Bessemer-Verfahren
Englisch: Bessemer process
Das erste kostengünstige Industrieverfahren zur Massenherstellung von Stahl, bei dem Luft durch geschmolzenes Roheisen geblasen wird, um Verunreinigungen durch Oxidation zu entfernen.
Bessemer-Verfahren: Der Luftstoß, der Eisen zu bezahlbarem Stahl machte
Das Bessemer-Verfahren bläst Druckluft von unten durch flüssiges Roheisen, das in einem großen birnenförmigen Behälter, dem Konverter, gehalten wird. Der Sauerstoff in der Luft verbrennt Kohlenstoff, Silizium, Mangan und andere Verunreinigungen, während das Metall etwa 1200 °C heiß ist. Die Wärmeerzeugung aus diesen chemischen Reaktionen hält die Schmelze ohne externe Energiezufuhr flüssig. Das Ergebnis ist Stahl, kühler und kohlenstoffärmer als das Ausgangsmaterial, bereit zum Gießen in Kokillen.
Vor Henry Bessemers Patent von 1855 war die Stahlherstellung mühsam und arbeitsintensiv: entweder Tiegelarbeit oder Frischfeuer. Diese Verfahren waren teuer und liefen in kleinen Chargen ab. Der Bessemer-Konverter konnte 5 bis 30 Tonnen in einem einzigen Stoß verarbeiten, das dauerte etwa 20 Minuten. Diese Geschwindigkeit und Leistung machten Stahl billig genug für Schienen, Schiffe und Stahlkonstruktionen. Das Verfahren beherrschte die Stahlherstellung bis in die 1960er Jahre und bleibt historisch bedeutsam, obwohl Sauerstoffaufblasöfen und Elektrolichtbogenöfen es in modernen Werken abgelöst haben.
Warum es funktionierte und warum es scheiterte
Die Oxidationsreaktionen erzeugen enorme Hitze, deshalb war externe Energiezufuhr nicht erforderlich. Aber diese Intensität machte die Kontrolle schwierig. Der Stoß verlief in einer Richtung: man konnte ihn nicht einfach unterbrechen oder die Bedingungen während des Prozesses anpassen. Wenn das Erz Phosphor oder Schwefel in hohen Mengen enthielt, blieben diese Elemente im fertigen Stahl und machten ihn spröde. Diese Einschränkung zwang die Stahlwerke, nur phosphorarme Erze einzusetzen, was die Rohstoffversorgung erheblich behinderte. Das Sauerstoffaufblasverfahren, nach dem Zweiten Weltkrieg entwickelt, löste dieses Problem, indem Kalk zur Bindung von Phosphor eingesetzt wurde und so reichere Erze genutzt werden konnten.
Der Konverter selbst verschliss schnell. Die Ausmauerung aus Ton oder Stein wurde durch Temperaturwechsel und chemischen Angriff abgebaut und musste nach jeweils 10.000 bis 20.000 Tonnen verblasenem Material erneuert werden. Instandhaltungskosten und Ausfallzeiten waren erheblich. Der Name "Bessemer-Verfahren" blieb bestehen, obwohl der Erfinder später mit anderen Erfindern in Streit geriet, die sich ähnliche Entwicklungen zuschrieben. Der Begriff wird noch heute verwendet, wenn von der Geschichte der Stahlherstellung und industriellen Chemie die Rede ist, obwohl nur wenige moderne Werke die entsprechende Ausrüstung betreiben.