¿Cómo se inventó la tecnología moderna de fabricación de acero?
Controlar el contenido de carbono del acero en un tanque agitado es difícil y requiere mucha mano de obra. En 1856, el británico H. Bessemer (1813 ~ 1898) creó el método de fabricación de acero por convertidor, que resolvió este problema.
Bessemer era hijo de un ingeniero mecánico que huyó a Inglaterra durante la Revolución Francesa. Después de dejar la escuela rural, se dedicó a escribir a máquina. 65.438 Comenzó a producir aleaciones metálicas y polvo de bronce a la edad de 7 años. Durante la Guerra de Crimea entre Gran Bretaña, Francia y Rusia (65.438 0853 ~ 65.438 0856), fue testigo de cuerpos de armas hechos de arrabio o hierro forjado.
Bessemer había notado que algunos bloques sólidos de hierro fundido se descarburaban al exponerse al aire antes de fundirse. Por supuesto, esta oxidación es el principio de agitación de la fabricación de acero. Nunca había estudiado química y no entendía este principio, pero le hizo considerar soplar aire en hierro fundido para fabricar acero. Así que un día de 1856 construyó un horno de fabricación de acero en St. Pancras, Londres.
Este es un contenedor fijo. Tiene capacidad para 350 kg de hierro fundido. Después de bombear el aire al recipiente bajo presión, la intensidad de la reacción sorprendió a Bessemer porque no había estimado que el carbono del hierro fundido reaccionaría con el oxígeno del aire y que la reacción de otras impurezas con el oxígeno liberaría calor. . Afortunadamente, al cabo de 10 minutos, las impurezas se han eliminado y la llama se ha apagado. Puedes acercarte al recipiente y cortar el flujo de aire a presión. El metal se vierte en la lingotera y se determina que es acero dulce. El 11 de agosto de 1856, Besser anunció la invención en una reunión de la Sociedad Británica en Cheltenham, Cheltenham. Pronto, Bessemer se convirtió en un convertidor basculante giratorio. Cada horno puede contener 5 toneladas de arrabio. El tiempo de fundición es de 1 hora, incluido el tiempo de reparación del horno y la fundición de lingotes. Esto acorta en gran medida el tiempo de agitación de la fabricación de acero. tiempo de agitación y fundición. El esfuerzo invertido en la operación. Como resultado, las acerías nacionales y extranjeras han adquirido licencias de producción para este método.
Bessemer recibió elogios entusiastas de personas de todos los ámbitos de la vida tras anunciar su invento, pero rápidamente fue criticado y ridiculizado. La razón fue que los lingotes de acero producidos por el convertidor que creó estaban sobreoxidados y el óxido de hierro resultante estaba presente en el acero. Al mismo tiempo, el fósforo del arrabio no se puede eliminar, lo que da como resultado un acero de mala calidad, que está suelto o es duro y quebradizo y se rompe durante el forjado.
El problema del exceso de óxido de hierro en el acero fue resuelto posteriormente por Muschet, un inglés con una rica experiencia en la fabricación de acero. Añadió una aleación de hierro, manganeso y carbono llamada hierro espejo al metal fundido porque el manganeso reducía el óxido de hierro que se formaba.
La eliminación de fósforo del mineral de hierro es un problema sin resolver a largo plazo en la fabricación de acero. Como todos los demás fabricantes de hornos de acero, Bessemer utiliza materiales que contienen silicio para el revestimiento del horno. Este revestimiento no se une a los óxidos producidos por la oxidación del fósforo y este compuesto estable no se puede eliminar del acero. Antes de la fabricación de acero en Bessemer, sólo se podían utilizar minerales con un contenido de fósforo inferior a 0,05 (fracción de masa) para fabricar hierro.
Sin embargo, el problema de la eliminación del fósforo fue resuelto más tarde por Thomas (1850~1885), un secretario de un tribunal británico, y tuvo éxito en 1878.
Aunque Thomas era secretario judicial, amaba la química. En su tiempo libre, fue al Birkbeck College de la Universidad de Londres para estudiar química y aprobó exámenes de metalurgia y química en la Royal School of Mines. Después de enterarse de que la acería de Bessemer necesitaba resolver el problema de la eliminación de fósforo, experimentó con varios productos químicos, incluidos óxido de magnesio y cal. Llevó a cabo experimentos con convertidores en la acería de Blaenavon con la ayuda de su primo P.C. Gilchrist, que era químico allí. Entre 1877 y 1878, ambos llevaron a cabo experimentos durante nueve meses, demostrando que el uso de dolomita calcinada aglomerada con cal como revestimiento del convertidor podía eliminar satisfactoriamente el fósforo y, al mismo tiempo, producir un valioso fertilizante fosfatado, por lo que Thomas recibió el nombre de fertilizante fosfatado.
