Михаил Лесников - Бессемер

Сидней Джилькрист Томас одним из лучших кончал Королевское Горное Училище в Лондоне. В училище он особенно увлекался лекциями знаменитого металлурга, Джона Перси, большого оригинала, бывшего врача по специальности, и, можно сказать, — самородка в области металлургии. Перси особенное внимание обращал на химическую сторону процессов, и этот интерес он сумел передать и своим ученикам.

Томас по окончании училища устраивает у себя маленькую лабораторию и так как дефосфоризация металла при бессемеровании была тогда наиболее жгучим вопросом, то немудрено, что Томас с увлечением стал ею заниматься.

Давно было намечено несколько способов освобождения металла от фосфора: или посредством соответствующей предварительной обработки металла до продувки его в конверторе, или же путем выделения фосфора в самом конверторе. Последний способ до сих пор никак не удавался. Идея выкладывать внутренность конвертора соответствующими материалами возникла уже сравнительно давно: в начале 60-х годов австрийский металлург Туннер предлагал для футеровки магнезит. Любопытно, что уже в 1865 году один из немецких металлургов предлагал применить как раз тот материал, который был впоследствии применен Томасом — доломит. Но администрация завода — Кэнигсхютте в Силезии — не разрешила произвести опыта. На доломит с глиной указывали и французские металлурги.

Чего надо было достичь, было более или менее известно. Как достичь — это удалось открыть только Томасу.

Он первый составил практически применимую футеровку из «основных» материалов.

Свои первые опыты он вел у себя в лаборатории, с крохотным конвертором на шесть фунтов металла. Футеровка была приготовлена из негашеной извести и жидкого стекла.

Томас начал свои опыты в 1876 году, когда ему было 26 лет. Осенью 1877 года получились уже первые удовлетворительные результаты. Но Томас очень хорошо отдавал себе отчет, что эти лабораторные эксперименты совершенно еще непоказательны для работы в производственном масштабе. Необходимо было повторить и продолжить опыты на заводе.

Двоюродный брат Томаса, Перси Джилькрист, работал химиком на одном из Южно-Уэльских заводов — Блэнавон.

Молодым людям удалось добиться от дирекции разрешения производить опыты на заводе с небольшим конвертором на 300 — 400 фунтов металла. Работы эти подтвердили результаты лабораторных опытов. В начале 1878 года Томас взял свой первый патент. В нем он предлагал целый ряд рецептов: известняк, магнезия в смеси с глиной или портландским цементом, так, чтобы в смеси было не больше 12 процентов кремнекислоты.

Скоро Томас остановился на глине и доломите (патент от 5 октября 1878 года).

Об опытах на Блэнавонском заводе никто не знал.

Осенью 1878 года Томас решил ознакомить технический мир с полученными им важными результатами. Это был год Парижской всемирной выставки и английский Институт железа и стали устроил свои заседания в Париже. Томас отправился туда, но молодого изобретателя постигло жестокое разочарование: светила металлургии не захотели утруждать себя слушанием его доклада и он был снят с повестки дня «за поздним временем». Но это было конечно только предлогом, а суть заключалась в том, что никто из членов Института не мог себе даже представить, что какой-то неизвестный юнец может рассказать действительно что-нибудь путное по тому вопросу, над которым бились напрасно чуть ли не два десятка лег крупнейшие светила металлургической науки.

Но эта неудача имела и хорошие стороны: ведь работа тогда еще не была доведена до конца, и результаты, которые тогда смог бы привести Томас, могли бы показаться недостаточно убедительными для скептически настроенных металлургов. Но Томас недаром съездил в Париж — тут, на заседании Института, он познакомился с директором завода, имеющего крупнейшие в Англии бессемеровские установки — Ричардсоном с завода Болкоу и Воган в Эстоне. Для завода, имеющего только что построенную бессемеровскую установку, вполне естественно было заинтересоваться этим открытием. На заводе в Эстоне Томас уже работает с большим конвертором в десять тонн. Тут ему удалось дополнить и развить свой метод. Не только футеровка конвертора должна была быть из доломита, но доломит нужно было присаживать, добавлять во время процесса, а затем еще некоторое время вести продувку. Только тогда, после того как уже выгорел весь углерод, и происходит окисление фосфора и переход его в шлак.

10 апреля 1879 года Томас взял свой третий патент, а месяц спустя он читал при переполненном уже теперь зале Института железа и стали, перед затаившими дыхание слушателями свой доклад.

Реванш был взят! Процесс Томаса-Джилькриста, как он стал называться, чрезвычайно быстро вошел в практику. Техника бессемерования с точки зрения исследования и наблюдения процесса настолько уже была к этому моменту разработана, что в ближайшие же месяцы после доклада Томаса была выяснена детально и термическая и химическая стороны его процесса. Было определено, что фосфор для нагревания металла играет приблизительно такую же роль, что и кремний при бессемеровском «кислом» процессе.

Первые же практические опыты выяснили и ошибочное предположение Томаса, что менее фосфористые чугуны легче и быстрее освобождаются от этой примеси и что потеря железа при этом меньше. Опыт показал обратное: как раз сильно фосфористые чугуны оказались наиболее пригодными и выгодными в смысле меньшего угара металла и получения ценного фосфористого шлака.

Более значительные потери металла по сравнению с бессемеровским процессом были одной из причин, несколько препятствовавших распространению томассирования. Зато обстоятельством, содействовавшим применению нового способа, было то, что можно было легко приспособить прежнее оборудование. Надо было только поставить еще третий конвертор к имеющимся уже двум, так как «основной» томассовский процесс более разрушительно действовал на футеровку конвертеров, нежели «кислый» бессемеровский.

Бессемер пророчествовал, что вся старая система выработки сварочного железа при помощи пудлингования будет немедленно сметена его новым процессом.

Однако длинные ряды пудлинговых печей продолжали все удлиняться, а слитки бессемеровского металла в течение еще целого ряда лет составляли лишь небольшую кучку по сравнению с грудами сварочного железа. Борьба литого металла со сварочным железом была довольно продолжительна.

В 1860 году в Англии было свыше 4 тысяч пудлинговых печей. Через пятнадцать лет, к 1875 году, их стало больше 7 1/2 тысяч.

В 1870 году к моменту, когда истекал срок действия патента Бессемера, мировая продукция литого металла, то есть главным образом бессемеровского, не составляла и одной десятой всей продукции сварочного металла (6 749 тысяч тонн и 673 тысячи тонн). В Англии и в Германии это соотношение было несколько выше, но например в Америке, стране, которая создаст свою промышленность и транспорт именно на бессемеровском литом металле, его тогда производилось в 15 раз меньше сварочного, а если брать только бессемерование (то есть без тигельной стали), то в 30 раз. Но дни пудлинговой печи все же были сочтены. Мировая продукция сварочного железа перевалит в 1882 году за 9 миллионов тонн, с тем, чтобы никогда уже больше этой цифры не достигнуть.