第五十七章鋼鐵是怎樣煉成的
轉爐煉鋼法的發明
鋼鐵冶煉技術自古有之，但大規模高效率的煉鋼生產卻是近百年的事。這主要應歸功於現代
煉鋼科學技術的發展，特別是氧氣頂吹轉爐煉鋼的發明與應用，堪稱20世紀鋼鐵工業的驚人
成就。
化鐵為水以“氧”克“鋼”
要把液態生鐵(或廢鋼)冶煉成鋼，需要提供熱量，以及用氧將鐵水中的雜質氧化，再把氧化
物結合在較輕的熔渣中，並將熔渣與淨化了的鋼水分離而得到鋼。
一個多世紀以前的1856年，英國冶金家貝塞麥發明了貝塞麥煉鋼法。利用頂吹入的空氣中的
氧與鐵中的碳、矽、錳、硫、磷等元素發生氧化反應放出的熱量，並進行脫碳和去除有害元
素而煉成鋼。
隨後平爐煉鋼法和電爐煉鋼法相繼產生。平爐法是法國冶金學家馬丁於1865年發明，馬丁爐
(平爐)煉鋼方法通過燃料燃燒產生熱量(外熱)，用礦石中鐵氧化物作為氧化劑與鐵水中的雜
質發生化學反應，使雜質得以去除。電爐法是用廢鋼作原料，以電力為熱源，也是以礦石中
鐵氧化物作氧化劑，去除鋼水中的雜質。
由於貝塞麥轉爐的爐襯是用酸性矽磚砌成，不能適應歐洲高磷生鐵煉鋼的需要，於是在1878
年英國冶金家托馬斯和吉爾克萊等人，在已有的研究成果的基礎上，發明了用堿性白雲石磚
和搗築爐底砌成爐襯的轉爐，並采用底吹空氣煉鋼。
煉鋼是氧化熔煉過程。空氣頂吹、底吹鼓風轉爐，以及後來出現的側吹鼓風轉爐，都是把空
作為氧的主要來源，大量的氮氣在爐內從鐵水中穿過，白白帶走了大量的熱量，並有部分
氮溶解在鋼液中，這對很多種型號的鋼是有害的，特別是造成低碳鋼質量的惡化。平爐煉鋼
中也
同樣麵臨反應速率低和熱量浪費的問題。因此，直接把氧氣吹入熔池煉鋼，成為許多冶金學
家向往的目標。但用高純度氧氣煉鋼，其好處顯而易見，但其費用卻也驚人。
19世紀末，生產出了可供工業使用的氧氣，到20世紀初，把空氣液化然後通過蒸餾來分離其
成分而得到氧氣的製氧工藝開發成功，第一套製氧裝置於1907～1909年在美國建立，氧氣煉
鋼又為冶金界所矚目。
從20世紀20～30年代，冶金工作者開始了在平爐、轉爐上進行用氧煉鋼的試驗。但由於鋼鐵
廠所需的氧氣要靠外運，因而價格仍很高，數量上一般不能大量供應。加上吹氧設備也不配
套，又受車間布置的限製，許多鋼鐵廠還隻是處於小量用氧煉鋼試驗階段。氧氣的應用基本
上還限於氧—乙炔火焰切割和清理鋼坯表麵。
到20世紀40年代末和50年代初，歐洲、北美一些國家把製氧裝置就近建在鋼廠內，從而節省
了運氧費用，使氧氣的價格大大降低，使吹氧煉鋼在整個煉鋼業中得以普遍采用。
平爐用氧煉鋼，從40年代後期開始，將純氧噴入爐中，加速燃燒，提高了火焰的溫度，縮短
了冶煉時間。到50年代人們用氧槍從平爐爐頂向爐內噴氧。但是噴濺太厲害，損壞耐火材料
，未
能被推廣使用。一直到60年代，平爐用堿性爐頂代替酸性爐頂，同時改進了裝料、冶煉和精
整設備，調整車間布置和原材料運輸，使之與加快了的熔煉操作相配合。爐頂吹氧平爐由此
有了較大發展，平爐容積增大，生產效率有較大提高。
氧氣轉爐重大創舉
1948年3月，瑞士人杜勒等人在總結已有的試驗研究成果的基礎上，建成2.3噸左右的以焦油
白雲石為爐襯的試驗轉爐，認識到噴嘴垂直向下噴氧，最有利於提高噴嘴和爐襯的壽命。這
次試驗到1949年3月結束，第一次通過向爐內吹氧而不另外加熱將生鐵煉成了鋼，一種新
的煉鋼方法就此產生。杜勒的試驗結果表明，用氧氣來精煉生鐵，用堿性的爐襯和造渣材