登陆注册
10176200000006

第6章 开创钢铁时代的发明家(1)

钢铁对于今天人们的生产生活来说是太重要了。只要稍微注意一下,就会发现,几乎到处都需要钢铁,做饭需要铁锅,切菜要用钢刀,盖高楼要用钢筋,火车、汽车、铁路、机床以及各种各样的机器,都是钢铁制成的。钢铁的拥有量,在今天仍然是一个国家经济实力的一个重要标志。可是在一百多年以前,无论哪个国家还都不能大量生产钢,钢在那时还是一种贵重金属。钢的大批量生产是从19世纪中叶才开始的。因为只是在这时才有了新的炼钢法的发明和应用,其中转炉炼钢法又是最先发明的。发明转炉炼钢法的人就是英国发明家亨利?贝塞麦。由于这项发明又引发了一系列的发明,使钢铁的大批量生产成为可能。所以,贝塞麦被誉为开创钢铁时代的发明家。

性格反常的人

1813年1月19日,亨利?贝塞麦生于英国哈福德郡的查尔顿。父亲是一位从事科学技术工作的法国人。也许由于受到家庭环境的熏陶,亨利?贝塞麦从小就对科学技术有了浓厚的兴趣;刚进入社会的时候,就已经开始显露出了一个发明家所应有的品格。不过在他的少年时代可从来都没有想过,要当一个钢铁技术发明家。

1831年,贝塞麦刚刚18岁,就来到了英国的首都伦敦。当时的英国正是工业革命的序幕开始拉开的时候。首都伦敦的一切对于贝塞麦来说都有一种新鲜感。但是他在伦敦所从事的工作,却有点使他头痛。他在一家邮政事务所工作,每天都是在往来的邮件上盖邮戳。一天之内同样一个动作重复几百甚至上千次。对于一个缺乏探索精神的人来说,是司空见惯的事。但是对于一个探索者来说,却能从司空见惯的事物中,发现不寻常的问题,并试图解决它。贝塞麦就是这样。他越来越发现自己不能忍受这种工作的单调乏味,因此便开动脑筋,试图发明一种装置,用来代替这种单调的工作。

于是,他买来许多工具和零件,每天下班之后,就开始琢磨,一个人搞起试验来。有人说贝塞麦有点反常了。

别人干了那么长的时间,也没感到它有什么不好;贝塞麦刚刚干了不久,就想改进它,确实有点“反常”。科学家、发明家所要干的事,往往都是“反常”的,这也正是一个发明家和一般人所不同的地方。贝塞麦不顾别人的冷嘲热讽,经过一段时间的努力,还真的发明了一种自动盖邮戳的机器。这项发明立即引起英国政府有关部门的重视,决定在全国邮政部门推广。

英国在1623年就制定了专利法,承认专利权人在一定期限内有制造和使用其发明产品的垄断权利。就是说一个人有了发明,就应向专利部门申请专利,并通过获得专利权来保护自己的发明的合法权益。但是年轻的贝塞麦不懂得申请专利,他的第一项发明竟无偿地被人使用了。邮政部门虽然推广应用了他的发明,但却没有给他任何报酬。只是到后来,英国国王因这项发明才封授贝塞麦骑士爵位。完成这项发明后不久,贝塞麦就离开了邮政事务所,进了一家铁工厂。在那里,他又很快完成了一项发明,即制造金属粉末的机器。这一次,他懂得了应该利用专利来保护自己的发明权,并立即申请了专利。贝塞麦确实是一位具有一种特殊性格的人。

由于他并不认为现有的一切都是对的,因此,无论在哪里,他都能发现问题,也都能有所创造。比如,他还曾对制糖压榨机、望远镜、铅笔等的制造进行过多项革新。

改造步枪

1853年,沙皇俄国入侵土耳其,爆发了俄土战争。第二年,正在向西南亚扩张势力的英国和法国,又支持土耳其反对沙俄,由此引发了所谓的克里米亚战争。作为具有法国血统的英国人,贝塞麦觉得支持这场战争是自己义不容辞的责任。他决定发挥自己的才能,来提高武器的威力。为此,他开始了对步枪的研究。

