钢铁冶炼技术是谁发完美体育官方app下载明的(钢铁是怎么冶炼而成的)

2023-11-07 阅读次数:

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  赫梯人是西亚地区甚至全世界最开始创造发明冶铁术和应用铜器的,也是全世界最开始进到铁器时代的中华民族,考古新发现的直接证据表明,铜器的生产制造最少能够上溯到前二十世纪。在冶铁层面极具知名度,赫梯王把铁视作专利权,不能外传,以致铁贵如金子,其价钱居然是紫铜的60倍。赫梯的铁兵器曾使埃及等国为此忌惮。那时候她们所生产出来的弯刀,相对性要比其他国家的更为硬实锐利。在埃及的浮雕图案和各种各样墙壁画中,总是会发生一种独特的兵器:与众不同的反曲刃、宽敞的花刀组成了这类兵器的怪异外观设计,这就是克赫帕什镰形刀,也称之为赫梯弯刀。

  尽管在古埃及的历程中,克赫帕什镰形刀留有了辉煌的一页,可是弯刀的来源来源于埃及的敌人赫梯人 赫梯王把铁做为皇室特有的金属材料,每公斤铁的价格乃至高过金子,也是达到紫铜的20倍。铁制兵器一度做为赫梯帝国的代表,更变成其征战四方的神器。

  赫梯弯刀还具备领导权寓意,依据拉美西斯二世及其图坦卡蒙法老陵墓工程图的珍贵文物及其赫梯弯刀实体,能够说明那时候赫梯弯刀是埃及法老王支配权象征意义的关键构成部分,与此同时克赫帕什镰形刀(赫梯弯刀)标记自身在埃及象形字中就会有支配权的含意。在大英博物馆的罗塞塔石碑上记述的古托勒密王朝托勒密五世冠冕的一段记叙中,便产生了克赫帕什镰形刀文本,这在政教合一执政的埃及是有着重特大寓意。

  因为赫梯弯刀实质上归属于一种目的性强的多功能性武器装备,关键作战目标是盾剑兵及其轻步兵团。因而当井然有序的大兵团匕首矩阵作战时,赫梯弯刀就会看起来成则为王,因而当波斯、北爱尔兰及其之后的罗马帝国先后吸引印度后,王权神权没落和作战款式的快速转变,造成赫梯弯刀渐渐地的从历史的舞台中消散。。 ?

  展19世纪中叶以后,欧洲钢的生产开始了大发展,1856年是大发展的起点,这一年贝塞麦发明了转炉吹炼法,大大缩短了炼钢时间,不久西门子又发明了平炉炼法(1867年),不仅能生产优质钢,而且可大利用大量废钢。这两种方法为现代化炼钢打下了基础,使人类进入钢的时代。

  磷的问题是20多年后才由英国人托马斯解决。他从化学反应的角度来研究磷的行为,认为生铁中的磷被空气氧化后生成五氧化二磷,又被吹炼炉的硅质炉衬还原成磷,重新进入钢中,因此他认为,如果采用另一种炉,使它能够和五氧化二磷结合,就能解决这一问题。他和P·吉尔克里斯特合作,于1877年在一座小炉上进行了一系列试验,证明用碱性衬炉可以脱磷,以后又在1.5吨的炉子里进行扩大试验,采用白云石作为炉衬,并以焦油作粘结剂,于1879年获得成功,创造丁碱性转炉炼钢法,又称贝塞麦—托马斯法,从此该法在欧洲推广应用,取得显著成效。

  平炉炼钢的发明者是德国人西门子,他和其弟一起研究蓄热式热交换器以及用煤气作燃料,成功地用于玻璃熔化炉,可节省燃料50%,以后应用于熔化坩埚钢,接着研究成功了用生铁和铁矿石一起炼钢的方法,即平炉炼钢法,于1867年取得专利。完美体育官方app下载平炉炼钢的冶炼系在中间的反射炉内进行,炉子的下面有两个蓄热式热交换器,分列左右,轮换使用,用以预热空气。这种炉子的特点是热效率较高,并可达到很高的炉温。同一时候,法国马丁取得西门子关于蓄热室炉子的专利后,试验成功了用生铁和熟铁一起熔炼成钢的方法,接着又用废钢代替熟铁和生铁一起炼钢,这就是现在通用的平炉炼钢法,又称西门子—马丁法。平炉的炉衬也有酸性和碱性两种。

