Der Prozess von Bessemer war der erste billige Industrieprozess für die Massenproduktion von Stahl von geschmolzenem Roheisen. Der Prozess wird nach seinem Erfinder, Henry Bessemer genannt, der ein Patent auf dem Prozess 1855 weggenommen hat. Der Prozess wurde 1851 von William Kelly unabhängig entdeckt. Der Prozess war auch außerhalb Europas seit Hunderten von Jahren, aber nicht auf einer Industrieskala verwendet worden. Der Schlüsselgrundsatz ist Eliminierung von Unreinheiten vom Eisen durch die Oxydation mit Luft, die durch das geschmolzene Eisen wird bläst. Die Oxydation erhebt auch die Temperatur der Eisenmasse und hält es geschmolzen.

Der Prozess mit einem grundlegenden widerspenstigen Futter ist als der grundlegende Prozess von Bessemer oder Prozess von Gilchrist-Thomas nach dem Entdecker Sidney Gilchrist Thomas bekannt.

Details

Oxydation

Der Oxydationsprozess zieht um und streicht von Unreinheiten wie Silikon, Mangan, Kohlenstoff in der Form von Oxyden. Diese Oxyde entweder flüchten als Benzin oder Form eine feste Schlacke. Das widerspenstige Futter des Konverters spielt auch eine Rolle in der Konvertierung — das Tonfutter wird in saurem Bessemer verwendet, in dem es niedrigen Phosphor im Naturzustand Material gibt. Dolomit wird verwendet, wenn der Phosphor-Inhalt in alkalischem Bessemer hoch ist (Kalkstein oder Magnesit linings auch manchmal statt des Dolomiten verwendet werden) — ist das auch bekannt als ein Konverter von Gilchrist-Thomas, genannt nach seinem Erfinder, Sidney Gilchrist Thomas. Um dem Stahl die gewünschten Eigenschaften zu geben, konnten andere Substanzen zum geschmolzenen Stahl hinzugefügt werden, als Konvertierung, wie spiegeleisen (eine Kohlenstoff-mangandes Eisen-Legierung) abgeschlossen war.

Das Handhaben des Prozesses

Als der erforderliche Stahl gebildet worden war, wurde er in Schöpflöffel eingegossen und hat dann in Formen übergewechselt, und die leichtere Schlacke wird zurückgelassen. Der Umwandlungsprozess hat gerufen der "Schlag" wurde in ungefähr zwanzig Minuten vollendet. Während dieser Periode wurde der Fortschritt der Oxydation der Unreinheiten durch das Äußere der Flamme beurteilt, die vom Mund des Konverters herauskommt: Der moderne Gebrauch von fotoelektrischen Methoden, die Eigenschaften der Flamme zu registrieren, hat dem Bläser im Steuern der Endqualität des Produktes außerordentlich geholfen. Nach dem Schlag war das flüssige Metall recarburized zum gewünschten Punkt, und andere Legierungsmaterialien werden abhängig vom gewünschten Produkt hinzugefügt.

Ein Bessemer Konverter kann eine Hitze (Gruppe von heißem Metall) von 5 bis 30 Tonnen in der Zeit http://www.steeltalk.com/bessemer_convertor.php behandeln. Sie wurden gewöhnlich in Paaren bedient; einer wurde geblasen, während ein anderer gefüllt oder geklopft wurde.

Vorgänger-Prozesse

Vor dem Prozess von Bessemer hatte Großbritannien keine praktische Methode, den Kohlenstoff-Inhalt von Roheisen zu reduzieren. Stahl wurde durch den Rückprozess verfertigt, Kohlenstoff zu Schmiedeeisen ohne Kohlenstoff hinzuzufügen, das gewöhnlich von Schweden importiert ist. Das Fertigungsverfahren, genannt Zementierungsprozess, hat daraus bestanden, Bars von Schmiedeeisen zusammen mit Holzkohle seit Perioden bis zu einer Woche in einem langen Steinkasten zu heizen. Dieser erzeugte Blase-Stahl. Bis zu 3 Tonnen des teuren Colas wurden für jede Tonne erzeugter Stahl verbrannt. Solcher Stahl, wenn gerollt, in Bars wurde an 50 £ an 60 £ (etwa 3,390 £ bis 4,070 £ 2008) eine lange Tonne verkauft. Der schwierigste und arbeitsintensive Teil des Prozesses war jedoch die Produktion von Schmiedeeisen, das in Schmuck-Schmieden in Schweden getan ist.

