第一章1.現代煉鋼技術的發明
學生化學發明啟迪
學校科普活動設計與組織實施學校怎樣培養學生學習發明創造1.現代煉鋼技術的發明
直到19世紀中期，歐洲煉鋼仍然采用攪拌法，即是把生鐵加熱到熔化或半熔後，放進熔池中進行攪拌。它借助攪拌時空氣中的氧氣將生鐵中的碳氧化掉，這正是1600多年前我國漢朝時代出現的炒鋼法。1860年在英國大約有3400多座攪拌煉鋼池，每12小時一般攪煉一池，每池250千克。
在攪拌池中煉鋼很難控製鋼中碳的含量，而且要耗費很大的人力。到1856年，英國人貝塞麥(H.Bessemer，1813～1898)創造了一種轉爐煉鋼法，解決了這個難題。
貝塞麥是一位法國大革命時逃亡到英國的機械工程師的兒子，少年在離開鄉村學校後當上鉛字澆鑄工，17歲開始經營生產金屬合金和青銅粉，在參加英、法與俄羅斯對抗的克裏米亞(Crimea)戰爭(1853～1856)中，親眼目睹用生鐵或熟鐵製造的炮身經受不住火藥的爆炸力，常常產生爆裂，遂促使他尋找一種生產鋼的方便方法。
貝塞麥曾經注意到一些固態的鑄鐵塊在熔化前由於暴露在空氣中而脫碳了，當然這種氧化作用就是攪拌法煉鋼的原理，他沒有學過化學，不了解這個原理，但卻使他考慮到把空氣鼓入鐵水中煉鋼。於是在1856年的一天，他在倫敦聖潘克拉斯(St.Pancras)建成一座煉鋼爐。
這是一座固定式容器。可盛放350千克鑄鐵，把空氣加壓鼓入容器中後，反應的猛烈程度使貝塞麥大吃一驚，因為他沒有估計到鑄鐵中碳與空氣中氧氣的反應以及其他雜質與氧氣的反應會放熱。幸好，10分鍾後，當雜質已除去後，火焰平息了，可以走近容器，切斷加壓的空氣流。金屬被注入錠模中，經測定是低碳鋼。1856年8月11日，貝塞麥在切爾特南(Cheltenham)不列顛協會的會議上公布了這一創造發明。很快，貝塞麥製成一種可轉動的可傾倒式轉爐，每爐可容納5噸生鐵，熔煉時間為1小時，包括補爐和鑄錠的時間在內，大大縮短了攪拌煉鋼的時間，更減少了攪拌熔煉操作所費的力氣。於是，國內外煉鋼廠紛紛購買此法的生產許可證。
貝塞麥在宣布他的創造發明後受到各界人士的熱情讚揚，但是很快就遭受到批評和嘲諷，原因是用他創造的轉爐煉出的鋼錠由於氧化過度，生成的氧化鐵存在鋼中，同時生鐵中的磷未能除去，使鋼的質量很差，不是疏鬆，就是硬脆，在鍛打時發生斷裂。
關於鋼中存在過量氧化鐵的問題，後來由英國一位富有煉鋼實踐經驗的馬希特(R.F.Mushet)解決了，他在熔化了的金屬中添加稱為鏡鐵的鐵、錳和碳的合金，因為錳能將生成的氧化鐵還原。
除去鐵礦石中的磷是煉鋼中長期未解決的問題。貝塞麥和其他所有煉鋼爐的建造者一樣，用含矽的材料作為爐的襯裏。這種爐襯不會和磷被氧化生成的氧化物結合，不能把這種穩定的化合物從鋼中除去。貝塞麥隻能選用含磷低於005%(質量分數)的礦石煉成鐵後再煉鋼。
除磷的問題後來卻由英國一位法院的書記員托馬斯(SG.Thomas，1850~1885)經試驗後解決了，在1878年獲得成功。
托馬斯雖然是一位法庭書記員，卻熱愛化學。他利用業餘時間進倫敦大學伯克培克(Birkbeck)學院進修化學課程，並通過英國皇家礦業學院冶金學和化學的考試。他在得知貝塞麥煉鋼中需要解決除磷的問題後，用各種化學物質，包括氧化鎂和石灰等進行試驗，在他的表弟吉爾克裏斯特(P.C.Gilchrist)協助下，在布萊納封(Blaenavon)的煉鋼廠用一個轉爐進行試驗，他的表弟正是這個煉鋼廠的化學師。他們兩人在1877～1878年進行了9個月的試驗，證明經焙燒過的白雲石用石灰黏結作為轉爐襯裏能滿意地除去磷，而且還同時生產出寶貴的磷肥，後人為紀念他，至今把這種磷肥稱為托馬斯磷肥。