  直到19世纪中期,欧洲炼钢仍然采用搅拌法,即是把生铁加热到熔化或半熔后,放进熔池中进行搅拌。它借助搅拌时空气中的氧气将生铁中的碳氧化掉,这正是1 600多年前我国汉朝时代出现的炒钢法。1860年在英国大约有3 400多座搅拌炼钢池,每12小时一般搅炼一池,每池250千克。

  在搅拌池中炼钢很难控制钢中碳的含量,而且要耗费很大的人力。到1856年,英国人贝塞麦(H.Bessemer,1813~1898)创造了一种转炉炼钢法,解决了这个难题。

  贝塞麦是一位法国大革命时逃亡到英国的机械工程师的儿子,少年在离开乡村学校后当上铅字浇铸工,17岁开始经营生产金属合金和青铜粉,在参加英、法与俄罗斯对抗的克里米亚(Crimea)战争(1853~1856)中,亲眼目睹用生铁或熟铁制造的炮身经受不住火药的爆炸力,常常产生爆裂,遂促使他寻找一种生产钢的方便方法。

  贝塞麦曾经注意到一些固态的铸铁块在熔化前由于暴露在空气中而脱碳了,当然这种氧化作用就是搅拌法炼钢的原理,他没有学过化学,不了解这个原理,但却使他考虑到把空气鼓入铁水中炼钢。于是在1856年的一天,他在伦敦圣潘克拉斯(St.Pancras)建成一座炼钢炉。

  这是一座固定式容器。可盛放350千克铸铁,把空气加压鼓入容器中后,反应的猛烈程度使贝塞麦大吃一惊,因为他没有估计到铸铁中碳与空气中氧气的反应以及其他杂质与氧气的反应会放热。幸好,10分钟后,当杂质已除去后,火焰平息了,可以走近容器,切断加压的空气流。金属被注入锭模中,经测定是低碳钢。1856年8月11日,贝塞麦在切尔特南(Cheltenham)不列颠协会的会议上公布了这一创造发明。很快,贝塞麦制成一种可转动的可倾倒式转炉,每炉可容纳5吨生铁,熔炼时间为1小时,包括补炉和铸锭的时间在内,大大缩短了搅拌炼钢的时间,更减少了搅拌熔炼操作所费的力气。于是,国内外炼钢厂纷纷购买此法的生产许可证。

  贝塞麦在宣布他的创造发明后受到各界人士的热情赞扬,但是很快就遭受到批评和嘲讽,原因是用他创造的转炉炼出的钢锭由于氧化过度,生成的氧化铁存在钢中,同时生铁中的磷未能除去,使钢的质量很差,不是疏松,就是硬脆,在锻打时发生断裂。

  关于钢中存在过量氧化铁的问题,后来由英国一位富有炼钢实践经验的马希特(R.F.Mushet)解决了,他在熔化了的金属中添加称为镜铁的铁、锰和碳的合金,因为锰能将生成的氧化铁还原。

  除去铁矿石中的磷是炼钢中长期未解决的问题。贝塞麦和其他所有炼钢炉的建造者一样,用含硅的材料作为炉的衬里。这种炉衬不会和磷被氧化生成的氧化物结合,不能把这种稳定的化合物从钢中除去。贝塞麦只能选用含磷低于0.05%(质量分数)的矿石炼成铁后再炼钢。

