बेसेमर पद्धतीचा उदय होण्यापूर्वी पोलाद बनविण्याची पद्धत कष्टाची व महागडी होती.जगातील कमी खर्चातले स्वस्त पोलाद बेसेमर पद्धतीने प्रथम तयार झाले. सन १८५६ च्या सुमारास सर हेन्री बेसेमर यांनी आपली पद्धत जाहीर करून एकस्व (Patent )मिळविले. या पद्धतीत द्रव लोखंडातून दाबाखाली हवा सोडून त्यातील कार्बन, सिलिकॉन, मँगॅनीज ही द्रव्ये त्यांच्या ऑक्साइड स्वरूपात वेगळी केली जातात, त्यांची मळी तयार होते. नंतर ऑक्सिजन काढून टाकण्याची विक्रिया करतात व पोलाद तयार होते.
बेसेमर यांची मूळची ही पद्धत आम्लीय पद्धत (Acid Process) म्हणून मानली जाते.लोखंडातील सल्फर (गंधक) व फॉस्फरस ही अशुद्ध द्रव्ये अशा पद्धतीत कमी करता येत नाहीत. पोलाद बनविण्यासाठी ज्यात ही द्रव्ये कमी आहेत असेच लोखंड वापरावे लागते. या पद्धतीमध्ये पोलादनिर्मितीसाठी परिवर्तक पात्र (Converter) वापरतात. जरुरीप्रमाणे परिवर्तक पात्र उभे वा आडवे कलते करण्यासाठी यंत्रयोजना त्यांत केलेली असते. भट्टीचे अस्तर सिलिका ( SiO2) विटांचे किंवा सँडस्टोन वा क्वार्टझाइट अशा सिलिकायुक्त खनिजांचे बनविले जाते. आकृतीमध्ये सुमारे २५ टन क्षमतेच्या भट्टीची (बेसेमर प्रक्रिया-पात्र) रचना दाखविलेली आहे. अशा भट्टीचा आतील व्यास सुमारे ३ मी. असून तळभाग काढण्याची व घालण्याची सोय असते. तळभागात वातपेटी व हवा आत घेण्याचे नळ (वातनलिका )असतात. भट्टीच्या अस्तराची जाडी ३०- ६० सेंमी. असून ते अस्तर ३०,००० – ५०,००० टन पोलाद-उत्पादन होईपर्यंतसुद्धा टिकते. तळभागात एक टूयर-पट्टी असून त्यावर अग्निसह विटांचे ठोकळे असतात. दोन्हींतून आरपार जाणारी १२ मिमी. व्यासाची अनेक छिद्रे असतात. त्यांतून धमन केलेली/फुंकलेली हवा आत द्रव लोखंडात जाते व विक्रिया घडतात.
हवेचा पुरवठा सु. २ किग्रॅ./सेंमी.२ या दाबाने केला जातो. या दाबामुळे हवा भट्टीतील द्रव लोखंडात शिरते व विक्रिया घडतात. २५ टनाच्या भट्टीस दर मिनिटास सु. १०००-१२०० घमी. हवा द्यावी लागते.
भट्टी सुरू करताना प्रथम भट्टीचे परिवर्तक पात्र आडवे करून तिच्यात द्रव लोखंड ओतले जाते. वातनलिकेतून दाबाखाली हवा सोडून नंतरच भट्टीचे परिवर्तक पात्र उभे केले जाते. हवेच्या संयोगाने Fe, Si, Mn, C या सर्व मूलद्रव्यांच्या विक्रिया घडून FeO, SiO2, MnO, CO हे घटक तयार होतात.
2Fe + O2 = 2FeO.
Si + 2FeO = SiO2 + 2Fe.
Mn +FeO = MnO + Fe.
FeO + SiO2 = FeO.SiO2.
MnO + SiO2 = MnO.SiO2.
कार्बन मोनॉक्साइड (CO) वायू वर जाताना ऑक्सिजनाच्या संयोगाने कार्बन डाय – ऑक्साइड वायू (CO2) तयार होऊन अधिक ऊष्णता तयार होते व त्याचा भट्टीस फायदा होतो. तयार झालेल्या इतर ऑक्साइड घटकांची मळी बनते.
हवा फुंकण्याच्या /वहनाच्या पहिल्या भागात या सर्व विक्रिया चालू असताना भट्टीतून चांगली ठसठशीत अशी ज्वाला बाहेर येत नाही. पुढे हळूहळू ही ज्वाला वाढत जाते. या पहिल्या भागास सिलिकॉन वहन (Silicon-blow) असेही म्हणतात. भरणात सिलिकॉन जास्त असेल तर हा भाग अधिक काळ चालतो. मॅंगॅनीजचे ऑक्सिडीकरण सिलिकॉनच्या नंतर चालू होते व ते दुसऱ्या भागातही चालू राहते.
