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bob手机网页版登录入口千年钢铁工业发展史

2023-08-27 阅读次数:

  图坦卡蒙有一把铁匕首 ,在古代,这位极富权势的法老,把这柄铁匕首当成非常珍贵的宝物。当英国考古学家霍华德·卡特发现图坦卡蒙墓,并看到这把匕首时,感觉它十分特别,后来通过实验证明,这把匕首的刀刃来自遥远的外太空,是用陨铁打造而成。

  对我们的祖先来说,这种奇特的合金(陨铁)是来自神明的馈赠。古埃及人称它为biz-n-pt。在苏美尔,它被称为an-bar。两者都可以解释为“来自天堂的金属”。铁镍合金具有一定的延展性,可以根据需要锻造成各种形状而不会碎裂。但这种“靠天收”的钢铁来源十分有限,使得这种神灵的金属在古代比宝石或黄金更有价值。

  人类在自己脚下的岩石里找到钢铁,花了几千年时间。公元前2500年左右,近东的部落成员发现了隐藏在地下的金属来源。它看起来和“天外来铁”十分相像,但有些不同。铁与石头和矿物混合在一起。提取铁矿石并不像捡起一块金或银那么简单,第一批矿工在挖掘矿石之前需要进行仪式,以安抚内心的惶恐。那感觉就好像在开启神明隐藏在地下的宝藏。

  要了解钢铁,我们必须首先了解铁,因为金属几乎是一样的。钢含有98%至99%或更高的铁。剩下的是碳,一种含量很小的添加剂,它对金属的性质产生重大影响。在建造摩天大楼之前的几千年里,人类不断钻研铁的加工方式,改进冶炼和锻造方法,从而越来越接近钢铁。

  印度铁匠把“乌兹钢”运送到世界各地贩卖。在大马士革,叙利亚铁匠使用这种金属锻造了著名的,几乎是神话般的大马士革刀,据说它足够锋利,可以在半空中切割羽毛(像《权力的游戏》中瓦雷利亚钢铁一样的超级材料),被誉为世界第一名刃。乌兹钢是最早的钢铁,被贩卖到西班牙的托莱多,那里铁匠的铁匠用乌兹钢为罗马军队锻造刀剑,世界上最凶悍的战士配备的就是大马士革刀。

  随着罗马帝国的衰落,欧洲陷入了混乱。印度仍然在制造其耸人听闻的钢铁,但它无法将乌兹钢可靠地运送到欧洲,那里的道路因战乱而变得极不安全,商人经常遭到伏击,另外还有可怕的瘟疫和疾病。在西班牙的加泰罗尼亚,铁工开发了类似于印度的熔炉:加泰罗尼亚炉,用以生产锻铁。他们用这种金属制造了马蹄铁,车轮,车门铰链,甚至是钢制涂层盔甲。

  atana由Masamune锻造,被认为是14世纪镰仓时代日本最伟大的剑士

  剑士使用粘土,木炭或铁粉进行下一步,沿着刀身刷涂。钢中出现的图案类似于木纹,有旋纹结和涟漪,日本的katanas被命名为“漂流沙”、“月牙儿”和“Shuten-dōji杀手”,这是日本神话中的猛兽。今天留下的五把古代武士刀,称为“天下五剑”,在日本被保存为国宝和圣物。

  在今天的德国莱茵河谷,金属工人开发了一个大约10英尺高的装置,底部放置了两个波纹管,以容纳更多的铁矿石和木炭。高炉炽热,铁吸收的碳比以往任何时候都多,混合物变成铸铁,可以很容易地倒入模具中。

  但铁的繁荣造成了一个问题。随着欧洲大国开始在全球范围内扩展其势力,他们消耗了大量的木材,用于建造船只,制作木炭。在《钢铁:从矿山到工厂》这本书里提到,一台英国的窑炉每年大约需要240英亩的树木。大英帝国开始转向尚未开发的新世界,并开始往美国殖民地运送冶炼金属。但是,殖民地的炼铁摧毁了英格兰炼铁厂的生意。

  E.F. Skinner的油画,展示了1916年南约克郡Piiston钢铁厂贝塞麦工艺生产的钢材。

  英国燃料问题的答案来自铸铁锅制造商。Abraham Darby 童年时期大部分时间都在麦芽厂工作,bob手机网页版登录入口而在18世纪早期,他采用了自己以前磨大麦时的一种技术:烧烤煤,一种可燃的岩石。其他人曾试图用煤冶炼铁,但达比是第一个在冶炼前烧煤的人。烤煤可以保持的热量远远超过木炭,并可以帮助铁匠制造出更薄的生铁,非常适合倒入。今天,可以在Coalbrookdale铁博物馆看到达比的大型高炉。

