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¿Qué inventos tuvo Henry Bessemer?

Es bien conocida la importancia del acero en la producción industrial moderna. Alguien comparó una vez el acero con un mariscal en la producción industrial. El hombre que ascendió al mariscal fue Sir Henry Bessemer, un inventor británico del siglo XIX.

Bessemer es originario de Hertfordshire, Inglaterra. Nació el 1813 de junio + 19 de octubre en Charlton, Inglaterra. No está lejos de Londres y la economía está relativamente desarrollada. Durante la Revolución Industrial, la industria mecánica se desarrolló rápidamente en el sureste de Inglaterra, centrada en Londres. Bessemer vive en esta zona y ha sido influenciado por la producción industrial desde que era niño.

El padre de Bessemer es originario de Francia. Después de que estalló la Revolución Francesa, se mudó a Inglaterra para establecerse. El libro tiene una visión diferente de su padre. Algunos dicen que es un inventor, algunos dicen que es un ingeniero, algunos dicen que es el propietario de una fábrica. De todos modos, no había duda de que su padre estaba familiarizado con la ingeniería.

Precisamente por vivir en una familia así, Bessemer ha tenido condiciones favorables para recibir educación técnica desde que era un niño. Bessemer no recibió mucha educación en su vida, solo asistió a la escuela primaria. Su conocimiento posterior fue todo autodidacta en la práctica. El padre de Bessemer dirigía una fábrica y la fábrica de su padre fue la escuela donde aprendió tecnología. Hizo muchos inventos durante su vida y la mayoría de las habilidades y conocimientos necesarios para completarlos los aprendió en la fábrica de su padre.

Bessemer es inteligente por naturaleza y le gusta usar su cerebro. Ya desde muy joven mostró talento para la invención. A la edad de 18 años, dejó su ciudad natal y se fue solo a Londres para seguir una carrera y vivir de forma independiente. En ese momento, la Revolución Industrial en Gran Bretaña había entrado en la etapa de finalización y seguían surgiendo varios inventos científicos y tecnológicos. El entorno de esta época brindó a Bessemer la oportunidad de mostrar su talento. Se dice que hizo muchos inventos mientras trabajaba en Londres.

Cuando tenía menos de 20 años, inventó un método de estampado mecánico que podía añadir automáticamente matasellos a los sellos. Su invento atrajo la atención del gobierno británico y fue rápidamente adoptado. Gracias al uso de esta máquina, no sólo el personal postal ha reducido muchos problemas, sino que el gobierno también puede ahorrar 500.000 libras en pérdidas económicas cada año. Sin embargo, el gobierno británico no lo recompensó por ello. Mucha gente piensa que es sólo un joven y su invento no parece complicado, por lo que no hay necesidad de premiarlo. Este incidente estimuló enormemente a Bessemer y nunca lo olvidará en su vida. Desde entonces, cuando se dedicó a diversos inventos, siempre trató de obtener certificados de patentes para proteger sus derechos e intereses.

Bessemer también inventó una máquina para fabricar polvo de cobre. El polvo de cobre, comúnmente conocido como "polvo de oro", es un pigmento dorado elaborado a partir de latón de aleación de cobre y zinc. El polvo de cobre es muy caro en el mercado debido a su amplia gama de usos y su procesamiento y fabricación que requieren mucho tiempo. Después de enterarse de esta situación, Bessemer decidió mejorar el método de fabricación de polvo de cobre en ese momento.

Por un lado, estudió libros técnicos relevantes, por otro, realizó investigaciones y experimentos, e inventó una máquina sencilla para producir polvo de cobre. Pero el polvo de cobre producido por esta máquina al principio no era ni liso ni opaco, lo que era muy diferente del polvo de cobre que se vendía en el mercado. Entonces, hizo muchas mejoras a la máquina y finalmente creó una máquina con un rendimiento perfecto. El polvo de cobre producido por Bessemer utilizando esta máquina alcanza plenamente la calidad de productos similares vendidos en el mercado.

Después de que Bessemer inventó la máquina para fabricar polvo de cobre, para evitar que el mundo exterior lo supiera, no solicitó una patente de inmediato, sino que se escondió en casa y fabricó el polvo de cobre él mismo. La idea de Bessemer en ese momento era que ganaría enormes ingresos usando esta máquina para hacer polvo de cobre y venderlo y luego usar el dinero como fondos para dedicarse a la investigación y la fabricación con el fin de hacer más inventos. Su enfoque y sus pensamientos son comprensibles.

