貝塞麥轉(zhuǎn)爐煉鋼法

貝塞麥轉(zhuǎn)爐煉鋼法概述

隨著工業(yè)革命的勝利，工場(chǎng)手工業(yè)轉(zhuǎn)向了機(jī)器大工業(yè)。機(jī)器的大量發(fā)明和廣泛使用，使鋼鐵成了最基本的工業(yè)材料。從前的煉鋼方法已經(jīng)不能滿足工業(yè)和技術(shù)發(fā)展的急需，尋找新煉鋼法最早獲得成就的是英國(guó)的威廉·凱利。19世紀(jì)40年代末他在肯特郡自己開辦的工廠里發(fā)現(xiàn)，精煉生鐵時(shí)，少加一些木炭，多往爐內(nèi)鼓進(jìn)些空氣，能使?fàn)t溫升高。此法不僅節(jié)約了木炭，而且可以把鐵煉成鋼。1851年凱利建成了新的煉鋼爐，但他嚴(yán)格保密，不向外公布。(圖)(中國(guó)本

貝塞麥轉(zhuǎn)爐煉鋼法

溪鋼鐵廠內(nèi)的120噸氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐)

首先公布轉(zhuǎn)爐煉鋼法是英國(guó)發(fā)明家貝塞麥。直接導(dǎo)致他尋找新煉鋼法的契機(jī)是軍備和戰(zhàn)爭(zhēng)的需要。1854年底，在阿薩斯諾靶場(chǎng)試射貝塞麥研制的新型炮彈時(shí)，軍官們擔(dān)心:用生鐵鑄造的舊炮發(fā)射這種新型炮彈，它是否承受得了炮彈的爆炸力，貝塞麥回憶說: "這是導(dǎo)致他考慮去尋找新煉鋼方法的 "一個(gè)火花"。

隨后貝塞麥設(shè)計(jì)了一個(gè)爐子，高約1.22米，系固定式的垂直容器，下部有6個(gè)風(fēng)口，可加入熔融生鐵約350公斤。試驗(yàn)時(shí)人們對(duì)此表示極大的懷疑。就連參加實(shí)驗(yàn)的工匠們都警告他說，不加焦炭光吹空氣，會(huì)使鐵水在爐中凝固。但是，從爐底鼓進(jìn)空氣后，情況出人意料。首先將鐵水中的錳和硅氧化，形成褐色煙霧逸出，在這期間，鐵水中的碳也被氧化成二氧化碳。爐溫從倒入鐵水時(shí)的135。C大約上升到1600。C，反應(yīng)非常劇烈，象火山爆發(fā)一樣。整個(gè)過程約30分鐘，而且不需要任何燃料，就可以煉一爐鋼。接著，他將煉鋼爐從固定式結(jié)構(gòu)改為可向一側(cè)傾倒，以使煉好的鋼水易于倒出。使煉鋼爐成為可轉(zhuǎn)動(dòng)的爐。即轉(zhuǎn)爐。1857年他取得了這項(xiàng)發(fā)明的專利。

貝塞麥的發(fā)明，引起世界各國(guó)的興趣，紛紛申請(qǐng)采用該法生產(chǎn)的專利。但是很快就出現(xiàn)了問題，不少鋼鐵企業(yè)用此法煉出的鋼太脆，一擊就碎，原因是礦石中含磷較高。而貝塞麥實(shí)驗(yàn)用的礦石恰巧含磷較低。貝塞麥花了很大精力試圖解決這一問題，但未能取得成效，此法只限于吹煉含磷少的生鐵。

轉(zhuǎn)爐吹煉法還有另一個(gè)質(zhì)量問題，即鑄錠內(nèi)有許多氣孔。這一問題由貝塞麥的一位蘇格蘭朋友烏希特建議"鼓風(fēng)"之后加去氧劑(鐵錳合金)得以解決。

磷的問題是20多年后由英國(guó)人托馬斯解決的。他認(rèn)為生鐵中的磷被空氣氧化后，又被硅質(zhì)爐襯還原成磷，重新進(jìn)入鋼水。經(jīng)過一番努力，他發(fā)現(xiàn)石灰石能使鐵水脫磷，但必須把貝塞麥轉(zhuǎn)爐原先的酸性硅酸質(zhì)爐襯改為堿性爐襯。新的堿性耐火磚是用在高溫下燒成熟料的白云石與焦油混合燒成的。1877年托馬斯利用一個(gè)星期天的時(shí)間在南威爾煉鋼廠進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，用堿性耐火磚砌襯，在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中與鼓風(fēng)的同時(shí)添加石灰石使?fàn)t渣成為高堿性，結(jié)果煉出了脫磷的鋼。實(shí)驗(yàn)大獲成功，創(chuàng)造了堿性轉(zhuǎn)爐煉鋼法，又稱貝塞麥一托馬斯法。

第二次世界大戰(zhàn)后，不少國(guó)家開始實(shí)驗(yàn)用純氧代替空氣煉鋼。1948年奧地利首先取得了技術(shù)突破。此法是把生鐵水與廢鋼混合，倒入轉(zhuǎn)爐中，然后吹氧，將碳與雜質(zhì)迅速燒掉。用這種方法煉出的鋼，質(zhì)量可與平爐煉出的鋼相媲美，所需時(shí)間卻只有平爐的十分之一。