转炉发明前的炼钢法

1. 贝塞麦发明的转炉是怎么炼钢的

转炉是一个罐形装置，架在转体上可以侧倾装料和卸钢。铁水倒入转炉，同时加入其他物料以清除杂质，然后强烈的热风通过炉底吹入。空气中的氧首先与铁生成氧化亚铁，氧化亚铁再把生铁中的锰硅等杂质氧化除去，再与生铁中的碳化合，生成二氧化碳从上边排出。

2. 人们把贝色麦的转炉投入生产，称作什么炼钢法

1860年，经过改进的第一个可移动的转炉建成投产。人们一般把这种熔炉称为“贝色麦转炉”。由于它以酸性材料做炉衬，因此这种炼钢法又被称为“酸性底吹转炉炼钢法”。

3. 转炉炼钢的工艺流程

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，这些信息就可以被重新利用。但是关注Cookies的原因不是因为可以重新利用这些信息，而是关心这些被重新利用信息的来源:硬盘。所以要格外小心，可以关掉这个功能。
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4. 现代炼钢技术如何发明的

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，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。

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。

5. 贝塞麦的转炉炼钢

转炉，现代炼钢最重要的设备之一，其炉体的两旁有横轴，生产操作时用机械倾动设备使炉体围绕着横轴转动，针对这种特点人们称之为转炉。最早的转炉是英国发明家亨利·贝塞麦（HenryBessemer）发明的，直接导致他寻找新炼钢方法的契机是军备和战争的需要。1854年底，在阿萨斯诺靶场试射贝塞麦研制的新型炮弹时，军官们担心：用生铁铸造的旧炮发射这种新型炮弹，它是否承受得了炮弹的爆炸力，贝塞麦回忆说：“这是导致他考虑去寻找新炼钢方法的一个火花。” 在当时，随着工业革命的胜利，工场手工业转向了机器大工业。机器的大量发明和广泛使用，使钢铁成了最基本的工业材料。从前的炼钢方法已经不能满足工业和技术发展的急需，寻找新炼钢法最早获得成就的是美国的威廉·凯利（WilliamKelly）19世纪40年代末他在自己开办的工厂里发现，精炼生铁时，少加一些木炭，多往炉内鼓进些空气，能使炉温升高。此法不仅节约了木炭，而且可以把铁炼成钢。1851年凯利建成了新的炼钢炉，但他严格保密，不向外公布，因此使得贝塞麦成为了最先公布转炉炼钢法的发明家。
1855年贝塞麦设计了一个炉子，高约1.22米，系固定式的垂直容器，下部有6个风口，可加入熔融生铁约350公斤。试验时人们对此表示极大的怀疑。就连参加实验的工匠们都警告他说，不加焦炭光吹空气，会使铁水在炉中凝固。但是，从炉底鼓进空气后，情况出人意料。首先将铁水中的锰和硅氧化，形成褐色烟雾逸出，在这期间，铁水中的碳也被氧化成二氧化碳。炉温从倒入铁水时的135℃大约上升到1600℃，反应非常剧烈，像火山爆发一样。整个过程约30分钟，不需要任何燃料，就可以炼一炉钢。接着，他将炼钢炉从固定式结构改为可向一侧倾倒，以使炼好的钢水易于倒出。这样，炼钢炉成为可转动的炉子，即转炉。1857年贝塞麦取得了这项发明的专利。

6. 炼钢的工艺流程（详细）

所谓转炉炼钢，就是将铁水、废钢等炼成具有所要求化学成分的钢，并使其具有一定的物理化学性能和力学性能。目前转炉炼钢是世界上最主要的炼钢生产方法
(a)筒球形;(b)锥球形;(c)截锥形
转炉的形状主要有筒球型、锥球型和截锥型，

