Ne náhodou se ocel stala základem moderní infrastruktury. Stalo se to proto, že někdo přišel na to, jak pumpovat vzduch skrz roztavené surové železo dostatečně rychle, aby celý proces nezamrzl. Tato metoda je Bessemerův proces, první průmyslová metoda pro hromadnou výrobu oceli.
Sir Henry Bessemer obdržel jméno a patent. Ale nápad nebyl jen jeho. Byla to debata rozumu přes Atlantský oceán.
V roce 1847 začal William Kelly, obchodník a vědec z Pittsburghu, provádět experimenty. Jeho cíl byl jednoduchý, ale radikální: odstranit nečistoty z litiny foukáním vzduchu. Jeho teorie byla, že foukání vzduchu udělá dvě věci. Nejprve bude kyslík reagovat s nečistotami a přemění je na oxidy, které budou vypadávat jako struska. Za druhé, tato chemická reakce bude produkovat teplo. Toto teplo bylo kritické. Zabraňovala tuhnutí roztavené hmoty během provozu. Trvalo několik selhání, aby se ukázalo, že to funguje. Jakmile toho bylo dosaženo, byl schopen rychle vyrábět ocelové ingoty.
Bessemer pracoval samostatně v Sheffieldu v Anglii. V roce 1856 vyvinul a patentoval stejnou metodu. Kelly měla vědu, ale neměla peníze na její rozšíření. Bessemer měl kapitál na to, aby se to stalo komerční realitou.
Patent proces nedokončil. Bylo potřeba to vylepšit, aby to bylo užitečné. Robert Forrester Muhet, další Angličan, vyřešil problém uhlíkové rovnováhy. Když bylo čištění vzduchu dokončeno, přidal směs uhlíku, manganu a železa. To obnovilo hladinu uhlíku a neutralizovalo zbývající nečistoty, jako je síra. Mezitím Goran Göransson, švédský hutník železa, přepracoval samotnou pec. Udělal převodník spolehlivým.
Výsledkem byla levná ocel vyráběná ve velkém množství. Vstoupila na trh ve Velké Británii a Spojených státech. Najednou měly stavební a železniční aplikace materiál, který snesl větší zátěž než železo. Kolejnice vydržely déle. Mosty překonávaly dlouhé vzdálenosti. Průmyslový svět se měnil.
Mechanika převodníku
V centru této revoluce byl Bessemerův konvertor. Vypadá jako obrovský válcový kotel. Původně byla vysoká asi 6 metrů. Vnitřek byl obložen silikátovým ohnivzdorným materiálem, aby odolal teplu.
Vzduch je přiváděn otvory ve spodní části. Říká se jim tuyeres. Proud vytváří oxidy. Křemík a mangan se stávají součástí strusky. Oxidy uhlíku jsou odváděny proudem vzduchu. Všechny změny proběhnou během několika minut. Jsou soustruženy z litiny na ocel, připravené pro kovárnu nebo válcovnu.
Proč se původní design v Evropě neprosadil
Byl v tom jeden háček. Původní převodník si s fosforem neporadil. Většina britských a evropských železných rud obsahovala významné množství fosforu. Kyselé silikátové obložení to nemohlo odstranit. Ocel zůstala křehká a vadná.
S řešením přišel Sidney Gilchrist Thomas z Anglie. Vynalezl konvertor Thomas Gilchrist. Místo kyselého silikátového obložení byl použit základní materiál, jako je kalcinovaný vápenec. Tato chemická změna umožnila odstranění fosforu. Proces se stal možným pro evropské rudy.
Další problém přetrvával delší dobu. Proud vzduchu zanechal v oceli malé procento dusíku. Tento nedostatek byl odstraněn až v 50. letech 20. století.
Vzestup a pád procesu
Proces přeměny kyslíku se zrodil v 60. letech 19. století. Neměl problém s dusíkem. Nakonec předčil Bessemerův proces. Metoda kyslíkového konvertoru dominovala po celá desetiletí. Tuto funkci zastával až do poloviny 20. století.
Později byla metoda konvertoru kyslíku nahrazena procesem konvertoru kyslíku (BOF). Je ironií, že tato moderní metoda je ve skutečnosti rozšířením a vylepšením samotného Bessemerova procesu.
Dědictví není jen o autech. Je to v siluetách měst. Pokaždé, když vidíte ocelový nosník, vidíte výsledek mezi chudým Pennsylváncem a bohatým Angličanem. Věda byla rozdělena. Sláva byla sdílená. Ocel byla postavena.
Pořád to používáme. Ne úplně stejné. Trouby se změnily. Řízení je nyní digitální. Ale základní myšlenka zůstává stejná. Profoukněte kov vzduchem, abyste změnili jeho povahu. Je to brutální proces. Je rychlý. A funguje to.
Stále se diskutuje o tom, jak nejlépe řídit hladiny dusíku v moderní výrobě oceli. Chemie se zpřesnila. Měřítko se zvětšilo. Základní otázka se však nezměnila. Jak udělat ocel dostatečně levnou na vybudování světa, ale dostatečně pevnou, aby ho udržela pohromadě?
Odpověď začala nádechem vzduchu.
