登陆注册
5957500000006

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
  • 世界自然奇观

    世界自然奇观

    在人类赖以生存的这个地球上,自然界亿万年的沧海桑田造就了无数令人震撼的自然奇观。北极的岛屿、南极的火山、赤道的雨林……它们在大自然浩瀚无际的舞台上演绎着地球不老的传奇。为了使广大青少年朋友开阔视野,增长见识,本书采撷了世界上74处各具风采的奇美胜景结集成书,展示了最能体现大自然造化神工的地质地貌奇观。
  • 神秘现象

    神秘现象

    这个世界在以我们难以预料的速度变化着,在这个既短暂又漫长的变化过程里,诞生了多少神秘现象,难以估算。如:木乃伊的制作、法老的诅咒之谜、稀奇古怪的电台节目、古希腊古文明之谜、韦后为什么要杀夫等。这些现象背后究竟隐藏了怎样的历史真相和神秘力量,还无法全面了解。然而,令人欣喜的是,正是这些如此繁多的难以解释的现象,才让我们不断地去探索。
  • 恐龙未解之谜(世界未解之谜精编)

    恐龙未解之谜(世界未解之谜精编)

    本书是《世界未解之谜精编》系列之一,该系列精心收集了众多千奇百怪、扑朔迷离的世界未解之谜,内容涉及宇宙、生物、地理、飞碟、人体、恐龙、宝藏、百慕大、历史、金字塔、文化等多个领域,书中令人耳目一新和不可思议的未解之谜,给予了人类新的思索。人类究竟创造了多少奇迹,又留下了多少谜团,有待我们进一步探索和研究……我们深信,通过不断的努力,未知一定会变为已知。让无数探寻声化做利刃,刺破一桩桩人类千年未解之谜。
  • 低碳生活与环境保护

    低碳生活与环境保护

    谢芾主编的《低碳生活与环境保护》为丛书之一。《低碳生活与环境保护》内容涉及低碳生活与环境保护的各个侧面,文字浅显易懂,生动活泼。
  • 出土的谜团(下)

    出土的谜团(下)

    历史的长河缓缓地流淌,尘封的古迹变得更加神秘,循着千年古迹散发的神秘光芒,考古学者掘开尘封的古土,让一个个难解之谜呈现在人们面前。每一处远古遗迹的开掘,都展示出奇异的世界,散发着迷人的光点,吸引着人们去探寻。本书向读者展示了人类在时空长廊里考证历史的不停脚步。
热门推荐
  • 超级撩妹狂少

    超级撩妹狂少

    消失数年的撩妹老司机林萧重新回到柳城,解决了大陆十大高手,当然绝大部分是靠那高超的撩妹技巧。从此走向美女世界,当之无愧成为新世纪的超级撩妹狂少。
  • 馨默之约

    馨默之约

    艾馨作为公司一名普通员工在纷繁复杂的工作环境中靠着自己的聪明才智与能力生存下来。在事业与人生观抉择的关键时刻,雯莉作为新员工进入公司,她作为富二代子女具有独立、叛逆的个性,让她成为提拔和栽培艾馨并且共同进步的人,但别有用心的野心让两人最终形同陌路。李默是主人公艾馨的邻居,从小机灵优秀过人,家庭环境让艾馨对李默家有长期的依赖,两人在最要好之际却横遭雯莉夺爱。李默的贪图安逸与勃勃野心让他义无反顾的离艾馨而去,但是雯莉在自己的目的达成之后却对李默横加打击。作为多年的好友或许更确切的说从没放弃过对李默一颗真切的心,艾馨不仅在关键时刻与李默密切合作,更在他被雯莉利用又最终抛弃时坚持陪在他身边给他支持和鼓励,甚至李默被迫远走他乡之际还依然默默的等待与守候多年。两人的默契和艾馨对李默永不放弃的热爱之心让他们最终拥有完美的结局。
  • 独爱哥哥:并蒂孽缘

