A Thomas módszer vagy eljárás Thomas-Gilchrist egy történelmi módszer finomításával a nyersvas származó Bessemer . Feltalálóinak nevét viseli, akik 1877-ben szabadalmaztatták: Sidney Gilchrist Thomas és unokatestvére, Percy Carlyle Gilchrist . A legáltalánosabb foszfor- vasérc kiaknázásának lehetővé tételével ez a folyamat lehetővé teszi az acélipar gyors terjeszkedését az Egyesült Királyságon és az Egyesült Államokon kívül .
A folyamat lényegében a konverter tűzálló bevonatától különbözik Bessemertől . Ez, kátránnyal sütött dolomitból készül , alap , míg az ápolt homokból készült Bessemeré savas . A foszfor a vasból a salakba vándorolva lehetővé teszi mind kielégítő minőségű fém előállítását, mind pedig a foszfátokat, amelyeket műtrágyaként keresnek.
Miután jelentősen elősegítette a lotharingiai acélipar látványos növekedését , a folyamat fokozatosan elhalványul a Siemens-Martin átalakító előtt, mielőtt az 1960-as évek közepén eltűnik: a gázcseppfolyósodás fejlődésével a tiszta oxigén felhasználása gazdaságossá válik. Még akkor is, ha a modern , tiszta oxigénné alakuló átalakítók mind egy alapvető közeggel működnek, teljesítményüknek és magatartásuknak kevés köze van az őshöz.
Amikor bejelentette folyamatának felfedezését Cheltenhamben , a1856. augusztus 13, Henry Bessemer azt állítja, hogy a salak és a fém egyidejű keverése alkalmassá teszi a folyamatot a " kén és az összes illékony anyag eltávolítására, amely olyan szorosan kapcsolódik a vashoz " . Az a néhány kovács azonban, aki megvásárolta a Bessemer-acél gyártásának jogát, hamar megállapította, hogy a kapott vas gyakran alkalmatlan a legigényesebb alkalmazásokhoz, sőt "forró rothadásnak és hideg rothadásnak" is nevezte . Hogy elhallgattassa az ügyet, és időt hagyjon magára, hogy meghatározza ennek a gyenge tulajdonságnak az eredetét, Bessemer azonnal visszavásárolta társai jogait. De a kudarcról szóló beszámolók szaporodnak, és az ügy még a sajtóban is elterjed. Gondosan megvizsgálva az egyes öntvényekkel nyert vas rossz minőségének eredetét, megállapította, hogy "a brit nyersvas bőségesen tartalmazza ezt a halálos ellenséget, a foszfort " .
Ha a vas több mint 3 ‰ foszfort tartalmaz, valóban törékennyé válik. Míg a tócsálás az öntöttvasat defoszforizálja, a Bessemer-folyamatnak nincs hatása erre az elemre. A foszfor eltávolítására alkalmas fejlesztés keresése Bessemer energiáját több évig mozgósította. De miután több ezer fontot költött különféle kísérletekre, nem talál megoldást annak kiküszöbölésére. Kísérletek levegőnek a dúsításához több reaktív elemek (a, többek között, a szén-monoxid és szénhidrogének ), hogy a folyamat kompatibilis foszfor koksz vasaló , minden sikertelen.
Megoldás híján Bessemer úgy döntött, hogy folyamatát a svéd szénöntvény és néhány angol hematitöntvény finomítására korlátozza , ércből , foszfor nélkül. A folyamat továbbra is nyereséges, mert hatékonysága kompenzálja a minőségi öntöttvas magasabb költségeit. Alig népszerű, kivéve az Egyesült Államokat , Nagy-Britanniát és kisebb mértékben Svédországot , az egyetlen olyan országot, amelynek acélgyártása megindul.
