钢铁技术与新动力机械炼钢技术

在第一次技术革命中，如果说主要构件材料是从木材向铁（生铁、熟铁）

的过渡，那么，第二次技术革命则是由铁向钢的过渡。

在焦炭炼钢法发明之初，每个高炉一昼夜生产 800 公斤生铁已经很可观

了，到了 19 世纪初，一昼夜的产量已达到 7 吨，炉的高度也达到 20 米左右。

19 世纪初用铁量最大的是铁路，英国在 1843～1848 年间铺设了约 5000 公里

铁路，共用铁近 220 万吨，约占这 5 年中英国铁的总产量的 1/4。由于机械工业、铁路和船舶工业的发展，无论是从强度还是从韧性方面，生铁已经远远满足不了要求。当时英国的生铁产量为 300 万吨，而钢只有 4 万吨，价格

为铁的 5 倍。进入 19 世纪中叶后，炼钢技术迅速得到发展。

英国发明家贝塞麦（H.Bessemer l813—1898）在炮膛开设来复线的实验中，深感传统炼钢方法的困难而决心研制一种新的炼钢方法。他在炼制用于制造炮身的钢时发现，强化鼓风不仅可以提高炉温，还可以减少铁水中的杂质和含碳量。1856 年 8 月 16 日他在英国科学振兴会上发表了“不用燃料， 只吹入空气就可以使铁水变为钢”的演说，提出了“贝塞麦转炉炼钢法”（也叫酸性转炉法）。这种方法是将生铁放入转炉内，吹入高压空气，从而烧掉或吹掉生铁中所含的硅、锰、碳、磷，并利用这些元素氧化时放出的热来炼钢，许多人担心不用焦炭只向铁水吹冷空气是否会使铁水凝固，但是实际情况表明，炉温不但没有降低，反而从 135O 度上升到 1600 度，结果不到半小时就可以炼出一炉钢水。这一发明极大地提高了炼钢效率，使炼钢费用降低了十倍。

酸性转炉法由于需要低磷矿石，因此在低磷矿石不多的英国发展并不顺利。按贝塞麦转炉法用含磷量高的矿石炼出来的钢，钢质变脆，根本不能使用。直到 1875 年伦敦法院书记员托马斯（S. G. Thomas I850—1885）用碱性耐火材料代替了贝塞麦使用的酸性耐火材料，并在冶炼过程中加入石灰石，才取得了矿石脱磷成功，托马斯的这一方法在英国得到了发展。

几乎与此同时，西门子（F. Siemens 1826—1904）在伦敦发明了蓄热式加热炼钢法， 1864 年前后在法国人马丁（P. E. Martin l824—1915） 的协助下，研制成功西门子-马丁炼钢法，即现在还在广泛使用的平炉法。这些方法的发明使 19 世纪钢的产量大为增加，全世界的粗钢产量 1870 年只有

51 万吨，到 1900 年增加到 2783 万吨， 1955 年很快增加到 26000 万吨，在

85 年间增加了 510 倍还多。而且，还出现了各种用途的合金钢，特别是电炉炼钢法的出现，优质钢也开始大量生产了。

钢成为 19 世纪中叶以后的主要结构材料，建筑中的钢构件的制造、桥

梁、铁路的路轨、轮船、车辆无一不是以钢为主要材料的。从 1856 年到 1876 年间，钢的价格下降了 50％，钢产量上升了 60％。钢轨寿命比铁轨长 20 倍。到 1863 年，第一艘钢结构轮船和第一台钢结构的机车都已问世。