Het Bessemerproces, de eerste methode voor massaproductie van staal
Het Bessemerproces is de eerste methode die werd ontdekt voor de massaproductie van staal. Hoewel genoemd naar Sir Henry Bessemer uit Engeland, ontwikkelde het proces zich door de bijdragen van vele onderzoekers voordat het op brede commerciële basis kon worden gebruikt. Het werd blijkbaar onafhankelijk en bijna gelijktijdig bedacht door Bessemer en door William Kelly uit de Verenigde Staten. Al in
1847 begon Kelly, een wetenschappelijk zakenman uit Pittsburgh, met experimenten om een revolutionair middel te ontwikkelen om onzuiverheden uit ruwijzer te verwijderen door een luchtstroom. Kelly theoretiseerde dat niet alleen de lucht, die in het gesmolten ijzer werd gespoten, zuurstof zou leveren om te reageren met de onzuiverheden, waardoor deze zouden veranderen in scheidbare oxiden in de vorm van slakken, maar dat de warmte die bij deze reacties vrijkwam de temperatuur van de massa zou verhogen, waardoor deze tijdens de operatie niet zou stollen. Na verschillende mislukkingen kon hij zijn theorie bewijzen en snel staalblokken produceren.
In 1856 ontwikkelde en patenteerde Bessemer, die onafhankelijk in Sheffield werkte, hetzelfde proces. Terwijl Kelly het proces door geldgebrek niet kon perfectioneren, kon Bessemer het tot een commercieel succes ontwikkelen. Een andere Engelsman, Robert Forester Mushet, ontdekte dat de toevoeging van een legering van koolstof, mangaan en ijzer nadat het luchtblazen was voltooid, het koolstofgehalte van het staal herstelde en het effect van resterende onzuiverheden, met name zwavel, neutraliseerde. Een Zweedse meester-ijzerbewerker, Goran Goransson, ontwierp de Bessemer-oven, of convertor, opnieuw om de prestaties ervan betrouwbaarder te maken. Het eindresultaat was een manier om massaal staal te produceren. De daaruit voortvloeiende hoeveelheid goedkoop staal in Groot-Brittannië en de VS bracht al snel een revolutie teweeg in de bouwsector en leverde staal ter vervanging van ijzer in spoorwegrails en voor vele andere toepassingen.
De Bessemer-convertor
De Bessemer-convertor is een cilindrische stalen pot van ongeveer 6 meter hoog, oorspronkelijk bekleed met een silicavuursel. Lucht wordt ingeblazen door openingen (tuyeres) dicht bij de bodem, waardoor oxiden van silicium en mangaan ontstaan, die deel uitmaken van de slak, en koolstof, die in de luchtstroom worden meegenomen. Binnen enkele minuten kan een stalen staaf worden geproduceerd, klaar voor de smederij of de walserij.
De oorspronkelijke Bessemer-convertor was niet effectief in het verwijderen van de fosfor die in aanzienlijke hoeveelheden aanwezig is in de meeste Britse en Europese ijzerertsen. De uitvinding in Engeland door Sidney Gilchrist Thomas van wat nu bekend staat als de Thomas-Gilchrist converter, die was bekleed met een basismateriaal zoals gebrande kalksteen in plaats van een kiezelhoudend (zuur) materiaal, overwon dit probleem.
Een ander nadeel van Bessemer staal, de retentie van een klein percentage stikstof door luchtblazen, werd pas in de jaren vijftig gecorrigeerd. Het open-haard-proces, dat in de jaren 1860 werd ontwikkeld, had geen last van dit probleem en overvleugelde uiteindelijk het Bessemer-proces en werd het dominante staalproductieproces tot het midden van de 20e eeuw. Het open-haardproces werd op zijn beurt vervangen door het basiszuurstofproces, dat in feite een uitbreiding en verfijning van het Bessemerproces is.