Además de los dos inventos anteriores, Bessemer también realizó algunas mejoras en la tipografía. También estudió los procesos de fabricación del vidrio, los mejoró y propuso nuevos métodos de fabricación. También realizó más investigaciones sobre las aleaciones de bronce. El bronce se puede fundir para producir piezas mecánicas generales y obras de arte, o se puede laminar para producir diversos productos semiacabados, como placas, varillas y tubos. Después de investigar, Bessemer realizó muchas mejoras en el proceso de laminación de láminas de bronce, lo cual fue reconocido por la gente.

A principios de la década de 1950, estalló una guerra entre Rusia y Turquía, que pronto se extendió a toda Crimea. Fue conocida en la historia como la Guerra de Crimea. Entonces intervino la alianza anglo-francesa. En 1854, Gran Bretaña y Francia declararon la guerra a Rusia y enviaron tropas a Crimea. La atención de la nación se centró en la guerra y Bessemer no fue la excepción. Realmente quería hacer algo por el esfuerzo bélico.

Primero, mejoró las armas en manos de los soldados e inventó un nuevo tipo de rifle llamado rifle. Este tipo de rifle tiene múltiples líneas grabadas en su orificio interior, y la bala que dispara avanza de forma giratoria y su trayectoria es relativamente estable. Disparar con este rifle no sólo tiene un largo alcance, sino que también tiene una alta tasa de acierto. Los resultados experimentales muestran que el rifle es una excelente arma de combate de infantería.

Tras inventar el rifle, centró su atención en el cañón. El desempeño de la artillería utilizada por los soldados en ese momento no fue muy bueno. Una vez disparada, la bala de cañón a menudo rueda en el aire debido a factores como la resistencia del aire y no puede mantener una trayectoria estable, lo que afecta la precisión del disparo. Bessemer era bueno en tecnología mecánica y decidió utilizar su sabiduría para ayudar al país a resolver este problema.

Sabemos por la física que cuando un objeto giratorio está en movimiento, permanece estable a lo largo del eje de rotación. Si la bala puede girar en la dirección del vuelo durante el vuelo, evitará rodar y mantendrá una trayectoria estable. Basándose en este principio, Bessemer inventó el rifle, que era muy eficaz. Ahora seguirá esta idea y fabricará un arma compuesta.

Entonces, ¿cómo se puede hacer que el caparazón gire durante el vuelo? Por supuesto, al igual que un rifle, es necesario grabar líneas dobles en el cañón y el proyectil debe encajar perfectamente con el cañón. De esta manera, cuando la pólvora arde, empujará el proyectil a lo largo de las líneas dobles y el proyectil se disparará. girar naturalmente. Con este tipo de proyectil, el cañón puede disparar más lejos y con mayor precisión.

Basándose en esta idea, Bessemer diseñó un nuevo tipo de cañón. Presentó el diseño a la Oficina de Guerra británica con gran interés.

Para consternación de Bessemer, el Ministerio de Guerra británico era bastante conservador y no estaba interesado en su invento. Luego pensó en Francia. Por un lado, Francia era aliada de Gran Bretaña en ese momento; por otro, él mismo era descendiente de franceses y su padre emigró a Gran Bretaña cuando estalló la Revolución Francesa. Por lo tanto, siente una gran afinidad por Francia desde su corazón. De esta forma, Bessemer llegó a Francia con su diseño.

Napoleón III, que gobernaba Francia, se interesó por su diseño y le animó a experimentar. El resultado del experimento fue que el nuevo cañón era realmente preciso y tenía un largo alcance. Como resultado, este tipo de arma se utilizó rápidamente para equipar a las tropas. Pero al poco tiempo surgieron problemas: a veces los proyectiles no eran lo suficientemente potentes después del disparo y otras veces la artillería se atascaba. Posteriormente, hubo varios accidentes importantes en los que se produjeron explosiones de armas de fuego y el pistolero murió o resultó herido. En lugar de matar al enemigo, la nueva artillería eliminó a la persona que empuñaba el arma. Los militares tuvieron que retirar las armas del campo de batalla. En aquel momento se hablaba mucho de la nueva artillería y también se tenían dudas sobre Bessemer.

Bessemer estaba bajo mucha presión, pero creía que su diseño era correcto. A petición suya y de las partes pertinentes, los militares llevaron a cabo investigaciones cuidadosas sobre estos accidentes.