Szobahőmérsékleten a foszfor oxidálódik és vizes oldatban H 3 PO 4 foszforsavat képez. A PO 4 3- ortofoszfát anion a következő reakció során képződik: 2 P + 5 O + 3 O 2- 2 PO 4 3−
Ezen oxid képződésének elősegítése érdekében ezért szükséges:
Magas hőmérsékleten ennek a savas oxidnak a vízmentes formája a P 2 O 5 foszfor-pentoxid, amely a következő reakció során alakul ki: 2 P + 5 O P 2 O 5
Azonban, amint az Ellingham-diagram mutatja , ezt a foszfor-oxidot a vas a reakció után bontja: P 2 O 5 + 5 Fe → 2 P + 5 FeO ha T> 1280 ° C .
Ha a viszonylag alacsony hőmérsékleten vason működő tócsázás útján történő defoszforizálást ez a reakció csak kis mértékben bünteti, akkor az átalakítóban nem ugyanaz. Valóban, ott sokkal magasabb a hőmérséklet, mert a fújás végén legalább megegyezik az olvadt vas hőmérsékletével ( 1535 ° C ). Ennek a reakciónak a leküzdéséhez egy bázikus oxidnak kombinálódnia kell a P 2 O 5-velkeletkezésének salakjában. Így lehetséges a foszfor oxidált formában történő stabilizálása és a P 2 O 5 aktivitásának csökkentése. létrehozásának elősegítése érdekében.
Ha a salakban lévő bázis mész , akkor a reakciót így írják: 2 P + 5 FeO + n CaO → n CaO.P 2 O 5 + 5 Fe n = 3 vagy 4 mészfelesleg jelenlétében.
A foszfor-oxid tehát olyan sav, amely csak akkor maradhat fenn, ha bázikus salak rögzíti. Egy bizonyos John Heatonnak 1866-tól sikerült a folyékony öntöttvas defoszforizálása nátrium-nitrát alkalmazásával, de „a műveletet olyan nehéz volt ellenőrizni, és a költségek olyan nagyok voltak, hogy a módszerről nagy remények felvetésekor el kellett hagyni. Sikerein alapultak”. . Gruner francia kohász , aki meghatározza a defoszforizációs folyamatokat, elutasítja az alkáli anyagok használatát, amelyek, ha elvékonyítják a salakot és növelik annak reakcióképességét, lebontják a tűzálló anyagokat . Ezután a kalcium- és magnézium- oxidok maradnak az egyetlen olyan anyag, amely képes gazdaságosan rögzíteni a foszfor-pentoxidot.
Ha elfogadják, hogy a foszfát képződéséhez oxidáló és bázikus közeg szükséges, biztosítani kell, hogy ez utóbbi is maradjon. Az öntöttvasat erősen oxidálja a Bessemer-folyamat, de a kielégítő szabad oxigénaktivitás érdekében meg kell várni a szilícium, a szén és a mangán teljes eltűnését. Ami az alapközeg megszerzését illeti, ez nem egyeztethető össze a Bessemer konverter bélésével: a benne lévő szilícium-dioxidot az alap salak azonnal felszívja, elpusztítva mind a tűzálló, mind a salak alaposságát.
1872-ben Snelus kohász szabadalmaztatta a mész használatát, amely alapvető salakot képez. Kísérletezett egy mész- és vasoxidokon alapuló szintetikus salakkal egy nagyon magas hőmérsékleten égetett magnézium-mész téglából épített átalakítóban , és sikerült néhány centiméter öntöttvasat megfelelő módon defoszforinálnia . De a használt téglák drágák, és a Snelus nem sokat kommunikál a tesztjeiről. Ezenkívül a termék higroszkópos jellege használhatatlanná tette az akkori átalakítókban.
1875-ben Gruner a nehézségeket összegezve látta a megoldást:
"A mész és a magnézium , ugyanolyan infúzióban van, mint az alumínium-oxid , tűzálló anyagként is működhetnek ... [De] ezek az erős bázisok egyesülnek a szilícium-dioxiddal, és az agyaggal együtt kettős vagy többszörös szilikátokat alkotnak, amelyek könnyen megolvadnak. Ilyen körülmények között rossz tűzálló bélések lennének ...
