Но дело заключалось не столько в принципе, сколько в выполнимости его. Не так-то легко можно было получить нужную высокую температуру. Этого Бессемер пытался достичь, расширяя колосниковую решотку пламенной печи, сжигая таким образом большие количества угля.
Свои работы Бессемер начал в конце декабря 1854 года. 10 января 1855 года он уже берет первый патент, еще тогда, когда основные положения нового технического усовершенствования далеко не были проверены на практике. В действительности удавалось повидимому расплавить лишь очень небольшие количества стали, не могущие оказать существенное влияние на изменение качества чугуна.
Весна и лето проходят во всевозможных опытах. Свою небольшую отражательную печь (она по размерам приближалась к небольшим пудлинговым печам, вмещая около 3 центнеров, т. е. меньше 150 килограммов металла) Бессемер переделывал бесконечное число раз. То, что так хорошо изложено было на бумаге в его патенте, далеко не так гладко выходило на деле.
Больше полугода прошло в упорной и безрезультатной работе. Дело несколько сдвинулось только тогда с мертвой точки, когда Бессемер додумался до своеобразной комбинации отражательной печи с рафинировочным горном. Ряд наблюдений показал, что в печи происходит далеко не полное сгорание, — в пламени ее под сводом находилось известное количество горючих газов, бесполезно уносившихся наружу. Для полного сгорания их нужно было подвести дополнительно некоторое количество добавочного или так называемого «вторичного» воздуха. Для этой цели Бессемер придумал следующее устройство. Так называемый большой или пламенный порог, т. е. невысокая стенка, отделяющая рабочее пространство от топки, делался полым, и в стороне его, обращенной к поверхности расплавленного металла, был проделан ряд отверстий. В это полое пространство нагнетался воздух, который и вырывался через эти отверстия сильными струями над самой поверхностью расплавленного металла. Самым важным в данном случае было повидимому не столько повышение температуры от сгорания газов, получающих нужный для этого кислород, сколько частичное поверхностное обезуглероживание металла, то есть как раз тот процесс, который в слабой степени происходит в рафинировочном горне. Бессемер не мог не знать этого из техники кричного процесса и процесса рафинировки чугуна. Не вполне может быть отчетливое, стремление использовать это обезуглероживающее действие воздушной струи можно заметить уже в первом патенте, где рекомендуется рафинировку в рафинировочном горне «вести несколько дольше чем обычно (лучше всего на древесном угле) и полученный таким образом жидкий металл разливать в формы». (Он считал, что этот металл может служить хорошим материалом для получения цементной стали).
Вертикальный разрез пудлинговой печи системы Бессемера для выделки ковкого железа
Надо сказать, что сильная струя воздуха, пущенная на поверхность расплавленного металла явится одним из важнейших элементов целого ряда патентов Бессемера, взятых им в более поздний период его работ над усовершенствованием способа производства стали, даже и после того, как ему удастся открыть свой новый способ продувания струи воздуха через слой расплавленного металла. Этот же принцип — действие струи воздуха (или пара) на металл — ляжет в основу патентов других изобретателей, вступивших впоследствии в соперничество с Бессемером.
Как бы то ни было известной степени обезуглероживания металла Бессемеру удалось добиться. Стружка, получаемая при обточке куска такого металла, напоминала стальную так же, как и вид отполированной поверхности. Можно было попытаться начать производство в заводском или полузаводском масштабе. Пора было дать и отчет своему заказчику. Ведь все эти опыты в сущности производились по заданиям и при денежной поддержке французского правительства.
В конце лета 1855 года мы снова видим Бессемера в Париже. Снова очень «милостивый» прием у Наполеона III. Император принимает в подарок небольшую модель пушки, отлитой из нового металла — «она будет иметь когда-нибудь исторический интерес», — замечает он при этом, — а главное дает предписание начать выработку металла по бессемеровскому способу на одном из пушечно-литейных заводов — заводе в Рюэль около Ангулема, куда Бессемер отправляется на некоторое время сам для инструктирования, а затем высылает из Англии строительные материалы — огнеупорный кирпич для кладки печи.