El informe de la investigación saldrá pronto. Con la intervención de expertos en artillería franceses, el informe de la investigación analizó correctamente la causa del accidente: en aquella época, como en otros países, todos los cañones en Francia eran de hierro fundido. El ánima del arma fundida mediante este método es relativamente irregular y difícil de cumplir con los requisitos de un ánima de doble riel. La clave del nuevo cañón es tener requisitos estrictos sobre el espacio entre el proyectil y el proyectil: cuando el espacio entre el proyectil y el proyectil es demasiado grande, el gas después de la explosión de la pólvora se escapará, lo que provocará una rotación insuficiente. del proyectil y baja efectividad cuando el espacio entre el proyectil y el proyectil es pequeño, debido a la explosión de la pólvora, la presión en el cañón aumenta bruscamente, la distribución de temperatura dentro y fuera del cañón es desigual y el hierro fundido; En sí mismo no es lo suficientemente resistente para soportar alta presión, lo que fácilmente puede hacer que el cañón explote. Entonces el problema radica en el material utilizado para fundir el arma. Si pudiéramos fabricar hierro duro y resistente que pudiera soportar altas presiones, el nuevo cañón estaría bien.

Aunque se ha publicado el informe de la investigación, la gente todavía está preocupada por el accidente provocado por el cañón Bessemer, y nadie se atreve a construir un cañón según su diseño. El nuevo cañón en el que trabajó tan duro para desarrollar rápidamente se convirtió en un montón de chatarra inútil.

Lo intrigante es que Gran Bretaña y Francia no adoptaron la nueva artillería diseñada por Bessemer, pero sus ideas de diseño fueron aceptadas por el ejército alemán. En 1855, en la Exposición Universal de París, el ingeniero alemán Krupp exhibió el rifle de acero con el que Bessemer había soñado. El resultado de la prueba de artillería fue que se dispararon 3.000 balas y el cuerpo del arma estaba sano y salvo. Resulta que el diseño de Bessemer era exactamente correcto.

Ante los reveses de Francia, Bessemer no se desanimó. Pensó que mientras se rompieran las barreras materiales, la nueva artillería podría volver a la vida. Entonces, comenzó a centrar su atención en el trabajo de fundición, decidido a extraer hierro de alta resistencia para resolver por completo el problema de la voladura de nuevos cañones.

El hierro duro y resistente que Bessemer quiere fundir es en realidad acero. Pero en ese momento no sabía nada sobre la fundición de hierro, así que lo aprendió desde cero. Primero, comience con los conocimientos básicos de la fundición de hierro. En apenas dos o tres años, Bessemer leyó casi todos los libros sobre temas metalúrgicos. Al mismo tiempo, también visitó fábricas de hierro en todo el Reino Unido e investigó en detalle los métodos de fabricación de hierro en ese momento. Para combinar el conocimiento teórico de los libros con la práctica de la producción de acero, también instaló una fábrica para realizar experimentos. Después de estudiar mucho, finalmente dominó los conocimientos básicos de la fundición de hierro.

En la era del experimento de Bessemer, básicamente sólo se utilizaban dos tipos de hierro en la fabricación. Uno es el hierro fundido, que es arrabio. Tiene un alto contenido de carbono y es muy duro, pero también es quebradizo y tiene baja resistencia a la tracción. Se utiliza principalmente para fundir cilindros de motores, bastidores y otros productos después de la fundición. El arrabio es duro y quebradizo y se rompe fácilmente, lo cual es uno de sus principales inconvenientes. El nuevo cañón diseñado por Bessemer estaba hecho de arrabio.

El otro es el hierro forjado, que tiene mucha mayor resistencia a la tracción y es mucho más elástico. Debido a que el hierro forjado es relativamente blando, se puede fabricar mediante forjado, prensado y otros métodos de conformado para fabricar rieles, cascos de barcos, puentes y diversas piezas de máquinas. Este tipo de hierro es blando y se deforma fácilmente bajo alta presión, por lo que sus usos también son muy limitados.

El hierro fundido directamente del horno de fabricación de hierro es arrabio, y el contenido de carbono del arrabio es muy alto, superior al 2%. Retire la mayor cantidad de carbono posible del arrabio para obtener hierro forjado. El contenido de carbono del hierro forjado es generalmente inferior al 0,04%. El contenido de carbono entre los dos es acero. En comparación con el arrabio y el hierro forjado, el acero tiene excelentes propiedades, incluidas dureza y tenacidad. Pero en aquella época, el acero era difícil de fabricar, por lo que era muy caro y se consideraba un metal precioso. Evidentemente, no es realista utilizarlo para lanzar cañones. Por supuesto, si se pudiera encontrar una manera barata y rápida de fabricar acero, eso sería otra cuestión. Ahora, lo que Bessemer ha hecho es encontrar una manera de hacerlo.