Dieser Prozess wurde im 18. Jahrhundert mit der Einführung der Schmelztiegel-Stahlerzeugungstechniken von Benjamin Huntsman raffiniert, die zusätzliche drei Stunden hinzugefügt haben, Zeit anzündend, und zusätzliche große Mengen des Colas verlangt haben. Im Bilden von Schmelztiegel-Stahl wurden die Blase-Stahlbars zerbrochen und haben in kleinen Schmelztiegeln jeden geschmolzen, 20 Kg enthaltend oder so. Dieser erzeugte höhere Qualitätsschmelztiegel-Stahl, aber vergrößert die Kosten. Der Bessemer-Prozess, der auf ungefähr eine halbe Stunde reduziert ist, die Zeit musste Stahl dieser Qualität machen, während sie nur das Cola verlangt hat, musste das Roheisen am Anfang schmelzen. Die frühsten Konverter von Bessemer haben Stahl für 7 £ eine lange Tonne erzeugt, obwohl er am Anfang für ungefähr 40 £ pro Tonne verkauft hat.

Geschichte

1740 hat Benjamin Huntsman die Schmelztiegel-Technik für die Stahlfertigung auf seiner Werkstatt im Bezirk Handsworth in Sheffield entwickelt. Dieser Prozess hatte einen enormen Einfluss auf die Menge und Qualität der Stahlproduktion.

Herr Henry Bessemer hat den Ursprung seiner Erfindung in Kapiteln 10 und 11 seiner Autobiografie beschrieben. Gemäß diesem Buch zur Zeit des Ausbruchs des Krimkriegs sind viele englische Industrielle und Erfinder interessiert für die militärische Technologie geworden, und Bessemer selbst hat eine Methode entwickelt, um Artillerie-Kugeln auszukehlen, so dass sie ohne den Gebrauch von rifling in der langweiligen Angelegenheit der Pistole spinnen konnten. Er hat diese Methode 1854 patentiert und hat begonnen, sie in Verbindung mit der Regierung Frankreichs zu entwickeln. Nach einem erfolgreichen Tag der Prüfung seiner Methode am Vieleck in Frankreich hatte er ein Gespräch mit Claude-Étienne Minié, der festgestellt hat, dass eine Schlüsselbarriere für den Gebrauch der größeren, schwereren spinnenden Kugeln die Kraft der Pistole und insbesondere sein würde, "... hat er [Minié] es als sicher in der Praxis nicht betrachtet, 30 Pfd. anzuzünden. Schuss von einer 12-pounder Gusseisenpistole. Die echte Frage, er hat gesagt, war; konnten irgendwelche Pistolen gemacht werden, solche schweren Kugeln zu ertragen?" . Das ist, was Bessemer angefangen hat, der an Stahl denkt. In der Zeit war Stahl schwierig und teuer, um zu machen, und wurde folglich in nur kleinen Sachen wie Besteck und Werkzeuge verwendet. Als er im Januar 1855 angefangen hat, hat er begonnen, an einer Weise zu arbeiten, Stahl in den massiven für die Artillerie erforderlichen Mengen zu erzeugen, und vor dem Oktober hat er sein erstes mit dem Prozess von Bessemer verbundenes Patent abgelegt.