转炉炼钢
(1)筒球型：熔池形状由一个球缺体和一个圆筒体组成。它的优点是炉型形状简单，砌筑方便，炉壳制造容易。熔池内型比较接近金属液循环流动的轨迹，在熔池直径足够大时，能保证在较大的供氧强度下吹炼而喷溅最小，也能保证有足够的熔池深度，使炉衬有较高的寿命。大型转炉多采用这种炉型。
(2)锥球型：熔池由一个锥台体和一个球缺体组成。这种炉型与同容量的筒球型转炉相比，若熔池深度相同则熔池面积比筒球型大，有利于冶金反应的进行。同时，随着炉衬的侵蚀熔池变化较小，对炼钢操作有利。欧洲生铁含磷量相对偏高的国家，较多采用此种炉型。我国2080吨的转炉多采用锥球型，对筒球型与锥球型的适用性，看法尚不一致。有人认为锥球型适用于大转炉(奥地利)，有人却认为适用于小转炉(苏联)。但世界上已有的大型转炉多采用筒球型。
(3)截锥型：熔池为上大下小的圆锥台。其特点是构造简单且平底熔池便于修砌。这种炉型基本上能满足炼钢反应的要求，适用于小型转炉。我国30吨以下的转炉多用这种炉型。国外转炉容量普遍较大，故极少采用此种形式。

7. 转炉是如何炼钢的

转炉炼钢法
这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量
（含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。
转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化
(feo,sio2
,
mno,)
生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。
当磷于硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果空气是从炉低吹入，那就是低吹转炉。
随着制氧技术的发展，现在已普遍使用氧气顶吹转炉
（也有侧吹转炉）。这种转炉吹如的是高压工业纯氧，反应更为剧烈，能进一步提高生产效率和钢的质量。

8. 十八世纪后半期，发明三大炼钢法中做出贡献的有谁

A、1740年，英国亨茨曼（B.Hunsman）发明坩埚炼钢法
B、贝塞麦(BessemerSirHery1813—1898年)，又译贝色麦。英国发明家和工程师，转炉炼钢法的发明人之一
C、1856年，德国工程师威廉·西门子使用蓄热室为平炉的构造奠定了基础。1864年，法国工程师马丁利用有蓄热室的火焰炉，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。

