Изобретение конвертерной плавки.

 В галерее славных имен, которые навеки вписаны в историю техники, одно из самых почетных мест по праву принадлежит знаменитому английскому изобретателю прошлого века Генри Бессемеру. Диапазон его технических интересов был очень широк: штампы для тиснения картона и гербовых марок, словолитная машина, станок для шлифовки зеркал, бронзовая краска, способ художественного литья, центробежный насос, пресс для сахарного тростника... - да разве перечислишь все его изобретения. За свою жизнь он получил более ста патентов, касающихся различных областей техники, но, бесспорно, самое значительное изобретение, принесшее Бессемеру мировую славу, относится к металлургии, точнее к производству литой стали.
 Путь, пройденный металлургией за тысячелетия ее существования, - это многотрудные поиски новых более совершенных путей получения металлов и сплавов, это небольшие шаги по ступеням познания и гигантские рывки в неведомое, это будни накопления опыта и праздники, озаренные светом гениальной мысли. Всякий поиск, в основе которого лежит стремление идти вперед, связан с решением нелегких задач, попыткой разгадать тайны, которые природа не торопится раскрыть человеку. Таким поиском, увенчавшимся торжеством «безумной», как полагали многие, технической идеи, и стало изобретение Бессемером конвертерного способа выплавки стали.
 К сорока годам Бессемер слыл уже довольно известным изобретателем, но сталеплавильные проблемы его совсем не волновали. И когда он изобрел крупнокалиберный артиллерийский снаряд особой конструкции, то вряд ли мог предположить, что этому снаряду суждено круто изменить направление его инженерной мысли.
 Так что же произошло?
 Начало всему положили испытания изобретенного Бессемером снаряда. Проходили они в конце 1854 г. во Франции, которая вместе с Англией и Турцией вела Крымскую войну с Россией. Испытаниям предшествовала аудиенция, которой удостоил изобретателя сам император Наполеон III. В отличие от английских властей, не проявивших к снаряду никакого интереса, французский монарх, считавший себя специалистом по артиллерийскому делу, оказал Бессемеру поддержку, выдав ему не только субсидии на изготовление снарядов, но и предписание военному начальству оказывать изобретателю всяческое содействие в проведении нужных опытов.
 Пробные стрельбы, состоявшиеся на Венсеннском полигоне, прошли удачно. Возглавлявший экспертную комиссию капитан К. Менье - известный изобретатель, предложивший нарезной ружейный ствол, - дал высокую оценку новому снаряду, однако он посчитал небезопасным использовать для этой цели имеющиеся орудия.
 «Главный вопрос, - писал он в рапорте об испытаниях, - заключается в следующем: можно ли изготовить пушку, которая выдержала бы стрельбу такими тяжелыми снарядами».
 И Бессемер взялся за разработку новой пушки. Видно, уж он в рубашке родился: за что бы ни брался, почти всегда его ждал успех. Так было и на этот раз, хотя до создания пушки дело не дошло, а изобрел он нечто иное.
 «Это простое замечание, - писал впоследствии Бессемер, имея в виду сомнения Менье, - было искрой, которая породила одну из крупнейших революций XIX века.Оно сразу направило мое внимание на действительную трудность положения. Я отлично помню, как в тот холодный декабрьский вечер, когда я один возвращался в Париж, я в душе решил, если возможно, завершить так хорошо начатое дело, выработав способ получения чугуна более высокого качества, могущего выдержать большие напряжения, необходимо возникающие от увеличения веса снаряда. Я не имел тогда ни малейшего представления, как приступить к этой новой и важной проблеме, но уже самый факт, что тут надо было что-то открыть, сделать что-то важное, уже этого одного было достаточно, чтобы подстрекнуть меня. Передо мною был открытый путь - достичь имени и богатства, а риск заключался только в затраченном времени и труде, если бы моя попытка окончилась неудачей...»
 Вновь изобретатель получил аудиенцию у Наполеона III, пообещавшего ему поддержку и в этом деле. Окрыленный Бессемер возвращается в Лондон и приступает к работе. С чего начать? По-видимому, с выбора материала для пушки. «Немного размышлений и мой большой практический опыт с медью и различными ее сплавами сразу побудили меня отбросить ее и признать только железо или его сплавы за единственно годный для тяжелой артиллерии материал». Это был лишь первый шаг. Перед изобретателем стояло еще много проблем, которые ему предстояло решить.
