鋼鐵的起源故事-4（終）——鋼鐵的現代發展與未來 

本期將會講述鋼鐵在現代的應用與發展，到了今天，鋼鐵行業仍在不斷革命，只要人類社會還在前進，鋼鐵的發展與創新就永遠不會止步。

戰爭與和平的金屬

美國鋼鐵公司（US Steel）的分歧導致查爾斯施瓦布（Charles Schwab）找到一份新工作，主持另一家快速發展的公司：伯利恒鋼鐵公司（Bethlehem Steel）。1914年，也就是大戰前兩個月，施瓦布收到了英國戰爭辦公室的秘密消息。幾小時后，他買了一張假名來穿越大西洋的機票。在歐洲，他會見了英國的戰爭國務卿，他希望能夠獲得大量訂單。英國人希望伯利恒為英格蘭建造4000萬美元的武器，并且不與皇冠的敵人做生意。施瓦布接受并參加了他的下一次會議，這次與海軍部的第一位領主溫斯頓丘吉爾會面。丘吉爾訂購了他自己的訂單：皇家海軍潛艇對抗德國U型艇，他立即需要它們。

但施瓦布遇到了問題。美國的中立法律禁止公司向戰壕兩側的第一次世界大戰戰斗人員出售武器。Bethlehem Steel沒有被嚇倒，他將潛艇部件送到蒙特利爾的一個裝配廠，表面上是為了進行人道主義重建工作 - 美國鋼鐵開始泄漏到盟軍的戰爭中。

當美國于1917年4月正式進入第一次世界大戰時，裙子中立法的需要就消失了。1914年戰爭剛剛開始時，美國生產了2350萬噸鋼 - 比14年前生產的鋼的兩倍多。在1918年的戰爭結束時，產量再次增加了一倍。美國鋼鐵使盟軍在打擊中央政權方面具有決定性的優勢。

戰爭結束后，美國煉鋼業比以往任何時候都更加強大。裝飾藝術塔樓開始在紐約和芝加哥的天際線中嶄露頭角，絕大多數鋼鐵來自兩家公司：美國鋼鐵公司和伯利恒鋼鐵公司。洛克菲勒中心，華爾道夫酒店，喬治華盛頓大橋和金門大橋等標志性建筑均采用伯利恒鋼材建造。1930年，該公司的鋼鐵進入了當時世界上最高的摩天大樓：克萊斯勒大廈。不到一年之后，由美國鋼鐵公司提供的6萬噸鋼鐵的帝國大廈將比克萊斯勒高出成為曼哈頓的經久不衰的象征。

但摩天大樓并不是鋼鐵生產爆炸引發的唯一創新。這些材料進入了汽車，家用電器和食品罐頭。（由于罐裝產品的保質期長，兩家嶄露頭角的公司，Dole和Campbell's變得風靡一時。）Bethlehem Steel和US Steel的資產價值高于福特和通用汽車公司。

這真的是鋼鐵時代 - 但麻煩并不遙遠。

在1929年股市崩盤之后，隨著經濟陷入大蕭條，鋼鐵生產放緩。美國鋼鐵工人被解雇，但工廠從未完全黑暗。鐵路仍然遍布全國各地，罐頭食品仍然很受歡迎，隨著禁酒令即將結束，出現了一種新的鋼鐵產品：20世紀30年代由Pabst推出的用于藍帶釀造的鋼啤酒罐。

大蕭條之后，金屬饑渴的戰爭引擎再次點燃了世界的鑄造廠。德國占領了丹麥，挪威和法國的土地，獲得了對新鐵礦和鋼廠的控制權。突然之間，納粹能夠生產出與美國一樣多的鋼鐵。在東方，日本控制了滿洲里的鐵礦和煤礦。

當珍珠港的襲擊將美國帶入第二次世界大戰時，美國政府禁止生產大多數鋼鐵消費品。世界工業化國家一頭扎進世界大戰，開始為少數幾個目的配給鋼鐵：船只，坦克，槍支和飛機。

美國工廠每天24小時熔化金屬，通常主要是女性勞動力。經濟再次開始繁榮，很快美國鋼鐵產量比其他任何國家都高出三倍多。在第二次世界大戰期間，美國制造的鋼材比第一次世界大戰期間的鋼材多25倍。再次，新世界的鋼鐵廠在盟軍的勝利中發揮了決定性的作用。

戰爭結束后，美國解除了對鋼鐵消費品的禁令。目前世界上一半以上的鋼材都是美國制造的，用于建筑的汽車，家用電器，玩具和鋼筋（鋼筋）市場的利潤率一如既往。來自剩余船只和坦克的鋼鐵在巨大的熔爐中熔化，可以在橋梁和啤酒罐中重復使用。

但在海外，迫切需要重建，并引進新的煉鋼技術，即將幫助外國鋼鐵公司蓬勃發展。

現代鋼鐵之路

即使工廠在戰爭期間不停地攪拌，制造商還沒有完善冶煉鋼的技術。在第二次世界大戰結束前的100年里，我們會想到一個想法，再一次徹底改變這個過程 - 并最終將美國視為世界鋼鐵之王。

德國科學家和玻璃制造商威廉西門子居住在英國，利用他認為有利的專利法，在1847年實現了他可以通過回收發出的熱量來延長爐子達到峰值溫度的時間。西門子建造了一個帶有小型耐火磚管網的新型玻璃熔爐。來自熔化室的熱氣體通過管子排出，與外部空氣混合，并再循環回到室內。