1、普德林法(puddlingprocess)
工业革命初期英国大规模生产熟铁的冶炼方法。又称搅炼法。普德林炉的构造和平炉相近，只是没有下部的蓄热室。燃料燃烧后形成的长火焰送入炉内，靠炉顶的反射作用加热生铁，炉底用铁的氧化物砌筑，由于火焰中的过剩氧和炉底中大量的氧使生铁中的碳和磷经氧化去除。但普德林炉温只有约1400℃，生铁中的碳脱除到一定程度后，熔点超过炉温，金属呈半凝固状态，要靠人力搅拌才能使冶炼继续进行。但由于炉底和炉渣中含有极高470的氧化铁，碳可以脱除到很低，成为熟铁；然后经反复锻打，挤出熟铁中的氧化铁渣子后，制成材料使用。普德林法是现代炼钢法出现之前的主要生产方法，曾达到相当大的生产规模，19世纪中期欧美各国用普德林熟铁铺筑的铁路达到7万多km。但由于半凝固态冶炼的根本弱点——劳动条件恶劣和熟铁品质差，在贝塞麦法诞生后，普德林法即被迅速淘汰。
2、坩埚炼钢法
在石墨黏土坩埚中熔化金属料成为钢水的方法。1742年由英国人洪兹曼(B.Huntsman)首先 应用，他将渗碳铁料切成小块置于封闭的黏土坩埚中，在坩埚外面加热，铁料继续吸收石墨中的碳而熔化成为高碳钢水，浇铸成小锭后锻打成所需的形状。钢在坩埚中熔化时，石墨碳还能起还原剂作用，发生以下还原反应：
C+FeO=CO+Fe
2C+SiO2=2CO+Si
钢中氧可以去除，各种夹杂物也能从液态钢中上浮去除，所以钢(工具钢)的质量优于当时的各种金属材料，可用来制造加工金属材料的工具。坩埚法是人类历史上第一种生产液态钢的方法。但是生产量极小，成本高。19世纪末电弧炉炼钢(法)发明后，逐渐取代了它的位置。只在一些试验中，还有人应用坩埚熔炼钢水进行研究，但这已不属于钢的生产范畴了。
3、贝塞麦法转炉炼钢法
将空气由酸性炉衬的转炉炉底吹入铁水以氧化其中的杂质元素并发生大量的热，借以炼成钢水的转炉炼钢方法。又称为酸性底吹转炉炼钢法。在19世纪中叶，欧洲资本主义工业蓬勃发展，当时已有的普德林法和坩埚炼钢法等古代炼钢方法已无法满足社会对钢日益增长的需要。1855年英国人贝塞麦(H．Bessemer)试验成功将空气吹入铁水以炼成液态钢的方法，1856年取得专利。在同一时期，美国人凯利(w．Kelly)也研究成功往铁水内吹空气炼钢的方法(Kelly’s air boiling process)，1857年获得美国专利。贝塞麦开始试验时，恰巧用了磷、硫低而且锰高的生铁作原料，初步成功了。但改用其他生铁时，炼得的钢水凝固时产生气孔并发生热裂，难以使用。1856年英国人马希特(R．Mushet)将镜铁(一种含锰的合金)加入到钢水中，克服了上述困难，促进了贝塞麦法的发展，开了大规模生产液态钢的先河。它具有极高的生产率和低的成本，钢质量也优于半固态生产的普德林铁，因而发展迅速，从1870年到1908年的30多年间，贝塞麦法成为世界上的主要炼钢方法。图1为贝塞麦在英国舍菲尔德开办的炼钢厂的概貌。在美国，1908年前贝塞麦法也一直占据主要地位，直至平炉炼钢法兴起。随着低磷铁矿耗用殆尽，而世界上逐渐积累起来的废钢又不能在贝塞麦炼钢法中应用，而且其钢的质量较平炉钢差。因此，贝塞麦法逐渐衰落，为平炉炼钢法所取代。虽然现在贝塞麦炼钢法已经消失，但它被公认为是现代炼钢法的肇始，它巧妙地利用鼓风的动力学作用使金属、炉渣和空气处于高度乳化的弥散状态，冶金反应得以高速进行的原理，在各种现代氧气转炉中仍在广泛应用。
4、碱性平炉炼钢法
平炉操作工艺 平炉炼钢用的原材料为：①钢铁料如生铁或铁水、废钢；②氧化剂如铁矿石、工业纯氧、人造富矿；③造渣剂如石灰（或石灰石）、萤石、铁矾土等；④脱氧剂和合金添加剂。平炉炼钢的过程通常分为补炉、装料（铁矿石、石灰和废钢）、加热、兑铁水、熔化、精炼、脱氧和出钢等几个步骤：以采用废钢矿石法操作的 300吨不吹氧的和吹氧的重油平炉为例，炼一炉钢各期操作时间如表。炉渣的作用 炉渣的比重只有钢液的1/2左右，浮在熔池面上，介于炉气和钢液之间，是炉气向熔池传热和传氧的媒介。

9. 转炉炼钢法是怎样被研究出来的

19世纪中期的时候，来英国冶金学家贝色源麦看准了钢是工业革命的重要材料，也是必不可缺少的基本材料，但是当时钢的产量很低。他想：“怎样才能得到大量的钢呢？”

1856年的一天，贝色麦用鼓风箱往坩埚里送风，偶然发现一块铁片粘在坩埚的边上。凭着一种对铁的变化的敏感，他命令助手熄火，取下这块铁片。他看了之后高兴得几乎要跳起来：“我的上帝，它已经变成钢了呀！”

“这块铁是怎样变成钢的呢？”贝色麦经过反复实验和思索分析，终于弄清了原因：这块铁由于粘在坩埚边，得到了鼓风箱鼓入的足够的氧气，才使生铁中的碳大多被氧化而变成了钢。“哈哈！应加大氧气量……对！从坩埚底部吹进氧气效果可能最好！”贝色麦根据这一原理，很快设计、制造了一种从炉底吹氧的新式炼钢炉，并发明了转炉炼钢法。

10. 《世界冶金发展史》第二部分中国卷里看到19世纪中叶出现的转炉炼钢法和中国炼钢法有直接的关系，是真的吗

这个应该叫贝塞麦转炉炼钢法吧？至于跟中国的联系，都是中国人强行加戏。这种方法的发明者一个汉字都不认识，也没有来过中国，两者个毫无关系。