科普-中华学生百科全书-第599部分
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18 世纪初，这已不能满足对生铁日益增长的需要。炼铁需要焦炭，而焦炭日
益稀缺，而且昂贵。居民需要燃料，造船业和其他行业需用木材，森林被砍
光。这导致伦敦——1700 年左右人口已有 50 多万——以及其他一些需依靠
水路供应木材的城市，长久以来被迫改为烧煤。首都对煤的需要量不少，特
别是那些很不经济的、敞开燃烧的壁炉需煤量很大。这发生在欧洲大陆上由
于据称有害于健康而到处拒绝在屋中烧煤的时期。在这一点上，英国无疑又
走在了前头。
由于木材供应日益困难，在伯明翰附近科尔布鲁克多尔教友派教徒亚伯
拉罕·达比的冶炼厂尝试用烟煤替代木炭。然而试验却失败了。因为煤中所
含的硫会与铁化合，使铁无法利用。达比的儿子及其继任者，像他一样都是
实干家。他们设法把木炭和烟煤混合起来，用来熔铁。这一尝试也未能取得
令人满意的结果。
1753 年，最后动了这样的脑筋：在一座抽去空气的炭窑或圆炉中把烟煤
加热、烘烤，最后使之可用于高炉，如先前木材烧成木炭那样。这样就发明
了烧制焦碳的过程。木材，确切地说是木，在冶炼厂被焦煤所代替。焦煤在
高炉中所产生的热度比木高。这样，由于煤的供应充足，就为大大增加生铁
的产量创造了前提。向新的焦煤生产方法过渡，并不是一下子完成的，它是
一个长期的转化过程。1789 年炼铁厂的四分之一的产量还是用老式的木炭高
炉完成的。只是拿破仑战争中期，巨大的军火需要才导致最后转用焦煤生产
方法。
放弃木炭方法后，长期设在一度是林木茂盛的地区的炼铁厂被迁移到矿
区去。矿区就逐步发展为工业区了。
煤和铁的结合构成开创工业化道路的支柱之一。它是新时代的曙光。但
当时的人们并未意识到钢铁生产将会带来一个什么样的发展。
煤的开采在传统的矿业企业中也还常受到技术缺陷之苦。虽然挖掘的坑
道并不深，但当人们不断往下采掘时，矿井的排水始终是一个难题。当时提
斗抽水以及简单的木制水泵还不足以使采掘不受干扰。由于被地下水淹没，
造成矿坑时时停产。
尽管有这些逆境，但在 1700 年左右，在大不列颠，每年已能开采 200
万吨烟煤。这一数字与以后年代的开采量相比，显得很小，但却表明，18 世
纪初英格兰和苏格兰已有一万名以上的工人在矿上日夜工作，而这发生在工
业革命开始前的几十年里。应当说明，长期以来煤还是用手工挖掘、手工运
送的，因此每个人的平均产量不可能很高。但矿业毕竟是第一批较大的企业
部门之一。
对煤日益增长的需要，促使那些有钱的大商人，投资购买新的矿山设备。
因为由于煤炭消费的进一步增长，他们估计会从这些投资中获得相应的利
润。
那些勘察出其领地有煤矿的大地主，对这种就在眼前的利益也感兴趣。
在欧洲大陆开矿受领主的矿权限制，而英国则不同，地主可以对其地产自由
处理。由于个人无法筹足开矿所需的资金，因此资本公司逐步建立。英国东
印度商业公司就是一个先例。这些股份公司把新的矿山企业的领导权交给一
个由股东选出的委员会，由他们来监督矿山的开采和经营。
由于进水，矿坑开采不时中断，不仅引起矿工，而且引起投资者以及矿
主的忧虑。因此从 18 世纪初起，不断提出为矿山制造新的水泵系统。这个问
题直到瓦特的蒸汽机诞生后，才得以很好的解决。
蒸汽机在矿山及炼钢厂的首次使用是钢铁工业的一个发展。但对钢铁工
业的发展起决定性作用，在任何情况下，都是煤和矿砂产量能够持续上升。
在所有的国家，上一个世纪的传统矿业——金银铜的开采量居领先地位。但
现在是煤的意义日见重要。早在 17 世纪，它在英国已经获得无可争辩的重要
地位。
煤的需要以不停的势头增长。开采出来的煤大部分用于家庭，家庭用煤
的需要量在不断增加。
还在 1842 年，壁炉消耗了大不列颠煤开采量的 2／3，当时年产约 3000
万吨。另外一部分煤则作为新的瓦特式蒸汽机锅炉的燃料。剩下的部分是炼
铁厂高炉消耗掉的。随着时间的推移，煤的出口意义日益重大。出口从 1828
年的 25 万吨上升到 1845 年的 2100 万吨。随着汽轮航运的开始，有越来越多
的煤运往英国在世界各地的港口。
