钢铁是这样炼成的(组图)

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  《北京工业科技史话·钢铁篇》上星期三在科技专刊注销后,一些读者、网友来电来帖,问询:越王勾践剑至今削铁如泥,是钢造的吗?专家说我国最陈旧的炼钢法出自燕下都(北京一带),先有钢铁利器的燕国为什么被秦国灭了?比石景山炼铁厂更早更大的现代钢铁企业是谁?炼钢技能史是高炉、平炉、转炉、电炉这样的次序吗?为什么挑选在石景山炼铁炼钢,而不是在香山、或八达岭……

  春秋时期,吴越区域(今江南一带)锻炼铸剑技能最高,代表作有吴王剑和越王剑,均有出土为证——剑身有古篆“越王勾践自用剑”者,虽沾满古墓泥土却千年不锈,试剑即透十层纸,契合史书载“夫吴越之剑,肉试则断牛马,金试则断盘。”而用现代技能测验,则发现剑身竟镀有极耐腐蚀的稀有金属铬,铬是当今不锈钢的特别增加物,在岩矿中含量极低,提取非常不易,锻炼时溶点高达4000℃。而2500年前既无高炉、纯氧,也无电力,越王剑是怎样炼就的?

  这至今仍是谜。《吴越春秋·阖闾内传》中,却有吴王名剑“干将”、“莫邪”(音yé)的铸造奇观:吴王命名剑师干将铸剑,金铁总熔不出,干将与其妻莫邪“乃断发剪爪,投于炉中,金铁乃濡,遂以成剑,阳曰干将,阴曰莫邪。”另一说是莫邪投身炉中,使“登峰造极”,终成剑。

  二战时,欧美统帅都认同:现代战争打的是钢铁!其实,我国自古便如是,战国七霸主无不仗剑横行——燕国燕下都制钢术非常精深,韩国名剑龙泉剑的冶铁遗址尤在(今河南舞阳钢铁厂处),秦昭王则“吾闻楚之铁剑利而倡优拙。”(《荀子·议兵》)他必定派人去学了楚国等的先进技能。在秦始皇戎马俑2号坑的发掘中,就发现了19把青铜剑,剑剑身长86厘米,8个棱面差错缺乏一根头发丝,刃部亮光如新,尖利无比。现代技能测验竟发现:剑的外表均匀地镀有一层10微米厚的铬盐化合物!这种铬盐氧化处理技能是德国人1937年开端试用,美国人在1950年才请求的创造专利!秦始皇的工匠却早已批量出产了。而北京周边的燕赵诸国大约就差这个技能没跟上,只能“风萧萧兮易水寒,勇士一去兮不复还”了。

  更令人称奇的,仍是在秦皇戎马俑坑内,考古人员发现的一把独有青铜剑,被严重的陶俑压弯,弯度超过了45度,当把150公斤的陶俑移开后,此剑竟在瞬间反弹平直,天然康复!这便是今世冶金科学家们寻找的“形状回忆合金技能”!秦大军统帅或许正是挥舞此剑灭六国的。《天工开物》描绘竖炉炼生铁17世纪欧洲用焦炼铁成果高炉

  我国是世界上最早用竖炉炼生铁的国家,可追溯到春秋之时。西汉时竖炉已成规划,在河南巩县一次就发现了6座竖炉遗址;而郑州古荥镇出土的汉炼铁竖炉,炉缸长轴约4米,高5—6米,有用容积达50立方米,每出产一吨生铁,估量要用铁矿石2吨,石灰石130公斤,木炭7吨,可谓大型锻炼炉。

  宋代科学家宋应星在《天工开物》中制作了古代炼生铁、熟铁的示意图(见左上图)。生铁便是竖炉所炼,可见炼铁竖炉的出铁口,是用泥封的;而现代炼铁高炉的出铁口,仍是用耐火泥封塞。