我们都知道,中国人不仅发明了火药,而且是筒形火枪的发明者。不久,中国人的发明便传到了西方。西方人又不断地对火枪加以改进。其中最主要的改进就是在枪筒中开设来复线,以增加子弹射出枪膛的速度,究竟是谁发明了来复线,众说不一。大约在公元1500年就曾有过加有来复线的猎枪。但是直到19世纪中叶以前,在枪筒中加有来复线的枪还很少见。贝塞麦首先研究的就是一种旧式的滑膛步枪。他发现,这种枪的明显缺点就是射程近,命中率低。当时英国陆军使用的就是这样的步枪。贝塞麦经过反复研究探索,制成了加有来复线的步枪,也就是在枪膛内部开设螺旋线,这样就可以使子弹在发射中旋转着前进,不但射程远,而且命中率也大大提高。

当贝塞麦把自己新研制的新式步枪首先推荐给英国的时候,他本以为会立即受到欢迎。然而,一向因循守旧的英国陆军部,对于贝塞麦的发明却毫无兴趣。这使贝塞麦大为失望,不得不将这种新式步枪拿到法国。新即位的法国皇帝拿破仑三世对这项发明极感兴趣,很快就对这种枪进行了试验,并获得了成功。步枪改进的成功,使贝塞麦又产生了一个新的设想,即把来复线原理推广到大炮上去。拿破仑三世对贝塞麦的这一设想也积极支持。为此,贝塞麦开始研究在有来复线炮筒中运行的所谓旋转炮弹。

1851年底,在阿萨斯诺靶场,对这种新型炮弹进行试射。军官们对这种试验非常担心。当时的炮筒还是用铸铁制造的,在炮筒内部开设来复线,是为了使炮弹旋转加速前进。为此,就必须使炮弹与炮身密切配合,不然的话,爆炸气体就会泄漏。在火药爆发时,炮筒内的压力非常之高;炮弹与炮筒密切配合,又势必使铸铁炮筒容易发生破裂。贝塞麦后来曾说,这是导致他寻找新炼钢方法的“一个火花”。

寻找新炼钢方法的火花,引发了贝塞麦探索的激情。此时,他记起了曾给予他以极深刻印象的一件事。

1851年,在伦敦的第一届国际博览会上,已经完成工业革命的英国,完全用钢铁和玻璃建造了一座“水晶宫”,用作博览会的会场,以此来炫耀它的强大。也就是在这个博览会上,德国却用另一种方式显示自己的实力:它在中央展览厅展出了克虏伯铁工厂的野炮。这种野炮不是用铸铁而是用钢铸成的。贝塞麦对此特别感到惊奇。因为当时的英国虽然钢铁工业已经比较发达了,但用坩锅法炼钢,每次也只能炼出35千克铸钢,要想铸造这样的大炮,那是相当困难的。从这里,贝塞麦已经认识到,要想制造钢铁大炮,必须先要解决大量快速的炼钢问题;而要想大量快速炼钢,就必须有新的炼钢方法。

转炉炼钢法的发明

人类在两千多年以前就已开始使用铁器。但直到18世纪末以前,人类所使用的主要是铸铁(或称生铁)和熟铁,钢的产量还很少。我们都知道,生铁、熟铁和钢之间的区别主要是看它们中间的含碳量的多少。铁中含碳量很少的叫熟铁,含碳量大的叫生铁。铁中含碳量在02%—15%之间就是钢。熟铁强度大,但质地柔软;铸铁强度小,很脆,但质地坚硬;钢则兼有两者的优点,它比铸铁强度大,又比熟铁硬度高,所以只有钢才更能满足人类对材料的需要。但要炼出含碳量适中的钢来并不容易。中国有句成语,叫“百炼成钢”,那是因为开始炼出来的是生铁,里面含碳量高,又有杂质,经过反复冶炼锻打,既脱碳,又去除了杂质,才能成为钢。当然还有其他炼钢方法,无非都是往熟铁里渗入适量的碳,或者使铸铁去掉多余的碳。

在贝塞麦生活的那个时代,人们仍然要通过复杂的程序,把适量的碳渗入到熟铁里去,才能炼出优质钢。本来熟铁的价格就比生铁贵,钢的价格更高于熟铁,所以那时钢还是一种贵重金属,用量也极少。1850年英国铁的产量为250万吨,但钢的产量只有6万吨。