A két bázis savakhoz való erős affinitása, amely szilícium-dioxid-elem esetén káros, más szempontból is hasznos lehet. Íme egy példa: Ha egy foszforos vasolvadékot finomítanak, akkor egy vas-foszfát keletkezik, amely szilícium-dioxid, vas vagy szén együttes hatására könnyen foszfid állapotba kerül, miközben mész van jelen. vagy magnezium, stabilabb foszfátok képződnek. Ezért szükséges ezt a két bázist olyan műveletekben alkalmazni, amelyekben a nyersfémek finomítását javasolják.
Sajnos foglalkoztatásuk bizonyos nehézségeket okoz. A kalcium-karbonátot hő bontja; a gyors mész felszívja a nedvességet és por esik ... Az a nap, amikor tüzet oltunk, mész összeolvad és porba esik. A magnezia jobban megfelelne, mert nem bomlik szét a levegőben; sajnos a magnézium-karbonát ásványtani ritkaság. Talán igénybe vehetnénk a dolomitot , a mész és a magnézium kettős karbonátját? A magas hőmérsékleten égetett dolomit, különösen, ha annyi agyagot tartalmazott, hogy kissé szinterelődjön, jobban ellenállna a nedves levegő hatásának, mint a tiszta mész. "
- E.-L. Grüner, A kohászat traktátusa
Sidney Gilchrist Thomas fiatal bírósági hivatalnok, akinek apja halálakor meg kellett szakítania tanulmányait. Ugyanakkor 7 évig szervetlen kémiai esti tagozaton vett részt , és 1875-ben elkezdte szintetizálni az öntöttvas defoszforizálásának problémáját. 1876-ban meggyőződve arról, hogy az alapvető tűzálló bélés a probléma kulcsa , fúvókákkal ellátott tégely építését tervezte, amelynek tűzálló bélése könnyen módosítható. Az ezzel a primitív átalakítóval végzett vizsgálatok azonban némi eszközt és időt igényelnek. Ezután egyesítette unokatestvérét, Percy Carlyle Gilchrist , a Blaenavoni Vasgyár vegyészét , aki elvégezte és elemezte a vizsgálatokat.
Ezek a vizsgálatok elég ígéretesek ahhoz, hogy igazolják a 1877. április 2, az első szabadalom benyújtása. Ez az első, 3 kg űrtartalmú átalakító azonban nem teszi lehetővé számukra a hatékony tűzálló anyag bizonyossággal történő érvényesítését. Új, 200 kg fém űrtartalmú átalakítót 1878 elején építettek a Blaenavoni Vasmű támogatásával , amelynek igazgatója, Edward Martin csatlakozott a két unokatestvérhez. Ez az átalakító lehetővé teszi annak megerősítését, hogy a nátrium-szilikáttal megkötött mészből álló tűzálló anyag lehetővé teszi az öntöttvas defoszformentes finomítását. Lehetővé teszi továbbá az ötven körüli ütést megtartó tűzálló anyag hatékonyságának igazolását, valamint annak megfigyelését, hogy a foszfor csak a finomítás végén eliminálódik.
De a foszfort elnyelő salak csak a tűzálló bélés kopásának köszönhető. Thomasnak és Gilchristnek az az ötlete támadt, hogy a szükséges salakot az öntöttvasal egy időben tegyék a konverterbe. Az ötlet azért releváns, mert "a folyamat technikai érdeke érdekében a tűzálló anyagok fogyasztását el kell kerülni az alapadagolások jelentős hozzáadásával, hogy garantálhassuk az alapvető salak fúvásának első pillanataitól" . De ezeket az infúziós adalékokat csak hidegen lehet betölteni: csak ipari méretű konverter képes fűteni ezt a szintetikus salakot. Ezenkívül ezek a kiegészítések - a retort a fém kárára kitöltve - több mint 20% -kal csökkentik a konverter termelékenységét.
