Генри Бессемер – «британский самородок»

В жизни Бессемера замечательно то, что он, став автором одного из крупнейших изобретений в истории металлургии, занялся сталелитейным делом только на 41-м году жизни. Обладая недюжинными способностями к изобретательству, он не многие из своих замечательных разработок смог довести до стадии коммерческого внедрения. Некоторые изобретения Бессемера значительно опередили своё время, и нашли применение спустя многие годы после его смерти. Изобретения Бессемера касались различных отраслей промышленности и транспорта. Он получил патенты на соединение железнодорожных вагонов гофрированнымрукавом («гармоникой») для безопасного перехода, которое вошло в железнодорожную практику много лет спустя, на систему «гидростатического тормоза» железнодорожного состава, когда все колёса поезда тормозятся одновременно давлением воды. Этот способ используется и поныне, только вместо воды применяется воздух.

Наиболее активно Бессемер работал в области сахарного и стекольного производств. Здесь он эффективно применял научный подход, по нескольку лет исследуя свойства материалов и их поведение в производственных процессах. Результатом исследований стали пресс для отжима сока из сахарного тростника, сконструированный таким образом, что не позволял

упругому стеблю впитывать сок после снятия давления, и стекольная печь с медленно вращающимися для перемешивания тиглями и «прокатным станом» для производства оконного стекла. Патент на стекольную печь Бессемер продал за 6 тысяч фунтов стерлингов промышленнику Чансу. Однако лишь в конце XIX в. способ непрерывной разливки оконного стекла был применён в производственной практике. Сам принцип непрерывной разливки в охлаждаемые валки предлагался Бессемером позднее и для жидкой стали,однако на практике он был осуществлён лишь в наши дни в составе так называемых литейно-прокатных комплексов (ЛПК). Первый и пока единственный в нашей стране ЛПК был недавно построен на Выксунском металлургическом заводе Объединённой металлургической

компании. Бессемер взял ряд патентов на различные способы обезуглероживания чугуна подачей дутья, как в слой, так и на поверхность

металла. Некоторые из них были совершенно нелепы, другие вполне разумны, в них уже присутствовали отдельные элементы, положенные позднее в основу конструкции конвертера — вращающегося яйцеобразного сосуда, с подачей воздуха через полую ось, подводом дутья через днище. Упоминалось также название нового агрегата — конвертер, то есть сосуд, в

котором происходит превращение чугуна в сталь. Сосуд вращался на горизонтальных цапфах, в опрокинутом положении дно оставалось свободным, при этом дутье можно было прекратить, не опасаясь, что жидкий

металл польется в воздушные отверстия. Конвертер имел ручной привод поворота, который позднее был заменён гидравлическим.

Дальнейшие усовершенствования касались главным образом оборудования. Бессемер закрепил их в своём патенте от 1 марта 1860 г. Оборудование было настолькопродумано и совершенно, что практически без изменений применялось в течение ста лет. Конвертер в виде огромного яйцевидного сосуда (реторты) или, точнее, гигантской асимметричной груши, с обращённым в сторону верхним выходным отверстием (горловиной) был склёпан из толстых железных листов и выложен (футерован) изнутри слоем огнеупорных материалов. Внизу реторты была приделана так называемая воздушная камера, куда нагнетался сжатый воздух, поступающий в конвертер через сопла в днище. Эта камера обеспечивала равномерность подачи воздуха и делалась съёмной. Остроумно был сконструирован гидравлический механизм для поворачивания конвертера. На его оси была укреплена шестерня, сцепляющаяся с зубчатой рейкой, которая являлась продолжением штока поршня гидравлического цилиндра. Передвижение поршня под давлением воды наклоняло конвертер в ту или иную сторону. Разливочный ковш, в который из конвертера выпускался готовый металл и откуда он разливался по изложницам, был укреплён на одном конце рычага гидравлического крана, на другом конце был установлен подвижный противовес. При помощи такого устройства ковш мог двигаться по окружности и устанавливаться на различной высоте. Схема, с двумя расположенными друг против друга конвертерами и разливочным ковшом, вращающимся над круглой литейной ямой и расставленными по её окружности изложницами, долго оставалась «классической».

В начале 1860-х годов Бессемером был предложен ещё ряд усовершенствований. Большое развитие в дальнейшем получила идея делать днища конвертеров съёмными. Патент на это изобретение Бессемер взял 13 января 1863 г. Дело в том, что во время процесса быстрее всего прогорали именно днища (они выдерживали 12—16 плавок), и их футеровку особенно часто приходилось менять. Бессемер предложил воздушную камеру вместе с

днищем ставить на опускаемую и поднимаемую гидравлическим прессом тележку так, чтобы их легко можно было бы увозить и на место прогоревшего днища ставить новое. Эта идея была впоследствии использована американскими инженерами, и именно благодаря этому

усовершенствованию стал технически возможен так называемый «непрерывный» процесс.

Стоит упомянуть ещё об одной работе Бессемера, которая лишний раз подчёркивает, что многие из его разработок значительно опережали своё время. При разливке стали он столкнулся с проблемой выделения большого

количества газов. Для решения этой проблемы Бессемер предложил помещать ёмкость с металлом в вакуум-камеру, удаляя, таким образом, растворённые в металле газы. В промышленности эта разработка получила распространение лишь спустя столетие, так же как ещё одно важнейшее усовершенствование в чёрной металлургии – обогащение дутья доменных печей кислородом, первый патент на которое принадлежит Генри Бессемеру.