在矿山，蒸汽机原来只作抽水用，不久也用于抗道的抽风（“通风”）。
早在 1783 年，一改过去一直用提斗从矿坑运煤的办法，第一次借助蒸汽机来
运行。到了 18 世纪 90 年代，运煤条件有了进一步改善。从此运输塔就成为
矿区的一项显示其特征的标志。人们看到高高耸立的矿山运输塔就知道脚下
是一片矿区。
在以后的数十年中，虽然矿业领域未有引起轰动的发明，但煤炭工业作
为工业原料以及不可缺少的新兴能源，日显重要，而传统的水轮及人口的增
长，早在汽轮和铁路交通发展带来新的工业化阶段以前，就使得矿工的人数
以及煤的采用量年年上升。到 19 世纪中叶，英国的煤产量已上升到年产 5000
万吨。当时在矿上约有 20 万工人在劳动。工业化在大大向前推进，但高潮还
未到来。
与煤的开采相适应，铁厂的产量也在增长。蒸汽机制造厂、纺织机械厂、
炼铁厂以及很多其他生产部门如雨后春笋般的出现的车间与工厂，都要用
铁。冶金厂因此成为一个较大的行业单位。
由于把煤转为焦炭的方法数十年以后才为大多数冶金厂所采用，所以最
初还不能说到那时为止很有限的生产能力有什么增长。第一批高炉生铁的日
产量没有超过 4 吨。几年以后，即 1740 年在谢菲尔德由本杰明·亨茨曼首次
生产出了苷埚钢。这是一种由于加入其他物质而较为纯质的钢材，其质量在
英国从未达到过。为了满足较高的要求，英国在此以前一直输入瑞典或德国
的钢材，这些钢材是用高质量的矿砂冶炼的。在 18 世纪的上半叶，瑞典是欧
洲最重要的产矿砂国家，因为在那儿不仅有高质量的矿砂，而且木炭可以无
限量地使用。
即使在亨茨曼扩充了他的设备，其他冶炼厂也援用了他的生产方法后，
苷埚钢的产量仍只是缓慢地上升，远远不能满足需要。
直到 1766 年，炼钢才有新的方法。亨利·科特发明了一种新的方法——
搅炼法。通过“鼓风”在搅炼炉或火焰炉中炼一种可锻的钢。这一方法，直
到 19 世纪中叶以后，才由更为合理的炼钢方法所替代。这种方法是：在高炉
中把矿砂用焦炭熔炼成很脆的生铁，这种生铁在搅炼炉中变成一种粘稠的材
料，用一长钢钩不断搅拌，并吹入很热的空气，加入硅、锰、碳，最后把形
成的矿渣清除掉，这样就获得一种可锻的焊接钢。
蒸汽机从 1776 年起首次给冶金厂以刺激，促使其发展。由于煤碳可任意
使用，高炉的容量也随之增大，生铁的产量也随之提高。在炉内用蒸汽机鼓
风可比过去用水轮驱动获得更高的温度，可以更快更好地炼出铁来。几年以
后，英国已能出口钢材制品。
蒸汽机在冶金厂首先用于高炉鼓风之后，没过几年（1782 年起）在炽热
的铁块造型过程中，就被用作轧制的动力。轧钢技术就此开始，它在几十年
内对生产钢板，型钢以及钢轨（后者自 1820 年起）有着前所未有的意义。锻
制钢板就不需要太古时代（青铜器、铁器时代）以来的那种费力的手工操作
了。现在替代那古老的手工操作的是轧钢机、锻压面以及拉丝机。它在 18
世纪进入 19 世纪时，经历了发展的早期阶段。
在 18 世纪末的最后十年，直到 1803 年，很多高炉平地而起。1803 年这
一年之所以具有意义是因为从这一年起，矿山首次将蒸汽机用于运输，就是
说，出现了第一批机车。随后，在拿破仑战争时代，战争的需要带来了生产
的进一步增长。1810 年英国已生产了 25 万吨生铁。威尔士的一座铁厂这一
年雇用了 2000 人，生产了一万吨钢。
那时最重要的军火工厂是位于爱丁堡与斯特林的卡伦铁厂。该厂创建于
1760 年，以其生产的短型军舰用炮而闻名。这种炮被用来装备英国海军。制
铁业从这里开始在苏格兰西部发展起来。谢菲尔德，这是英国几世纪以来刀
具锻制业的基地。诞生之初还只是一座简陋的铸钢工厂，但已初步繁荣。1786
年，这里的刀具刃具厂安装了第一台蒸汽机。小型制铁工厂制造家用器皿及
工具固然还只在较小的车间进行，但钢铁加工业的重点已转到较大的企业。
在拿破仑时代以后的和平岁月中，铁的意义日益重要。即使在以后的几
十年内，其他国家已开始了工业化，但英国对钢铁的需要却增长得更快。最
重要的销路是美国市场。比利时、德国和瑞士在其工业的早期以及建设初期
都是用英国钢铁制品装备起来的。在英国，钢铁也开辟了新的使用范围。除
了制造机器，生产军火和工具、耕犁以及其他农业器械、制造锅炉和盛器以
