Bessemer sopló aire a través de hierro fundido para quemar el carbono

Antes de la década de 1850, el acero solo se usaba para objetos pequeños y valiosos como cubiertos y herramientas; era demasiado caro para puentes, edificios, rieles o cañones. El hierro que era lo suficientemente barato para esos trabajos era hierro forjado o hierro fundido, pero ninguno de los dos podía convertirse en acero adecuado de forma económica. Al estallar la Guerra de Crimea, Bessemer se inspiró, en una conversación con Napoleón III, para intentar mejorar la calidad del hierro para la artillería, y se puso a trabajar en enero de 1855.

El problema eran las impurezas del arrabio, principalmente el exceso de carbono. El método establecido, el pudelado, las eliminaba removiendo a mano un baño fundido mientras se quemaba combustible, lo que era lento, costoso y requería mucha mano de obra. La idea de Bessemer era soplar aire a través del metal fundido en su lugar. El oxígeno del aire oxida el carbono y otras impurezas, que salen como gas o escoria, y la reacción, al ser exotérmica, en realidad eleva la temperatura del hierro, de modo que permanece fundido y puede verterse sin combustible adicional.

El proceso inicial tenía un defecto crítico: sin una forma de saber cuándo detener el soplado, Bessemer podía dejar demasiado carbono o quemar el acero volviéndolo quebradizo. Robert Forester Mushet lo resolvió quemando primero esencialmente todo el carbono y las impurezas, y luego reintroduciendo una cantidad controlada de carbono y manganeso mediante la adición de espiegeleisen. Eso produjo un acero maleable y de alta calidad e hizo que el proceso fuera comercialmente fiable.

Bessemer patentó el proceso en 1856. Fue el primer método industrial económico para producir acero en masa a partir de arrabio fundido, y redujo el precio del acero de unas £40 por tonelada a £6–7 por tonelada, que es cómo el acero se convirtió en el material de la era industrial: ferrocarriles, barcos, edificios y puentes.

El aire oxida las impurezas, mantiene fundido

El arrabio tiene exceso de carbono e impurezas que lo vuelven quebradizo, y el pudelado las eliminaba lentamente con un gran coste de combustible.

El aire soplado a través del metal fundido aporta oxígeno que oxida el carbono, el silicio y el manganeso.

La oxidación es exotérmica, por lo que mantiene el metal fundido y elimina la necesidad de combustible adicional.

El paso de Mushet de quemar el carbono y luego añadir de vuelta una cantidad medida produjo un acero controlado y trabajable.

Usar la propia impureza como combustible: una oxidación que elimina el contaminante puede ser lo suficientemente exotérmica como para impulsar el proceso, eliminando el paso de calentamiento separado.

El proceso, patentado en 1856, fue la primera forma económica de producir acero en masa a partir de arrabio fundido, reduciendo su coste de unas £40 a £6–7 por tonelada larga y aumentando enormemente la producción. Bessemer ganó millones en regalías, aunque William Kelly de Kentucky desarrolló independientemente un método similar. El acero Bessemer resultó demasiado quebradizo para muchos usos estructurales porque el nitrógeno del aire lo debilitaba, por lo que el acero de hogar abierto tomó el relevo y la fabricación de acero con oxígeno básico lo sustituyó posteriormente, poniendo fin a la producción comercial en EE. UU. en 1968.