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《鋼鐵故事》之鋼鐵�(shí)�

2024-06-28 14:59    來源:中國鋼鐵新聞網(wǎng)
  世界鋼鐵�(xié)�(huì)推出的《鋼鐵故事》文�(xiàn)通過追溯鋼鐵�(yè)�(fā)展�(jìn)程中難忘的歷史瞬間,如從隕鐵冶煉�,到奠定工業(yè)革命基石的貝塞麥煉鋼�,再到今天正在開�(fā)的強(qiáng)度更高,重量更輕、更具多功能性的鋼材,帶�(lǐng)讀者回顧了鋼鐵�(duì)人類歷史的巨大貢�(xiàn)并展�(xiàn)了鋼鐵在塑造人類社�(huì)未來所扮演的重要角�。今天我們介�20世紀(jì)�-70年代全球�(kuò)張時(shí)期的鋼鐵工業(yè)�
20世紀(jì)50年代美國加利福尼亞州舊金山街頭的擁有鍍鉻格柵的凱迪拉�
  鋼鐵�(shí)�
  即將�(jìn)�20世紀(jì)之際,煉鋼業(yè)成為重要�(chǎn)�(yè),科�(xué)逐步揭開了鋼的神秘面紗。英國科�(xué)家亨�?克利夫頓?索爾比(Henry Clifton Sorby�,把金屬試樣放在顯微鏡下觀察,�(jié)果引起了一�(chǎng)轟動(dòng)。正是亨利的探索性研究揭開了鋼的秘密,他�(fā)�(xiàn)若在鐵晶體中滲入少量的碳元素,有助于增加鋼的�(qiáng)��
黃鐵礦頁�
  1709年,亞布拉汗?�(dá)比(Abraham Darby)把高爐�(nèi)用焦炭煉鐵的技�(shù)推向了成�,產(chǎn)品可用于制作鐵鍋和水�。這項(xiàng)新技�(shù)提高了產(chǎn)�,從而導(dǎo)致對(duì)煤炭和焦炭的更多需�。而采煤業(yè)的難題是:如何避免地下煤礦透水�
  這也是一�(gè)成就偉大企業(yè)家的�(shí)�。在美國,當(dāng)約翰·皮爾�?摩根買下安德�?卡內(nèi)基的鋼鐵公司�,于1901年組建了美國鋼鐵公司�1906�,美國鋼鐵公司在印第安納州加里(Gary)建成新工廠,從此也�(chuàng)造了一座城市加�,而加里這�(gè)城市名正來源于美國鋼鐵公司董事會(huì)主席埃爾伯特·亨利·加里(Elbert Henry Gary)。摩根向卡內(nèi)基學(xué)�(huì)了整合生�(chǎn)工藝的各�(gè)�(huán)節(jié)從而提高生�(chǎn)效率和規(guī)��
  生產(chǎn)工藝不斷改�(jìn),平爐煉鋼逐漸取代了貝塞麥酸性煉�,并日趨成為鋼鐵生產(chǎn)的主流工藝。平爐煉鋼生�(chǎn)速度較慢,但這�(gè)缺點(diǎn)也正是優(yōu)�(diǎn)?!S化學(xué)檢測(cè)員有充裕的時(shí)間�(jìn)行分�,并在精煉過程中控制金屬成分,最終獲得強(qiáng)度更高的鋼種�
  隨著�(duì)鋼的性能更深入的了解,合金鋼被越來越廣泛地應(yīng)用�1908�,費(fèi)里德里希?克虜伯·日爾曼尼亞(FriedrichKrupp Germania)造船廠建造了一艘名為“日耳曼尼亞”(Germania� �366噸重的游艇, 船體用鉻鎳合金制��1912年,兩位克虜伯公司的德國工程�,本�?施特勞斯(Benno Strauss)和愛德華·莫勒(Eduard Maurer�,獲得了不銹鋼發(fā)明專�,然�,實(shí)際上不銹鋼的�(fā)明應(yīng)歸功于出生于謝菲爾德的英國化�(xué)家哈里·布雷爾利(HarryBrearley�1871-1948�。哈里在�(dāng)?shù)氐囊患覍?shí)�(yàn)室工作階段,開始研究耐高溫腐蝕的新鋼�。一次他嘗試在鋼中添加鉻,結(jié)�,可以說是最知名的含鉻合金問世了�
