Производство сварочного железа сохранилось до середины XIX в.
Жидкая сталь получалась в это время путем переплавки сварочного железа с добавкой углерода в тиглях (тигельная сталь).
В течение 1854—1856 гг. Бессемером был разработан новый способ получения жидкой стали из чугуна.
Сущность этого способа заключается в том, что через расплавленный доменный чугун продувается воздух и кислород воздуха окисляет примеси чугуна непосредственно и через закись железа.
Реакция окисления железа и примесей (Mn, Si) проходит с выделением тепла (экзотермически), и температура чугуна но мере выгорания примесей не понижается, а, наоборот, повышается до 1600°.
Эта температура превышает температуру плавления стали, и к моменту окончания процесса окисления сталь остается жидкой.
Производство литой стали по этому способу (бессемерование) осуществляется в специальных аппаратах (конвертерах), представляющих собой грушевидный сосуд из листового железа, выложенный внутри кислым огнеупорным материалом — динасом (рис. 41).
В отъемном днище конвертера имеются отверстия для продувки воздуха (фурменные отверстия). Воздух подается под давлением до 2,0 атм. Конвертер с помощью червячной передачи может поворачиваться вокруг горизонтальной оси. Положение его в различных стадиях процесса показано на рис. 41.
Емкость современных конвертеров равна 25—35 т жидкого чугуна.
Переработке в бессемеровском конвертере с кислой футеровкой, или, как говорят, кислому конвертированию, подвергаются передельные доменные чугуны (бессемеровские), содержащие небольшое количество кремния (0,9—1,6%) и марганца (0,6—1,2%), и практически не содержащие фосфора и серы (марки Б1).
В процессе продувки чугуна в конвертере различают три периода:
1-й период, или «период искр», длится около 5 мин. и характеризуется интенсивным окислением железа и примесей. Все реакции протекают с выделением тепла (экзотермически), и температура чугуна в конвертере к концу первого периода повышается приблизительно до 1550°;
2-й период, «период пламени», характеризуется интенсивным окислением углерода. Образующаяся при этом окись углерода заставляет клокотать металл внутри конвертера и, выходя из его горловины, сгорает, образуя длинный факел пламени. Продолжительность этого периода 4—5 мин.;
3-й период, «период дыма», характеризуется тем, что пламя от горения окиси углерода постепенно исчезает и из горловины конвертера начинает выделяться бурый дым. Это является признаком того, что окисление примесей чугуна закончилось и начинается интенсивное окисление железа.
Период дыма продолжается 1,5—2,0 мин., конвертер поворачивают в горизонтальное положение, и дутье прекращается.
Таким образом, весь процесс окисления примесей длится 10—12 мин.
Полученная в конвертере в конце третьего периода жидкая сталь содержит большое количество кислорода в виде закиси железа и не может быть применена для изготовления полуфабрикатов или отливок, так как присутствие в ней кислорода придает стали хрупкость и красноломкость. Кроме того, состав полученной стали не всегда соответствует составу, требующемуся по ГОСТ.
Таким образом, вслед за третьим периодом конвертирования наступает период раскисления жидкой стали, целью которого является извлечение растворенного в ней кислорода. Длительность этого периода 2—4 мин.
§
