平炉炼钢法的产生

平炉炼钢法的产生

18世纪以来，随着工业革命的不断发展，纺织机械、蒸汽机等机械的制造都需要大量的金属材料。这样就促进了炼铁法的急剧发展与更新。19世纪的技术文明是以煤的能源作物质基础的。它取代了封建时代的木炭炼铁炉，进入了煤炭技术时代，并采用了反射炉而使波德尔炼铁法（搅拌法）得到推广。但是，这种搅拌法仍然要靠人力，钢铁的产量远远满足不了需要。

从1830年起，铺设铁道、制造机车、建造轮船、架设电讯线、生产近代武器等也逐渐多了起来。因此，这些部门所需要的钢铁材料也急剧增加。炼铁法如果依靠人力的话，无论如何也满足不了这些部门的需要。因此，人们强烈地希望能出现一种以机械动力为基础的新方法。这样，就有许多人从事炼钢法的改进。当时比较出名的是贝西默的转炉炼钢法（即酸性炼钢法）。使用这种转炉后，每炼10吨左右的生铁大约需要10分种左右。如果采用波德尔法的话，炼相同数量的铁则需要几天的时间。如果用木炭炉的话，则需要几个月的时间。这种高效转炉的问世，带来了19世纪后半叶的钢铁文明。

但是，贝西默的炼钢法本身在质量、选料等方面也存在不少的问题。因此，到了19世纪后半期，出现了一种更为先进的碱性炼钢法，即西门子—马丁的平炉炼钢法。

德国的西门子一家弟兄四个都很不简单。老大和老四都是当时颇有才能的科学家，老二威尔海姆·西门子（1823～1883年）和老三富利德里奇·西门子（1826～1904年）两人在平炉炼钢法上做出了巨大的贡献。老三小时候体弱多病，在卢贝克上学。在15岁时，他上船当了装卸工。1844年，在大哥的帮助下开始学习数学和自然科学。1848年，前往英国到二哥威尔海姆·西门子那里去协助二哥工作。1856年，富利德里奇和威尔海姆兄弟二人发明了所谓的再生加热法。这种方法是通过可以周期性遮断的蓄热器事先加热燃烧空气，经济效益高。1861年，他们获得了气体发生炉的专利，并应用到平炉的炉床上进行炼钢，从而为平炉的构造奠定了基础。

法国的马丁父子也在进行着炼钢法的改进。皮埃尔·马丁（1824～1915年）认为，在钢水中加进碎铁就能用平炉脱碳了。1864年，马丁父子在安格莱姆附近的宾希尔尤的小炼钢厂采用添加碎铁的炼钢法获得成功，从此发展了平炉炼钢法。马丁父子的这种蓄热炉，是由西门子系的技师修建的。从那以后，西门子兄弟和马丁父子之间就平炉炼钢问题，签订了合同。所以，他们的炼钢法在欧洲一些国家被称为西门子—马丁平炉炼钢法。

以煤气或重油为燃料，在燃烧火焰直接加热的状态下，将生铁和废钢等原料熔化并精炼成钢液，这就是平炉炼钢法。平炉炼钢法同当时的转炉炼钠法相比有下述特点：①可以大量使用废钢，而且生铁和废钢配比灵活；②对钢水成分的要求不像转炉那样严格，可使用转炉不能用的普通生铁；③能炼的钢种比转炉多，质量也比较好。因此，碱性平炉炼钢法问世后就被各国广泛采用，成为世界上主要的炼钢法。在1930年～1960年的30年间，世界每年钢的总产量近80%是平炉钢。50年代初氧气顶吹转炉投入生产，从60年代起平炉逐渐失去主力地位。许多国家的平炉正在或已经被氧气转炉和电炉所代替。

就我们中国的炼铁法而言，1890年，“江南机器制造总局”（在上海）建立了3吨和15吨酸性平炉各一座，是中国最早的炼钢平炉。到了1949年，除鞍山有一些较大的平炉外，其它地区有为数不多的小型平炉。50年代以后，修复改建了原有的平炉，并建设了新的大中型平炉。目前中国平炉钢的产量约占钢产量的三分之一左右。可见，西门子—马丁的平炉炼钢法的影响还是相当大的。

总之，平炉炼钢法的发明和普及，有效地解决了产业革命而导致的铺设铁路、制造机车、建造轮船、架设电讯线、生产近代武器等制造建设项目急剧增大与钢铁产量难以满足需求的矛盾。平炉炼出的钢质也比以往有了很大提高。这就从根本上解决了制约科学技术发展与普及推广的原材料因素，为机械制造业的大发展，提供了充足的“粮食”。