Русские инженеры

Поводом к созданию нового процесса послужило Бессемеру изобретение им артиллерийского орудия. Ему захотелось получить более скорым способом сталь для отливки орудия или, как он сам писал, «получить металл со свойствами, подобными свойствам железа и стали, но который можно было бы в жидком состоянии отливать в формы и болванки».

И вот для ускорения и удешевления процесса Бессемеру пришла в голову счастливая мысль: чугун, находившийся в тигле, продувать воздухом или паром, чтобы ускорить протекающую в нем реакцию окисления углерода.

При первых же попытках продувки чугуна воздухом Бессемер обнаружил, что поступающий в чугун воздух не только не охлаждает металла, но даже повышает его температуру настолько, что его можно отливать в формы. Замечательное открытие, сделанное Бессемером, послужило темой его доклада о «получении железа и стали из чугуна без горючего материала». Оно было положено автором в основу изобретенного им «конвертора». Это цилиндрический сосуд, выложенный огнеупорным материалом; в сосуде плавится чугун, продуваемый воздухом. При продувании находящиеся в чугуне примеси — углерод, марганец, кремний — быстро выгорают, отчего и повышается температура чугуна.

Преимущества бессемеровского способа чрезвычайно ясны: он быстр и прост, производительность его высока, сталь получается в жидком виде.

Кроме того, благодаря возможности в любой момент прекратить продувку и остановить процесс Бессемер мог получать в своем конверторе любой продукт, начиная от мягкого железа и кончая высокоуглеродистой сталью. Позднее он сконструировал вращающийся конвертор, а металлурги, постепенно увеличивая установку, довели емкость его до пяти тонн.

Когда механизм процесса еще не был ясен, бессемерование не всегда и не везде удавалось.

Наиболее успешно проходило бессемерование чугуна, богатого примесью кремния, так как сгорание кремния более всего повышает температуру в конверторе.

Хотя Бессемер сделал свой доклад в 1856 году, а с 1858 года уже пустил в ход конверторы, в России, как мы видели, сталь все еще варилась в тиглях, так как малокремнистый русский чугун не поддавался бессемерованию.

Чернов предложил русский способ бессемерования, характеризующийся перегревом чугуна. Более высокая температура чугуна меняет ход процесса: выгорание углерода начинается сразу, а незначительное количество кремния выгорает главным образом в конце продувки; но для достижения «нормального жара операции» при таких условиях оказывается достаточной и небольшая примесь кремния. Работа с перегретым малокремнистым чугуном оказалась даже более удобной, чем с кремнистым «холодным» чугуном.

24 февраля 1876 года Чернов доложил свои «Материалы для изучения бессемерования» Техническому обществу.

^{На современном металлургическом заводе. Разлив стали по изложницам.}

В основу введенного на Обуховском заводе нового способа получения стали Чернов положил глубокое понимание природы бессемеровского процесса. Он расчленил его на четыре периода и указал признаки начала и конца каждого из периодов. Им было установлено существование трех разновидностей процесса: нормального, при котором получается лучший металл, холодного и горячего.

Чернов не ограничился теорией, а предложил практические способы превращения холодного и горячего хода процесса в нормальный путем изменения количества вдуваемого воздуха. Он разработал и приспособление, с помощью которого можно было регулировать ход процесса и температуру конвертора.

Теоретически обосновав русский способ бессемерования, Чернов доказал на практике его преимущества.

Для русской металлургической промышленности способ Чернова имел не меньшее значение, чем само изобретение Бессемера. Без вмешательства Чернова русская металлургия не могла бы дать вооружение армии, броню кораблям и рельсы вновь строящимся железным дорогам.

Работы по бессемерованию слились у Чернова с разработкой вопроса о внутреннем строении стали.

Недостатком бессемеровской стали была пузырчатость металла, пустоты в нем — так называемые усадочные раковины, газовые пузыри, рыхлость, неоднородность. На процесс разливки жидкой стали в те времена смотрели, как на простую механическую операцию, не нуждающуюся ни в каком научном обосновании.

Чернов посмотрел на дело иначе. Он заподозрил, что процесс разливки стали и ее остывания нуждается в регулировании, в управлении. Переход металла из жидкого состояния в твердое в какой-то мере определяет качество будущего изделия, а плохо, с пороками застывший металл не всегда может быть исправлен последующей обработкой.