 Поначалу Бессемер проводил опыты в небольшом плавильном горне, а затем перенес их в пламенную печь собственной конструкции. В безрезультатных поисках проходил месяц за месяцем. Но вот однажды во время очередного эксперимента произошел, как вспоминал позднее сам изобретатель, замечательный случай. «Несколько кусков чугуна с одной стороны ванны привлекли мое внимание тем, что несмотря на большой жар в печи они все время оставались нерасплавленными. Я пустил несколько сильнее струю воздуха через пламенный порог, чтобы усилить сгорание. Но, открыв через полчаса заслонку, я увидел, что они все еще не расплавились. Я взял железный лом, чтобы столкнуть их в ванну, и тут я только заметил, что это не сплошные куски чугуна, а лишь оставшиеся от них тонкие пленки обезуглероженного железа. Это показывало, что атмосферный воздух может совершенно обезуглероживать чугун, превращать его в ковкое железо, без пудлингования или каких-либо других манипуляций. После некоторого размышления я пришел к убеждению, что если можно было бы привести воздух в соприкосновение с достаточно большой поверхностью расплавленного чугуна, то это быстро превратило бы его в ковкое железо».
 Какие же процессы происходят в металле, когда на него воздействуют воздухом? На этот вопрос сам Бессемер отвечал так: содержащийся в чугуне «углерод не может в условиях белокалильного жара находиться в присутствии кислорода, не соединяясь с ним и, таким образом, не производя горения... Следовательно, достаточно привести в соприкосновение кислород и углерод так, чтобы значительные количества их подвергались взаимному действию, чтобы получить температуру, не достигнутую до сих пор в крупнейших печах». И хотя на самом деле щедрым на тепло является не углерод, как ошибочно полагал Бессемер, а кремний, суть идеи от этого не менялась.
 В начале 1856 г. Бессемер взял патент на свое самое крупное изобретение - продувку расплавленного чугуна воздухом. «Я открыл, - писал он, - что если атмосферный воздух или кислород вводится в металл в достаточном количестве, то он вызывает сильное сгорание частиц жидкого металла и поддерживает или повышает температуру до такой степени, что металл остается в жидком виде во время перехода его из состояния чугуна до состояния стали или ковкого железа без применения топлива».
 Этому гениальному открытию суждено было совершить поистине революционный переворот в металлургии, но, прежде чем идея воплотилась в жизнь, изобретателю пришлось пролить еще немало пота.
 На первых порах он продувал расплавленный чугун воздухом в маленьком лабораторном тигле. Попытка же перейти к более крупным масштабам едва не привела к печальным последствиям. Бессемер решил соорудить для продувки солидных порций металла цилиндрический сосуд диаметром около метра и высотой примерно полтора метра, названный им конвертером. Изготовил он его из листового железа, выложив внутри огнеупорным кирпичом. «Когда возник вопрос о наилучшей форме и размерах конвертера, - вспоминал Бессемер, - то у меня было слишком мало данных, которыми я мог бы руководствоваться... Я знал только, что во время процесса образуется шлак и выбрасывается из отверстий... Объем и высота конвертера представлялись вполне достаточными. Ничего, казалось бы, кроме раскаленных газов и немногих искр, не должно было вылетать из конвертера».
 Казалось одно, оказалось другое. Не прошло и десяти минут после начала продувки, как из отверстия в крыше внезапно выбился фонтан искр, который с каждым мигом становился все сильнее и сильнее, пока не превратился в большой столб пламени. Вслед за этим раздались глухие хлопки и высоко в воздух взлетели брызги расплавленного металла и шлака. Конвертер стал напоминать вулкан во время извержения.
 Бессемер оказался в положении беспомощного наблюдателя: подойти к «вулкану» и отключить подачу дутья не представлялось возможным, так как в любой момент мог начаться пожар или произойти взрыв. К счастью, не случилось ни того, ни другого, и спустя считанные минуты извержение прекратилось. Выпущенный из потухшего вулкана металл оказался добротным ковким железом.