La dolomita es una roca que contiene carbonato de magnesio y carbonato de calcio. Después del tostado, se generan óxido de magnesio, óxido de calcio, etc. , puede combinarse con óxidos de fósforo para formar fosfatos de magnesio y calcio, que es un buen fertilizante de fosfato.
Thomas recibió la Medalla de Bessemer en 1883, pero lamentablemente murió de tuberculosis a la edad de 35 años. El método de fabricación de acero por convertidor inventado por Bessemer ha sido mejorado por Thomas y otros y todavía se utiliza en la actualidad. Los convertidores que se utilizan hoy en día pueden girar alrededor del eje horizontal para facilitar la carga y descarga. En la parte inferior de la estufa hay orificios de ventilación por donde entra el aire. Se necesitan unos diez minutos para fundir un horno de acero con una capacidad que oscila entre una tonelada y decenas de toneladas.
Con el desarrollo de la industria, una gran cantidad de chatarra de acero y hierro aparece en la producción, la construcción y la vida diaria. Estos desechos no se podían utilizar en el convertidor, por lo que la fabricación de acero en hogar abierto apareció al mismo tiempo que la fabricación de acero en convertidor.
En la acería por convertidor, el calor necesario para mantener el metal en estado líquido lo proporciona el calor generado por reacciones químicas, mientras que en la acería de solera abierta, el calor generado por las reacciones químicas no es suficiente para mantener el metal en estado fundido, por lo que el calor debe ser proporcionado por una fuente de calor externa.
En 1856, Frederick Siemens de Alemania utilizó el principio de regeneración de calor para crear un horno de intercambio de calor de CA. De esta manera, se construyen cámaras de ladrillos estriados para almacenamiento de calor en ambos lados del horno de combustión. El gas de escape de combustión caliente del quemador pasa a través de la cámara de ladrillos estriados en un lado para transferir calor a los ladrillos estriados y luego pasa el aire de combustión. La cámara de ladrillos calentados se calienta y luego ingresa a la cámara de combustión para la combustión, aumentando así la temperatura del horno. De vez en cuando se intercambian las direcciones de flujo del aire y de los gases de escape, de modo que los acumuladores de calor de ambos lados se pueden utilizar alternativamente. Este horno se utilizó originalmente para quemar vidrio y luego para fabricar acero. Este es un hogar abierto.
Originalmente, los combustibles sólidos se quemaban en hogares abiertos. En 1861, el hermano de Friedrich Siemens, Wilhelm (1823 ~ 1883), creó un generador de gas para producir gas generador. Se trata de hacer pasar una cierta cantidad de aire y una pequeña cantidad de vapor de agua a través de carbón encendido o coque al rojo vivo para convertir la mayor cantidad posible de dióxido de carbono en monóxido de carbono inflamable. El vapor reacciona con el carbono para producir monóxido de carbono e hidrógeno inflamables.
William Siemens es un ingeniero que llegó al Reino Unido después de recibir educación técnica formal en Alemania. Frederic Siemens dirige una empresa eléctrica en Dresde, Alemania, y también ha estado en el Reino Unido. Los dos hermanos creían que sería más conveniente para ingenieros e inventores solicitar patentes en el Reino Unido. Establecieron Siemens Steel Works en Birmingham, Inglaterra, en 1866, utilizando la fabricación de acero a hogar abierto.
Los cuatro hermanos Siemens * * * son excelentes inventores. William fue el segundo hijo y Federico el tercero. El jefe, Werner Siemens (1816 ~ 1892), fue un científico electroquímico que inventó el principio del generador y fundó Siemens en Alemania. El hermano menor, Carl Siemens, fundó su propio negocio en Rusia. De esta manera, a Weiler se le llamó el "Siemens de Berlín"; a William se le llamó el "Siemens de Londres"; a Friedrich se le llamó el "Siemens de Dresde";
Casi al mismo tiempo, el metalúrgico francés Martin (P.Martin, 1824 ~ 1915) y su hermano (B.Martin) también utilizaron el principio de regeneración térmica para construir un horno de hogar abierto y construyeron Estableció una fábrica en Silroy, Francia. El acero que produjeron se exhibió en la Exposición de París de 1867, donde ganó una medalla de oro. Martin recibió la Medalla Bessemer del Instituto Británico del Hierro y el Acero en 1915.