当贝塞麦转向研究炼钢时,他对冶炼技术简直是一无所知,但他决心学习。他很快就弄清了铸铁之所以会这样脆,是因为它含碳量很高的缘故;要获得钢,关键是要降低铸铁的含碳量。传统的方法是将铸铁先变成纯铁再渗碳,其成本太高,因此贝塞麦所面临的课题是,如何用低廉的成本除去铸铁中的碳。

贝塞麦沿着这个线索继续思考。他想,要除去铸铁中的碳,就应当在熔化了的铁水中加入氧气来燃烧掉多余的碳。那么,用什么方法加入氧气并使成本最低而又最简便易行呢?空气里含有氧气,能否用吹入空气的方法来代替加燃烧而把碳烧掉呢?这种想法看来似乎很荒谬,不是增加燃料,而是吹入空气,这样做难道不会把铁水吹冷,从而使铁水凝固吗?

1855年,贝塞麦开始了他的炼钢实验。在当时,几乎没有人支持他的想法,甚至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的。贝塞麦追述当时实验的情况时说,这次实验使他不得不和“不信任的以及深感困惑的人们打交道”。

贝塞麦没有听从人们的警告,坚持进行了实验。他把铸铁水倒入经他设计和制造的一个罐型装置中,然后从罐口鼓进空气,不久就有褐色的烟雾逸出。这时炉温不仅没有下降,反而上升了。原来铁水只有1350摄氏度,结果上升到1600摄氏度。这证明空气先将铁水中的锰和硅氧化,生成了氧化锰和氧化硅,同时铁水中的碳也被氧化,生成了二氧化碳。正是由于炉料的“燃烧”,出现了白亮的火焰,使炉温上升了。大约十多分钟之后,火焰消失了,又开始放出浓重的褐色烟雾。说明铁水中的磷也被氧化,去除了。贝塞麦用了不到半个小时的时间就炼出来一炉钢水,实验取得了完全的成功。接着,贝塞麦又把罐型装置的固定方式加以改进。原来是固定式结构,为了便于把炼好的钢水倒出来,便改为转动式的结构,所以这种炉子叫作转炉。

同类推荐
  • 生命与医学

    生命与医学

    《生命与医学》介绍了生命的一些特征和医学的一些知识,主要内容包括有生命有什么基本特征、生命的物质基础是什么、什么是基因、基因工程是怎么开始的、什么是人类基因组计划、你了解细胞吗等。
  • 青少年应该知道的克隆

    青少年应该知道的克隆

    克隆是科学界的“历史性事件”,是人类最伟大的科学“创举”,对人类来说克隆是把双刃剑,是悲是喜?是祸是福? 但剑柄掌握在人类手中,或许造福人类,或许带来灾难?我们希望克隆给人类带来更多的是福音。本书主要介绍克隆的发明、特征、应用(医学和人类)以及各国在这个科学领域的发展历程,研究成果及科学价值等,这是一本关于克隆的科技小百科,是为了满足青少年了解克隆知识的需要而编写的,旨在培养广大青少年了解和掌握克隆的科普知识。
  • 青少年应该知道的通信

    青少年应该知道的通信

    本书主要内容包括:沟通之媒——通信岁月留痕——我国古代通信文明火种——国外古代通信“英雄迟暮”——载波通信信息快车——光纤通信等。
  • 奇异有趣的动物世界(新编科技大博览·B卷)

    奇异有趣的动物世界(新编科技大博览·B卷)

    由于全书内容涵量巨大,我们将其拆为A、B两卷。A卷包括:形形色色的现代武器、精彩绚丽的宇宙时空、日新月异的信息科学、握手太空的航天科技、穿越时空的现代交通、蓬勃发展的现代农业、日益重要的环境科学、抗衡衰亡的现代医学、解读自身的人体科学、走向未来的现代工业,共十卷。B卷包括:玄奥神秘的数学王国、透析万物的物理时空、奇异有趣的动物世界、广袤绮丽的地理、生机百态的植物世界、扑朔迷离的化学宫殿、蔚蓝旖旎的海洋、探索神秘的科学未知,共八卷。
  • 中华青少年成长必读集萃:一分钟悬案