A Dowlais Iron and Co cégnél egy 6 tonnás konverteren végzett meszes töltési tesztek megerősítik a foszforizálás hatékonyságát, de mégis ellenállnak a robusztus tűzálló bélés gyártásának. A bolckow-vaughani üzemben beindul az ipari termelés1879. április 4, 15 tonna kapacitású átalakítón. Noha ez a konverter 10 tonna Thomas acélra korlátozódik a mész által elfoglalt térfogat miatt, először is dolomit alapú bevonattal látták el , amelynek költségei és ellenállása teljesen kielégítő, sőt gazdaságosabbnak bizonyul, mint Bessemer savas bevonat.
A Dowlais Iron and Co cégnél elért sikerek úgy döntöttek, hogy a két unokatestvér közzéteszi találmányát. Ezek előkészítik az intervenciót a Vas- és Acélintézet 1878 őszi kongresszusára , amelyre Párizsban kerül sor. De előadásukat lényegtelennek ítélték, és elolvasását a következő ülésre halasztották. A defoszforizáció problémája azonban nagyon érdekes az acélipari közösség számára. A neves kohász, Isaac Lowthian Bell bemutatkozása , aki a kongresszust a foszforizálásról szóló kutatásának bemutatásával kezdi, vitát indít, amelyben Thomas diszkréten beavatkozik:
„Ennek a beszélgetésnek a közepén egy fiatal, a közgyűlés nyilvánvalóan legfiatalabb tagja szerényen, három mondatban számolt be arról, hogy a Bessemer-folyamatban csaknem sikerült eltávolítania szinte az összes foszfort, és hogy Mr. Gilchrist megerősítette, hogy a foszfor 20–99,9% -kal csökken. Senki sem nevetett és nem gratulált ennek a fiatalembernek ezért a teljesítményért. A kiküszöbölés módjáról nem érdeklődtünk tovább; ezt a nem túl demonstratív bejelentést észre sem vették. Ez a fiatalember, akinek nevét csak kevesen ismerték ott, Sidney Gilchrist Thomas volt, és a Thomas-Gilchrist folyamatot most jelentették be először. "
- William Tulloch Jeans, Az acél korának alkotói
A következő kongresszusra várva a folyamat tovább tökéletesedik, mert a Dowlais Iron and Co- nál tesztelt magnézium-mész bevonatot felhagyták a kátránnyal égetett dolomittéglák javára . A pletyka ekkor terjedt el, és " Middlesbrough- t gyorsan ostromolják Belgium, Franciaország, Poroszország , Ausztria és Amerika együttes erői " . Az 1879 tavaszán megrendezett Vas- és Acélipari Intézet kongresszusa elismerte a két unokatestvér és a velük társult kovácsok sikerét . Augusztustól a kontinentális Európa acélművei jelentik be sikereiket.
Dolomit egy kalcium-karbonát és magnézium- a kémiai képlet CaMg (CO 3 ) 2 . Ezért egy szikla közel mészkő végzik, ahol a kalcium- helyébe magnézium . A stabil tűzálló anyag eléréséhez kátránnyal keverjük össze .
A XIX . Század végén az acélipar megvalósítása pontosan meghatározott kritériumoknak felel meg:
„A dolomit előállítása az agglomerációig történő átfogó főzésből áll. A főzés elengedhetetlen annak csökkentésére, hogy az anyag levegővel, vízzel és szénsavval érintkezve ismét felszívódjon, ami lehetetlenné tenné az anyag használatát. Németül azt mondjuk, hogy a dolomitot meggyilkolják (Franciaországban azt mondjuk, hogy szinterelték) […]
A dolomitot […] összetörik és összekeverik egy kis, 2-8% közötti kátrányrésszel, amely lehetővé teszi agglomerálódását […]. Az így előállított anyagot vagy vályog előállítására használják a kemence bélésére, vagy tégla formába öntik, amelyet a kemence falainak felépítéséhez használnak.