  除磷的问题后来却由英国一位法院的书记员托马斯(S.G.Thomas,1850~1885)经试验后解决了,在1878年获得成功。

  托马斯虽然是一位法庭书记员,却热爱化学。他利用业余时间进伦敦大学伯克培克(Birkbeck)学院进修化学课程,并通过英国皇家矿业学院冶金学和化学的考试。他在得知贝塞麦炼钢中需要解决除磷的问题后,用各种化学物质,包括氧化镁和石灰等进行试验,在他的表弟吉尔克里斯特(P.C.Gilchrist)协助下,在布莱纳封(Blaenavon)的炼钢厂用一个转炉进行试验,完美体育官方app下载他的表弟正是这个炼钢厂的化学师。他们两人在1877~1878年进行了9个月的试验,证明经焙烧过的白云石用石灰黏结作为转炉衬里能满意地除去磷,而且还同时生产出宝贵的磷肥,后人为纪念他,至今把这种磷肥称为托马斯磷肥。

  白云石是含有碳酸镁、碳酸钙的岩石,焙烧后生成氧化镁、氧化钙等,能与磷的氧化物化合生成镁和钙的磷酸盐,是很好的磷肥。

  1883年托马斯获得贝塞麦奖章,可惜因患肺结核病,35岁即逝世。贝塞麦发明创造的转炉炼钢法在得到托马斯等人的改进后一直沿用至今。现今使用的转炉可以绕水平轴旋转,便于加料和卸料。炉底有气孔,从气孔鼓入空气。用它炼一炉钢约需十几分钟,容量从一吨到数十吨不等。

  随着工业的发展,在生产建设和日常生活中出现了大量的废钢、废铁。这些废料在转炉中不能利用,于是在出现转炉炼钢的同时,出现了平炉炼钢。

  在转炉炼钢中,使金属保持液态所需的热量是由化学反应所产生的热提供的,但在平炉炼钢中,化学反应产生的热量不足以使金属保持熔融状态,所以必须由外部热源供应热量。

  1856年,德国人西门子·弗雷德里克(Frederick Siemens)利用热再生原理创建一种交流换热炉。这是在燃烧炉两侧各建一蓄热格子砖室,从燃烧炉中出来的炽热的燃烧废气通过一边的格子砖室,将热量传给格子砖,随后将燃烧用的空气通过被加热的砖室,提高温度后进入燃烧室燃烧,从而提高了炉温。每隔一定时间,交换空气和废气的流动方向,使两边的蓄热室交替使用。这种炉子最初被用来烧制玻璃,后来被用来炼钢,这就是平炉。完美体育官方app下载

  最初,在平炉中燃烧固体燃料。1861年西门子·弗雷德里克的兄弟西门子·威廉(William Siemens,1823~1883)创造一种煤气发生炉,生产发生炉煤气。这是将定量的空气和少量水蒸气通过燃烧的煤或赤热的焦炭,使之生成的二氧化碳尽可能转变成可燃的一氧化碳。水蒸气与碳反应后生成可燃的一氧化碳和氢气。

  西门子·威廉是一位工程师,在德国接受正规的技术教育后来到英国;西门子·弗雷德里克在德国得累斯顿(Dresden)经营电气公司,也曾到英国。他们兄弟二人认为英国鼓励工程技术人员和发明创造者,在英国申请专利比较方便。他们于1866年在英国伯明翰(Birmingham)共同建立西门子钢厂,利用平炉进行炼钢。

  西门子兄弟共四人,都是出色的发明家。威廉是老二,弗雷德里克是老三。老大西门子·维勒(Werner Siemens,1816~1892)是一位电化学家,发明发电机原理,创建德国西门子公司。最小的弟弟西门子·卡尔(Carl Siemens)在俄罗斯创办企业。这样,维勒被称为“柏林的西门子”;威廉被称为“伦敦的西门子”;弗里德里克被称为“德累斯顿的西门子”;卡尔被称为“俄罗斯的西门子”。

  差不多在同一个时期,法国冶金学家马丁(P.Martin,1824~1915)和他的兄弟(B.Martin)同样利用热再生原理,建立平炉,在法国锡雷(Sireuil)建厂生产。他们生产的钢在1867年巴黎博览会上展出获金质奖章。马丁在1915年获英国钢铁学会授予的贝塞麦奖章。

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