzielające się w czasie utleniania podnosi temperaturę wsadu konwertora i utrzymuje ją w stanie stopionym. Tego rodzaju metoda oczyszczania metali określana jest jako “świeżenie surówki”.

Wytwarzanie stali w procesie bessemerowskim odbywa się w dużym zbiorniku, który określany jest jako konwertor Bessemera (dawniej także, ze względu na specyficzny kształt, “gruszka Bessemera”). Zbiornik ten wykonany ze stali, ma on wyprawę (wewnętrzną wykładzinę z krzemionki lub gliny i dolomitu. Pojemność kontenera wynosi typowo od 8 do 30 ton stopionego żelaza, przeciętna masa wkładu wynosi od 15 lub 18 ton. Konwerter ma kształt gruszki, na jego wąskim górnym końcu znajduje się otwór (gardziel), przez który na początku procesu wprowadza się żelazo przeznaczone do obróbki, a po jego zakończeniu wylewa się gotowy produkt. Szeroki koniec u spodu konwertera stanowi wymienna dennica, zaopatrzona w perforacje (dysze), przez które w trakcie jego pracy wtłaczane jest do góry powietrze. Konwertor osadzony jest na czopach, dzięki którym można go przechylić pod kątem w celu przyjęcia wsadu, następnie ustawić pionowo podczas pracy, a po zakończeniu operacji pochylić w celu wylania roztopionej stali.

Proces bessemerowski umożliwia usunięcie z surówki zanieczyszczeń. Gdy powietrze przepływa w górę przez stopioną surówkę, obecne w nim zanieczyszczenia (w tym węgiel, mangan i krzem) łączą się z nim tworząc tlenki. Tlenek węgla spala się niebieskim płomieniem, pozostałe zanieczyszczenia tworzą natomiast żużel. W pierwotnej wersji procesu bessemerowskiego wykładzinę konwertora stanowi krzemionka – jest to konwertor o wyłożeniu kwaśnym, który nie może być stosowany w przypadku stali o wysokiej zawartości fosforu lub siarki, co uniemożliwia zastosowanie wapna palonego do ich wiązania. Problem ten był zresztą przyczyną, dla której proces Bessemera nie cieszył się początkowo dużą popularnością – brytyjskie rudy żelaza są przeważnie bogate w fosfor, przez co wytwarzanie stali metodą Bessemera wymagało sprowadzania ubogich w fosfor rud żelaza ze Szwecji.

Udoskonaloną wersją procesu Bessemera jest proces tomasowski, w którym w konwertorze stosuje się wykładzinę zasadową, zazwyczaj dolomit. Umożliwia to uzyskanie dobrej jakości stali także wtedy, gdy zawartość fosforu w surówce jest wysoka. W procesie bessemerowskim konieczne jest natomiast stosowanie surówki, która zawiera co najwyżej 0,1% fosforu i siarki oraz co najmniej 3% krzemu.

W procesie bessemerowskim do stali dodaje się też po zakończeniu utleniania dodatkowe substancje, tworząc stop o pożądanych właściwościach technologicznych (może to być np. surówka zwierciadlista, stop żelaza z węglem i manganem). Zawartość konwertera jest następnie opróżniana do kadzi, z której powstała stal przelewana jest do form. We wnętrzu konwertora Bessemera pozostaje żużel. Cały proces trwa bardzo krótko, od 15 do 2o minut.

Proces Bessemera został udoskonalony jako proces tomasowski. Następne wyparł go w dużym stopniu proces martenowski, a całkowicie wyszedł z użycia od połowy XX wieku, kiedy to zastąpił go proces tlenowy. Wraz z procesem thomasowskim oraz procesem tlenowym (z jego licznymi odmianami) proces bessemerowski zaliczany jest do procesów konwertorowych.


Tagi
Humanistyczna encyklopedia nauki

Dodaj komentarz