Built. Неизвестные истории известных зданий

Однажды в своей мастерской Бессемер нагревал в печи куски железа. Несмотря на максимальный нагрев, несколько кусочков на верхней полке отказывались плавиться. Бессемера это расстроило, и он стал нагнетать горячий воздух в верхнюю часть печи, а затем пошевелил кочергой куски железа, чтобы узнать, расплавились ли они наконец. К его величайшему удивлению, они оказались не такими хрупкими, как чугун, а пластичными и гибкими. Заметив, что это как раз те куски, что находились ближе всего к потоку горячего воздуха, Бессемер понял, что кислород воздуха, должно быть, среагировал с углеродом и другими примесями железа и удалил их из металла.

До того момента все пытались очистить железо от примесей, нагревая его на углях и другом топливе в открытой печи. Бессемер решил использовать закрытую печь с проходящим через нее потоком теплого воздуха, без какого-либо топлива. По сути, нагревание происходит за счет горячего воздуха, который нагнетается в емкость с крышкой, в отличие от нагревания в открытой кастрюле на газовой конфорке. Кажется, что горящий газ создает больше тепла, чем горячий воздух, но это не так.

Бессемер, должно быть, с опаской наблюдал, как из печи полетели искры, когда началась химическая реакция. Потом в печи начался настоящий ад: в ней тут и там происходили маленькие взрывы, от которых разлетались капли расплавленного металла. Он даже не мог подойти к этой машине, чтобы ее выключить. Спустя десять минут кошмара взрывы прекратились. Бессемер обнаружил, что в результате в печи осталось чистое железо.

Бессемеровский процесс: метод производства стали, который использовался в промышленных масштабах и привел к радикальным изменениям в строительной отрасли

Адские взрывы в печи были результатом экзотермической реакции – химической реакции, в ходе которой выделяется энергия (обычно в виде тепла) при окислении примесей. Когда кислород тихонько поглотил примесь кремния, он среагировал с углеродом, в результате чего выделилось огромное количество тепла. От этого тепла железо нагрелось куда больше, чем это могла позволить сама печь, так что Бессемеру не нужны были дополнительные источники тепла.

Чем горячее становилось железо, тем больше примесей загоралось, а эта реакция, в свою очередь, еще сильнее нагревала железо, в результате чего загоралось еще больше примесей. Такой позитивный цикл создавал чистое расплавленное железо.

Теперь можно было работать с чистым железом, и Бессемеру легко удалось добавить в него нужное количество углерода, чтобы создать сталь. До этого изобретения запредельные затраты на производство стали позволяли использовать ее только для изготовления ножей и кухонной утвари, а также пружин, и на этом все. Бессемер преодолел эту невероятную преграду.

Он представил свою работу на совещании Британской ассоциации в Челтнеме в 1856 году. Процесс изготовления стали вызвал большой резонанс, так как он позволял производить ее в шесть раз дешевле, чем все остальное. Бессемер получал десятки тысяч фунтов от заводов по всей стране за право использовать его процесс в производстве. Но тот факт, что он не понимал химии процесса, чуть его не погубил.

Когда другие производители попытались воспроизвести его метод, у них ничего не вышло. Они разозлились на него за то, что потратили уйму денег на лицензию, и подали на него в суд, а ему пришлось вернуть им все деньги. Следующие два года он пытался разобраться, почему процесс прекрасно проходит в его кирпичной печи, но не получается в других. Наконец он разгадал секрет: в железе, которое он использовал, была очень незначительная примесь фосфора. А его коллеги использовали железо с высоким содержанием фосфора, которое, очевидно, не проявляет подобных свойств в кирпичной печи. Бессемер стал экспериментировать с печами и пришел к выводу, что ответ кроется в замене обычного кирпича на известковый.

Однако недоумение и финансовые потери, которые вызвал оригинальный процесс Бессемера, привели к всеобщему недоверию, так что на этот раз ему уже никто не поверил. Наконец он решил открыть свой собственный завод в Шеффилде для массового производства стали. На опровержение подозрений ушло еще несколько лет, а потом заводы начали изготавливать сталь в промышленных масштабах. К 1870 году 15 компаний производили 200 тысяч тонн стали в год. Когда Бессемер умер в 1898 году, во всем мире производилось уже 12 миллионов тонн стали в год.

Сталь высокого качества преобразила железнодорожную сеть, потому что рельсы теперь стало можно производить быстро и дешево, а служили они в десять раз дольше, чем железные рельсы. В результате начали строиться более крупные, тяжелые и скорые поезда, и в транспортных артериях закипела новая жизнь. Благодаря более низкой стоимости сталь начали применять в строительстве мостов и зданий, которые выросли до небес.