西門子的玻璃制造爐花了將近20年才開始進入冶金領域。在19世紀60年代，一位名叫皮埃爾 - 埃米爾·馬丁的法國工程師了解了這一設計，并建造了一臺西門子爐來冶煉鐵。再循環的熱量使金屬液化比Bessemer工藝更長時間，使工人有更多的時間來添加精確數量的含碳鐵合金，將材料轉化為鋼。而且由于額外的熱量，甚至廢鋼也可以熔化。到世紀之交，西門子 - 馬丁工藝，也被稱為平爐工藝，已經在世界各地流行起來。

跳到20世紀，一位名叫Robert Durrer的瑞士工程師找到了更好的方法。Durrer在納粹德國教授冶金學。第二次世界大戰結束后，他搬回瑞士并嘗試了Bessemer工藝。他將純氧氣吹入爐內（而不是空氣，只有20％的氧氣），并發現它可以更有效地從鐵水中去除碳。

Durrer還發現，通過從上方向爐內吹氧，而不是像在Bessemer轉爐上那樣，他可以將冷廢鋼熔化成生鐵并將其再循環回到煉鋼過程中。這種“基本氧氣過程”也將鐵的所有痕量磷分離出來。該方法結合了Bessemer和Siemens-Martin爐的優點。得益于Durrer的創新，生產大量的鋼材再次變得更便宜。

雖然歐洲和亞洲的國家立即采用了基本的氧氣工藝，但仍然處于行業領先地位的美國鋼廠仍然堅持使用西門子 - 馬丁工藝，并在不知不覺中為外國競爭敞開大門。

不銹鋼與美國軋機的衰落

1912年，一位名叫Harry Brearly的英國冶金學家正在尋找一種方法來保護槍管的生命。他用鉻和鋼合金進行試驗，發現含有一層鉻的鋼特別耐酸和耐候。

Brearly開始向一位在餐具工作的朋友出售鋼鉻合金，稱其為“不生銹鋼” - 一個適合工程師的字面綽號。他的朋友歐內斯特·斯圖爾特（Ernest Stuart）需要向公眾出售刀具，他提出了一個更有吸引力的名字：不銹鋼。

一家名為維多利亞的公司正在為瑞士軍隊鍛造鋼刀，因為它吸引了來自英國的新型防腐金屬。該公司迅速將其刀具中的金屬改為inox，這是合金的另一個詞，源自法語中的不銹鋼，“inoxydable?！本S多利亞重新命名為Victorinox。今天，你很有可能找到一個他們的紅色小刀放在你的辦公桌抽屜里。

突然不銹鋼遍布全世界。防腐，閃爍的金屬成為手術工具和家居用品的關鍵材料?？巳R斯勒大廈頂部的輪轂蓋由不銹鋼制成，有助于它們在陽光下保持銀色光澤。1959年，工人們在圣路易斯破土動工，建造了不銹鋼大拱門，這座大拱門仍然是西半球最高的人造紀念碑。

但正如圣路易斯正在建設通往西方的門戶一樣，世界其他地區正在趕上美國鋼鐵生產。到20世紀50年代，海外低工資和基本氧氣工藝的使用使得外國鋼材比美國鋼鐵便宜，正如鋼鐵工業受到更便宜的家用商品合金的影響：鋁。

1970年，美國鋼鐵公司成為全球最大的鋼鐵公司，七十年后以日本新日鐵取代。中國在20世紀90年代成為世界頂級鋼鐵制造商，伯利恒鋼鐵公司于1995年關閉了位于伯利恒的工廠。直到20世紀末，大多數美國鋼廠終于采用了基本的氧氣工藝。根據世界鋼鐵協會的數據，截至2016年，美國鋼鐵產量排名第四。

鋼鐵的可持續發展

世界上大部分不銹鋼都是用迷你磨坊制造的。這些金屬制品不是從頭開始制造鋼，而是將廢鋼熔化以便再利用。小型軋機中最常見的爐 - 電弧爐，也是威廉西門子公司發明的 - 使用碳電極產生電荷以熔化金屬。

在過去的半個世紀中，小型鋼廠的擴散是回收舊鋼的關鍵一步，但要實現完全可持續的冶煉還有很長的路要走。鍛鋼是眾所周知的溫室氣體排放源。當今仍在廣泛使用的基本氧氣過程是在近一個世紀前開發的，當時氣候變化的影響只是進入了科學研究的圈子?；镜难鯕膺^程仍然燃燒煤，排放的二氧化碳比電爐多四倍。但是，完全淘汰電弧的電弧并不是一種可持續的解決方案 - 只有這么多的廢鋼可供回收利用。

今天，冶金學家正處于開發環保型鋼鐵生產方法的早期階段。在麻省理工學院，研究人員正在測試用于冶煉金屬的新型電力技術。這些電熔煉技術有可能顯著減少溫室氣體排放，如果它們可以改進，以處理具有更高熔點的金屬，如鐵和鋼。

目前正在測試用于限制汽車排放的其他想法。去年2月，一家名為Voestalpine的奧地利制造商開始建造一座工廠，該工廠旨在用氫燃料技術取代煤炭，這種技術可能至少需要二十年的時間。作為權宜之計，中國政府去年甚至對其國家的鋼鐵產量實施了限制。

在21世紀，風險發生了變化。但問題仍然與以往一樣，與印度坩堝，德國高爐和美國鑄造廠的人員一樣。我們如何在制造鋼鐵方面做得更好？