世界现代前期科技史-第21章

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马斯（1850—1885）。　

　　　　　托马斯幼年丧父，家里很穷。他在17岁时放弃了进大学的想法，到一个　

小法院当职员。但他上进心很强，每天坚持到夜校学习，主要学习化学知识。　

后来，他成了一名技师。1870年的一天，托马斯在夜校上化学课时知道了使　

贝塞麦转炉脱磷的重要性，于是他下决心要解决这个问题。从此以后，他把　

业余时间都用来钻研化学、冶金学教科书，并在家里布置了一个极为简陋的　

实验室以进行研究工作。他首先研究了为什么搅钢法可以脱磷的问题，通过　

试验他发现，在1300℃的温度下，磷不留在铁水里，而是成为五氧化二磷进　

入钢渣之中。当在1600℃的高温时，五氧化二磷又被还原为磷，磷又回到钢　

中。要想使磷进入矿渣，必须寻找一种经济适用的材料。后来，他发现石灰　

石是一种较为理想的材料。但如要向转炉内添加石灰石，必须要把原来的酸　

性炉衬改为碱性炉衬，否则石灰石就会与酸性硅酸质炉衬发生化学反应而使　

之受到腐蚀。终于，托马斯找到了一种可做碱性炉衬的材料——白云石。他　

把含石灰和镁的白云石用高温烧制成熟料，然后再与焦油混合做成碱性耐火　

砖，砌在炉内。于是使原来的炉衬由酸性硅酸质改变为碱性石灰质。在这种　

改造过的转炉内倒入高磷铁水，在冶炼过程中吹入空气，同时添加石灰石，　

使炉渣变为高碱性炉渣，这时被氧化的磷与石灰结合在一起，留在炉渣内不　

再返回钢中，因而实现脱磷。这正是托马斯炼钢法原理。1877年，托马斯在　

一个星期天到南威尔士炼钢厂与在该厂当化学技师的兄弟合作进行实验，结　

果脱磷喜获成功。　

　　　　　1878年3月，托马斯向英国钢铁协会报告了他的研究工作，但是并未引　

起重视。后来，英国一个叫温萨·里恰兹的钢厂厂长知道了这件事，于是引　

…　Page　65…

　　起了他对托马斯研究成果的关注。1879年4月，在他的支持下，托马斯进行　

　　了一次公开试验并获得极大成功。从此，托马斯炼钢法得到了社会公认。　

　　　　　　冶金技术，在冶炼阶段本质上是属于化工技术。钢铁的冶炼过程也是化　

　　学反应的过程。托马斯正是从化学研究入手，探讨炼钢过程中的脱磷问题，　

　　才找到了通向成功之路的金钥匙。托马斯炼钢法，将钢水中的磷氧化后与石　

　　灰结合留在了炉渣内，故使炉渣含磷较高，经粉碎处理后还可作为很好的农　

　　业肥料。　

　　　　　　托马斯炼钢法，化解了贝塞麦转炉存在的难题，无疑对转炉的推广应用　

　　起到了促进作用。同时，托马斯的发明对平炉亦可使用。平炉用碱性法炼钢，　

　　使用含磷较高的铁也能达到较好的脱磷效果。由于托马斯炼钢法的成功，而　

　　使高磷矿、褐铁矿成为炼铁的重要资源。于是托马斯炼钢法，在德国、法国、　

　　比利时、瑞典等盛产高磷矿石的欧洲各国迅速得到推广。　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　3。钢铁时代的到来　

