Генри Бессемер

Генри Бессемер (англ. Henry Bessemer; 19 января 1813, Чарлтон, Хартфордшир — 15 марта 1898, Лондон) — английский изобретатель и предприниматель, член Лондонского королевского общества (с 1879 года). Наиболее известен как создатель бессемеровского процесса — первого промышленного способа массового производства стали из чугуна, который произвёл революцию в металлургии и строительстве во второй половине XIX века.

Биография

Ранние годы и начало карьеры

Генри Бессемер родился в семье изобретателя и инженера Энтони Бессемера, который владел типографией и занимался разработкой шрифтов и механизмов. С детства Генри проявлял интерес к механике и изобретательству. Получив лишь начальное образование в деревенской школе, он в основном обучался самостоятельно, работая в мастерской отца.

Первым значительным изобретением Бессемера стала машина для тиснения марок на пергаменте, которую он разработал в возрасте 17 лет. В 1830-х годах он переехал в Лондон, где занялся созданием различных механизмов, включая усовершенствованный способ изготовления бронзового порошка для красок. Этот метод, основанный на механическом прессовании, принёс ему значительный доход, так как позволил производить более дешёвый и качественный продукт, чем традиционные технологии. Бессемер держал технологию в секрете и получал прибыль от её монопольного использования на протяжении нескольких десятилетий.

Изобретение бессемеровского процесса

В 1850-х годах, в период Крымской войны, Бессемер заинтересовался проблемой улучшения качества чугуна для изготовления артиллерийских орудий. В то время стволы пушек часто разрывались из-за хрупкости металла. Бессемер начал эксперименты по удалению из чугуна избыточного углерода и других примесей путём продувки расплавленного металла воздухом.

В 1856 году он запатентовал свой процесс и представил его на заседании Британской ассоциации содействия развитию науки в Челтнеме. Суть метода заключалась в том, что через расплавленный чугун в специальном конвертере продувался воздух. Кислород воздуха окислял углерод, кремний и марганец, содержащиеся в чугуне, превращая их в шлак или газообразные продукты. Выделяющееся при этом тепло поддерживало металл в жидком состоянии, и после завершения процесса получалась сталь.

Первоначально метод имел серьёзный недостаток: он не позволял удалять фосфор, который делал сталь хрупкой. Эта проблема была решена лишь в 1878 году Сидни Гилкристом Томасом, который предложил использовать в конвертере основной (доломитовый) футеровку, поглощающую фосфор. Тем не менее, для руд с низким содержанием фосфора бессемеровский процесс оказался чрезвычайно эффективным.

Предпринимательская деятельность

В 1859 году Бессемер основал собственную сталелитейную компанию в Шеффилде — Bessemer Steel Works. Он внедрил свой процесс в промышленное производство, что позволило снизить стоимость стали примерно в 10 раз по сравнению с ранее существовавшими методами (например, пудлингованием). К концу 1860-х годов бессемеровская сталь стала широко использоваться для изготовления рельсов, мостовых конструкций, паровозов и судов.

Бессемер активно занимался патентованием и лицензированием своей технологии. К 1870-м годам его метод применялся на заводах в Великобритании, Франции, Германии, США и других странах. Он получил множество наград, включая рыцарское звание (1879), но сам титул «сэр» не использовал, предпочитая оставаться простым изобретателем.

Другие изобретения

Помимо металлургии, Бессемер занимался разработками в различных областях. Он создал:

• Солнечную печь — устройство для концентрации солнечного света с помощью зеркал для нагрева материалов.
• Гипсовую машину для производства гипсовых отливок.
• Судно с пассажирской каютой, стабилизируемой гироскопом — проект, направленный на уменьшение качки на море, который, однако, не получил коммерческого распространения.
• Усовершенствованный типографский станок для печати на металлических листах.

Бессемеровский процесс

Принцип действия

Бессемеровский процесс основан на окислении примесей чугуна (углерода, кремния, марганца) кислородом воздуха, продуваемого через расплав. Конвертер (аппарат для проведения процесса) представляет собой грушевидный сосуд, футерованный изнутри огнеупорным материалом. В нижней части конвертера находятся сопла (фурмы) для подачи воздуха.

Процесс протекает в несколько стадий:

1. Загрузка — в конвертер заливается расплавленный чугун.
2. Продувка — через чугун подаётся сжатый воздух под давлением 1,5–2,5 атмосферы. Кислород воздуха сначала окисляет кремний и марганец, затем — углерод. Реакции экзотермичны, температура металла поднимается до 1600–1700 °C.
3. Раскисление — после завершения окисления углерода в сталь добавляют раскислители (например, ферромарганец или алюминий) для удаления растворённого кислорода.
4. Слив — готовую сталь сливают в ковш и разливают в формы.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

• Высокая производительность: один цикл занимал 10–20 минут, тогда как пудлингование требовало нескольких часов.
• Низкая себестоимость: отпадала необходимость в дорогом топливе для поддержания температуры.
• Возможность получения больших объёмов однородной стали.

Недостатки:

• Непригодность для переработки чугуна с высоким содержанием фосфора (до изобретения томасовского процесса).
• Высокий угар металла (до 10–15%).
• Ограниченный контроль химического состава стали.

Влияние на промышленную революцию

Изобретение Бессемера считается одним из ключевых событий второй промышленной революции. До 1850-х годов сталь была дорогим и редким материалом, использовавшимся в основном для изготовления инструментов и оружия. Бессемеровский процесс сделал сталь массовым конструкционным материалом.

• Железнодорожный транспорт: стальные рельсы, заменившие чугунные и железные, позволили увеличить скорость и грузоподъёмность поездов.
• Строительство: сталь стала основой для строительства мостов (например, мост через реку Форт в Шотландии), небоскрёбов и промышленных зданий.
• Судостроение: стальные корпуса кораблей пришли на смену деревянным и железным, что повысило их прочность и долговечность.
• Военная техника: производство артиллерийских орудий и брони для военных кораблей стало более эффективным.

Критика и конкуренция

Несмотря на успех, бессемеровский процесс подвергался критике за нестабильность качества стали в первые годы внедрения. Многие металлурги, включая Уильяма Келли (американского изобретателя, независимо разработавшего аналогичный метод), оспаривали приоритет Бессемера. В США патентные споры привели к тому, что Келли признали соавтором процесса, однако в мировой историографии основоположником считается именно Бессемер.

К концу XIX века бессемеровский процесс начал уступать место мартеновскому способу (открытому в 1864 году), который позволял более точно регулировать состав стали и перерабатывать стальной лом. В XX веке его окончательно вытеснил кислородно-конвертерный процесс, который, по сути, является усовершенствованной версией идеи Бессемера.

Память

• Имя Бессемера носит Бессемеровский конвертер — основной аппарат его процесса.
• В его честь назван город Бессемер в штате Алабама (США), центр сталелитейной промышленности.
• В 1879 году он был избран членом Лондонского королевского общества.
• В 2002 году имя Генри Бессемера включено в Зал славы изобретателей в США.

Источники

• Bessemer, Henry. «Autobiography of Sir Henry Bessemer». — London: Engineering, 1905.
• Tylecote, R. F. «A History of Metallurgy». — London: The Metals Society, 1976.
• Misa, Thomas J. «A Nation of Steel: The Making of Modern America, 1865–1925». — Baltimore: Johns Hopkins University Press, 1995.
• Беккерт, М. «Мир металла». — Москва: Мир, 1980.