    独爱哥哥:并蒂孽缘

    稽首兰云大士前,莫生西土莫生天。愿将一滴杨枝水,洒作人间并蒂莲。并蒂莲,茎杆一枝,花开两朵,可谓同心、同根、同福、同生的象征。无奈本是同根,祝福别人却终究牵绊自己的一生。南海圣境普陀山烛火辉煌、香烟燎绕;诵经礼佛,通宵达旦;莲花池内万年金莲并蒂含苞待放。观音菩萨到此游玩欣赏,见花开并蒂好事成双,撒甘露于并蒂莲之上。千年后,并蒂莲终成正果,幻化为一对兄妹。哥哥蕖觅云,妹妹蕖问凝。哥哥法力高强,奉菩萨之命在人间救苦救难,累积公德。妹妹普陀之上修炼。相隔千里,分别百年,却依旧难逃命数。妹妹爱上亲哥哥,别说是西方净土,就是在人界平凡人家也是不可能被允许的。
  • 毒血女帝:废柴少主重生

    毒血女帝:废柴少主重生

    彼岸女少主,穿越时空,为复仇而来。所到世界仙气浓郁,种族多样,人们多修习仙术。然而她却被断言根骨奇差,是为废柴。阴差阳错下,成为血奴。她骄傲癫狂,不畏人言,歃血证道,誓要驭血为王。他白衣潋滟,惊才绝艳,却为她沥干周身血气,命丧苍凉。她以心为契,以血为咒,缚一城生灵入《九丘》,收天地戾气筑《八索》,坠入魔道,改命换格,只为留他肉身不腐。魔帝现世,八方惊。兵马戎戈,乱世哀。她说,“我不是一个好人。”他答道,“若你是无趣的好人,我那日便不救你了。”
  • 逆天绝脉

    逆天绝脉

    踏九重云霄,覆天灭道。凌万古千秋,永世长存。
  • 来自希望之日的救赎

    来自希望之日的救赎

    世人的渴望,闪烁耀眼的欲望乌托邦的理想,新世纪的辉煌通向光明的未来,遥远的希望之途智慧与科技,财富与文明美丽的世界,纠缠于谎言与迷雾对与错,罪与罚谁来将真理的光辉散播怀疑之土,绽放花朵的美艳人类的曙光,美好的幻想虚伪的真实,先知的愚昧欺骗?忠诚?背叛?旧世界的残渣,希望之火中消亡被抛弃的灵魂,角落中颤抖暗夜降临,来自绝望乡的救赎真与假,迷茫中徘徊飘忽不定的命运之途伊甸园的燃烧,反叛者的高呼亦是希望,亦是毁灭
  • 元曲鉴赏

    元曲鉴赏

    国学,顾名思义就是中国之学,中华之学。自汉代以来,由于国力鼎盛,威名远播,故海外又称大汉民族之学为“汉学”;狭义地讲,国学是指两汉时期的经学学术思想,而汉代人研究经学着重于名物、训诂,故后世称研究经、史、名物、训诂、考据之学为汉学。但海外所指汉学,均指汉民族之学,即对中国的研究,特指对中国的语言文化、文学、历史和风俗习惯的研究,囊括中华全部文化范畴。
  • 魂师世界

    魂师世界

    一缕幽魂自天外而来,降临此间少年,只手搅动风云,传说由此展开。
  • 清尘悠悠荡我心

    清尘悠悠荡我心

    那一天,他绝情地将这一份情生生斩断,把她伤得遍体鳞伤。她绝望,她痛苦,她不知为何老天竟如此对待她,夺走了她最重要的东西,现在又要抢走她的希望……她无助,甚至想过自杀,但偏偏,一个可爱的小家伙的降临,把她从黑暗中解救出来,给了她一丝希望……
  • 我是超级大富翁

    我是超级大富翁

    工作失败,父母离婚,追求五年的女朋友跟着富人出走,受到了打击的林海涛出了车祸,回到了高中时代。规整为零的生活,给予了他更多的兴奋与激动,把握住了一次次的商机,拥的了心爱的女孩……