Il Convertitore Bessemer-Mushet

[Aldebaran]

Fino alla meta'del XIX secolo,l'accaio al crogiolo rimase l'unico disponibile e,per le costruzioni su larga scala ,si adoperavano ancora come materiali la ghisa e il ferro puddellato.
La produzione di acciaio in quantita' e a basso costo e' da attribuire a Henry Bessemer (1813-98) e a Robert Mushet (1811-91).Bessemer era un inventore prolifico con un senso degli affari molto sviluppato.
Dopo aver avuto successo con alcune invenzioni come la fabbricazione della vernice dorata e il consolidamento della grafite per le mine delle matite,Bessemer comincio'ad interessarsi alla produzione dell'acciaio,indotto dalla ben nota scarsa resistenza dei cannoni di ghisa impiegati nella guerra di Crimea.
Dopo vari esperimenti,Bessemer ebbe l'idea rivoluzionaria di soffiare aria attraverso la ghisa grezza liquida,per eliminare cosi'il carbonio in eccesso e altre impurezze.Egli ottenne i suoi brevetti principali nel 1855 ma,nella sua forma originale,l'acciaio Bessemer era di bassa qualita' perche' conteneva ossidi e zolfo in eccesso.
Tuttavia nel 1856 Mushet ottenne a sua volta una serie di brevetti per un metodo molto simile che differiva da quello di Bessemer essenzialmente per il fatto che le impurezze che non venivano bruciate dall'aria soffiata,si potevano controllare con l'aggiunta di una sostanza chiamata "spiegeleisen",una ghisa speciale prodotta in Germania che conteneva manganese.
E fu propio l'aggiunta del Manganese,nelle ultime fasi dell'operazione di soffiaggio,che assicuro'il successo del procedimento Bessemer.
L'acciaio Bessemer viene prodotto in un apparato chiamato convertitore Bessemer ,che consiste in un crogiuolo o contenitore a forma di pera montato su perni in modo da poter essere ribaltato.
Non ha nessuna fonte di calore esterna e sul fondo del convertitore c'èuna swerie di fori o ugelli attraverso i quali si puo'soffiare aria.
Per far funzionare il convertitore,lo si ribalta in modo che la bocca si trovi sotto il gettodi uscita dell'altoforno e ci si versa una carica che va dalle 5 alle 30 tonnellate di ghisa grezza fusa (cioe' ferro a 1200 gradi che contiene circa il 4,5%di carbonio e piccole quantita' di silicio e manganese).
Dato che il convertitore è ribaltato ,la carica finisce sul fondo del contenitore senza bloccare i fori degli ugelli.
A questo punto si soffia aria attraverso questi fori e si lascia tornare il convertitore in posizione verticale cosicche' l'aria è costretta a gorgogliare attraverso il ferro fuso:l'aria ossida cosi' prima il manganese e il silicio presenti nel ferro formando una scoria che galleggia sulla superficie della carica .Si controlla il processo osservando il colore e il carattere delle fiamme prodotte all'imboccatura del convertitore .
A questo stadio sono corte e bruno-rossicce.
Dopo alcuni minuti il manganese e il silicio sono completamente ossidati e l'aria comincia ad eliminare il carbonio ,a questo stadio le fiamme diventano giallo-biancastre e si allungano in maniera spropositata.
Infine,quando il carbonio è stato eliminato ,le fiamme si attenuano e si chiudono i soffi d'aria.
Durante il periodo di soffiatura,la combustione del carbonio,manganese e silicio che insieme ammontano al 6%circa della carica,produce una quantita'di calore notevole che non solo è sufficiente a innalzare la temperatura della carica stessa e quindi a compensare l'aumento della temperatura di fusione dovuto alla perdita di carbonio ,ma che basterebbe anche a surriscaldare il tutto se non fosse per piccole quantita'di rottami di ferro che si aggiungono per raffreddare l'ambiente ,evitando cosi' di danneggiare il rivestimento refrattario del convertitore.
Alla fine della soffiatura,si ottiene il cosiddetto "metallo soffiato",pratiamente ferro puro a cui si aggiunge in seguito carbonio in forma solida,manganese e,talvolta,silicio.
Il manganese serve per regolare il tenore di zolfo che non è stato eliminato nel processo.
Lo zolfo e' una bella seccatura nella fabbricazione dell'acciaio perche' non si ossida ,ma forma invece solfuro di ferro FeS,che ha la peculiarita'di essere solubile nel ferro fuso ma non nel ferro solidificato.
Ne consegue che durante il raffreddamento il solfuro di ferro si separa sui bordi dei cristalli e indebolisce l'acciaio.
L'aggiunta di Manganese trasforma FeS in MnS,che e' insolubile nell'acciaio liquido e quindi finisce nella scoria,e inoltre fa diminuire la solubilita' dell'ossigeno nell'acciaio.