Gemäß seiner Autobiografie arbeitete Bessemer mit einem gewöhnlichen reverbatory Brennofen, aber während eines Tests wurden einige Stücke von Roheisen von der Seite des Schöpflöffels angerempelt, und wurden über dem Schöpflöffel in der Hitze des Brennofens verlassen. Als Bessemer gegangen ist, um sie in den Schöpflöffel zu stoßen, hat er gefunden, dass sie Stahlschalen waren: Die heiße Luft allein hatte die Außenseiten der Eisenstücke zu Stahl umgewandelt. Diese entscheidende Entdeckung hat ihn dazu gebracht, seinen Brennofen völlig neu zu entwerfen, so dass es Hochdruckluft durch das geschmolzene Eisen mit speziellen Luftpumpen zwingen würde. Intuitiv würde das scheinen, Albernheit zu sein, weil sie das Eisen abkühlen würde. Statt dessen hat der Sauerstoff in der erzwungenen Luft Silikon- und Kohlenstoff-Unreinheiten im Eisen entzündet, eine positive Feed-Back-Schleife anfangend. Weil das Eisen heißer, mehr abgebrannte Unreinheiten geworden ist, das Eisen noch heißer machend, mehr Unreinheiten abbrennend... Das Produzieren einer Gruppe von heißerem, reinerem, geschmolzenem Eisen, das sich zu Stahl leichter umwandelt.

Bessemer hat das Patent für seinen Prozess zu vier ironmasters für insgesamt 27,000 £ lizenziert, aber die Lizenznehmer haben gescheitert, die Qualität von Stahl zu erzeugen, den er versprochen hatte — dass es "faule heiße und faule Kälte war" gemäß seinem Freund, William Clay — und hat er sie später für 32,500 £ zurückgekauft. Sein Plan war gewesen, die Lizenzen zu einer Gesellschaft in jedem von mehreren geografischen Gebieten zu einem Königtum-Preis pro Tonne anzubieten, die eine niedrigere Rate auf einem Verhältnis ihrer Produktion eingeschlossen hat, um Produktion, aber nicht ein so großes Verhältnis zu fördern, dass sie sich dafür entscheiden könnten, ihre Abgabepreise zu reduzieren. Durch diese Methode hat er gehofft, den neuen Prozess zu veranlassen, am Stehen und Marktanteil zu gewinnen.

Er hat begriffen, dass das technische Problem wegen Unreinheiten im Eisen war und beschlossen hat, dass die Lösung das Wissen anlegt, wenn man den Fluss von Luft in seinem Prozess abdreht, so dass die Unreinheiten abgebrannt wurden, aber gerade ist der richtige Betrag von Kohlenstoff geblieben. Jedoch, trotz Ausgaben von Zehntausenden von Pfunden auf Experimenten, konnte er nicht die Antwort finden. Bestimmte Ränge von Stahl sind zum 78-%-Stickstoff empfindlich, der ein Teil der Luftdruckwelle war, die den Stahl durchführt.

Die Lösung wurde zuerst vom englischen Metallurgen Robert Forester Mushet entdeckt, der Tausende von Experimenten im Wald des Dekans ausgeführt hatte. Seine Methode war, zuerst, so weit möglich, alle Unreinheiten und Kohlenstoff abzubrennen, dann Kohlenstoff und Mangan durch das Hinzufügen eines genauen Betrags von spiegeleisen wiedereinzuführen. Das hatte die Wirkung, die Qualität des Endproduktes zu verbessern, seine Geschmeidigkeit — seine Fähigkeit vergrößernd, dem Rollen und Fälschen bei hohen Temperaturen und Bilden davon passender für eine riesengroße Reihe des Gebrauches zu widerstehen.

Die erste Gesellschaft, um den Prozess zu lizenzieren, war das Unternehmen von Manchester von W & J Galloway, und sie haben so getan, bevor Bessemer es an Cheltenham 1856 bekannt gegeben hat. Sie werden in seine Liste der vier nicht eingeschlossen, zu wem er die Lizenzgebühren zurückerstattet hat. Jedoch haben sie nachher ihre Lizenz 1858 als Gegenleistung für die Gelegenheit aufgehoben, in eine Partnerschaft mit Bessemer und anderen zu investieren. Diese Partnerschaft hat begonnen, Stahl in Sheffield von 1858 am Anfang mit importiertem Holzkohle-Roheisen von Schweden zu verfertigen. Das war die erste kommerzielle Produktion.

