Простыми словами
Получить сталь — значит прежде всего удалить углерод: в чугуне его 3–4,5 %, в стали 0,1–1,5 %. До середины XIX века этого добивались вручную — перемешивая металл часами или нагревая его в контакте с углём сутками — ради нескольких сотен килограммов в день в лучшем случае. Идея Бессемера умещается в один образ: продувать расплавленный металл воздухом, как раздувают огонь, чтобы углерод выгорал сам собой; выделяющегося при этом горении тепла хватает, чтобы удержать ванну жидкой, без добавления хоть какого-нибудь топлива. Результат: пять тонн чугуна становятся сталью примерно за двадцать минут. Однако поначалу процесс не был универсальным: фосфор, содержащийся во многих рудах, не удалялся и делал сталь хрупкой — устранить это препятствие удалось лишь с основной футеровкой 1878 года.
Открытие
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Дата патента | 17 октября 1855 года (патент № 2321) |
| Публичная презентация | 13 августа 1856 года (Челтнем) |
| Изобретатель | Сэр Генри Бессемер (1813–1898) |
| Химический принцип | Обезуглероживание чугуна окислением: C + O₂ → CO₂ |
| Температура | ~1 600 °C (экзотермическая реакция, без внешнего топлива) |
| Ёмкость | от 5 до 30 тонн за одну «продувку» (blow) |
| Продолжительность | 15–20 минут на продувку |
| Итоговое содержание углерода | 0,1–1,5 % C (сталь) против 3–4,5 % C (чугун) |
Техническое пояснение
1. Загрузка конвертера — Жидкий чугун при ~1 300 °C заливают в грушевидный конвертер — стальной сосуд, футерованный кислым огнеупорным кирпичом (кремнезём), ёмкостью от 5 до 30 тонн.
2. Продувка воздухом — Сжатый воздух подают через фурмы в днище конвертера сквозь жидкий чугун. Кислород воздуха реагирует с углеродом (C + O₂ → CO₂), кремнием (Si + O₂ → SiO₂) и марганцем, содержащимися в чугуне. Эти реакции бурно экзотермичны: температура поднимается до ~1 600 °C без подвода тепла извне.
3. Управляемое обезуглероживание — Оператор следит за пламенем, выходящим из конвертера. Когда пламя слабеет (падение CO), углерод почти полностью удалён. Он прекращает продувку, а затем науглероживает сталь, добавляя зеркальный чугун (шпигель, сплав железа, марганца и углерода), чтобы достичь нужного содержания (0,1–1,5 % C).
4. Разливка — Конвертер поворачивается и сливает жидкую сталь в изложницы. Шлак (SiO₂ + MnO) всплывает и отделяется естественным образом.
Почему это сработало
До Бессемера сталь получали пудлингованием или цементацией — двумя медленными и малопроизводительными процессами. Бессемер автоматизирует рафинирование, используя химическую энергию самого чугуна: примеси (углерод, кремний) служат топливом.
| Процесс | Принцип | Длительность одной операции | Производительность |
|---|---|---|---|
| Пудлингование | Ручное перемешивание чугуна | Несколько часов | Несколько сотен кг/сутки в лучшем случае |
| Цементация | Нагрев кованого железа в контакте с углём | Несколько суток | Несколько сотен кг/сутки в лучшем случае |
| Конвертер Бессемера | Продувка воздухом через жидкий чугун, примеси служат топливом | 15–20 минут | от 5 до 30 тонн за продувку |
Главным первоначальным ограничением стал фосфор: кислый бессемеровский процесс его не удаляет, из-за чего сталь становится хрупкой. Сидни Гилкрист Томас решает эту проблему в 1878 году с помощью основной футеровки (доломит), что открывает путь к использованию фосфористых руд, широко распространённых в Европе.
Причинная цепочка
Пудлингование Корта (1784) → Потребность в стальной броне для Крымской войны (1853) → Бессемер изобретает конвертер (1856) → Томас решает проблему фосфора (1878) → Мировое производство стали резко растёт: 0,5 млн т (1870) → 28 млн т (1900) → Строительство небоскрёбов (Home Insurance Building, Чикаго, 1885) → Бруклинский мост (1883) → Эйфелева башня (7 300 тонн пудлингового железа, 1889) → Стальные суда
Эпизод
Бессемер разработал свой процесс, разыскивая лучший металл для пушек. Во время Крымской войны его вращающийся снаряд требовал ствола прочнее чугунного. Литейные отказались изготавливать достаточно чистую сталь, что и подтолкнуло Бессемера изобрести собственный процесс — классический случай, когда военная необходимость движет гражданской инновацией.
Источники
Ссылки, проверенные в ходе фактологического аудита в августе 2026 года: именно с этими
страницами сверялись утверждения настоящего бюллетеня.