　　　　　　在18世纪与19世纪之交的近百年时间内，钢铁技术实现了巨大变革。　

　　特别是19世纪中叶的十几年，贝塞麦炼钢法、托马斯炼钢法、西门子—马丁　

　　炼钢法，三大炼钢技术的发明，使转炉炼钢和平炉炼钢迅速发展起来，并与　

　　原有的高炉炼铁技术一起构成现代钢铁技术体系。1900年，法国人海罗尔特　

　　采用电弧炉炼钢成功，增添了用电炼钢的新技术。19世纪后30年，钢铁工　

　　业以惊人的速度发展。炼铁、炼钢、铸锭、轧制等一系列生产工艺也逐渐成　

　　龙配套。1870年—1900年，全世界钢产量从51万吨跃至2850万吨，30年　

　　增加了50倍以上；铁的产量从1400万吨提高到4100万吨，增加了2倍。在　

　　这一时期钢铁工业发展最快的是美国。美国抓紧时机，大规模引进欧洲的炼　

　　钢技术，到1889年，美国的钢产量超过欧洲各国，在世界排名榜上占据了头　

　　把交椅。1870年以前，英国的钢铁产量最高，占世界总产量的一半以上，有　

　　　“世界的铁工厂”之称。1880年后，增长缓慢，占世界总产量的比例相对下　

　　降。尽管当时在英国有不少技术发明，但因企业界的保守而不能迅速投入使　

　　用，也就不能很快发挥应有的效益。1870年，美国进入垄断资本主义阶段，　

　　从1880年起，其钢铁产量占世界总产量的比例不断上升，到1890年，美国　

　　的钢铁产量已居世界第一位。1890—1900年，美国垄断资本逐渐形成，1901　

　　年，摩尔根财团建立了钢铁托拉斯，垄断了美国的钢铁生产。1919年，美国　

　　的钢产量已占世界总产量的59。2％。1870年，德国完成了产业革命，钢铁产　

　　量已超过法国。1873年后，在德国出现了钢铁企业联合组织——卡特尔，使　

　　德国的钢铁产量得到大幅度提高。　

　　　　　　世界和主要产钢国历年钢产量一览表①　

　　　　　　　（单位：万吨）　

　　　　　　年度世界英国德国法国美国俄国日本　

　　　　　　1875　190　72　37　26　401。3　0。1　

　　　　　　18804401326239127310。2　

　　　　　　1890124036421690435380。2　

　　　　　　1900285049866515910352210。1　

①　参见《中国大百科全书》矿冶卷第569　页，1984。9　版。　

…　Page　66…

　　　　　191060506481370341265134425　

　　　　　随着炼钢技术的发展，逐步分化出炼制特种钢的技术。1856年，英国的　

马歇炼出了可用于制造刀具的高碳钨锰钢。1882年，哈德菲尔德（1859—　

1940）发明了具有良好耐磨性能的锰钢。1885年，德国的迈尼斯迈发明了无　

缝钢管。1898年和1906年美国的泰勒　（1856—1915）和怀特分别研制成功　

可用于制造高速金属切削刀具的以钨和铬为主要合金成分的现代高速钢。　

1900年前后又发明了可制造发电机，电动机和变压器的硅钢片。1913年美国　

人布里尔利偶然发现镍铬合金钢不生锈，由此发明了不锈钢。　

　　　　　19世纪末，钢铁成为工业各方面最基本的生产材料。钢铁作为建筑材　

料，在18世纪就已开始，到19世纪有不少桥梁是用钢铁建造的。其中最具　

代表性的铁桥有3座。一是美国人埃底设计的桑特·路易斯大桥。其中央跨　

度为158米，两端各为153米，是一座公路、铁路两用铁桥。二是宝尔克菱　

大桥，是美国的诺布菱设计的，是一座连结纽约的曼哈顿和布尔库林两区的　

钢丝斜拉吊桥。其独特的设计和施工技术被称之为“空中线法”。这种方法　

的跨度可达到500米以上。这座桥的建成用了13年时间，成为19世纪最大　

的工程之一。诺布菱父子为此作出了不寻常的贡献。第三座铁桥是英国东部　

的佛斯桥，全长2。5公里，桥长1000米，跨度超过500米，桥的中央有3　

座钢塔座落在岩礁上，每个塔高105米，每个桥基受力10万吨。此桥1890　