 Радостное волнение охватило изобретателя, и он решил тут же повторить эксперимент, приняв, разумеется, надлежащие меры против огненного фонтана: над отверстием конвертера подвесили на цепи круглую чугунную крышку от угольной ямы. Но как только приступили к продувке и началось новое извержение, крышка быстро раскалилась, стала плавиться, а уже через несколько минут о ней напоминал лишь болтавшийся под потолком обрывок цепи.
 Снова работа, снова поиск. Бессемер внес в конструкцию конвертера необходимые изменения, поднял часть крыши над рабочим пространством, сконструировал изложницу особой формы, устанавливаемую рядом с конвертером. Дном изложницы служила поверхность поршня гидравлического пресса, с помощью которого застывший слиток металла выталкивался из изложницы вверх. Теперь уже, как считал Бессемер, он мог продолжать опыты и вполне безопасно вести продувку.
 Для проведения практических плавок изобретатель нанял опытного литейщика. Когда тот узнал, что предстоит продуть холодный воздух через жидкий металл, чтобы его разогреть, на лице мастерового появилось такое выражение, которое запомнилось изобретателю на всю жизнь. «В нем, - вспоминал Бессемер, - смешалось удивление и жалость к моему полному невежеству». «Металл весь скоро превратится в глыбу», - без тени сомнения заявил литейщик. Велико же было его удивление, когда после продувки ослепительная струя металла полилась по желобу в ковш, а оттуда в изложницу. Через несколько минут их взорам предстал слиток металла. «Я не в состоянии передать, - писал Бессемер, - что я чувствовал, когда увидел эту раскаленную массу, медленно поднимающуюся из формы. Это был первый большой слиток литого железа, который когда-либо видел человеческий глаз».
 Да, изобретателю было чем гордиться, было о чем рассказать специалистам в области железного дела. И летом того же года Бессемер отправился в Челтнем на ежегодный съезд британских промышленников. Он намерен был выступить перед авторитетной аудиторией механиков и металлургов с докладом о своем способе. В день, когда было намечено его выступление, Бессемеру довелось случайно услышать как владелец железоделательного завода говорил своему коллеге: «Мне очень хочется, чтобы вы пошли сегодня утром на заседание одной из секций, там будет над чем посмеяться... Из Лондона приехал какой-то чудак читать доклад, как делать железо без применения топлива. Ха, ха, ха...»
 Этот скептически настроенный промышленник был далеко не единственным противником нового способа производства стали. Консервативное мышление не могло примириться с блестящей идеей, которая не только в корне меняла сложившиеся к тому времени представления о металлургических процессах, но и требовала изменить существовавший облик железоделательных предприятий. Были и такие горе-специалисты, кто попросту не понимал значения и сути великого изобретения. Любопытно, что когда Бессемер пожелал получить патент на свое изобретение в Германии, Прусское патентное ведомство в Берлине отказало ему в этом, мотивируя свое решение тем, что «никому нельзя запретить продувать воздух через жидкое железо». Ничего не скажешь - весомый аргумент.
 И все же, несмотря ни на что, новый способ получения литой стали уверенно пробивал себе дорогу в жизнь.
 Главным достоинством конвертерной плавки была скоротечность и, следовательно, очень высокая производительность: чтобы превратить чугун в сталь, требовалось всего каких-нибудь 20-25 минут, в то время как в применявшихся прежде пудлинговых печах процесс продолжался несколько часов. Да и по качеству бессемеровская сталь явно превосходила пудлинговое железо. Этим и объяснялось триумфальное вторжение бессемеровского конвертера в мировую металлургическую практику. Если вспомнить, что еще в конце 1854 г. изобретатель был далек от железоделательного производства, а уже вначале 1856 г. он получил патент на способ, которому суждено было сыграть огромную роль в развитии мировой металлургии и прославить на века имя талантливого английского изобретателя, то, пожалуй, о Бессемере можно с полным основанием сказать словами Юлия Цезаря:
 Пришел, увидел, победил».

( По книге С.И. Венецкого "Загадки и тайны мира металлов").