Михаил Лесников - Бессемер

Очень может быть, что какие-то неудачи и с этими новыми видами продувки воздуха заставили Бессемера вообще отказаться от мысли продувать воздух через слой металла. Январский патент дает нам ряд комбинаций воздействия струи воздуха на поверхность металла , правда, искусственно значительно увеличиваемую. Некоторые конструкции отличаются прямо-таки замечательной нелепостью. То струя воздуха действует на металл, переливающийся поочередно из одной вагранки в другую, причем струя металла, падая на плоский камень, по пути разбивается на множество мелких брызг, а вагранки для переливания поочередно то поднимаются, то опускаются при помощи гидравлического подъемника. В другом проекте чугун, от действия центробежной силы, разливается тонким слоем по полушаровому дну, быстро вращающейся на вертикальной оси печи, и в это время обезуглероживается струей воздуха. В третьем проекте чугун переливается во вращающемся на горизонтальной оси цилиндрическом сосуде.

Техническая мысль билась как птица в клетке, тщетно ища выхода.

Но в этих двух патентах стоит отметить два элемента, которые лягут в основу дальнейшего развития бессемерования. В декабрьском патенте описан грушевидный или вернее яйцевидный, шарообразный сосуд, вращающийся вокруг горизонтальной оси , снабженный отверстием с носиком, через которое выливается металл. Он служит для рафинирования чугуна струей воздуха, пропускаемой через металл без применения нагревания .

В январском патенте речь идет о вращающихся печах и сосудах, в которых применяется полая ось , служащая для подвода воздуха.

Но повидимому, наряду с этими возможными проектами воздействия на поверхность металла, Бессемер продолжает и свои работы с продувкой воздуха через слой металла. Патент 12 февраля 1856 года отмечает крупнейший успех: «наблюдение повышения температуры при продувке, повышения достаточного для поддержания металла, несмотря на его обезуглероживание в расплавленном состоянии».

«Я открыл, — пишет Бессемер в своем патенте, — что если атмосферный воздух или кислород вводится в металл в достаточном количестве, то он вызывает сильное сгорание частиц жидкого металла и поддерживает или повышает температуру до такой степени, что металл остается в жидком состоянии во время перехода его из состояния чугуна до состояния стали или ковкого железа без применения топлива».

Механическая конструкция прибора была очень неудачна. При поворачивании конвертора , то есть сосуда, где происходило это «превращение», наполненного металлом, все части механизма должны были испытывать очень большие напряжения. Едва ли эта конструкция могла быть применима для крупных установок в заводском масштабе. Но характерно, что струи воздуха вводятся не сверху через трубку, а снизу через отверстие в нижней части сосуда, куда воздух подводится через полую ось.

Два основных принципа бессемеровского процесса — обезуглероживание струей воздуха и ведение процесса без применения топлива были установлены после полугодовой работы, — срок конечно очень небольшой. Но до сих пор это были в сущности миниатюрные лабораторные опыты. Первые же попытки перейти к более крупным масштабам чуть было не закончились катастрофой — пожаром мастерской.

Бессемер повидимому все же не представлял себе вполне ясно те бурные процессы, которые происходили в тигле при продувке воздуха.

Для опыта в большем масштабе всякие механические ухищрения, описанные в предыдущих патентах, были отброшены. Конвертор был сделан очень простой конструкции, он представлял собой вертикально поставленный цилиндр высотой около 4 футов, сделанный из листового железа и выложенный внутри огнеупорным кирпичом. Сверху цилиндр был закрыт, лишь в средине крышки было проделано отверстие для выхода газов и искр. Почти около самого дна в вертикальных стенках цилиндра было расположено шесть фурм, соединенных трубками с кольцевой воздушной камерой, опоясывающей цилиндр. Металл наливался через отверстие в боковой стенке. На уровне дна, покатого в одну сторону, было сделано выпускное отверстие. Для дутья была приспособлена имевшаяся в мастерской двадцатисильная машина. Все это было сделано в значительной мере наугад.

«Когда возник вопрос о наилучшей форме и размерах конвертора, — пишет Бессемер, — то у меня было слишком мало данных, которыми я мог бы тут руководствоваться, так как тигельный конвертор был весь скрыт в печи. Я знал только, что во время процесса образуется шлак и выбрасывается из отверстий… Объем и высота конвертора казались вполне достаточными. Ничего казалось бы кроме раскаленных газов и немногих искр не должно было вылетать из конвертора».

На деле конструкция оказалась никуда негодной.

Не прошло и десяти минут после начала продувки, как из отверстия крышки вылетел фонтан искр, становившийся с каждой секундой все сильнее и сильнее, вскоре появился большой столб пламени. Затем последовало несколько несильных взрывов и высоко в воздух стал выбрасываться расплавленный металл и шлак. Конвертор превратился в «настоящий маленький вулкан» во время извержения.

Подойти и закрыть дутье было невозможно и изобретатель очутился в положении беспомощного наблюдателя, охваченного страхом, что каждое мгновение может загореться обдаваемая жаром крыша. Через десять минут «извержение» кончилось. Выпущенный металл оказался ковким железом. «Все это было для меня настоящим открытием, — говорит Бессемер, — так как я не мог предположить такого бурного процесса».

Установка Бессемера на Бакстер Стрите

Но впечатление было столь захватывающее, успех столь несомненен, как ни как это была первая настоящая садка чугуна, переработанного в железо без применения нагревания или топлива — что перед этим конечно забывалась всякая осторожность. Взволнованный и увлеченный изобретатель хочет тотчас же повторить опыт. Тут же придумывается и на скорую руку приспосабливается временное предохранение против огненного фонтана. Над отверстием была повешена на цепочке круглая чугунная крышка от люка в угольную яму. Импровизированное предохранение однако оказалось не совсем удачным. Чугунная плита, лишь только снова началось извержение, раскалилась, стала плавиться и через несколько минут над конвертором в фонтане шлака и пламени сиротливо болтался обрывок цепи.

Но может быть и не следует так бурно вести процесс. Может быть следует уменьшить количество продуваемого воздуха. Все это было перепробовано: и число фурм сокращалось и диаметр их уменьшался и, наконец, воздух вдувался под меньшим давлением. Результат получался неудачный: реакции не происходило, металл остывал, иногда вместо железа получался белый рафинированный чугун, а иногда вся садка застывала в конверторе. Было ясно, что процесс надо вести очень энергично и постараться как-нибудь обуздать рвущиеся из конвертора пламя и шлак и не давать выплескиваться металлу. Необходимо было изменить форму конвертора. Более или менее удовлетворительные результаты получились не сразу, для этого надо было затратить еще несколько месяцев работы. В конце концов конвертор получил следующую форму.