年3月4日建成，共用了7年时间，其规模之宏伟超过了美国的宝尔克菱大　

桥，位居当时世界之首。　

　　　　　钢铁用之于建筑，突破了传统的建筑材料，几千年的土、木、砖、石受　

到了挑战。1851年，在伦敦举行的第一届国际博览会，英国专门建筑了水晶　

宫。这座面积7。2万平方米的三层建筑，把玻璃和钢铁用作主要材料，仅铁　

柱就用了3300根，铁梁用了2300根，总计用铁7300吨。由于钢铁部件采用　

工厂预制，所以整个建筑工期用了不到半年。当巴黎举办1889年的国际博览　

会时，法国人以埃菲尔铁塔的建成，作为向博览会的献礼，迎接来自世界各　

地的宾客，显示了他们高超的建筑技术。　

　　　　　当最早的水泥——波特兰水泥问世之后，钢铁与水泥的结合，使建筑技　

术又发展到一个新阶段——钢筋混凝土结构阶段。法国园艺家莫尼埃　（1828　

—1906）为增加混凝土的强度，以防止其破裂，采用了在混凝土中放置钢筋　

的作法。起初他用此法制做花盆，效果很好，后来又建造了贮水池和桥梁，　

于是他取得了这项发明的专利权。1884年，法国人对它详加研究，后广泛应　

用于建筑。其后，瑞士于1890年建造了跨度为40米的钢筋混凝土拱桥。法　

国巴黎在1894年，建造了一座钢筋混凝土结构的教堂。美国的辛辛那提在　

1903年建成了一座16层的混凝土建筑，以后美国又建成了228米高的摩天　

大楼。　

　　　　　钢铁不仅是工业的生产材料，而且成为重要的军用物资。历史上早就出　

现了用钢铁打制刀、枪、剑、戟，以作武器的情况，这里我们不去说它。我　

们只说火药发明之后，到了近现代在钢铁大发展的情况下，在现代战争中钢　

铁所占有的地位和重要作用。　

　　　　　火药的发明，枪、炮的出现，改变了以往近身搏杀的战争方式。美国的　

马克沁本是电气工程师，由于战争的需求他转而去研制速射武器。1887年他　

发明了速射机枪。当马克沁带着机枪到俄国表演试验时，俄国人不相信这种　

只有一根身管的怪异武器能达到600发/分的射速。当马克沁一扣扳机，未用　

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半分钟打光了333发子弹时，俄国人惊讶得目瞪口呆。马克沁发明的机枪在　

实战中获得了“陆战之王”的桂冠，成为现代战争中的常备武器。大炮也是　

近现代战争中出现的主要武器，从过去的铸铁炮到　1907年法国发明的　155　

毫米的加农炮，经过不断地改进，使现代战争由枪战过渡到了炮战。19世纪　

末，由于内燃机的发明，出现了将矛与盾集于一身，攻与防二者皆能的新式　

作战武器——坦克。英国在1915年试制成功世界上第一辆坦克“小游民”，　

并很快生产出第一批坦克。当初的坦克是以内燃机为动力，采用了履带式拖　

拉机的底盘，钢铁装甲厚度为5—10毫米，并装配有两门57毫米口径的火炮　

和4挺轻机枪。在第一次世界大战中，坦克初上战场便大显威风。它造成了　

德军的恐惧，并使英军获得松姆河战役的胜利。在1917年，英法联军集中了　

474辆和604辆坦克，分别在“康布雷”和“亚眠”战役中对德军发起攻击，　

并取得重大胜利。可以说坦克是导致第一次世界大战结束的第一个因素。从　

此这种钢铁战车成为陆地战争的主要打击力量。19世纪60年代，随着蒸汽　

机的推广使用，蒸汽军舰开始取代木帆战舰。这一变化，对钢铁工业是个极　

大的促进。火炮用于装备军舰后，相应要求提高战舰的装甲水平和使用大马　

力的蒸汽机。1860年，英国第一艘蒸汽装甲舰下水。到1864年，英国已作　

好战斗准备的22艘军舰中，有一半是装甲舰。其他国家在海上优势的竞争中　

也不甘落后，相继使军舰披上了铁甲。在舰船的发展中，一面是火炮的威力　

不断增大，一面是装甲的厚度和防护性能�

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第21章

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