Bukan suatu kebetulan jika baja telah menjadi tulang punggung infrastruktur modern. Hal ini terjadi karena seseorang menemukan cara untuk memompa udara melalui besi cair dengan cukup cepat agar semuanya tidak membeku dalam prosesnya. Metode ini adalah proses Bessemer, metode industri pertama untuk produksi baja secara massal.
Sir Henry Bessemer menerima nama dan patennya. Tapi ide itu bukan hanya miliknya. Itu adalah benturan pikiran di seberang Atlantik.
Pada tahun 1847, William Kelly, seorang pengusaha dan ilmuwan di Pittsburgh, mulai melakukan eksperimen. Tujuannya sederhana, namun radikal: menghilangkan kotoran dari pig iron dengan meniupkan udara. Teorinya adalah bahwa meniupkan udara akan menghasilkan dua hal. Pertama, oksigen akan bereaksi dengan kotoran dan mengubahnya menjadi oksida, yang mengendap sebagai terak. Kedua, reaksi kimia ini akan menghasilkan panas. Panas ini sangat penting. Ini mencegah massa cair mengeras saat bekerja. Butuh beberapa kali kegagalan untuk membuktikannya berhasil. Setelah ini terjadi, dia dapat dengan cepat memproduksi baja batangan.
Bessemer bekerja secara independen di Sheffield, Inggris. Pada tahun 1856, ia telah mengembangkan dan mematenkan metode yang sama. Kelly memiliki ilmu pengetahuan tetapi tidak punya uang untuk mengembangkannya. Bessemer memiliki modal untuk mewujudkannya secara komersial.
Prosesnya belum selesai setelah paten. Itu harus disempurnakan agar bermanfaat. Robert Forester Mushet, warga Inggris lainnya, memecahkan masalah keseimbangan karbon. Setelah injeksi udara selesai, ia menambahkan campuran karbon, mangan, dan besi. Hal ini memulihkan tingkat karbon dan menetralkan sisa kotoran seperti belerang. Sementara itu, Goran Goransson, seorang ahli besi asal Swedia, mendesain ulang tungku itu sendiri. Dia membuat konverternya dapat diandalkan.
Hasilnya adalah baja murah yang diproduksi dalam jumlah besar. Ini memasuki pasar di Inggris dan Amerika Serikat. Tiba-tiba, dalam konstruksi dan perkeretaapian, terdapat material yang mampu menahan tekanan lebih besar daripada besi. Trek bertahan lebih lama. Jembatan melintasi celah yang lebih besar. Dunia industri sedang berubah.
Mekanika konverter
Inti dari revolusi ini adalah konverter Bessemer. Itu terlihat seperti pot silinder besar. Awalnya tingginya sekitar 6 meter. Bagian dalamnya dilapisi bahan silikat tahan api untuk menahan panas.
Udara dihembuskan melalui lubang di bagian bawah. Ini disebut tuyere. Ledakan itu menghasilkan oksida. Silikon dan mangan menjadi bagian dari terak. Karbon oksida terbawa dalam aliran udara. Seluruh perubahan terjadi dalam beberapa menit. Mereka beralih dari besi kasar ke baja yang siap untuk ditempa atau digiling.
Mengapa desain aslinya gagal di Eropa
Ada tangkapan. Konverter asli tidak dapat menangani fosfor. Sebagian besar bijih besi Inggris dan Eropa mengandung fosfor dalam jumlah besar. Lapisan yang mengandung silika tidak dapat menghilangkannya. Baja tetap rapuh dan cacat.
Solusinya datang dari Sidney Gilchrist Thomas dari Inggris. Dia menemukan konverter Thomas-Gilchrist. Alih-alih lapisan silikat asam, digunakan bahan dasar seperti batu kapur yang terbakar. Perubahan kimia ini memungkinkan fosfor dihilangkan. Proses ini menjadi layak untuk bijih Eropa.
Masalah lain berlanjut untuk waktu yang lama. Aliran udara meninggalkan sebagian kecil nitrogen di dalam baja. Kekurangan ini baru diperbaiki pada tahun 1950an.
Naik turunnya proses
Proses perapian terbuka lahir pada tahun 1860-an. Tidak ada masalah nitrogen. Ini akhirnya melampaui proses Bessemer. Perapian terbuka adalah cara yang dominan selama beberapa dekade. Posisi ini dipegang hingga pertengahan abad ke-20.
Kemudian, perapian terbuka digantikan oleh proses oksigen dasar. Ironisnya, metode modern ini justru merupakan perpanjangan dan penyempurnaan dari proses Bessemer itu sendiri.
Warisannya bukan hanya tentang mesin. Letaknya di kaki langit. Setiap kali Anda melihat balok baja, Anda melihat hasil antara orang Pennsylvania yang tidak punya uang dan orang Inggris yang kaya. Ilmu pengetahuan dibagikan. Kreditnya dibagi. Baja dibangun.
Kami masih menggunakannya. Caranya tidak persis sama. Ovennya sudah berubah. Kontrolnya sekarang digital. Namun ide dasarnya tetap sama. Tiupkan udara melalui logam untuk mengubah sifatnya. Ini adalah proses yang penuh kekerasan. Ini cepat. Dan itu berhasil.
Masih ada perdebatan tentang cara terbaik mengelola kadar nitrogen dalam produksi baja modern. Kimia menjadi lebih tepat. Skalanya meningkat. Namun, pertanyaan mendasarnya tidak berubah. Bagaimana kita membuat baja cukup murah untuk membangun dunia, namun cukup kuat untuk menyatukannya?
Jawabannya dimulai dengan hembusan udara.
