Proceso de Bessemer

O proceso de Bessemer foi o primeiro proceso industrial de baixo custo para a produción en masa de aceiro a partir de ferro gusa fundido. O proceso foi nomeado en homenaxe ao seu inventor, Henry Bessemer, que rexistrou unha patente do mesmo en 1855. O proceso é un adianto dunha práctica coñecida na China desde 200 d.C. O principio dese proceso é a remoción de impurezas do ferro pola oxidación con ar soprado a través do ferro fundido. A oxidación inclusive aumenta a temperatura da masa de ferro e a mantén en estado fundido.

Historia

Conversor Bessemer, Museo de Kelham Island, Sheffield, Yorkshire, Inglaterra.

Sheffield, na Inglaterra, tiña unha gran reputación por causa do aceiro alí producido desde 1740, cando Benjamin Huntsman descubriu a técnica do uso de cadiño para a súa fabricación, no seu taller, no distrito de Handsworth. Este proceso tivo un considerábel impacto na cantidade e calidade da produción de aceiro á época, e só foi superada un século despois, en 1856, pola invención do conversor de Bessemer por Henry Bessemer, que permitía efectivamente a produción de aceiro en grande escala. Henry Bessemer mudouse para Sheffield, no corazón da industria do aceiro, onde abriu a Bessemer Steel Company. O Kelham Island Museum, nesa cidade, aínda mantén un modelo antigo dun conversor Bessemer en exposición ao público.

Procesos antecesores

Antes do proceso de Bessemer, o aceiro era feito polo quecemento de barras de ferro pudlado xunto con carbón por períodos de até unha semana. As barras eran entón quebradas en pedazos e fundidas en pequenos cadiños que contiñan cerca de 20 kg cada. Até 3 toneladas de coque moi caro eran queimadas para cada tonelada de aceiro producida. O aceiro producido, cando feito en barra, era vendido por 50 a 60 libras a tonelada. Este proceso foi suplantado a mediados de 1700, cando Benjamin Huntsman presentou súa técnica de facer aceiro en cadiños, que reducía o tempo de fogo para cerca de tres horas, aínda que aínda utilizase cantidades macizas de coque. O proceso de Bessemer diminuíu aínda máis o tempo de procesamento, para cerca de media hora, mais requiría só coque suficiente para soamente fundir o ferro. Os primeiros conversores de Bessemer producían aceiro por 7 libras a tonelada, aínda que fosen pagadas até 40 libras a tonelada inicialmente.

Importancia

O proceso de Bessemer revolucionou o mundo. Antes de seu uso indiscriminado, o aceiro era moi caro para usar na maioría das aplicacións e, ao longo da Revolución industrial, usábase ferro pudlado (ou ferro lupa) no seu lugar. Despois da presentación do proceso de Bessemer, o aceiro e o ferro pudlado acabaran ficando con prezos parecidos, e toda a industria finalmente volveuse ao aceiro.

Conversor Bessemer

Esquema dun conversor Bessemer.

O proceso é conducido nun recipiente grande de aceiro de formato ovoide, revestido con arxila ou dolomita, e é chamado de conversor Bessemer. A capacidade dun conversor vai de 8 a 30 toneladas de ferro fundido, sendo a carga típica de cerca de 15 toneladas. No cume do conversor existe unha abertura, xeralmente inclinada para o lado relativo ao corpo do recipiente, polo cal o ferro é introducido e o produto final, removido. O fondo do conversor é cheo de perforacións, chamadas de tuyeres, polas cales o ar é forzado para dentro do conversor. O conversor é pivotado por muñóns, de forma a poder ser rotado para recibir a carga, xirado á posición normal durante a conversión e rotado novamente para descargar o aceiro fundido ao final do proceso. O proceso de oxidación remove impurezas tales como silicio, manganeso e carbono, na forma de óxidos gasosos ou escoiras sólidas. O revestimento refractario do conversor tamén ten un papel no proceso: o revestimento de arxila é usado no proceso ácido de Bessemer, no cal hai pouco fósforo na materia-prima. Cando o teor de fósforo é alto, úsase o proceso básico de Bessemer: o revestimento nese caso é de dolomita, aínda que calcario ou magnesita poidan ás veces substituíla. Para dar propiedades desexadas ao aceiro, outras substancias poden ser adicionadas á masa fundida tras a conversión completa, como por exemplo spiegeleisen (unha liga de ferro-carbono-manganeso). Cando o aceiro desexado estiver pronto, el é vertido dentro de formas e despois trasladado para moldees, mentres a escoira máis leve é deixada de lado. O proceso de conversión (chamado de sopro) complétase en cerca de 20 minutos. Durante ese tempo, o progreso na oxidación das impurezas é xulgado pola aparencia da chama que xorde da boca do conversor; o uso moderno de métodos fotoeléctricos para gravar as características da chama axudaran bastante no control da calidade final do produto. Tras o sopro, o metal líquido é recarburado até o punto desexado e outros metais formadores de liga son adicionados, dependendo do produto final desexado.

Obsolescencia

A produción comercial de aceiro nos EUA encerrou a manufactura de aceiro polo proceso de Bessemer en 1968, substituído polo proceso de Linz-Donawitz, que ofrece un control mellor na química final do aceiro. O proceso de Bessemer era tan rápido (20 min ou menos até a finalización) que non había tempo suficiente para analizar quimicamente e axustar os elementos ligantes no aceiro producido. Os conversores Bessemer non removían o fósforo da masa fundida con eficiencia; como o prezo do mineral con baixo teor de fósforo ficou alto, o custo de conversión tamén acabou aumentando. O proceso permitía cargar só unha cantidade limitada de sucata de aceiro, o que aumentaba aínda máis os custos, especialmente cando tales sucatas ficaban baratas. Alén diso, algúns tipos de aceiro eran sensíbeis ao nitróxeno que acompañaba o sopro de ar que pasaba a través da masa fundida.