طريقة بسمر Bessemer process

تعتبر طريقة بسمر هي الطريقة الأولى التي تم اختراعها لإنتاج الصلب بكميات كبيرة. و على الرغم من أن هذه الطريقة قد تم تسميتها على اسم السير هنري بيسمر من إنجلترا ، ألا ان هذه الطريقة قد تم تطويرها و تحسينها من قبل العديد من الباحثين قبل استخدامها على أساس تجاري واسع. و على ما يبدو أنه قد تم تصميم هذه الطريقة بشكل مستقل ومتزامن تقريبًا بواسطة هنري بيسم و ويليام كيلي من الولايات المتحدة.
ففي وقت مبكر من عام 1847 ، بدأ كيلي ، وهو رجل أعمال وعالم من بيتسبرج بولاية بنسلفانيا ، تجارب تهدف إلى تطوير وسيلة ثورية لإزالة الشوائب من الحديد الخام (الزهر) عن طريق نفخ الهواء الجوي، فلقد افترض كيلي أن ليس فقط الهواء الذي يتم حقنه في الحديد المنصهر و الذي يزود بالأكسجين الذي يتفاعل مع الشوائب ويحولها إلى أكاسيد ممكن فصلها كخبث ، ولكن الحرارة التي تطلب استخدامها في هذه التفاعلات ستزيد من درجة حرارة الكتلة المصهورة ، وتمنعها من التصلب أثناء العملية. و بعد عدة إخفاقات ، نجح في إثبات نظريته وإنتاج سبائك الصلب بسرعة.
في عام 1856 ، قام بسمر ، الذي كان يعمل بشكل مستقل في شيفيلد ، بتطوير وبراءة الاختراع لنفس العملية. في حين أن كيلي لم يكن قادرا على إتمام العملية بسبب نقص الموارد المالية ، و لذلك كان بسمر قادرًا على تطوير اختراعه ليحقق نجاحًا تجاريًا. و لقد لاحظ إنجليزيٌ آخر وهو روبرت فورستر موشيت ، أن إضافة قطعة من الكربون والمنغنيز والحديد بعد اكتمال ضخ (نفخ) الهواء أعاد محتوى الكربون من الفولاذ مع تحييد تأثير الشوائب المتبقية ، خاصة الكبريت. كما قام صانع الحديد السويدي ، جوران جورانسون ، بإعادة تصميم فرن بسمر، أو المُحول ، مما يجعله ذا ثقة في الأداء لإثنء العمل، وكانت النتيجة النهائية طريقة شاملة لإنتاج الحديد الصلب . و سرعان ما أحدث ثمار حجم الصلب منخفض التكلفة في بريطانيا والولايات المتحدة ثورة في إنشاء المباني وقَدَّم الفولاذ لاستبدال الحديد في سكك الحديد والعديد من الاستخدامات الأخرى.
و محول بسمر هو وعاء من الصلب أسطواني بارتفاع 6 أمتار، ومبطنًا في القاع مواد مقاومة للحرارة. يتم نفخ الهواء من خلال أنابيب الفتحات بالقرب من القاع ، مما يولد أكاسيد من السيليكون والمنغنيز ، والتي تصبح جزءًا من الخبث ، وأيضا اكاسيد الكربون التي يتم سحبها في مجرى الهواء ، و في غضون بضع دقائق ، يمكن إنتاج سبيكة فولاذية ، جاهزة لمطرقة التشكيل .
لم يكن محول بسمرالأصلي فعالًا في إزالة الفسفور الموجود بكميات كبيرة في معظم خام الحديد البريطاني والأوروبي ، لذلك اختراع سيدني غيلكريست توماس في إنجلترا لما يسمى الآن محول توماس غيلكريست ، الذي بُطن بمواد أساسية مثل الحجر الجيري المحترق بدلاً من مادة سيليسية (الحمضية) و بالتالي تغلب على هذه المشكلة. و هناك عيب آخر في طريق بسمر و هي الاحتفاظ بنسبة مئوية صغيرة من النيتروجين من الهواء الذي يتم ضخه في هذه الطريقة وو قد كانت تلك مشكلة لم تحل إلى في سنوات الخمسينات من القرن الماضي .و هناك نسخة مطورة عن تلك العملية تعرف باسم النيتروجين قليل النسبة . و في هذه العملية يتم ضخ أكسجين بدلا من الهواء للتقليل من امتصاص النيتروجين من الهواء الجوي من خلال الفولاذ .