国际钢铁的前史

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发布时间:2022-07-04 02:14:37

  钢铁的开展能够追溯到4000年前铁器时代的开端。铁被证明比青铜更巩固,更巩固,青铜曾经是运用最广泛的金属,铁开端在兵器和东西中替代青铜。

  到17世纪,铁的特性现已广为人知,但欧洲的城市化进程日益加速,需求一种更通用的结构金属。

  到19世纪,不断扩张的铁路耗费的铁量为冶金学家供给了经济动力,以找到处理铁脆性和低效出产进程的办法。

  但是,毫无疑问,钢铁史上最大的打破发生在1856年,其时亨利·贝瑟默(Henry Bessemer)开发了一种运用氧气下降铁中碳含量的有用办法:现代钢铁工业诞生了。

  19 世纪 60 时代,德国工程师卡尔·威廉·西门子经过创立平炉工艺进一步提高了钢材产值。平炉工艺在大型浅炉顶用生铁出产钢。

  该进程运用高温烧掉剩余的碳和其他杂质,依赖于炉膛下方的加热砖室。蓄热式炉后来运用炉子的废气来保持下面砖室的高温。

  这种办法答应出产更大的数量(一个炉子能够出产50-100公吨),定时测验钢水,使其契合特定标准,并运用废钢作为原资料。尽管这个进程自身要慢得多,但到1900年,平炉工艺首要替代了贝瑟默工艺。

  在十分高的温度下,铁开端吸收碳,这下降了金属的熔点,导致铸铁(2.5%至4.5%的碳)。高炉的开展,首要由中国人在公元前6世纪运用,但在中世纪的欧洲更广泛地运用,添加了铸铁的产值。

  生铁是从高炉中流出并在主通道和相邻模具中冷却的铁水。大的,中心的和相邻的小锭类似于母猪和乳猪。铸铁很巩固,但因为其碳含量而具有脆性,使其不适合加工和成型。跟着冶金学家意识到铁中的高碳含量是脆性问题的中心,他们尝试了下降碳含量的新办法,使铁更可行。到18世纪后期,制铁师学会了怎么运用水坑炉(由亨利·科特于1784年开发)将铸铁转化为低碳含量的锻铁。

  炉子加热铁水,铁水必须由水坑运用长桨形东西拌和,使氧气与碳结兼并缓慢除掉。跟着碳含量的下降,铁的熔点添加,因而很多的铁会在炉中结块。这些质量将被移除,并由水坑工人用铸造锤加工,然后滚成薄片或轨迹。到1860年,英国有超越3000个水坑炉,但这一进程依然遭到其劳动力和燃料密布度的阻止。最早的钢方式之一,泡罩钢,于17世纪在德国和英国开端出产,并经过运用称为胶结的进程添加生铁水中的碳含量来出产。在此进程中,锻铁棒在石箱顶用木炭粉分层并加热。

  19世纪欧洲和美国铁路的开展给钢铁工业带来了巨大的压力,这些工业仍在为低效的出产进程而苦苦挣扎。钢铁作为结构金属仍未得到证明,该产品的出产缓慢且本钱昂扬。直到1856年,亨利·贝瑟默(Henry Bessemer)提出了一种更有用的办法,将氧气引进铁水中以下降碳含量。

  现在被称为贝瑟默工艺,贝瑟默规划了一个梨形插座,被称为转化器,其中铁能够被加热,而氧气能够被吹过熔融金属。当氧气经过熔融金属时,它会与碳反响,释放出二氧化碳并发生更纯洁的铁。

  这个进程既快速又廉价,在几分钟内从铁中去除碳和硅,但成果太成功了。去除了太多的碳,终究产品中残留了太多的氧气。Bessemer终究不得不归还他的出资者,直到他能找到一种办法来添加碳含量并去除不需求的氧气。

  大约在同一时间,英国冶金学家罗伯特·穆谢特(Robert Mushet)收购并开端测验一种铁、碳和的化合物,称为明镜。众所周知,锰能够从铁水中去除氧气,假如以正确的量添加,明镜中的碳含量将为Bessemer的问题供给处理方案。

  Bessemer开端将其添加到他的转化进程中,并取得了巨大的成功。问题依然存在。Bessemer未能找到一种办法来去除磷,磷是一种有害的杂质,使钢变脆,从他的终究产品中去除。因而,只能运用来自瑞典和威尔士的无磷矿石。1876年,威尔士人西德尼·吉尔克里斯特·托马斯(Sidney Gilchrist Thomas)经过在贝瑟默工艺中添加化学碱性助焊剂石灰石,提出了处理方案。石灰石将生铁中的磷吸入炉渣中,然后能够去除不需求的元素。

  这项立异意味着,终究,来自国际任何地方的铁矿石都能够用来制作钢铁。毫不古怪,钢铁出产本钱开端大幅下降。1867年至1884年间,因为新的钢铁出产技术,钢轨价格下降了80%以上,启动了国际钢铁工业的添加。

  钢铁出产的革新供给了更廉价,更高质量的资料,被其时的许多商人视为出资时机。

  19世纪末的资本家,包含安德鲁·卡内基和查尔斯·施瓦布,在钢铁工业中出资并赚取了数百万美元(就卡内基而言是数十亿美元)。

  卡内基的美国钢铁公司成立于1901年,是有史以来第一家价值超越十亿美元的公司。

  就在世纪之交之后,发生了另一个开展,这将对钢铁出产的开展发生严重影响。Paul Heroult的电弧炉(EAF)被规划成经过带电资料传递电流,导致放热氧化和高达3272°F(1800°C)的温度,足以加热钢铁出产。

  电弧炉开端用于特种钢,其运用量不断添加,到第二次国际大战时,它已被用于制作钢合金。

  树立电弧炉工厂所触及的低出资本钱使他们能够与美国钢铁公司和伯利恒钢铁公司等美国首要出产商竞赛,特别是在碳钢或长材产品方面。

  因为电弧炉能够从100%废钢或冷铁质料中出产钢材,因而单位出产所需的动力更少。与根本的氧气炉膛相反,操作也能够中止和开端,只需很少相关的本钱。因为这些原因,50多年来,经过EAF的产值一直在稳步添加,现在约占全球钢铁产值的33%。

  全球大部分钢铁产值(约66%)现在都是在碱性氧气设备中出产的—20世纪60时代工业规划大将氧气从氮气中别离的办法的开展使得碱性氧气炉的开展取得了严重进展。

  装有多大350公吨铁的大型船舶能够在不到一小时的时间内完结向钢的转化。氧气炼钢的本钱效益使平炉工厂缺少竞赛力,跟着20世纪60时代氧气炼钢的呈现,平炉事务开端封闭。美国最终一家露天工厂于1992年封闭,咱们国家于2001年封闭。

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