Offene Kämpfe

Patente solchen Werts sind Kritik nicht entkommen, und Invalidität wurde gegen sie auf dem verschiedenen Boden gedrängt. Aber Bessemer ist im Stande gewesen, sie intakt ohne Streitigkeit aufrechtzuerhalten, obwohl er gefunden hat, dass ihm ratsam, um die Rechte auf einen Patentinhaber, und im Fall von Mushet aufzukaufen, durch das Patent geholfen wurde, das wird erlaubt, 1859 durch die Nichtzahlung von Gebühren zu verstreichen.

Das Verfahren von Mushet war nicht notwendig, und Bessemer hat das 1865 bewiesen, indem er eine Reihe von gemachten Stahlproben mit seinem Prozess allein ausgestellt hat, aber der Wert des Verfahrens wurde durch seine fast universale Adoption in Verbindung mit dem Prozess von Bessemer gezeigt. Ob die Patente von Mushet gestützt worden sein könnten, ist nicht bekannt, aber 1866 ist die 16-jährige Tochter von Robert Mushet nach London gereist, um Henry Bessemer an seinen Büros gegenüberzustehen, behauptend, dass der Erfolg von Bessemer auf den Ergebnissen der Arbeit ihres Vaters basiert hat. Bessemer hat sich dafür entschieden, Mushet eine jährliche Pension von 300 £, eine sehr beträchtliche Summe zu bezahlen, die er seit 25 Jahren bezahlt hat.

1866 hat Bessemer auch Finanz für Zerah Colburn, den amerikanischen Lokomotive-Ingenieur und Journalisten zur Verfügung gestellt, um eine neue wöchentliche Technikzeitung genannt die Technik anzufangen, die in der Bedford Street, London gestützt ist. Erst als viele Jahre später, dass der Name des Wohltäters von Colburn offenbart wurde. Vor dem Start der Technik hatte Colburn, durch die Seiten Des Ingenieurs, zur Arbeit von Bessemer an Stahl und Stahlerzeugung unterstützt.

Wichtigkeit

Der Bessemer-Prozess hat Stahlfertigung durch das Verringern seiner Kosten, von 40 £ pro lange Tonne zu £ 6-7 pro lange Tonne während seiner Einführung, zusammen mit der großen Erhöhung der Skala und Geschwindigkeit der Produktion dieses Lebensrohstoffs revolutioniert. Der Prozess hat auch die Arbeitsvoraussetzungen für die Stahlerzeugung vermindert. Vor seiner Einführung war Stahl zu teuer, um Brücken oder das Fachwerk für Gebäude zu machen, und so war Schmiedeeisen überall in der Industriellen Revolution verwendet worden. Nach der Einführung des Prozesses von Bessemer sind Stahl und Schmiedeeisen ähnlich bewertet geworden, und die meisten Hersteller haben sich Stahl zugewandt. Ein Anspruch die Verfügbarkeit von preiswertem Stahl hat großen Brücken erlaubt, gebaut und den Aufbau von Gleisen, Wolkenkratzern und großen Schiffen ermöglicht zu werden; jedoch war das größte Schiff des 19. Jahrhunderts das Eisen SS Groß Östlich gestartet 1858, Hochdruck dampfangetriebene Lokomotive-Eisenbahnen sind 1825 mit der Öffnung der Eisenbahn von Stockton und Darlington (die erste Personeneisenbahn geöffnet 1830 zwischen Liverpool und Manchester) erschienen, und die erste moderne große Hängebrücke war die Menai 1826 vollendete Hängebrücke: Die Letzteren beide Jahrzehnte vor der Masse haben Stahl erzeugt. Andere wichtige Stahlprodukte — auch das gemachte Verwenden des offenen Herd-Prozesses — war Stahlseil, Stahlstange und Platte-Stahl, der große Hochdruckboiler und höherfesten Kraft-Stahl für die Maschinerie ermöglicht hat, die viel stärkere Motoren ermöglicht hat, Getriebe und Achsen als waren vorher möglich. Mit großen Beträgen von Stahl ist es möglich geworden, viel stärkere Pistolen und Wagen, Panzer, gepanzerte kämpfende Fahrzeuge und Marineschiffe zu bauen. Industriestahl hat auch möglich das Gebäude von riesigen Turbinen und Generatoren gemacht, die so das Anspannen von Wasser und möglicher Dampfmacht machen. Die Einführung des in großem Umfang Stahlproduktionsprozesses hat zur Masse industrialisation, wie beobachtet, im 19. - 20. Jahrhunderte den Weg geebnet.