外，建筑业中的铁桥和其他钢铁结构也日益具有重要意义。
1755 年，约翰·威尔金森（第一位汽缸钻制厂厂主）会同另一个工业家
约翰·威尔金森建制了第一座铁制拱桥。与老一辈的海员“木材上浮，铁则
下沉”的说法相反，就是这位约翰·威尔金森于 1787 年建造了第一艘铁船。
这是一艘由铁板铆建的轻艇，长 22 米。这艘在伦敦泰晤士河上航行的铁船，
象征着造船业新时代即将来临。但请注意，上述的一些例子还只是个别现象，
是为同时代人所惊叹的信号，是发展的前驱。它们到很晚，到 19 世纪下半叶
才起到划时代的意义。农业还是国家最重要的经济部门。工业还只是在幼年
时期。
19 世纪 20 年代，发明了热风鼓风，这是高炉煤气的经济利用，促使高
炉提高了功效。但在 19 世纪中叶以前，还谈不上钢铁大量廉价的生产。
工业化的新动力——蒸汽机
法国人德尼·帕潘 1680 年后曾在伦敦随物理学家罗伯特·义耳从事科学
工作。在其研究蒸汽压力时，首次设计制造了一台简单的蒸汽机。他的想法
由其他实践家进一步探讨。十年后，终于制成了矿坑排水用的蒸汽机水泵。
萨弗里 1698 年搞的一种吸入压力水泵“矿工之友”以及托马斯·纽科门 1712
年搞的火力机械都是蒸汽机时代最重要的先驱机械。
从技术史的观点来看，工业发展的一个伟大转折点的先驱者是令人敬佩
的。但在工业史上具有意义的是带来系列生产，广泛发挥工业潜力，从而引
起社会变化的成绩。这样的成绩是由詹姆斯·瓦特取得的。同时代的人以及
后来的人给了他最高荣誉。他设计了第一台真正可用的蒸汽机，因此被认为
是伟大的工程师和实业家。
瓦特的蒸汽机和阿克赖特的纺纱机于 1769 年两者同时获得专利。它们开
拓了工业化发展的道路，工业化从此不停地向前推进，到拿破仑时代的末期，
还只限于局部地区，从此以后，即以波涛汹涌的规模，在 19 世纪席卷欧洲和
北美，到 20 世纪则在经济、社会，即生活的各个方面和领域内改变了整个世
界。
苏格兰人詹姆斯·瓦特的父亲是从事建筑业的。詹姆斯由于身体孱弱，
当了一名精密机工。他禀赋高超，孜孜好学，熟悉他那个时代的科学问题。
他以独特的锲而不舍的精神，努力干好他的工作。后来瓦特成了格拉斯哥大
学的机械师，年轻时代就开始研究当时科学家和实践家都在探索的问题：怎
样恰到好处地用水蒸汽做功。1763 年他接受任务把纽科门的“火机”模型转
化为实物。从 1712 年起，英国大多数煤矿已装上蒸汽驱动的水泵。这种水泵
的吸水功效很差，却消耗大量燃料，工作起来很不经济。直到 1769 年才约有
100 多台多半照纽科门的系统制造的咝咝作响的庞然大物。从这一数字中可
轻易地看出问题的紧迫性以及煤矿经常遇到水患的困扰。但实际上这种笨重
的机器真正可以使用的还不到半数以上。
瓦特深入地研究机器的样机后，认清了功率很低的原因。这是因为在汽
缸中喷入冷水，使得在锅炉中产生的蒸汽冷凝。由于失热过多，无法提供足
够的低压来提高蒸汽水泵的吸入效能。新进入的大部分蒸汽，在每次冲程把
汽缸重新加热时就消耗掉了。瓦特在其 1765 年建成的样机中，装入一个冷凝
器，那是一个与汽缸隔开的空室。蒸汽在此冷凝。用这个方法可以在燃料较
少的消耗下，获得大得多的功率。由于加装了冷凝设备，最终发明了一种可
付诸实用的蒸汽机。此后，瓦特与矿主兼冶炼厂厂主约翰·罗马克博士签定
了一项使用机器的契约。罗巴克看到这一发明的价值，但由于不断建立新厂，
资金周转有困难。罗巴克的债权人主要是伯明翰的一个厂主马修·博尔登。
伯明翰是一个冶金加工业传统悠久的城市。博尔登在机器行业颇孚声望，受
过高等教育，精明能干。1774 年他把企业从城市迁往邻近的地区索霍，他在
那儿的企业拥有水轮机。他在罗致瓦特之前，已雇佣了好几百人。
博尔登有兴趣将其冶炼厂中的锻压设备、砂轮以及磨光机部配上蒸汽驱
动。他从破产的罗巴克财团中获得了瓦特的冷凝器专利。瓦特本人的技术才
能，博尔登是了解的。瓦特随即成了企业的合伙股东。此后，瓦特开始了数
年如一日顽强地对其发明进行改进。这中间时常伴随着失望与沮丧。
为了钻空能够承受蒸汽压力的铁质汽缸，博尔登和瓦特罗致了享有盛誉
的铸造专家约翰·威尔金森。他了解炮筒的浇�
