Bessemerov proces

Schéma Bessemerovho konvertora.

Bessemerov proces/pochod alebo besemerovanie alebo besemerácia je spôsob výroby ocele zo surového železa. Bol to prvý lacný priemyselný spôsob vhodný pre masovú produkciu ocele. Proces je pomenovaný po svojom vynálezcovi, Henry Bessemerovi, ktorý naň získal patent v roku 1855. Rovnaký proces bol nezávisle objavený v roku 1851 Williamom Kellym. Proces sa tiež využíval mimo Európy stovky rokov, ale nie v priemyselnom meradle. Základným princípom je odstraňovanie nežiadúcich prímesí a nadbytočného uhlíka zo surového železa ich oxidáciou vzduchom, ktorý sa prefukuje cez taveninu. Prebiehajúce oxidačné reakcie uvoľňujú teplo a pomáhajú udržať počas procesu surové železo v roztavenom stave.

Konvertor

Historický konvertor v múzeu.

Proces prebieha vo veľkej otočnej kovovej nádobe hruškovitého tvaru - v konvertore. Nádoba môže obsahovať medzi 8 až 30 tonami roztaveného surového železa. Na vrchu nádoby je otvor, väčšinou vysunutý na jednu stranu, ktorý slúži na naplnenie a vyliatie obsahu, a na odvod plynov v priebehu procesu. Pri plnení a vyprázdňovaní sa konvertor sklápa, pri práci je v zvislej polohe. Spodok nádoby obsahuje množstvo kanálov, cez ktoré sa dovnútra vháňa vzduch.

Výmurovka konvertora

Vnútro a dno konvertora je vymurované žiaruvzdornou výmurovkou. Charakter výmurovky ovplyvňuje priebeh procesu a prispôsobuje sa zloženiu spracovávaného železa:

1. Ak má výmurovka kyslý charakter (íly s obsahom oxidu kremičitého) konvertor je vhodný pre surové železo s obsahom 1 až 2% kremíka a nízkym (do 0,1%) obsahom fosforu. Konvertor sa nazýva Bessemerov.
2. Ak má výmurovka zásaditý charakter (dolomit) konvertor je vhodný pre surové železo s vysokým obsahom fosforu nad 2% a nízkym (do 0,7%) obsahom kremíka. Takýto konvertor sa nazýva aj Thomasov, alebo Gilchristov-Thomasov.

Výmurovku treba pravidelne obmieňať kvôli jej opotrebeniu. Výmurovka stien vydrží niekoľko desiatok tavieb, dno je potrebné vymieňať častejšie.

Priebeh procesu

Hlavna fáza práce konvertora trvá 15 až 25 minút. Roztavená náplň s teplotou asi 1300 °C je prefukovaná vzduchom o tlaku 0,15 - 0,3 MPa cez otvory v dne konvertora. Preto sa táto fáza nazýva aj fúkanie. Počas nej sa odstraňujú najmä kremík, fosfor, mangán a uhlík za vzniku ich oxidov. Tieto opúštajú konvertor v plynnej forme, alebo plávajú na povrchu roztaveného obsahu ako troska. Oxidačné reakcie uvoľňujú toľko tepla, že na konci procesu stúpne teplota náplne až na 1600 °C. Proces je tak intenzívny, že z otvoru konvertora vychádzajú plamene. Ich analýzou je možné presnejšie stanoviť priebeh procesu a kvalitu výsledného produktu. Aby sa dosiahlo požadované zloženie ocele, po skončení hlavnje fázy sa do teveniny pridá potrebné množstvo ferozliatin vhodného zloženia. Zároveň je potrebné oceľ odkysličiť, čo sa robí feromangánom.

Thomasova metóda

Pri výrobe ocele v Thomasových konvertoroch sa do náplne pridáva ako troskotvorná prísada aj vápno na viazanie fosforu. Pre tento postup sa používa aj označenie Thomasova metóda. Z takto vytvorenej trosky sa vyrába hnojivo - Thomasova múčka.

Súčasnosť

Konvertory bývali zaradené v tzv. kombinovaných skujňovacích cykloch, keď jedna pec slúži ako predbežná a ďalšia ako dokončovacia. Príkladom je kombinácia konvertor (predbežná pec)- martinská pec. Pôvodné vzduchové konvertory nahradili modernejšie kyslíkové konvertory, ktoré dosahujú vyššie výkonové a kvalitatívne parametre. Prvý bol uvedený do prevádzky v Linci v roku 1952.

Pozri aj

• Bessemerov proces na výrobu medi
• Kyslíkový konvertor