19世紀には、産業界は大量の鋼を生産する上で大きな課題に直面しました。当時使用されていた従来の方法は費用がかかり、非効率的であり、さまざまな産業にとってこの重要な材料の利用可能性を制限していました。ブレークスルーは、鉄の生産の景観を変え、現代世界を形作った革命的な鉄鋼製造技術であるベッセマープロセスの発明とともにもたらされました。
背景とコンテキスト
Bessemerプロセスの前に、鉄鋼生産の主な方法はるつぼプロセスでした。この技術には、粘土またはグラファイトの鍋に少量の炭素で鉄を溶かすことが含まれていました。これは、主に特殊な鋼に使用される時間と高価なプロセスでした。特にエンジニアリングおよび建設部門で、鉄鋼の需要の高まりを満たすために、より効率的で生産的な方法が緊急に必要でした。
ヘンリー・ベッセマーの革命的発明
1856年、英語の発明家でありエンジニアであるヘンリー・ベッセマーは、業界に革命をもたらすことを約束した新しい鉄鋼製造技術であるベッセマープロセスの特許を取得しました。そのコアでは、プロセスは、爆風炉で生産された溶融鉄の不純な形態である豚の鉄を、不純物を除去することにより高品質の鋼に変換することを伴いました。
ベッセマーコンバーター
Bessemerプロセスの中心は、ベッセマーコンバーターであり、非常に高温に耐えるための耐火性の裏地が裏打ちされた大きな梨型の容器でした。爆風炉からの溶融豚の鉄を、底の開口部からコンバーターに注ぎました。コンバーターが充填されると、容器の底にあるノズルを介して空気を強制的に注入しました。
精製における酸素の役割
注入された空気により、酸素は溶融鉄の不純物と相互作用しました。不純物、主にシリコン、マンガン、炭素は酸化され、急速に燃え尽きました。この酸化プロセス中に生成された強い熱により、鉄を十分に溶けたままにしました。鋼の特性の重要な決定要因である炭素含有量は、空気注入の期間を調節することで制御できます。
脱炭の形成と鋼層
空気注入の期間を慎重に制御することにより、ベッセマープロセスは溶融豚の鉄から過剰な炭素を除去しました。この脱炭のステップにより、溶融金属は炭素含有量が少ない鋼に変換され、より強力で汎用性があり耐久性のある材料が生じました。
「ベッセマーブロー」
溶融豚の鉄に空気が強制された時期は、「ベッセマーブロー」として知られていました。通常、数分しか続きませんでしたが、その間に不純物が燃え尽き、炭素含有量が望ましいレベルに減少しました。
鉄鋼生産への影響
ベッセマーのプロセスは、鉄鋼メーカーの地震の変化をもたらしました。
1。速度と効率： 従来のるつぼプロセスと比較して、Bessemerプロセスは、鋼を生産するのに必要な時間とリソースを大幅に減らしました。継続的な生産が可能になり、短い時間枠で大量の鋼が生成されました。
2。コストの削減： 酸化剤としての空気の使用と生産期間の短縮により、鋼製造に関連するコストが大幅に減少しました。これにより、スチールはより手頃な価格で、幅広い産業にとってアクセスしやすくなりました。
3。大規模生産： Bessemerプロセスにより、鋼の大量生産が可能になり、橋、船、鉄道などの大規模なインフラストラクチャプロジェクトが利用可能になりました。
工業化への影響
ベッセマープロセスのおかげで、鋼の豊富な入手可能性は、工業化の過程に大きな影響を与えました。
1。輸送： 鋼は、鉄道、橋、機関車を建設するための選択の材料となり、効率的な輸送ネットワークにつながりました。
2。インフラストラクチャ開発： 手頃な価格の鋼鉄の入手可能性は、都市の急速な拡大と、パリのエッフェルタワーを含む象徴的なランドマークの建設を支えました。
3。製造： Steelの強度と汎用性により、機械、ツール、幅広い工業製品の製造において使用が可能になりました。
4。グローバル貿易： 国々が長距離にわたって商品を輸送するために船と鉄道を建設できるようになったため、安価かつ大量の鋼を大量に生産する能力は世界貿易を促進しました。
課題と改善
Bessemerプロセスは革新的でしたが、その制限がありました。
1。不純物除去： Bessemerコンバーターは、リンや硫黄などの不純物を除去するのにそれほど効果的ではなかったため、一部の鋼は脆くなりました。
2。温度制御： 温度の正確な制御は、望ましい鋼特性を達成するために重要でしたが、このプロセスは主に熟練したオペレーターの経験に依存していました。
3。限られた合金： Bessemerプロセスには、最初は異なるグレードの鋼を生成するために特定の合金要素を追加する機能が限られていました。
これらの課題は、シーメンスマルティンのオープンハース炉や電気弧炉の開発などの改善につながり、ベッセマープロセスの制限の一部に対処しました。これらの進歩にもかかわらず、ベッセマーのプロセスは20世紀初頭まで鉄鋼メーキングの支配的な力であり、工業化と技術の進歩における極めて重要な役割を通じて現代世界を形成しました。
