人们通常用“百炼成钢”来比喻经过长期艰苦的锻炼，变得非常坚强，但是从字面意义上解释，“百炼成钢”是指生铁经过反复锤炼才能成为坚韧的钢。那么，究竟为何百炼才能成钢呢？首先我们要知道钢是什么。

钢或称钢铁、钢材，是一种由铁与其他元素结合而成的合金，当中最普遍的是碳。根据含碳量，铁可分为生铁和熟铁。生铁含碳量在2.11%至4.5%之间，熟铁含碳量在0.0218%以下，而钢的含碳量介于两者之间（0.0218%至2.11%）。因此，我们可以通过除去部分碳将生铁提纯，或是在熟铁中加入碳的方式，来制造钢。

人类利用铁的历史非常悠久，但在相当长的一段时间内，铁器无法在工业上大规模使用，而理想的材质——钢材，也不能大规模生产。直到19世纪，人们不断尝试，才找到了工业化炼钢的方式——贝氏炼钢法。

贝氏炼钢法的发明人，英国人亨利.贝赛麦

贝氏炼钢法的全称叫贝赛麦转炉炼钢法。这种炼钢法以发明人亨利·贝赛麦的名字命名，是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。现代钢铁就是基于贝赛麦工艺的技术制造的。

19世纪中叶在英国被称为“维多利亚时代”，此时的英国，工业革命已经势不可挡地席卷全国，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。在这种情况下，从前的炼钢方法已经不能满足工业和技术发展的需求，对于技术人员和科学家而言，寻找新的炼钢法就成了一个很值得投入精力的领域。

在寻找新的炼钢法时，最早获得成就的是英国的威廉•凯利。19世纪40年代末，凯利在肯特郡自己开办的工厂里发现，精炼生铁时，少加一些木炭，多向炉内鼓进些空气，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，不向外公布自己的发现。

维多利亚时代需要大量钢材制造铁路

在炼钢的领域最先公布自己发明的是英国人亨利·贝赛麦。

贝赛麦本人是一个职业发明家，在发明新的炼钢法之前，他就用钢铸造奖章而获得财富，更因为其在26岁时对光学显微镜的改进而荣获法国科学院会员的荣誉，只不过因为法国的局势动荡而回到英国。在此之后，他仍然可以凭借自己发明的一种制造金链的方法积累足够的财富购置家产。

1854年底，贝赛麦为英国军队发明的新式炮弹在靶场接受军方测试，军官们担心：用生铁铸造的旧炮发射这种新型炮弹，炮膛的强度是否承受得了炮弹推进药的爆炸力。贝赛麦后来回忆说：这是导致他考虑去寻找新炼钢方法的“一个火花”。

贝赛麦炼钢装置的外形图

循着这个灵感，贝赛麦开始将更多的精力投入到炼钢相关的领域中。随后他设计了一个高约1.22米的炉子，这是一个固定式的垂直容器，下部有6个风口，可加入熔融生铁约350公斤。他的目的就是要试图找到“不加焦炭的炼钢法”。

试验时人们对能否“不加焦炭炼铁”表示极大的怀疑。就连参加实验的工匠们都警告贝赛麦说，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1350℃大约上升到1600℃，反应非常剧烈，象火山爆发一样。整个过程约30分钟，而且不需要任何燃料，就这样，贝赛麦利用空气中的氧去除铁中的硅、碳等元素，使铁变成钢。贝氏炼钢法的实验就这样成功了。

贝赛麦转炉的外形和剖面

接着，贝赛麦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。使炼钢炉成为可转动的炉，即转炉。

1856年8月24日，贝塞麦首先在不列颠科技协会的一次会议上描述了他的炼钢法。当时他称之为“不加燃料的炼铁法”，并于1857年将这样的转炉炼钢法注册为专利。不过，美国人威廉·开雷声称，自己早在1851年就发明了类似工艺，并指责贝赛麦剽窃了他的技术，双方陷入了无休止的论战中。不过有一点可以肯定，那就是贝赛麦所采用的炼钢方式在他之前的确有人采用，但没有一个人考虑将炼钢扩大到工业程度。贝赛麦的转炉炼钢法一次可将350公斤铁炼成钢，这完全是工业级别的炼钢法了，也因此，转炉炼钢以贝赛麦的名义被很快推广开来。

保存至今的贝赛麦转炉

贝氏炼钢法解决了大规模生产钢的问题，也遗留了不少亟待解决的问题。

首先是，利用此法炼出的钢太脆，一击就碎，原因是矿石中含磷较高。

磷的问题在20多年后由英国人托马斯解决。托马斯认为生铁中的磷被空气氧化后，又被硅质炉衬还原成磷，重新进入钢水，如果需要除去磷，就要改进炉衬的材料。经过一番努力，他发现石灰石能使铁水脱磷，但必须把贝塞麦转炉原先的酸性硅酸质炉衬改为碱性炉衬。新的碱性耐火砖是用在高温下烧成熟料的白云石与焦油混合烧成的。

1877年，托马斯在南威尔炼钢厂进行了实验，用碱性耐火砖砌衬，在转炉冶炼过程中与鼓风的同时添加石灰石使炉渣成为高碱性，最终炼出了脱磷的钢。实验大获成功，创造了碱性转炉炼钢法，又称贝塞麦一托马斯法。

其次是，转炉吹炼法的铸锭内有许多气孔。这一问题由贝塞麦的一位苏格兰朋友乌希特建议“鼓风”之后加去氧剂（铁锰合金）得以解决。

贝氏炼钢法改变了包括造船业在内的许多产业

贝氏炼钢法是人类历史上首个以生铁大规模生产钢的廉价工艺。贝赛麦将这种转炉炼钢法申请为专利时恰逢工业革命的高峰，这种炼钢法为工业革命旺盛的产能找到了一个合适的用途，也解决了工业化大生产急需钢材的问题。

在此之后，人类掌握了大规模生产钢材的技术，从交通到基础建设，从军事到生活，钢铁得以被大规模运用。得益于贝赛麦炼钢法，19世纪末20世纪初的西方世界被称为“钢铁，蒸汽和铆钉的时代”。

经过现代化改进的贝氏转炉炼钢法

在贝氏炼钢法被发明出之后不久，平炉炼钢法由法国人马丁发明出来；

第二次世界大战后，不少国家开始实验用纯氧代替空气炼钢，1948年奥地利首先取得了技术突破，此法是把生铁水与废钢混合，倒入转炉中，然后吹氧，将碳与杂质迅速烧掉，用这种方法炼出的钢，质量可与平炉炼出的钢相媲美，所需时间却只有平炉的十分之一；

60年代起平炉逐渐失去其主力地位，许多国家原有的炼钢主力──平炉已经或正在陆续被氧气转炉和电炉所代替……