正文 第25章 平爐煉鋼法的產生(1 / 1)

18世紀以來,隨著工業革命的不斷發展,紡織機械、蒸汽機等機械的製造都需要大量的金屬材料。這樣就促進了煉鐵法的急劇發展與更新。19世紀的技術文明是以煤的能源作物質基礎的。它取代了封建時代的木炭煉鐵爐,進入了煤炭技術時代,並采用了反射爐而使波德爾煉鐵法(攪拌法)得到推廣。但是,這種攪拌法仍然要靠人力,鋼鐵的產量遠遠滿足不了需要。

從1830年起,鋪設鐵道、製造機車、建造輪船、架設電訊線、生產近代武器等也逐漸多了起來。因此,這些部門所需要的鋼鐵材料也急劇增加。煉鐵法如果依靠人力的話,無論如何也滿足不了這些部門的需要。因此,人們強烈地希望能出現一種以機械動力為基礎的新方法。

這樣,就有許多人從事煉鋼法的改進。當時比較出名的是貝西默的轉爐煉鋼法(即酸性煉鋼法)。使用這種轉爐後,每煉10噸左右的生鐵大約需要10分種左右。如果采用波德爾法的話,煉相同數量的鐵則需要幾天的時間。如果用木炭爐的話,則需要幾個月的時間。這種高效轉爐的問世,帶來了19世紀後半葉的鋼鐵文明。

但是,貝西默的煉鋼法本身在質量、選料等方麵也存在不少的問題。因此,到了19世紀後半期,出現了一種更為先進的堿性煉鋼法,即西門子—馬丁的平爐煉鋼法。

德國的西門子一家弟兄四個都很不簡單。老大和老四都是當時頗有才能的科學家,老二威爾海姆·西門子(1823~1883年)和老三富利德裏奇·西門子(1826~1904年)兩人在平爐煉鋼法上做出了巨大的貢獻。老三小時候體弱多病,在盧貝克上學。在15歲時,他上船當了裝卸工。1844年,在大哥的幫助下開始學習數學和自然科學。1848年,前往英國到二哥威爾海姆·西門子那裏去協助二哥工作。1856年,富利德裏奇和威爾海姆兄弟二人發明了所謂的再生加熱法。這種方法是通過可以周期性遮斷的蓄熱器事先加熱燃燒空氣,經濟效益高。1861年,他們獲得了氣體發生爐的專利,並應用到平爐的爐床上進行煉鋼,從而為平爐的構造奠定了基礎。

法國的馬丁父子也在進行著煉鋼法的改進。皮埃爾·馬丁(1824~1915年)認為,在鋼水中加進碎鐵就能用平爐脫碳了。1864年,馬丁父子在安格萊姆附近的賓希爾尤的小煉鋼廠采用添加碎鐵的煉鋼法獲得成功,從此發展了平爐煉鋼法。馬丁父子的這種蓄熱爐,是由西門子係的技師修建的。從那以後,西門子兄弟和馬丁父子之間就平爐煉鋼問題,簽訂了合同。所以,他們的煉鋼法在歐洲一些國家被稱為西門子—馬丁平爐煉鋼法。

以煤氣或重油為燃料,在燃燒火焰直接加熱的狀態下,將生鐵和廢鋼等原料熔化並精煉成鋼液,這就是平爐煉鋼法。平爐煉鋼法同當時的轉爐煉鈉法相比有下述特點:①可以大量使用廢鋼,而且生鐵和廢鋼配比靈活;②對鋼水成分的要求不像轉爐那樣嚴格,可使用轉爐不能用的普通生鐵;③能煉的鋼種比轉爐多,質量也比較好。因此,堿性平爐煉鋼法問世後就被各國廣泛采用,成為世界上主要的煉鋼法。在1930年~1960年的30年間,世界每年鋼的總產量近80%是平爐鋼。50年代初氧氣頂吹轉爐投入生產,從60年代起平爐逐漸失去主力地位。許多國家的平爐正在或已經被氧氣轉爐和電爐所代替。

就我們中國的煉鐵法而言,1890年,“江南機器製造總局”(在上海)建立了3噸和15噸酸性平爐各一座,是中國最早的煉鋼平爐。到了1949年,除鞍山有一些較大的平爐外,其它地區有為數不多的小型平爐。50年代以後,修複改建了原有的平爐,並建設了新的大中型平爐。目前中國平爐鋼的產量約占鋼產量的三分之一左右。可見,西門子—馬丁的平爐煉鋼法的影響還是相當大的。

總之,平爐煉鋼法的發明和普及,有效地解決了產業革命而導致的鋪設鐵路、製造機車、建造輪船、架設電訊線、生產近代武器等製造建設項目急劇增大與鋼鐵產量難以滿足需求的矛盾。平爐煉出的鋼質也比以往有了很大提高。這就從根本上解決了製約科學技術發展與普及推廣的原材料因素,為機械製造業的大發展,提供了充足的“糧食”。