Бессемер - [22]
Исходная точка изобретательства Бессемера — вовсе не оригинальная и не новая идея. Это — комбинация может быть даже и не вполне удачная, известных уже технических элементов. Задача состояла в улучшении качества чугуна, т. е. материала как раз и применявшегося в данный момент для изготовления артиллерийских орудий. Тот путь, по которому пытался итти Бессемер, уже был указан другими техниками и в первую очередь замечательным английским инженером и исследователем свойств железа Уильямом Фэрбэрном. Фэрбэрн производил опыты над сплавом чугуна с железным и стальным ломом. Но плавку он вел в вагранке, где в металл переходили вредные примеси (сера) из соприкасающегося с ним горючего. Но ведь уже XVIII век знал способ устранять это вредное влияние горючего. Уже тогда с этой целью для переплавки чугуна применялись пламенные отражательные печи. Первые опыты Бессемера велись в пламенной печи. В ней он расплавлял чугун, в который добавлял куски цементной стали. Характерно, что материалом для этой цементной стали уже по первому патенту Бессемера, взятому им 10 января 1855 года, т. е. всего только три недели спустя после артиллерийских опытов в Венсене, должно служить не только пудлинговое железо, но и металл, получающийся в так называемом рафинировочном горне, если вести процесс рафинирования несколько дольше, нежели обычно.
Таким образом процессы, происходящие в рафинировочном горне, явились другой исходной точкой в работах Бессемера.
На очереди стояла проблема — получить в отражательной печи достаточно высокую температуру. Путь, по которому он шел, был собственно близок к тому, по которому пошел позднее Пьер Мартен.
«Расплавление стали в ванне из расплавленного чугуна в отражательной печи» — гласил патент Бессемера.
Но дело заключалось не столько в принципе, сколько в выполнимости его. Не так-то легко можно было получить нужную высокую температуру. Этого Бессемер пытался достичь, расширяя колосниковую решотку пламенной печи, сжигая таким образом большие количества угля.
Свои работы Бессемер начал в конце декабря 1854 года. 10 января 1855 года он уже берет первый патент, еще тогда, когда основные положения нового технического усовершенствования далеко не были проверены на практике. В действительности удавалось повидимому расплавить лишь очень небольшие количества стали, не могущие оказать существенное влияние на изменение качества чугуна.
Весна и лето проходят во всевозможных опытах. Свою небольшую отражательную печь (она по размерам приближалась к небольшим пудлинговым печам, вмещая около 3 центнеров, т. е. меньше 150 килограммов металла) Бессемер переделывал бесконечное число раз. То, что так хорошо изложено было на бумаге в его патенте, далеко не так гладко выходило на деле.
Больше полугода прошло в упорной и безрезультатной работе. Дело несколько сдвинулось только тогда с мертвой точки, когда Бессемер додумался до своеобразной комбинации отражательной печи с рафинировочным горном. Ряд наблюдений показал, что в печи происходит далеко не полное сгорание, — в пламени ее под сводом находилось известное количество горючих газов, бесполезно уносившихся наружу. Для полного сгорания их нужно было подвести дополнительно некоторое количество добавочного или так называемого «вторичного» воздуха. Для этой цели Бессемер придумал следующее устройство. Так называемый большой или пламенный порог, т. е. невысокая стенка, отделяющая рабочее пространство от топки, делался полым, и в стороне его, обращенной к поверхности расплавленного металла, был проделан ряд отверстий. В это полое пространство нагнетался воздух, который и вырывался через эти отверстия сильными струями над самой поверхностью расплавленного металла. Самым важным в данном случае было повидимому не столько повышение температуры от сгорания газов, получающих нужный для этого кислород, сколько частичное поверхностное обезуглероживание металла, то есть как раз тот процесс, который в слабой степени происходит в рафинировочном горне. Бессемер не мог не знать этого из техники кричного процесса и процесса рафинировки чугуна. Не вполне может быть отчетливое, стремление использовать это обезуглероживающее действие воздушной струи можно заметить уже в первом патенте, где рекомендуется рафинировку в рафинировочном горне «вести несколько дольше чем обычно (лучше всего на древесном угле) и полученный таким образом жидкий металл разливать в формы». (Он считал, что этот металл может служить хорошим материалом для получения цементной стали).
Вертикальный разрез пудлинговой печи системы Бессемера для выделки ковкого железа
Надо сказать, что сильная струя воздуха, пущенная на поверхность расплавленного металла явится одним из важнейших элементов целого ряда патентов Бессемера, взятых им в более поздний период его работ над усовершенствованием способа производства стали, даже и после того, как ему удастся открыть свой новый способ продувания струи воздуха через слой расплавленного металла. Этот же принцип — действие струи воздуха (или пара) на металл — ляжет в основу патентов других изобретателей, вступивших впоследствии в соперничество с Бессемером.