Mielőtt építkezésbe lépnének, ezeknek a tégláknak új égetésen kell átesniük, amely megszabadítja őket a kátrány illékony részeitől; utóbbi szénje megmarad és kötőanyagként szolgál a dolomitszemek számára. A főzés kezdetén az anyag hő hatására megpuhul, majd megszerzi a kő keménységét.
Ami a döngölt földet és a nyersen felhasznált téglákat illeti, azokat a helyszínen elsütik. Kell melegíteni 12 órán át a hőmérsékletet a 300 ° C- tégla súlya 25 kg . "
- A. Ledebur, A vaskohászat elméleti és gyakorlati kézikönyve
A dolomitban jelen lévő magnézium elősegíti a szfoszforizációt, mivel ez alapvetőebb, mint a mész. Bár a vas-oxid enyhén lúgos, tilos, mert fluxusként viselkedik . A gyakorlatban a dolomitot csak akkor használják, ha kevesebb mint 3% vas-oxidot és kevesebb mint 2% szilícium-dioxidot zár.
Sütő dolomitfőzéshez 1895-ben.
Növény a sült dolomit zúzására és kátránnyal való keverésére.
Forma az átalakító aljához.
Példa a visszavágás falazatára: a falak tégla alakúak, alja vályogból készült.
A Thomas átalakító nagyon hasonlít a Bessemer-re . Ennek azonban nagyobbnak kell lennie a mészterhelés asszimilálásához. A ként is részben eltávolítják a folyamatok, de gazdaságosabb a kéntelenítés mangánnal, mint hosszú fújással.
A sómentesítés és a szén-dioxid-mentesítés műveletei hasonlóak a Bessemer-féle "sav" eljáráséhoz ; csak a reakciók kinetikája változik, a salak alapossága kedvez a szilícium-dioxid termelésének, de gátolja a mangán-oxid jelenlétét . A foszfor oxidációja néhány további műveletet igényel: az öntöttvas tömegének 12–15% -ának megfelelő oltatlan meszet előzetesen beleöntünk a retortába , majd az öntöttvasat a kemencébe helyezzük. Végül a fújás a dekarburáláson túl kiterjed a foszforizációra.
A defoszforizálás során az oxidált foszfor a salakba vándorol. Az erős hőmérséklet-emelkedést ennek az elemnek az oxidációja exoterm aspektusa magyarázza . Valóban, míg a termikus hozzájárulása az égés a szén, a vas és a mangán csak néhány fokkal, az égés a 1% szilícium növeli a hőmérsékletet a fürdő által 300 ° C , és, hogy az 1% foszfort tartalmaz. A növekedést 183 ° C . De a nap végén, ha a Thomas-fúvás több hőt generál, mint a Bessemer-féle folyamat, akkor figyelembe kell venni, hogy sok meszet kell felmelegíteni benne.
Az acélgyártók számára ezért elengedhetetlen olyan öntöttvas előállítása, amely minimális mennyiségű szilíciumot tartalmaz, hogy a salak ne savanyuljon meg szilícium-dioxid és legfeljebb foszfor előállításával, amelynek elégetése garantálja a művelet termikus sikerét és a salak minősége. Ezért a „Thomas öntöttvasak” ideális esetben kevesebb, mint 1% szilíciumot tartalmaznak, míg a Bessemer-folyamatra szánt vasalók tartalma magasabb. A foszfortartalom nagyobbnak kell lennie, mint 2%, amely kizárja smelts a nem kellően foszfor ércek: American ércek, túl a foszfor a savas Bessemer folyamat, és nem elegendő az alapvető folyamat, ebbe a kategóriába tartozik, és nem lehet finomítani., Mint az alap Martin- Siemens sütő .
