19 세기에 산업계는 강철을 대량 생산하는 데 상당한 도전에 직면했습니다. 당시 사용 된 기존의 방법은 비용이 많이 들고 비효율적이어서 다양한 산업에 대한이 중요한 자료의 가용성을 제한했습니다. 이 돌파구는 철강 생산의 풍경을 변화시키고 현대 세계를 형성하는 혁신적인 철강 제조 기술인 Bessemer 프로세스의 발명과 함께 제공되었습니다.
배경과 상황
Bessemer 프로세스 전에 철강 생산의 주요 방법은 Crucible 프로세스였습니다. 이 기술은 점토 또는 흑연 냄비에 소량의 탄소로 철을 녹이는 것이 포함되었으며, 이는 주로 특수 강에 사용되는 시간이 많이 걸리고 비싼 공정이었습니다. 특히 엔지니어링 및 건설 부문에서 강철에 대한 수요 증가를 충족시키기 위해보다 효율적이고 생산적인 방법이 시급히 필요했습니다.
Henry Bessemer의 혁명적 발명
1856 년 영어 발명가이자 엔지니어 인 Henry Bessemer는 Bessemer 프로세스에 특허를 받았습니다. 그 과정은 불순물을 제거함으로써 고로에서 생산 된 불순한 형태의 용융 철인 Pig Iron을 고품질 강철로 변환하는 것을 포함했습니다.
Bessemer 변환기
Bessemer 공정의 중심은 Bessemer Converter로, 매우 높은 온도를 견딜 수 있도록 내화 된 안감이 늘어선 대형 배 모양의 용기였습니다. 폭발 용광로의 용융 돼지 철을 바닥의 개구부를 통해 변환기에 붓습니다. 변환기가 채워지면 선박 바닥의 노즐을 통해 공기가 강력하게 주입되었습니다.
정제에서의 산소의 역할
주입 된 공기는 산소가 용융 철의 불순물과 상호 작용하게했다. 불순물, 주로 실리콘, 망간 및 탄소는 산화되고 빠르게 연소되었습니다. 이 산화 과정에서 생성 된 강렬한 열은 철을 충분히 용융 상태로 유지했습니다. 강철 특성의 주요 결정 요인 인 탄소 함량은 공기 주입 기간을 조절하여 제어 할 수 있습니다.
디카 비산 및 강철 형성
공기 주입 기간을주의 깊게 제어함으로써, 베세머 공정은 용융 돼지 철에서 과도한 탄소를 제거했습니다. 이 디카 비산 단계는 용융 금속을 탄소 함량이 낮은 강철로 변환하여 더 강력하고 다재다능하며 내구성이 뛰어납니다.
"Bessemer Blow"
공기가 용융 돼지 철로 강제로 강제되는시기는 "Bessemer Blow"로 알려졌습니다. 그것은 일반적으로 불과 몇 분 동안 지속되었으며, 그 동안 불순물이 연소되고 탄소 함량이 원하는 수준으로 감소되었습니다.
철강 생산에 미치는 영향
Bessemer 과정은 강철 메이킹의 지진 변화를 가져 왔습니다.
1. 속도와 효율성 : 전통적인 도가니 과정과 비교하여 Bessemer 프로세스는 강철 생산에 필요한 시간과 자원을 크게 줄였습니다. 연속 생산을 허용하고 짧은 기간 동안 대량의 강철을 산출했습니다.
2. 비용 절감 : 산화제로서 공기를 사용하고 생산 기간이 짧 으면 제철소와 관련된 비용이 크게 줄어 듭니다. 이로 인해 광범위한 산업에서 강철이 더 저렴하고 접근 할 수있었습니다.
3. 대규모 생산 : Bessemer 프로세스는 강철의 대량 생산을 가능하게하여 교량, 선박 및 철도와 같은 대규모 인프라 프로젝트에 사용할 수 있도록했습니다.
산업화에 대한 영향
Bessemer 프로세스 덕분에 강철의 풍부한 가용성은 산업화 과정에 중대한 영향을 미쳤습니다.
1. 운송 : 철강은 철도, 교량 및 기관차를 건설하기위한 선택의 재료가되어 효율적인 운송 네트워크로 이어졌습니다.
2. 인프라 개발 : 저렴한 강철의 가용성은 도시의 빠른 확장과 파리의 에펠 탑을 포함한 상징적 인 랜드 마크 건설을 지원했습니다.
3. 제조 : Steel의 강도와 다양성은 기계, 도구 및 광범위한 산업 제품의 제조에 사용할 수있었습니다.
4. 세계 무역 : 국가는 이제 장거리에서 상품을 운송하기 위해 선박과 철도를 건설 할 수 있었기 때문에 철강을 저렴하게 그리고 대량으로 생산할 수있는 능력은 전 세계 무역을 촉진했습니다.
도전과 개선
Bessemer 과정은 혁명적 이었지만 한계가있었습니다.
1. 불순물 제거 : Bessemer 컨버터는 인 및 황과 같은 불순물을 제거하는 데 효과적이지 않았으므로 일부 강이 취성되었습니다.
2. 온도 제어 : 온도의 정확한 제어는 원하는 강철 특성을 달성하는 데 중요했지만, 공정은 주로 숙련 된 운영자의 경험에 의존했습니다.
3. 제한된 합금 : Bessemer 프로세스는 처음에 다른 등급의 강철을 생산하기 위해 특정 합금 요소를 추가하는 기능이 제한적이었습니다.
이러한 과제는 Siemens-Martin Open-Hearth Furnace 및 Electric Arc Furnse의 개발과 같은 개선으로 이어졌으며, 이는 Bessemer 프로세스의 한계를 다루었습니다. 이러한 발전에도 불구하고, Bessemer 과정은 20 세기 초까지 철강 제작에서 지배적 인 힘으로 남아 산업화와 기술 진보에서 중추적 인 역할을 통해 현대 세계를 형성했습니다.
