Czym jest gruszka Bessemera i jaką rolę odgrywa w historii produkcji stali?

Historia rozwoju przemysłu nie wydaje się interesująca, ale wbrew pozorom obfituje w wiele ciekawych wydarzeń i niezwykłych wynalazków. Jednym z nich jest gruszka Bessemera, która otworzyła światu drogę do łatwo dostępnej stali.

Z tego wpisu dowiesz się, czym jest tajemnicza „gruszka”, na czym polega proces konwertorowy i jak dziś uzyskuje się stal o pożądanych parametrach.

Okoliczności powstania gruszki Bessemera

gruszka bessemeraHenry Bessemer był XIX-wiecznym brytyjskim inżynierem, który wynalazł m.in. maszynę do składania i łamania tekstów do druku, urządzenie do otrzymywania cukru i nowego typu pocisk do dział. Opracowanie tego ostatniego sprawiło, że zmiany wymagała technologia otrzymywania luf armatnich. Stały się one zbyt kruche względem ładunków, które wyszły spod ręki Brytyjczyka. Zauważono, że stosowane wcześniej żeliwo nie spełnia już stawianych przed nim oczekiwań, toteż zaczęto produkować działa ze stali. Henry Bessemer zainteresował się problemem kosztownego i długotrwałego procesu otrzymywania tego materiału. Jego prace doprowadziły do odkrycia tańszego i szybszego sposobu wytapiania stali, co przyczyniło się do rozwoju produkcji tego stopu na skalę przemysłową.

Pomysł opatentowany w latach 50 XIX wieku przez Bessemera zakładał stosunkowo łatwe oczyszczanie surówki (płynnego stopu żelaza z węglem i innymi pierwiastkami) w celu uzyskania stali bez nadmiaru różnych domieszek. Brytyjczyk odkrył, że przedmuchanie powietrzem zanieczyszczonego stopu, w określonym środowisku, powoduje utlenienie się pierwiastków, w tym także nadwyżki węgla. Proces ten najlepiej przebiegał w konwertorze, czyli piecu o kształcie gruszki. Stąd też wzięła się pełna nazwa wynalazku Brytyjczyka, czyli „gruszka Bessemera”. W późniejszych czasach maszynę nazywano także konwertorem Bessemera, a sposób oczyszczania surówki – metodą bessemerowską.

Budowa i działanie gruszki Bessemera

most ze staliPiec konwertorowy zbudowany jest ze stalowej blachy. Jego wnętrze wykłada się odporną na wysoką temperaturą cegłą krzemionkową. Zapewnia ona kwaśne środowisko, niezbędne do skutecznego przeprowadzenia procesu. W dnie pieca znajdują się otwory, przez które wtłacza się powietrze do konwertora. Dzięki temu, że znajduje się w nim tlen, we wnętrzu gruszki dochodzi do utlenienia, czyli wypalenia nadwyżki węgla, manganu i krzemu. W rezultacie zachodzącego zjawiska otrzymuje się stal o dobrych parametrach, wolną od zbyt dużej ilości domieszek innych pierwiastków.

Proces konwertorowy zdecydowanie skrócił cykl i zmniejszył koszty otrzymywania stali. Dzięki niemu rozpoczęto produkcję wartościowego stopu na skalę przemysłową. Rewolucja doprowadziła do spadku cen stali oraz rozpowszechnienia wykonanych z niej elementów. Stalowe belki stały się łatwo dostępnym i względnie tanim materiałem do budowy trwałych, imponujących obiektów, np. mostów. Wynalazek Bessemera wpłynął także na rozwoju kolei (produkcja szyn) oraz architektury (budowanie konstrukcji stalowych).

Jak dziś otrzymuje się stal?

huta staliWspółcześnie gruszka Bessemera jest rzadko używana z uwagi na trudności w pozyskaniu odpowiedniego surowca, czyli stopu o dużej zawartości węgla. Następcą gruszki Bessemera była gruszka Thomasa, wynaleziona w latach 70 XIX wieku przez brytyjskiego metalurga Sidney’a Gilchrista Thomasa. Udoskonalił on piec Bessemera, wykładając go nie kwaśnym, a zasadowym materiałem, pozwalającym na oczyszczanie surówki z domieszką fosforu.

Dziś w celu otrzymania czystej stali stosuje się najczęściej konwertory łukowe i próżniowe, a do surówki dodaje się złom oraz palone wapno. Inne wykorzystywane współcześnie odmiany procesu konwertorowego to np. otrzymywanie stali w piecu obrotowym, wdmuchiwanie do niego tlenu z niedużą ilością palonego wapna czy wyłożenie wnętrza konwertora kwaśnym materiałem, zapewniającym otrzymanie niedużych ilości stali o bardzo dobrych parametrach.

Podsumowanie

Gruszka Bessemera to jeden z wynalazków, które przyspieszyły rozwój gospodarczy. Prosty i wydajny proces otrzymywania stali wpłynął na postęp w wielu obszarach: od przemysłu, przez budownictwo, po transport. Patent brytyjskiego inżyniera na zawsze odmienił wizerunek świata.

Dodaj komentarz