Procediment de Bessemer

El procediment Bessemer fou el primer procediment industrial amb una despesa assumible per a la producció en massa d'acer a partir de lingot de ferro de primera fusió. El procés deu el nom a l'inventor Henry Bessemer, que registrà la patent l'any 1855. William Kelly el va descobrir de manera independent. El procediment també s'havia utilitzat fora d'Europa durant segles, però mai de manera industrial. La clau del principi és l'eliminació de les impureses del ferro per l'oxidació amb aire bufat al metall fos. L'oxidació també fa augmentar la temperatura i així manté el metall en estat fluid.

Esquema d'un convertidor Bessemer

Detalls

Convertidor Bessemer

El porocediment té lloc en un gran contenidor oval amb la part interna recoberta d'un material refractari com ara la dolomita. La capacitat dels convertidors era de 8 a 30 tones de ferro fos amb una càrrega d'unes 15 tones. A la part superior del recipient hi ha una obertura a través de la qual el ferro s'introdueix i també és per on el producte final es treu. La part inferior té uns petits orificis anomenats tuyères per on s'injecta l'aire al convertidor. L'aparell està dotat d'un sistema que permet inclinar-lo per facilitar-ne la càrrega i descàrrega.

Oxidació

El porocediment d'oxidació elimina les impureses com ara sílice, manganès, carboni en forma d'òxids. Aquests òxids poden escapar com gasos o com escòria sòlida. El recobriment refractari també té un paper important. L'argila que s'hi utilitza coneguda com a Bessemer àcid en el qual la matèria primera té baixos continguts en fòsfor. En canvi, es fa servir dolomita quan el contingut de fòsfor és alt, en els Bessemer bàsic. En aquest cas també es poden utilitzar magnesita o pedra calcària. Per a obtenir un acer amb unes propietats determinades altres substàncies poden ser afegides com ara spiegeleisen, un aliatge ferro-carboni-manganès.

Control del proccediment

Quan l'acer requerit ja està format, es vessa en cullerots i després s'hi transfereix dintre dels motlles destriant l'escòria més lleugera. El procés de conversió conegut com a bufat es completa en vintena de minuts. Durant aquest període l'oxidació de les impureses es pot controlar basant-se en l'aparença de la flama que ix per l'orifici del convertidor: l'ús de mètodes fotoelèctrics de gravació de les característiques de la flama ha ajudat bastant a controlar la qualitat final del producte. Després del bufat, el metall líquid es recarburitza al punt desitjat i nous materials d'aliatge s'hiafigen, depenent del producte desitjat.

Importància

Convertidor Bessemer, Museu de l'illa Kelham, Sheffield, Anglaterra (2002).

El procediment Bessemer va revolucionar la producció d'acer i reduir-ne el cost, de 40 £ per tona imperial a 6-7 £, a més a més també feu augmentar la quantitat que es podia produir així com la velocitat de fabricació. El procediment també feu minvar els requeriments de treball per la producció d'acer. Abans l'acer era massa car per poder construir ponts o com a estructura d'edificis i per això el ferro forjat s'havia utilitzat des de la Revolució Industrial. Així doncs el procediment Bessemer feu que els preus s'igualaren i molts dels fabricants es decantaren per l'acer. La disponibilitat d'acer barat permeté grans ponts i la construcció de ferrocarrils, gratacels i vaixells grossos.

Altres aplicacions de l'acer són derivades de la producció d'aquest en forma de cables, vares i làmines grosses que facilitaren la fabricació de calderes d'alta pressió. L'obtenció d'aliatges amb elevada resistència mecànica feu possible la fabricació de motors més potents que els que s'havien fabricat fins aleshores. Amb grans quantitats d'acer també augmentà la fabricació d'armament, tant d'armes de foc com de vehicles de combat i avions. L'acer industrial també obrí les portes a la concepció de turbines i generadors grossos que van fer possible l'aprofitament energètic tant del vapor com de l'aigua.

Obsolescència

Als Estats Units s'abandona aquest mètode el 1968. Fou substituïda per procediments com el procediment de l'oxigen bàsic (Linz-Donawitz), que oferia un millor control de la composició final. El procediment Bessemer era tan ràpid que permetia poc temps per l'anàlisi química o l'ajustament dels elements d'aliatge a l'acer. Els convertidors Bessemer no eliminaven el fòsfor eficientment de l'acer fos; com que els minerals baixos en fòsfor eren molt més cars, els costos d'operació augmentaven. El mètode permetia baixes quantitats de ferralla, augmentant encara més les despeses, ja que aquesta era realment barata. La utilització d'equipaments amb tecnologia d'arc elèctric hi entra directament en competència. Per acabar, s'ha de saber que alguns acers són sensibles al 78% de nitrogen que forma part de l'aire que s'hi injectava, el que és un nou inconvenient per aquesta tecnologia.