Das Bessemer-Verfahren, das erste Verfahren zur Massenproduktion von Stahl

Das Bessemer-Verfahren ist das erste Verfahren, das für die Massenproduktion von Stahl entdeckt wurde. Obwohl nach Sir Henry Bessemer aus England benannt, entwickelte sich das Verfahren durch die Beiträge vieler Forscher, bevor es auf breiter kommerzieller Basis eingesetzt werden konnte. Es wurde anscheinend unabhängig und fast gleichzeitig von Bessemer und William Kelly aus den Vereinigten Staaten entworfen. Bereits 1847 begann Kelly, ein wissenschaftlicher Geschäftsmann aus Pittsburgh, mit Experimenten zur Entwicklung eines revolutionären Mittels zur Entfernung von Verunreinigungen aus Roheisen durch Ausblasen von Luft . Kelly stellte die Theorie auf, dass die Luft, die in das geschmolzene Eisen eingeblasen wird, nicht nur Sauerstoff liefern würde, um mit den Verunreinigungen zu reagieren und sie in trennbare Oxide in Form von Schlacke umzuwandeln, sondern dass die bei diesen Reaktionen freigesetzte Wärme die Temperatur der Masse erhöhen würde . verhindert, dass es sich während des Betriebs verfestigt. Nach mehreren Misserfolgen gelang es ihm, seine Theorie zu beweisen und schnell Stahlbarren herzustellen .

1856 entwickelte und patentierte Bessemer, der unabhängig in Sheffield arbeitete, dasselbe Verfahren. Während Kelly das Verfahren aufgrund fehlender finanzieller Mittel nicht perfektionieren konnte, gelang es Bessemer, es zu entwickeln und zu einem kommerziellen Erfolg zu machen. Ein anderer Engländer, Robert Forester Mushet , fand heraus, dass die Zugabe einer Legierung aus Kohlenstoff, Mangan und Eisen nach Beendigung des Luftstoßes den Kohlenstoffgehalt des Stahls wiederherstellte und gleichzeitig die Wirkung der verbleibenden Verunreinigungen, insbesondere Schwefel, neutralisierte. Ein schwedischer Eisenhüttenmeister, Goran Goransson , gestaltete den Bessemer-Ofen oder Konverter neu, um seine Leistung zuverlässiger zu machen. Das Endergebnis war eine Möglichkeit zur Massenproduktion von Stahl. Die daraus resultierende Menge an billigem Stahl in Großbritannien und den Vereinigten Staaten revolutionierte bald den Hochbau und lieferte Stahl als Ersatz für Eisen in Eisenbahnschienen und für viele andere Zwecke.

Der Bessemer-Konverter

Der Bessemer-Konverter ist ein etwa 6 Meter hoher zylindrischer Stahltopf , der ursprünglich mit einem kieselsäurehaltigen Feuerfest ausgekleidet war. Luft wird durch Öffnungen (Düsen) in der Nähe des Bodens geblasen, wodurch Oxide von Silizium und Mangan, die Teil der Schlacke sind, und Kohlenstoff, die im Luftstrom getragen werden, entstehen. Innerhalb von Minuten kann ein Stahlbarren hergestellt werden, bereit zum Schmieden oder Walzen.

Der ursprüngliche Bessemer-Konverter war bei der Entfernung des in den meisten britischen und europäischen Eisenerzen in erheblichen Mengen vorhandenen Phosphors nicht wirksam. Die Erfindung in England durch Sidney Gilchrist Thomas des sogenannten Thomas-Gilchrist-Konverters, der mit einem Grundmaterial wie gebranntem Kalkstein anstelle eines kieselsäurehaltigen (sauren) Materials verkleidet war, überwindet dieses Problem.

Ein weiterer Nachteil des Bessemer-Stahls, die Zurückhaltung eines kleinen Prozentsatzes an Stickstoff aus der Blasluft, wurde erst in den 1950er Jahren behoben.Das in den 1860er Jahren entwickelte Open-Heart-Verfahren litt nicht unter dieser Schwierigkeit und überholte schließlich das Bessemer-Verfahren bis Mitte des 20. Jahrhunderts zum dominierenden Stahlherstellungsverfahren zu werden. Das Open-Heart-Verfahren wurde wiederum durch das grundlegende Sauerstoffverfahren ersetzt, das effektiv eine Erweiterung und Verfeinerung des Bessemer-Verfahrens darstellt.