    中华青少年成长必读集萃:一分钟悬案

    本书以一种全新的视角来解读与研究人类历史。编者在参考了大量历史文献、考古资料的基础上,结合最新研究成果,对中外重大历史悬案进行全面剖析,深入开掘掩藏于神秘表象背后的历史玄机。同时,本书通过简明的体例、精练的文字、新颖的版式等多种视觉要素的有机结合,打造出一个立体的阅读空间,引领读者进入精彩玄妙的未知世界,使大家在享受阅读快感、学习历史知识的同时,获得更为广阔的文化视野、审美享受和想象空间。
热门推荐
  • 校花有贴身高手

    校花有贴身高手

    被追债去给死人烧香的罗羽被漂亮女鬼缠上,从此他就开始了一发不可收拾的逆袭之旅。
  • 段灵月

    段灵月

    “名门正派有多正派?妖道魔君又有多邪恶?我是妖,但我从未伤人,如今却被你们这些正派中人害的体无完肤几近魂飞破散,你从未信我,却仍要我信你!我问你凭什么!”三生台上的一切都源于500年前的一场相遇..........生死何故,死生何往,不过又多怨事一桩。长生殿前,琉璃柱下魂已无归处................
  • 漫威之闪点重启

    漫威之闪点重启

    从车祸清醒过来的周然发现,自己似乎到了一个了不得的地方,这里到处充满了超级恶棍,这里叫高谭市……而他所在的地方叫做——阿卡姆疯人院。PS1:看惯了用漫威做主题的世界,所以想写一部以DC为主的小说PS2:超级英雄太多了,想试试写超级反派……PS3:当然漫威也会出现,毕竟很多经典英雄。重点提示:事实上作者对于超级英雄也不是全部了解,所以可能会出现一些逻辑上的错误,勿怪……
  • 最终之章

    最终之章

    脱离传统仙侠玄幻都市的框架,完美的融合科幻,未来,玄幻,都市等元素,崭新的世界观,给你好莱坞大片一样的视觉感受:人类,一个伟大而强悍的种族。数千年的历史让这个种族创造了无数奇迹。我们在地球上建立了强大辉煌的文明,并且不断的发展着新的事业。古老而神秘的玛雅文明预言,2012,地球将毁灭。长年的考证和推算后,科学家们得出并对外公布了这个消息的不可靠性,但是Michael教授本能的直觉,某种奇妙的预感让他深深不安____________________________________________________________________书友Q群65189268
  • 江淮异人录

    江淮异人录

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 神奇宝贝之若风

    神奇宝贝之若风

    还记得小时候我们每天放完学就急忙忙回家打开电视看着那个能放电,能卖萌的皮卡丘嘛?我想90后应该很多人的童年都有这样的记忆。希望这本书能唤起我们童年时的记忆,让儿时的那份单纯与欢乐再次涌上心头!让我们跟随主角再度重温那奇妙的神奇宝贝世界之旅吧!!
  • 莲缘

    莲缘

    元芳沁失忆之后又想起从前自己爱上一个莲妖的故事
  • 无上剑魔

    无上剑魔

    只有好好学习,才能改变自己的命运!在这片东方玄幻大陆上,有魔法,有剑法,有黑暗世界。这里的少年学习的当然不是科学知识,而是各种神奇的武功!
  • 庶女狂妃:王爷请自重

    庶女狂妃:王爷请自重

    21世纪,他们是各自叱诧风云的总裁冤家,一朝穿越,竟然重新回到前世,那时他是人人羡慕的美男王爷,她却是人人唾弃的世家庶女,带着前世记忆跟21世纪的记忆重新回到过去的她又怎么会甘于像以前那样卑微,上灭嫡母,下惩长姐,再拜名师,后称霸江湖,却又再次与他相遇。
  • 倾君欢:帝后如歌

    倾君欢:帝后如歌

    星座魔女一朝穿越成为漓月国丞相之女,原以为在这陌生国度能凭着自己的命理卦术混的风生水起,却未想,终究因爱误事。入宫不为其它,只为能助那个人一臂之力,只是因为相信他,却不想从一开始这就是个局,那个人从未想过同她生死与共。心软和信任换来的是身边之人一个个倒下,无措和慌张带来的是更加绝望的黑暗之地。她悔、她怨、她恨,奋起反击是否能改变命运?深宫人心险恶,步步荆棘,帝后宝座,如同烫手山芋,叫人生不如死。算计之下的友情,阴谋之下的亲情,杀意之下的爱情,什么是真?什么是假?【情节虚构,请勿模仿】