  �(zhàn)�(zhēng)的影�
  20世紀(jì)的兩次世界大�(zhàn)�(duì)鋼鐵生產(chǎn)造成巨大影響。如其他重工�(yè)一�,由于軍事裝備的需�,在很多國家鋼鐵制造被收歸國有。而且,為了運(yùn)送部�(duì)和軍用物�,建造鐵路和輪船也需要大量鋼��
  軍用車輛,特別是坦克也嚴(yán)重依賴鋼�。從坦克的發(fā)明到二戰(zhàn)�(jié)束,坦克殼所用鋼板必須具有均勻的�(jié)�(gòu),即采用滾軋均質(zhì)裝甲(RHA�。而采用RHA 的裝備已很普�,成為決定反坦克武器性能的標(biāo)�(zhǔn)�
蘇式T-34坦克(制造于1940-1958年)
  歡迎來到白色家電�(shí)�
  在經(jīng)歷了二戰(zhàn)期間的經(jīng)�(jì)衰退之后,貿(mào)易和工業(yè)開始�(fù)�。那些曾為生�(chǎn)坦克和戰(zhàn)艦提供鋼材的企業(yè)開始�(zhuǎn)向滿足汽車和家用電器等消�(fèi)需�。人口膨脹期恰好也是房地�(chǎn)興旺的時(shí)�。越來越多的人口流向城市,建筑變得更加寬敞高�,而主梁和鋼筋混凝土都需要大量鋼��
  �(jīng)�(jì)不斷繁榮以及技�(shù)不斷�(chuàng)�,生活也日新月異。到20世紀(jì)60年代,家庭中越來越多地使用大量家用電器,包括冰箱、冷凍機(jī)、洗衣機(jī)、烘干機(jī)�。此外,還有起源�1955年的鋼制集裝�,為船舶、公路、鐵路運(yùn)輸提供了�(qiáng)�、安全的方法�
  顯然,汽車迅速成為受歡迎的大眾消�(fèi)品,并因此促�(jìn)了石油天然氣工業(yè)的發(fā)�。這一�(fā)展過程帶�(dòng)了所有鋼材品種的�(fā)展�
  20世紀(jì)50年代美國廚房:鋼在戰(zhàn)后節(jié)約人力方面扮演了重要角色,出�(xiàn)了越來越多的金屬廚具并且�(jià)格低��
  高強(qiáng)度鋼
  新技�(shù)和基�(chǔ)�(shè)施的�(fā)展拉�(dòng)了特定力�(xué)性能新材料的需�。全球鋼鐵企�(yè)都開始應(yīng)�(duì)這一挑戰(zhàn),推�(dòng)�(chuàng)新研�(fā),新鋼種層出不窮,極大地拓展了鋼的應(yīng)用領(lǐng)�。人們通過添加一定數(shù)量的不同種元素到熔融的鐵礦石�,開始生�(chǎn)高強(qiáng)度低合金鋼(HSLA��
  油氣工業(yè)有更為特殊的需�。巨大的管線橫穿灼烤的沙�、冰封的荒野、或是浩瀚的海洋,這都需要具備高�(qiáng)度和高韌�,還需要有良好的焊接性能,以避免管線連接處出�(xiàn)薄弱�(diǎn)。這種情況�,HSLA鋼中的錳和其他微量元素保證了所需性能�
  20世紀(jì)60年代初起,HSLA鋼發(fā)展迅�,被用在從橋梁到割草�(jī)等各�(gè)�(lǐng)域。首�,HSLA鋼比傳統(tǒng)碳鋼擁有更高的重量與�(qiáng)度之�。一般說�,同等強(qiáng)度條件下,HSLA鋼大約比普通的碳鋼�20%-30%。這一特性使得HSLA鋼尤其適用于汽車制�,確保汽車的�(qiáng)度和安全性能,同�(shí)促�(jìn)輕量化并節(jié)約燃��
工業(yè)用鋼�
  國際間合作加�(qiáng)
  鋼成為現(xiàn)代社�(huì)的基�(chǔ)材料,鋼鐵工�(yè)也成為國與國之間�(guān)系的一�(gè)焦點(diǎn)�1951�,法�、西德、意大利和比荷盧�(jīng)�(jì)�(lián)盟(Benelux)組建了歐洲煤鋼共同體(ECSC��
  歐洲煤鋼共同體建立起共同的市�(chǎng)以推�(dòng)�(jīng)�(jì)增長(zhǎng),促�(jìn)工業(yè)�(fā)展和提高生活水平。歐洲煤鋼共同體�(duì)�(chǎn)品自由流通的�(guān)�,是�(chuàng)立歐洲聯(lián)盟的基礎(chǔ)�
  從火焰沖天到電氣�
  20世紀(jì)中葉,煉鋼技�(shù)獲得很大提升。堿性氧氣煉鋼法和電爐煉鋼法成為主要的生�(chǎn)工藝,使得生�(chǎn)過程更高�、更節(jié)�。甚至允許生�(chǎn)者把廢鋼作為原料�(jìn)行再利用�
  在引�(jìn)新技�(shù)的同�(shí),鋼鐵企�(yè)也不斷改良現(xiàn)有鑄�、軋制技�(shù),生�(chǎn)出符合用戶需求的板材、型�。這些革新有的來源于歐洲、美國和俄羅�。而來自日本和韓國的新興鋼鐵企�(yè)很快開發(fā)了專利技�(shù)并引�(lǐng)全世界的鋼鐵制造商�
  有哪些新技�(shù)呢?首屈一指的要數(shù)氧氣煉鋼�,實(shí)際上是貝塞麥�(zhuǎn)爐煉鋼工藝的升級(jí)�,其原理是利用氧氣而不是用空氣把多余的碳從生鐵中脫�。這項(xiàng)技�(shù)首先由瑞士人羅伯�?杜爾(Robert Durrer)在1948年發(fā)明,隨后由奧地利V?EST 公司(今天的奧鋼�(lián)集團(tuán))�(jìn)一步開�(fā)。因最早在奧地利城市林茨�(jìn)行商�(yè)化生�(chǎn),這項(xiàng)工藝被命名為L(zhǎng)D(Linz-Donawitz)工��
  這種生產(chǎn)工藝最重要的優(yōu)�(shì)是能快速出鋼,�(xiàn)代的氧氣頂吹�(zhuǎn)爐可以一次裝�350噸鐵,不�40分鐘可以出鋼,而平爐煉鋼一�(gè)爐次則長(zhǎng)�(dá)10-12小時(shí)�
  大量廢鋼二次利用
  正是看到這種技�(shù)生產(chǎn)速度�、節(jié)約能�,生�(chǎn)商很快從平爐�(zhuǎn)向氧氣頂吹轉(zhuǎn)��20世紀(jì)60年代,汽車、家電的�(bào)廢產(chǎn)生的廢鋼以及工業(yè)廢鋼成為重要�、容易獲取且�(jià)格低廉的原料。那么,如何�(shí)�(xiàn)廢鋼二次利用�?氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的爐料中廢鋼的占比僅能�(dá)�25%�
  所�,一些創(chuàng)新性的鋼鐵生產(chǎn)商開始重新采用先前的技�(shù),并�(duì)其�(jìn)行升�(jí)。電爐最早出�(xiàn)�19世紀(jì)�,然而直�20世紀(jì)60年代,才被用于生�(chǎn)特殊鋼及合金�
  �(xiàn)在,基于廢鋼的充足供�(yīng),電爐更適合于大�(guī)模生�(chǎn)。與氧氣頂吹�(zhuǎn)爐不�,電爐不需要用鐵水裝爐,可以使用冷�(tài)爐料、預(yù)熱廢鋼或者生鐵裝�。原料裝爐時(shí),電極置于爐料下方,啟動(dòng)電弧從而產(chǎn)生足夠的高溫以熔化廢�。與氧氣頂吹�(zhuǎn)爐相�,電爐生�(chǎn)速度也很�,通常不到2�(gè)小時(shí)。同�(shí),電爐鋼廠建�(shè)成本較低,這對(duì)于戰(zhàn)后還處于恢復(fù)期的美國和歐洲工�(yè)來說是至�(guān)重要��
廢鋼回收是非常有利可圖的,同�(shí)也有利于減少溫室氣體排放、節(jié)約能源和資源�
  連鑄
  隨著粗鋼生產(chǎn)工藝的革�,把鋼水倒入模具中�(jìn)行鑄造的新工藝也開始出現(xiàn)�20世紀(jì)50年代以前,鋼水被注入固定模具中形成鋼錠,隨后再軋成薄�,或其他形狀及尺寸更小的鋼材。在連鑄技�(shù)中,鋼水通過一套傳輸系�(tǒng)不斷輸送到�(jié)晶器�,形成連續(xù)的金屬流。當(dāng)凝固的鋼液從�(jié)晶器中脫除后,可以被切割成板坯或者方�,它們比傳統(tǒng)鑄錠更薄,更容易軋制成成品和半成��
  各種用途的�
  生產(chǎn)粗鋼并制成鑄錠或板坯只是煉鋼工業(yè)的第一�。這些半成品還需要被繼續(xù)軋制,減薄并形成一定形狀和尺寸。在這一過程�,生�(chǎn)商的不同技�(shù)為鋼的應(yīng)用領(lǐng)域帶來更多可能�
  古代的工匠們已�(jīng)懂得鋼的特性不僅依賴于其化�(xué)成分,更與加�、冷�、錘�、軋制有�(guān)?,F(xiàn)代生�(chǎn)商對(duì)生產(chǎn)工藝的掌握也登峰造極。今天,生產(chǎn)商幾乎可以為用戶提供他們所要求的所有性能的鋼,包括從超強(qiáng)鋼到薄如紙的薄板�
鋼錠,鑄成一定形狀,以便后�(xù)加工
  完美的成�
  軋制板坯或鋼錠的�(fù)雜工藝從“粗軋”開�。巨大的軋輥�(jīng)過數(shù)�(gè)道次的軋制來減少鋼坯的厚�。例如,�240毫米厚的板坯先軋�55毫米或更�。然�,在卷曲之前還要完成多�(gè)精軋工序。隨�,鋼坯則�(jìn)入不同的工藝路線,有些需要酸洗去除氧化鐵皮后再冷軋�
  熱軋和冷軋工藝不僅能減小鋼坯厚度,還可以�(zhuǎn)變金屬中鐵和其他元素的晶體結(jié)�(gòu)。這反過來又會(huì)影響鋼材性能。熱軋可增加材料塑性、韌性和耐沖擊和振動(dòng)性能,冷軋則能提高硬度和�(qiáng)��
  然�,調(diào)整金屬力�(xué)性能的過程并沒有�(jié)�。通常情況�,還要�(jìn)行退火處理:即加熱到�800℃后緩冷。例�,冷軋鋼�(jīng)加工硬化后會(huì)�(chǎn)生脆�。而退火能軟化金屬,并保留能使材料加工為成品材的硬�,如汽車零件。其他熱處理工藝,例如淬火(快速冷卻)和回火(重新加熱淬火后)也能�(jìn)一步精確控制各等級(jí)鋼的力學(xué)性能�
  最后,鋼材還需要涂層來防銹和防腐蝕,這對(duì)于船�、橋梁和鐵路用鋼尤其重要,因?yàn)檫@些材料要在高�、低�、海水和雨水�(huán)境中服役。采用純鋅或鋅鋁混合層作為涂層的熱鍍鋅工藝已廣泛�(yīng)�。對(duì)于用于其他領(lǐng)域的鋼材,有的在其表面涂底漆后再涂面�,或采取防紫外線和防刮擦處理,或做特殊處�,或涂具功能性或裝飾性的彩色飾面�
  鍍鋅工藝的創(chuàng)�

  從船舶制造到核電站壓力容�,鋼材都有大量應(yīng)用,這也是數(shù)以百萬計(jì)的人們信任他們頭上屋�?shù)脑?。目�,鍍鋅波紋屋面在全球已十分普�。早�19世紀(jì),鍍鋅工藝已被人們所熟知,但直到20世紀(jì)30年代,一種可連續(xù)生產(chǎn)鍍鋅鋼的工藝才得以問�,發(fā)明者是一位年輕的波蘭人Tadeus Sendzimir。此�,他�(chuàng)立的Sendzimir公司也成為了全世界冷軋領(lǐng)域的�(lǐng)�(dǎo)�,還為阿波羅�(hào)飛船提供了外��
  短流程鋼鐵廠的興�
  20世紀(jì)60年代,電爐的興起為短流程鋼鐵廠的�(fā)展奠定基�(chǔ),也為鋼鐵行�(yè)帶來了顯著的變化。傳�(tǒng)的基于堿性氧氣轉(zhuǎn)爐流程的�(lián)合鋼廠需要高爐提供鐵�,這需要巨大的投資。然而,基于電爐流程的鋼鐵廠則不�。該流程使用廢鋼、直接還原鐵或生鐵作為原�,生�(chǎn)線的建設(shè)成本通常較少,且�(yùn)行也更簡(jiǎn)�,因此稱為“短流程鋼鐵廠�。此�,需要的投資成本也較�,這些為新的創(chuàng)�(yè)者開辟了道路�
  在歐�,德國企�(yè)家和煉鋼先驅(qū)Willy Korf開創(chuàng)了鋼鐵工�(yè)的先��1968�,他在法國斯特拉斯堡附近,萊茵河上的一�(gè)小島上建立了一座電爐廠。僅一年以后,Korf又將該技�(shù)帶入美國,在南卡羅來納州建立了喬治城鋼鐵公司�
  大約在相同時(shí)�,美國冶金學(xué)家Ken Iverson在南卡羅來納州達(dá)靈頓(Darlington)建立了紐柯公司的第一家鋼廠�
  然�,在不到兩年的時(shí)間內(nèi),Iverson就轉(zhuǎn)變了公司的面貌,不僅使公司盈�,而且成為該領(lǐng)域的�(lǐng)�(dǎo)者。事�(shí)證明,他�(duì)短流程鋼鐵廠的信念是�(jīng)得起考驗(yàn)�。而且在未來的16年里,該公司逆勢(shì)上揚(yáng),實(shí)�(xiàn)快速而穩(wěn)定的�(fā)展。此�,Iverson 打破了員工之間的層級(jí)�(jié)�(gòu),強(qiáng)�(diào)�(tuán)�(duì)�(xié)�,建立基于績(jī)效的薪酬體制,提倡利益共享和社區(qū)共建�
  公司不僅在電爐工藝發(fā)展上占據(jù)�(lǐng)先地位,同時(shí)在管理結(jié)�(gòu)上的�(chuàng)新也齊頭并�(jìn),這在�(dāng)�(shí)還引�(fā)了一�(chǎng)革命。特別是,公司將電爐工藝�(yīng)用于生產(chǎn)高附加值的鋼鐵�(chǎn)�,例如用廢鋼生產(chǎn)高品�(zhì)的板材�
位于美國布拉肯里奇阿勒格尼路德盧姆鋼鐵公司(Allegheny Ludlum Steel Corp.)的35噸電爐正在出�
  鋼產(chǎn)品的回收
  短流程鋼鐵廠是一座高效的回收工廠,可將廢鋼轉(zhuǎn)換成有用的鋼材。如�,因其可以節(jié)約自然資源或原材料,不僅可獲得商�(yè)利益,而且�(duì)整�(gè)地球而言其重要性都是不言而喻的。然�,直�20世紀(jì)60年代,“可持續(xù)�(fā)展”的概念才出�(xiàn)�
  1970�,由政治�、學(xué)者和�(shí)�(yè)家組成的一�(gè)俱樂部聯(lián)合出版了名為“增�(zhǎng)的極限”一書,�(dāng)�(shí)�(guān)于地球能承載人類�(fā)展的程度的討論成為了�(bào)紙的頭條。荷蘭人Max Kohnstamm 是該俱樂部的一名成員,他曾�(dān)任歐洲煤鋼共同體(European Coal and Steel Community)高�(jí)�(jī)�(gòu)的秘�。盡管報(bào)告的�(diào)查結(jié)果在�(dāng)�(shí)引起了爭(zhēng)�,然�,現(xiàn)在全球的政府和行�(yè)�(jī)�(gòu)都認(rèn)�,制造業(yè)的未來依賴于能源和資源的高效、可持續(xù)利用�1987年,布倫特蘭委員會(huì)(Brundtland Commission)發(fā)布的�(bào)告“我們共同的未來”中也涉及了類似的主��
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