Az utolsó "túlfúvásnak" nevezett lépést azonnal le kell állítani, amint a foszfor megszűnik, mert ez megfelel a vas égésének megindulásának is, amely a vörös füst kibocsátásában nyilvánul meg. A foszforégés végét azonban nem lehet azonosítani a füstgáz változásával: csak a fémminták vétele , amelyek hideg törésének fáciesét elemzik , lehetővé teszi a foszforizálás végének megerősítését.
A tűzálló bélés hatékony, de a művelethez nagyobb szükség van rá, mint a Bessemer-féle eljárással: a hosszabb fújással és a foszforizálás idején nagyon exoterm hatással a mintavételhez hozzá kell adni a konverter gyakoribb billentését. 1890-ben egy átalakító feneke átlagosan 14 ütésig, a konverter többi része pedig 40 és 70 ütésig tart.
Mivel a foszfor csak a fújás végén eliminálódik, ezért a szén teljes elégetése előfeltétele a foszfor eltávolításának. Ha meg akarjuk növelni az acél széntartalmát, akkor az olvadt fémet ellenőrzött módon kell újra szénsavasítani . Ennek az újrakarburálásnak a salak kiürítése után kell megtörténnie, hogy a foszfor-oxid csökkentésével a szén ne engedje szabadon ezt az elemet.
Thomas találmánya előtt a Bessemer-folyamat megjelenése elengedhetetlenné tette a foszformentes ( hematit ) érceket . Még Nagy-Britanniában is, ahol ezek továbbra is meglehetősen bőségesek, áruk gyorsan megduplázódik a foszforércekhez képest. Ezen megfontolás mellett Bell már 1870-ben ragaszkodott ahhoz az értékhez, amelyet a defoszforizációs maradványok hordozhatnak:
„A [foszfort a vashoz] kötő asszociáció felbomlása megkérdőjelezheti legjobb tudósaink képességeit. De jó lenne emlékezni arra, hogy a Cleveland ércből származó éves nyersvas- termelés önmagában 30.000 tonna mezőgazdaság számára hasznos foszfort tartalmaz. Ha foszforsav formájában műtrágyaként alkalmaznák , akkor negyedmilliót érne, tudva, hogy a clevelandi öntöttvas és a hematitöntvény közötti árkülönbség megközelíti a 4 millió dollárt, és ez csak ezek miatt 250 000 font foszfor ”
- IL Bell, a vasolvasztás kémiai jelenségei
A Thomas-eljárással nyert acélt ülepítéssel elválasztják a foszfor-oxidokat tartalmazó salaktól. Az előállított mennyiségek jelentősek: a salak tömege a fém 25% -át (azaz alacsonyabb sűrűségére számítva a térfogat 70% -át teszi ki). Ezt salak lehet használni, mint egy műtrágya . Az ott talált foszforsav lényegében tetrakalcium- foszfát (4CaO.P 2 O 5) formájában van) amelyek többsége vegetációval asszimilálható.
Nyersvas finomító salakok tipikus összetétele (tömegszázalékban) | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Salak típus | FeO / Fe 2 O 3 | MnO | SiO 2 | Al 2 O 3 | CaO | MgO | P 2 O 5 | S |
Bessemer (nem foszfor) |
15 | 7 | 75 | 3 | 0 | |||
Zsíros pocsolya (alacsony foszfortartalom ) |
70 | 5. | 16. | 1 | 0.7 | 4 | 0,3 | |
Thomas eredeti (dephoszforáns) |
17. | 9. | 15 | 37 | 10. | 12. | 0.5 | |
Thomas javított (földgázra optimalizált foszfor) |
10. | 3 | 7 | 2 | 52 | 5. | 20 | 0,3 |
OLP oxigén konverter (foszformentesítő) |
12. | 4 | 7 | 57 | 20 |
Humanista és a társadalmi kérdések miatt nagyon aggódó Thomas szerint "a tejember kérdése gyötri" . 1883-ban az acélművek salakját még nem használták fel Nagy-Britanniában. Németországban azonban a korábban összetört salak szétterítésének kísérleteit 1882 telétől kezdve végezték. A homokos és savas talajokat alapos salakkal meszezték le, és a következő, foszforral adalékolt termés kiválónak bizonyult .
