史塔莎诺炉

史塔莎诺炉（义大利语：Forno Stassano）是早期用来冶炼钢铁的一种电弧炉。1898年义大利工程师恩内斯托·史塔莎诺（义大利语：Ernesto Stassano）发明此种炉具，史塔莎诺炉是目前已知最早用于钢铁冶金的电炉。^[1]

历史

1896年，史塔莎诺在义大利北部的蓬圣马丹工作，开始构思将原本用来生产电土的电还原炉改造成用来冶炼钢铁的电弧炉。^[2]

1898年，史塔莎诺搬进位于罗马一座童贞玛加利大教堂改建而成的工坊。史塔莎诺开始建造他的第一座实验炉，该炉为小型竖炉，内部载有两根电极，能够产生功率95 kW的电弧间接加热含铁矿物，还原得到钢。同年，史塔莎诺在布雷西亚省的达尔福以类似的构造建造了第二座实验炉进行另一次实验，这次他的实验炉配备了功率更高的电极，能够产生370 kW的电弧。有了前两次造炉经验后，史塔莎诺继续修改炉体构造，减少了电极上方的空间，并区分出炉中电极摆放的位置与钢产生的位置。史塔莎诺也开始改变进炉料的内容，将原本全由铁矿石组成的进炉料改成混合了铁矿石、废铁、铸铁的进炉料。最终，史塔莎诺造出了能以80%废铁与20%铸铁为进炉料的电弧炉，生产出价格能与进口钢铁匹敌的高品质钢。^[2]

造炉有成后，史塔莎诺将他发明的炼钢电弧炉及相关的原则、技术申请各国专利。1898年得义大利、奥地利、西班牙、卢森堡、比利时、挪威、英国、瑞典、德国、美国专利。1901年得法国与匈牙利专利。1902年得瑞士专利。^[2]

基于达尔福的实验炉，1901年史塔莎诺造出了他最终型的炼钢电弧炉，装在杜林的兵工厂里。^[2]

1904年，史塔莎诺在杜林成立史塔莎诺热电炉公司（Società Forni Termoelettrici Stassano），这是已知史上第一座稍具规模的电炼钢厂。该炼钢厂于1905年启用，有两座1吨炉、两座2吨炉跟一座5吨炉。^[2]

之后的几年里，欧洲各国与义大利其他城市也逐渐开始使用史塔莎诺炉。1906年与1907年，德国波昂、奥地利圣波尔坦、英国泰恩河畔登斯顿与泰恩河畔新堡、美国桥镇与雷东多等等城市都相继出现史塔莎诺炉。1910年，热那亚的安萨多炼钢厂（Ansaldo steel plant，铁路商安萨尔多STS的前身）、米兰的凡泽第钢厂（Vanzetti plant，陶瓷商凡都里（葡萄牙语：Vandurit）的前身）也都装上史塔莎诺炉。^[2]

1900年至1915年间，炼钢电弧炉发展成三大派别，义大利人史塔莎诺的间接电弧炉（辐射加热型）、法国人保罗·埃鲁的绝缘底直接电弧炉（炉床不加热型）、瑞士佛立堡人保罗·吉侯（法语：Paul Girod (industriel)）的通电底直接电弧炉（炉床加热型）。但随著时间过去，工业界意识到只有保罗·埃鲁的绝缘底直接电弧炉最适合大量生产钢，以至于自1915年后史塔莎诺炉难逃逐渐被埋没的命运。^[1]

结构

间接电弧炉史塔莎诺炉的最终型，有著圆柱形铸铁外壳，壳内衬有耐火砖。构造大略能分成两部分：置有电极的上部、以及坩埚承载进炉料并将之熔融成钢的下部。^[2]

上部之炉壁嵌有三根附连接器的石墨电极，各相夹120°。连接器上覆有水冷铜模，并有液压系统可以移动电极。电极与地呈近水平放置。上部炉壁中央，相对于坩埚上方，有一装料口，装料口外壳为金属板，内覆耐火材料，壳外有滑轮机构控制装料口开阖。下部之炉壁，于坩埚相应处有一出铁口，使炼成之钢液得以流出。炉顶中央有一根排气管，加热时将废气导向炉外。^[2]

运作

史塔莎诺炉熔融废铁与铸铁，熔融过程中进行脱碳（英语：Decarburization）反应，最后生成钢。

操作过程大略为，先从装料口倒入待熔进炉料至坩埚。装料完成后，将电流通入电极，使电极间产生电弧。电弧产生热量，热传以热辐射的形式将热量传给进炉料，因此史塔莎诺炉也被称为间接电弧炉或辐射电弧炉（indirect or radiant arc device）。前述过程中，可适时重开装料口装入更多废铁、铸铁扩大冶炼成果。当全部进炉料皆熔融后，熔融进炉料进行初级冶炼过程，然后才从出铁口倒出。^[2]

参考文献

^ ^1.0 ^1.1 Ernesto Stassano - Le voci della scienza. Museoscienza.org. [2016-05-05]. （原始内容存档于2019-10-24）.
^ ^2.0 ^2.1 ^2.2 ^2.3 ^2.4 ^2.5 ^2.6 ^2.7 ^2.8 Catalogo collezioni - Forno elettrico ad arco indirettoforno Stassano - museoscienza. Museoscienza.org. [2016-05-05].

Museo della Scienza e della Tecnologia. Catalogo collezioni - Forno elettrico ad arco indirettoforno Stassano - museoscienza. Museoscienza.org. [2016-05-05] （意大利语）.
Lombardia Beni Culturali. Forno elettrico ad arco indiretto. [2018-08-18]. （原始内容存档于2016-06-03）（意大利语）.
Leone Puccinelli, I forni elettrici nella siderurgia, Torino, 1914 | MISC D.3338
Carlo Federico Bonini, I processi termoelettrici della siderurgia moderna: forni elettrici, Milano, 1914 | D.7802

[:0-1] 1.0 ^1.1 Ernesto Stassano - Le voci della scienza. Museoscienza.org. [2016-05-05]. （原始内容存档于2019-10-24）.

[:1-2] 2.0 ^2.1 ^2.2 ^2.3 ^2.4 ^2.5 ^2.6 ^2.7 ^2.8 Catalogo collezioni - Forno elettrico ad arco indirettoforno Stassano - museoscienza. Museoscienza.org. [2016-05-05].

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