Jedoch schon in 1895 im Vereinigten Königreich wurde es bemerkt, dass der Höhepunkt des Prozesses von Bessemer zu Ende war, und dass die offene Herd-Methode vorgeherrscht hat. Das Eisen und die Kohlenhandelsrezension haben gesagt, dass es "in einer dem Tode halbgeweihten Bedingung war. Jahr für Jahr hat es nicht nur aufgehört, Fortschritte zu machen, aber es hat sich absolut geneigt." Es ist angedeutet worden sowohl damals als auch mehr kürzlich, dass die Ursache davon der Mangel am erzogenen Personal und der Investition in der Technologie aber nicht irgendwelchem war, der zum Prozess selbst inner ist. Zum Beispiel war eine der Hauptursachen des Niedergangs des Riesen ironmaking Gesellschaft Bolckow Vaughan von Middlesbrough sein Misserfolg, seine Technologie zu befördern. Der grundlegende Prozess, Prozess von Thomas-Gilchrist, ist länger im Gebrauch besonders im Kontinentalen Europa geblieben, wo Eisenerze des hohen Phosphor-Inhalts http://www.tms.org/pubs/journals/JOM/0307/Dean-0307.html waren und offener Herd-Prozess nicht im Stande gewesen ist, den ganzen Phosphor zu entfernen; fast der ganze billige Baustahl in Deutschland wurde mit dieser Methode in den 1950er Jahren und 1960er Jahren http://www.economypoint.org/t/thomas-process.html erzeugt. Es wurde schließlich durch die grundlegende Sauerstoff-Stahlerzeugung ersetzt.

Veralten

In den Vereinigten Staaten hat die kommerzielle Stahlproduktion mit dieser Methode 1968 angehalten. Es wurde durch Prozesse wie der grundlegende Sauerstoff (Linz-Donawitz) Prozess ersetzt, der bessere Kontrolle der Endchemie angeboten hat. Der Bessemer-Prozess war so schnell (10-20 Minuten für eine Hitze), dass er wenig Zeit für die chemische Analyse oder Anpassung der Legierungselemente im Stahl erlaubt hat. Konverter von Bessemer haben Phosphor effizient vom geschmolzenen Stahl nicht entfernt; weil Erze des niedrigen Phosphors teurer, vergrößerte Verarbeitungskosten geworden sind. Der Prozess hat nur beschränktem Betrag von Stück-Stahl erlaubt, beladen zu werden, weiter Kosten besonders vergrößernd, als Stück billig war. Der Gebrauch der elektrischen Kreisbogen-Brennofen-Technologie hat sich vorteilhaft mit dem Prozess von Bessemer beworben, der auf sein Veralten hinausläuft.

Die grundlegende Sauerstoff-Stahlerzeugung ist grundsätzlich eine verbesserte Version des Prozesses von Bessemer (decarburization durch den Schlag von Sauerstoff als Benzin in die Hitze, anstatt den Überkohlenstoff durch das Hinzufügen von Sauerstoff-Tragen-Substanzen in die Hitze zu verbrennen). Die Vorteile der reinen Sauerstoff-Druckwelle über die Luftdruckwelle waren bereits von Henry Bessemer bekannt, aber die Technologie des 19. Jahrhunderts wurde genug nicht vorgebracht, um die Produktion der großen Mengen von reinem Sauerstoff zu berücksichtigen, um es wirtschaftlich ausführbar für den Gebrauch zu machen.

Siehe auch

• Offener Herd-Brennofen, der Prozess von Siemens-Martin

Bibliografie

Links