  Henry Bessemer 是英国的一位工程师和发明家,因许多发明而闻名,包括金色黄铜涂料,排版机键盘和甘蔗打碎机。Bessemer 在业余时间,对铁矿石进行了实验,并测试了不同的冶炼方法。在实验过程中,他发现了使用煤,可以大大提升冶炼的效率。

  19世纪50年代,克里米亚战争在东欧爆发时,bob手机网页版登录入口Bessemer 建造了一个新的细长炮弹。他把它提供给了法国军队,但当时传统的铸铁大炮太脆而无法开火。只有钢才有更强大的性能来处理受控爆炸。

  19世纪60年代,从采矿、炼铁到最终制成成品,美国钢铁的生产经营极为分散,这就会导致最终产品的成本很高。

  到目前为止,bob手机网页版登录入口卡内基生产的钢铁产量几乎是全英国的一半。其他钢铁公司也开始在全国各地兴起,美国突然成为了钢铁行业的顶峰。

  为了降造成本,工人的工资很低。1890年,工人们每周工作84小时,工资只有不到10美元(今天约250美元)。而且,事故频发,空气也受到严重污染。当时,人们把钢铁城称为“地狱中的地狱”。

  施瓦布又担任了另一家快速发展的公司——伯利恒钢铁公司的总裁。1914年,也就是大战前两个月,施瓦布收到了英国战争办公室的秘密消息。英国人希望伯利恒为英格兰建造4000万美元的武器,并且不与皇冠的敌人做生意。

  西门子的玻璃熔炉花了将近20年才开始进入冶金领域。在19世纪60年代,一位名叫马丁的法国工程师建造了一台西门子炉来冶炼铁,再循环的热量使金属液化比Bessemer的时间更长,可以使工人有更多的时间来添加精确数量的含碳铁合金,将材料转化为钢。而且由于额外的热量,甚至废钢也可以熔化。到世纪之交,西门子 - 马丁工艺,也被称为平炉工艺,已经在世界各地流行起来。

  1912年,一位名叫Harry Brearly的英国冶金学家正在寻找一种方法来延长枪管的生命。他用铬和钢合金进行试验,发现含有一层铬的钢特别耐酸和耐腐蚀。

  一家名为维多利亚的公司引进了来自英国的新型防腐金属,开始为瑞士军队锻造钢刀,并将这种金属重新命名为Victorinox。今天,可能很多人的抽屉里都有一款他们的红色小刀。

  突然间,不锈钢遍布全世界,防腐、闪烁的金属成为了手术工具和家居用品的关键材料。1959年,工人们在美国圣路易斯建造了不锈钢大拱门,这座大拱门仍然是西半球最高的人造纪念碑。

  1970年,美国钢铁公司是全球最大的钢铁公司,70年以后,被新日本钢铁公司取代。20世纪90年代,中国成为了世界顶级钢铁制造商。美国伯利恒钢铁公司于1995年关闭了其工厂。直到20世纪末,大多数美国钢厂终于采用了Durrer 的“基本氧气工艺”。根据世界钢铁协会的数据,截至2016年,美国钢铁产量排名第四。

  世界上大部分不锈钢都是小型钢厂打造的。这些金属制品不是从头开始制造钢,而是将废钢熔化再利用。小型轧机中最常见的炉 - 电弧炉,也是西门子公司发明的,使用碳电极产生电荷以熔化金属。

  在过去的半个世纪中,小型钢厂的扩散是回收旧钢的关键一步,但要实现完全可持续的冶炼还有很长的路要走。众所周知,钢铁工厂是温室气体排放源,在麻省理工学院,研究人员正在测试用于冶炼金属的新型电力技术。这些电熔炼技术有可能会显著减少温室气体的排放,如果加以改进,还能处理具有更高熔点的金属,如铁和钢。

  目前,用于限制汽车尾气排放的技术也正在测验中,去年2月,一家名为Voestalpine的奥地利制造商建造了一座工厂,旨在用氢燃料技术取代煤炭,这种技术可能至少需要二十年的时间。

  在21世纪,机遇和挑战发生了新的变化。但跟以往的印度坩埚、德国高炉和美国铸造厂一样,问题会一直存在。我们该如何在制造钢铁方面做得更好?