  14世纪,竖炉技能才在欧洲运用。16世纪前我国已创造晰炼焦技能,较之用煤炼铁,用焦更好焚烧,更有利于炼铁过程中的化学反应进行。很多用焦炼铁是在欧洲,1709年,英国人达比将煤炼成焦炭,再用焦炭炼铁,竖炉能够建得更高,成为线世纪,欧洲高炉炼铁已非常遍及,加快了枪炮等的铸造。而我国还停留在竖炉阶段。德国人西门子获蓄热炉专利“西门子-马丁平炉炼钢法”1868年—天可出钢水百吨

  平炉炼钢的创造者是德国人威廉·西门子——今日德国最大电器企业西门子公司的创始人。西门子1846年开端研讨进步燃料功率问题,1856年和他的弟弟一同取得蓄热炉专利,首要用于德国的玻璃出产熔化炉,能够节约50%的燃料,并将此法试用于炼钢炉。1864年法国锻炼师马丁改造了炼钢炉炉体,炉形呈低平状,设有一个平展的溶池,因此被称为“平炉”。(见右侧平炉结构示意图)马丁选用了西门子用蓄热进步炉温的办法,在平炉里用生铁和废铁炼出了优质钢。1868年西门子用生铁和铁矿石在平炉炼钢也获成功。“西门子—马丁平炉炼钢法”诞生并一向沿用至今,其时则24小时炼一炉,一炉即出百吨钢水。

  西门子用蓄热来节约燃料,英国人贝塞麦则想入非非,不必燃料而炼钢。1857年他创造晰转炉炼钢法(见右侧转炉结构示意图),贝塞麦规划的转炉高约1.22米,下部有6个风口,风从风箱(A)吹进炼钢炉,经过熔融的生铁,把铁中的大部分碳烧掉,剩余钢(图①);然后把转炉歪斜(图②),让钢水从炉口(B)流出,即所谓转炉。可是贝塞麦转炉炼的钢太脆,因矿石含磷太高;1877年另一个英国人托马斯将碱性耐火砖砌在转炉里,炼钢时又增加石灰石使炉渣成为高碱性,使钢成功地脱磷,此称“贝塞麦—托马斯转炉炼钢法”。但转炉线年奥地利人取得了用氧气顶吹转炉的技能,是将生铁水与废钢混合倒入转炉中,然后吹氧,将杂质敏捷烧掉,钢质量可与平炉比美,时刻却缩短至几非常钟。而“世界上最快的转炉”,则是在我国首钢创造出的(详见上期本刊)。

  早在1878年,德国的西门子现已运用电弧炉溶化废钢,但电费贵重,且供给缺乏,该法未能开展起来。1898年,意大利人斯托沙诺取得了在电弧炉内直接用铁矿炼钢的专利。1900年法国冶金学家赫鲁特对斯托沙诺的创造进行了改善,建立了榜首座工业用电炼钢弧炉。尔后,德国等国又选用了电炉和转炉联用的办法炼钢,钢产量大增。

  意大利人费兰蒂则于1887年取得了电感应炉的专利,他最早选用高频感应炉溶化金属。瑞典人克林在1899年建立了世界上榜首座用于工业化出产的感应炉。1925年电动发电机组创造,然后加快了感应炉的开展,用于出产高质量的工具钢。文字收拾慕容榛鸣松

  鸦片战争之后,我国方引入新式铸铁技能开办工厂,以制作枪炮,规划都很小。1865年曾国藩、丁日昌在上海建铁厂造枪炮;1869年沈葆桢建福州马尾船厂,内设有铁厂,为其时大型船工厂;1889年在上海、天津的制作局均开端设炉炼铁。

  清代洋务运动领导人、湖广总督张之洞是我国近代冶金钢铁工业的创始人、运用先进技能的推动者。1890年他创立湖北汉阳兵工厂和汉阳铁厂,率先在大冶铁矿用机器采矿;1893年汉阳铁厂建成100吨高炉两座,250吨高炉一座,30吨平炉六座,轧钢机四套;1898年在江西萍乡用机器采煤。1908年张之洞将三个企业组成“汉冶萍煤铁厂矿公司”,成为远东技能与规划都一流钢铁联合企业。

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