Ezek az eredmények továbbra is bizalmasak. Thomas betegen sürgeti unokatestvérét, Gilchrist-t, hogy összpontosítson a konvertersalak értékelésére, eljutva odáig, hogy megjósolja, hogy "bármilyen nevetséges is ez az ötlet, meg vagyok győződve arról, hogy végül, figyelembe véve a gyártási költségeket, az acél lesz a társtermék , és a foszfor a fő termék ” .
1889-ben 700 000 tonna foszforban gazdag salak keletkezett. Ahhoz, hogy ennek a salaknak kereskedelmi értéke legyen, foszfortartalmának 16% -nál nagyobbnak kell lennie. Számos acélmű maximalizálja a foszfortartalmat azáltal, hogy először a szükséges mész kétharmadát tölti fel, a maradékot a fúvás végén adják hozzá, miután eltávolították az addig kialakult foszfortartalmú salakot. Miután lehűlt, a finom őrlés elegendő a növényi asszimiláció biztosításához.
Vízszintes tengelyű aprító : alacsony sűrűségű anyagokhoz alkalmas, de aprítatlan tömbökben gazdag, gyakran salak őrléséhez használják.
A rodange-i salakmalom 1913-ban.
Thomas salak csomagolása.
Az akkori iparosodott országok közül négyben (Németországban, az Egyesült Államokban, Franciaországban és Nagy-Britanniában) a Thomas acél aránya, amely 1880-ban közel nulla, az 1913-as Bessemer- és Thomas-termelés 62% -ának felel meg, tudva, hogy az amerikai termelés látványos növekedést tapasztal ( 1880-ban 3380 kt , 1913-ban 33 500 kt ) a Thomas-eljárás alkalmazása nélkül.
1880-ban egyedül az Egyesült Királyság 1,31 millió tonna folyékony acélt termelt , míg négy másik európai ország, Németország, Belgium, Franciaország és Luxemburg csak 1,22 millió tonnát termelt . 1908-ban, az első világháború előestéjén ez az ország elveszítette erőfölényét. A folyamat valóban lehetővé teszi a foszforban gazdag lotharingiai minette (az érc körülbelül 0,5–1% -a) intenzív használatát . Különösen a német acélgyártás, amely a csatolt Lorraine betétjeiből és az iparágak kartellizálásából származik, 11,2 millió tonnát képvisel , szemben az Egyesült Királyság 5,3 millió tonnájával , a Martin-kemence termelése az egyes országokban körülbelül 4 millió tonnát tesz ki .
Az új folyamat tehát teljesen megváltoztatta a nemzetek ipari súlyát, különösen Európában . A beruházások szintjét is figyelembe véve a vertikális integrációra és / vagy specializálódásra képes nagyvállalatok növekedése is .
Az országokon belül a kohászati termelés bizonyos régiókra koncentrálódik. A Franciaországban , sok kis vidéki központok kohászati, akik túlélték az érkezési és fejlesztései nagyolvasztókba a kora XIX th században eltűnik javára beleértve nem csatolt Lorraine iparágakban. 1869 -ben , az 1870-es francia-német háború előtt Meurthe és Moselle két megyéje 1,4% francia acélt termelt; 1913-ban a meurthe-et-moselle-i gyárak Thomas acélja csak a nemzeti termelés 69% -ának felelt meg. Ezt a fejleményt hangsúlyozza a szállítóeszközök jelentős javulása is, amely lehetővé teszi a gyártott termékek szállítását a gyártási központoktól távol.