हवा वहनाच्या दुसऱ्या भागात मुख्यत्वेकरून कार्बनचे ऑक्सिडीकरण घडून येते. म्हणून या भागास कार्बन-वहन ( Carbon blow) असे म्हणतात.
C +FeO = Fe + CO.
2CO + O2 = CO2.
विक्रियेने तयार झालेला कार्बन मोनॉक्साइड वायू भट्टीच्या तोंडाशी जळतो व त्याची मोठी ज्वाला चांगली उंच जाते. हे कार्बन-वहनाचे महत्वाचे लक्षण होय. जसजसा कार्बन कमी होत जातो तसतशी ही ज्वाला लहान होत जाते व यावरून वहन पूर्ण होत आले आहे हे कळते. कार्बनचे प्रमाण ०.१% पेक्षा कमी झाले, की काही क्षणातच ज्वाला अचानक विझते. या वेळी हवा वहन कटाक्षाने बंद करून भट्टी आडवी करणे आवश्यक असते. असे न होता हवा वहन चालू राहिले तर लोखंड उगाचच जळते व पोलादाचा दर्जा खालावतो.चांगले पोलाद बनविण्यासाठी विक्रियांचा व हवा वहनाचा हा क्षण कौशल्याने ओळखणे महत्वाचे असते.
हवा वहनाच्या या काळात ऑक्सिजन व नायट्रोजन हे वहनाच्या हवेतील वायू द्रव लोखंडात बऱ्याच प्रमाणात शिरलेले असतात. पैकी ऑक्सिजन काढून टाकणे (Deoxidation) हे फारच महत्वाचे आहे. त्याविना बनलेले पोलाद हे निरुपयोगीच असते. म्हणून वहन थांबल्यावर द्रव धातूमध्ये फेरो-मँगॅनीज, फेरो-सिलिकॉन यासारखी लोह-मिश्रके योग्य प्रमाणात टाकतात. यामुळे धातूतील ऑक्सिजनचे SiO2, MnO या स्वरूपात रूपांतर होऊन धातू ऑक्सिजनरहित होतो. याचबरोबर तयार होणाऱ्या पोलादात शेवटी जितका कार्बन हवा तितका आणण्यासाठी कार्बनयुक्त द्रव्ये टाकली जातात. नंतर हे द्रव पोलाद ओतून त्याचे ठोकळे (Ingots) बनवितात.
बेसेमर यांच्या या मूळ पद्धतीत सल्फर व फॉस्फरस यांचे परिष्करण(शुद्धीकरण ) होऊ शकत नाही. या अडचणीतून मार्ग काढताना क्षारकीय पद्धत ( Basic Process ) युरोपात जन्मास आली.या पद्धतीत भट्टीचे अस्तर सिलिकायुक्त नसून ते मॅग्नेसाइट किंवा डोलोमाइट या द्रव्यांचे असते. ही दोन्ही द्रव्ये अग्निसह परंतु क्षारकीय असून गंधक व फॉस्फरस यांच्या परिष्करणासाठी जी मळी असावी लागते ती या द्रव्यांमुळे साधता येते. त्यासाठी चुनखडी भरणात टाकली जाते व वहनाच्या दुसऱ्या भागात क्षारकीय मळी बनविली जाते.
या क्षारकीय पद्धतीत प्रथम आम्लीय पद्धतीप्रमाणेच सिलिकॉन, मॅंगॅनीज व कार्बन यांचे परिष्करण करतात. हवा वहनाच्या या भागास पूर्व-वहन (fore-blow) असे म्हणतात. क्षारकीय पद्धतीत कार्बन-ज्वाला विझल्यावर लगेच फॉस्फरस परिष्करणासाठी आणखी वहन करावे लागते व या पश्चात्-वहनात फॉस्फरस परिष्करण खालील प्रक्रियेने होते.
2 P + 5FeO + 3CaO = 3 (CaO.P2O5) + 5 Fe.
क्षारकीय मळीत गंधकाची विद्राव्यता अधिक असल्याने गंधकाचे परिष्करण काही प्रमाणात घडून येते.
आजच्या काळात बेसेमर पद्धती ही नव्या स्वरूपात, ऑक्सिजनचा वापर करून लिंटस – डोनाव्हिट्स पद्धती किंवा क्षारकीय ऑक्सिजन भट्टी पद्धती (Basic Oxygen Furnace Process) या नावाने मोठ्या प्रमाणात प्रचलित आहे.
समीक्षक – बाळ फोंडके