El método tradicional de fabricar acero consiste en fundir primero arrabio hasta obtener hierro maduro y luego agregar una cantidad adecuada de carbono para fabricar acero. Para convertir el arrabio en hierro maduro, se utilizó el método de oxidación, es decir, agregar un oxidante (generalmente mineral de hierro) al arrabio y calentarlo hasta un estado fundido. En este momento, el carbono del arrabio fundido reaccionará con el oxidante y se eliminará.

Bessemer estudió cuidadosamente el método de convertir el arrabio en hierro maduro. Añadió cantidades cuidadosamente pesadas de mineral de hierro al arrabio y luego calentó la mezcla hasta que estuvo en estado fundido. El componente principal del mineral de hierro es el óxido de hierro. A altas temperaturas, los átomos de oxígeno del óxido de hierro se combinan con los átomos de carbono del arrabio para formar monóxido de carbono, que se quema aún más para convertirse en dióxido de carbono y se escapa. En este momento, lo único que queda en el horno es hierro forjado.

Basándose en los resultados experimentales, Bessemer pensó: dado que los átomos de carbono del arrabio se pueden oxidar para obtener hierro forjado, ¿por qué no se pueden utilizar otros métodos de oxidación para quemar el carbono? Por ejemplo, se utiliza un soplador para soplar aire directamente en el arrabio fundido, lo que hace que el oxígeno del aire reaccione con los átomos de carbono del arrabio fundido para descarburarlo, obteniendo así hierro forjado.

Algunos expertos se opusieron a la propuesta de Bessemer. Estos expertos creen que cuando se utiliza un soplador para soplar arrabio fundido, el aire frío que entra hará que el hierro fundido se enfríe y se solidifique, lo que provocará que se detenga todo el proceso de fundición.

Bessemer no escuchó ciegamente a los expertos. Consideró que sería necesario verificar mediante experimentos si su sugerencia era factible o no. Los resultados experimentales son contrarios a la opinión de los expertos. En lugar de enfriar el hierro fundido, el viento que soplaba aumentó su temperatura porque los átomos de oxígeno que contenía reaccionaban con el carbono del arrabio para liberar calor.

En el primer experimento, cuando el soplador sopló aire en el arrabio fundido, de repente estalló en llamas en el ya tranquilo horno de fabricación de hierro. La reacción fue extremadamente violenta y casi fuera de control. Esto lo puso muy nervioso. No esperaba que el carbono y otras impurezas del hierro fundido liberaran tanto calor al oxidarse. Afortunadamente, este proceso sólo duró diez minutos. Después de la oxidación, se sintió aliviado. Los experimentos muestran que el método de voladura no requiere combustible adicional, reduce costos y es simple y fácil de operar. De hecho, esta es una buena forma de mantener el arrabio.

A medida que avanzaba el experimento, Bessel pensó además que durante el proceso de apagado del arrabio, si la reacción se detiene en el momento adecuado, el carbono del arrabio no se eliminará por completo, sino que permanecerá en 2% ~ 0,04 Dentro del rango de %, el acero se puede obtener directamente. No es necesario extraer primero el hierro forjado del arrabio y luego pasar por la etapa de forjado para obtener acero, como ocurre con el método tradicional. Por supuesto, no es necesario gastar mucho dinero en combustible para estos procesos intermedios.

Para probar la viabilidad de la idea, construyó un horno de fusión estacionario en su fábrica de St. Pancris, Londres. El horno tiene aproximadamente 1,2 metros de altura y puede contener 350 kilogramos de arrabio. Hay seis salidas de aire en la parte inferior de la estufa. Bessel lo utilizó para realizar un experimento serio y los resultados experimentales demostraron que su idea era completamente factible. Por lo tanto, en agosto de 1856, presentó un informe titulado "Métodos para fabricar hierro y acero forjado sin combustible" en la reunión anual de la Asociación del Sur de Gran Bretaña para el Avance de la Ciencia en Cheltenham, presentando su método de fabricación de acero y también enviando el artículo cuidadosamente escrito. a una revista para su publicación. A partir de entonces, su método de fabricación de acero mediante voladura se anunció oficialmente al mundo. En 1860 se completó y puso en funcionamiento el primer convertidor móvil mejorado. La gente generalmente llama a este tipo de horno "convertidor Bessemer". Debido al uso de materiales ácidos como revestimiento del horno, este método de fabricación de acero también se denomina "método de fabricación de acero con convertidor ácido de fondo soplado".