A felhasznált ércektől függően minden kovácsmester alkalmazkodik a folyamathoz: előzetes deszilikálások kerülnek kidolgozásra, eljárások a foszfo-ráció előrehaladásának felmérésére fújás közben, alternatív alapvető tűzálló anyagok stb. A Thomas acél legfőbb hátránya a magas nitrogéntartalom, amely gyengíti a fémet. Számos tanulmány készül annak az elemnek a bejutásának korlátozására, amely a túlfúvás során a fémbe kerül. A fújt szél oxigéndúsításával különösen gyorsan próbálják korlátozni a nitrogén bejutását.
A nitrogéntartalom csökkenése mellett nyilvánvaló a fújó levegő oxigénnel történő dúsításának termikus előnye. A finomítás gyorsabb és exotermebb lesz, lehetővé téve a fémhulladék újrahasznosítását a konverterrel. Az oxigén hozzáadása ezért széles körben elterjed, amint alacsony költséggel elérhetővé válik, a Carl von Linde és Georges Claude által kidolgozott légcseppfolyósítási folyamatoknak köszönhetően . 1925-ben Oberhausenben egy Thomas átalakító dúsított levegővel működött. 1930-ban az első nagy légcseppfolyósító üzem lehetővé tette a sulzbach-rosenbergi Maximilianshütte számára az oxigén hozzáadásának általánosítását. A második világháború után Nyugat-Európában szélesebb körben elfogadták a folyamatot . A 30% oxigénnel dúsított levegő lehetővé teszi az acélmű termelésének gyors növelését, amikor a Marshall-tervnek köszönhetően felépített gyárak ellátására van szükség .
Az elképzelésnek azonban korlátai vannak, mert több mint 40% oxigént tartalmazó levegővel fújás jelentős nehézségekkel jár. A reakciót a tiszta oxigén öntöttvas vezet hőmérsékletnek, amely eléri, abban az időben a foszformentesítés, 2500 , hogy 2700 ° C ; ilyen körülmények között az átalakító feneke néhány óra alatt megsemmisül. Az oxigén ezután hígítjuk gázok, amelynek krakkoló magas hőmérsékleten van endoterm . Az 1943-ban Svédországban szabadalmaztatott, 1950 körül Franciaországban és Németországban tesztelt, majd 1958- ban Walesben elfogadott vízgőz gazdaságos. A fújás végén használva lehetővé válik az acél végső nitrogéntartalmának 0,001% -ra történő csökkentése, miközben elfogadható a 15% -os törmelékből álló terhelés. A Thomas konverter végső fejlődése, ez a VLN-nek ( nagyon alacsony nitrogéntartalmúnak ) nevezett folyamat ideiglenesen gazdasági alternatívaként jelenik meg a Martin-Siemens eljárással szemben , amely azután a világ acéljának 80% -át állítja elő.
De a vízgőz hidrogént hoz a fémbe, ami gyengíti azt. A szén-dioxid , amelyet 1947-1949-ben a svédországi Domnarvet- be próbáltak ki , kevésbé káros, de drága hűtés. Ugyanakkor a tiszta oxigén konverter kezd véglegesen kialakulni, az LD folyamat megjelenésével . Végül a Thomas átalakító evolúcióját befejezi a rézfúvókák kifejlesztése, amelyeket szénhidrogének perifériás injektálásával hűtenek át, és amelyek repedése kellően endoterm a réz megolvadásának elkerülése érdekében.
Ezek az új oxigénátalakítók (LWS, OBM, Q-BOP stb.) Elérték a Bessemer által fejlesztett átalakítóval nem összefüggő termelékenységi és komplexitási szintet. De a modern kohászati korlátozások előrehaladott defoszforizálást írnak elő: az alapvető tűzálló anyagok és a mész együttes alkalmazása az oxigénátalakítókban szisztematikus, függetlenül az alkalmazott öntöttvastól.