Бессемер возлагал большие надежды на свои новые печи. С увеличением их размеров (с 300 фунтов — около 120 килограммов — садки до 5 или даже 10 тонн) должны были исчезнуть, — думал он, и некоторые затруднения с получением достаточно высокой температуры. Проектировалось далее ввести искусственное дутье. Однако, ни печам на Рюэльском заводе, ни вообще всему этому способу получения металла не суждено было осуществиться в заводском масштабе. Дальше опытов в мастерской на Бакстер Стрит дело не пошло.
Новый способ разделил судьбу многих других изобретений Бессемера, прекрасных в проекте, в лаборатории, но не доведенных до полного практического применения, до «коммерческой стадии». И виноват в этом был никто иной, как сам изобретатель, вернее его изобретательская экспансивность, увлечение новыми идеями, заставляющие его оставлять прежние незаконченными.
Работа пошла совершенно другим путем, случайность повернула его изыскания в другую сторону.
Вот как описывает Бессемер этот внезапный поворот.
«По моем возвращении с Рюэльского завода я возобновил мои опыты с пламенной печью и тут именно произошел этот замечательный случай. Несколько кусков чугуна с одной стороны ванны привлекли мое внимание тем, что несмотря на большой жар в печи, они все время оставались нерасплавленными. Я пустил несколько сильнее струю воздуха через пламенный порог, чтобы усилить сгорание. Но, открывши через полчаса заслонку, я увидел, что они все еще не расплавились. Я взял железный лом, чтобы столкнуть их в ванну, и тут я только заметил, что это не сплошные куски чугуна, а лишь оставшиеся от них тонкие пленки обезуглероженного железа. Это показывало, что атмосферный воздух может совершенно обезуглероживать чугун, превращать его в ковкое железо, без пудлингования или каких-либо других манипуляций. После некоторого размышления я пришел к убеждению, что если можно было бы привести воздух в соприкосновение с достаточно большой поверхностью расплавленного чугуна, то это быстро превратило бы его в ковкое железо».
Замеченное Бессемером явление в сущности не представляло чего-либо нового или совершенно необыкновенного. Ведь тут образовались как раз те «скорлупы», которые сплошь и рядом получались при переплавке чугуна в пламенных печах, когда при неплотно закрытых дверцах, а иногда через поддувало и через щели печи туда проникали струи воздуха, обезуглероживающие местами чугун, превращающие его в ковкое, малоуглеродистое, а потому более по сравнению с чугуном тугоплавкое железо. Старым чугунолитейщикам это явление было хорошо знакомо, но может быть Бессемеру, как неспециалисту литейщику по черному металлу, оно было неизвестно и вероятно именно потому оно так сильно поразило его и дало совершенно иное направление всему ходу его мыслей.
Но от наблюдения обезуглероживающего действия струи воздуха до идеи пропускания струи воздуха сквозь расплавленный металл путь был еще очень далекий. Немало было и блужданий, немало и совершенно нелепых проектов. Правильная идея наталкивалась при своем осуществлении повидимому на такие трудности, что изобретатель на время как будто совершенно оставляет ее.
Сухие тексты патентов лишь в слабой степени отражают эту борьбу с неудачами. Они совершенно не отражают другой стороны дела — роли посторонних влияний, намеков, указаний, являющихся импульсами к творческой деятельности. Вопрос об оригинальности мысли, о заимствовании, плагиате — один из самых трудно разрешимых, иногда даже совершенно неразрешимых, вопросов в истории изобретательства и техники. Ведь в распоряжении историка и биографа часто нет никаких посторонних свидетелей. Нередко виновник новой идеи, изобретения, открытия сам же является и историком своей творческой работы, из всех историков может быть самым пристрастным.
