世界鋼鐵協會推出的《鋼鐵故事》文獻通過追溯鋼鐵業(yè)發(fā)展進程中難忘的歷史瞬間，如從隕鐵冶煉鐵，到奠定工業(yè)革命基石的貝塞麥煉鋼法，再到今天正在開發(fā)的強度更高，重量更輕、更具多功能性的鋼材，帶領讀者回顧了鋼鐵對人類歷史的巨大貢獻并展現了鋼鐵在塑造人類社會未來所扮演的重要角色。今天我們介紹20世紀初-70年代全球擴張時期的鋼鐵工業(yè)。

20世紀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克

　　即將進入20世紀之際，煉鋼業(yè)成為重要產業(yè)，科學逐步揭開了鋼的神秘面紗。英國科學家亨利?克利夫頓?索爾比（Henry Clifton Sorby），把金屬試樣放在顯微鏡下觀察，結果引起了一場轟動。正是亨利的探索性研究揭開了鋼的秘密，他發(fā)現若在鐵晶體中滲入少量的碳元素，有助于增加鋼的強度。

黃鐵礦頁巖

　　1709年，亞布拉汗?達比（Abraham Darby）把高爐內用焦炭煉鐵的技術推向了成熟，產品可用于制作鐵鍋和水壺。這項新技術提高了產量，從而導致對煤炭和焦炭的更多需求。而采煤業(yè)的難題是：如何避免地下煤礦透水。

　　這也是一個成就偉大企業(yè)家的時代。在美國，當約翰·皮爾蓬?摩根買下安德魯?卡內基的鋼鐵公司后，于1901年組建了美國鋼鐵公司。1906年，美國鋼鐵公司在印第安納州加里（Gary）建成新工廠，從此也創(chuàng)造了一座城市加里，而加里這個城市名正來源于美國鋼鐵公司董事會主席埃爾伯特·亨利·加里（Elbert Henry Gary）。摩根向卡內基學會了整合生產工藝的各個環(huán)節(jié)從而提高生產效率和規(guī)模。

　　生產工藝不斷改進，平爐煉鋼逐漸取代了貝塞麥酸性煉鋼，并日趨成為鋼鐵生產的主流工藝。平爐煉鋼生產速度較慢，但這個缺點也正是優(yōu)點?！S化學檢測員有充裕的時間進行分析，并在精煉過程中控制金屬成分，最終獲得強度更高的鋼種。

　　隨著對鋼的性能更深入的了解，合金鋼被越來越廣泛地應用。1908年，費里德里希?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） 的366噸重的游艇， 船體用鉻鎳合金制造。1912年，兩位克虜伯公司的德國工程師，本諾?施特勞斯（Benno Strauss）和愛德華·莫勒（Eduard Maurer），獲得了不銹鋼發(fā)明專利，然而，實際上不銹鋼的發(fā)明應歸功于出生于謝菲爾德的英國化學家哈里·布雷爾利（HarryBrearley，1871-1948）。哈里在當地的一家實驗室工作階段，開始研究耐高溫腐蝕的新鋼種。一次他嘗試在鋼中添加鉻，結果，可以說是最知名的含鉻合金問世了。

　　20世紀的兩次世界大戰(zhàn)對鋼鐵生產造成巨大影響。如其他重工業(yè)一樣，由于軍事裝備的需要，在很多國家鋼鐵制造被收歸國有。而且，為了運送部隊和軍用物資，建造鐵路和輪船也需要大量鋼材。

　　軍用車輛，特別是坦克也嚴重依賴鋼材。從坦克的發(fā)明到二戰(zhàn)結束，坦克殼所用鋼板必須具有均勻的結構，即采用滾軋均質裝甲（RHA）。而采用RHA 的裝備已很普遍，成為決定反坦克武器性能的標準。

蘇式T-34坦克（制造于1940-1958年）

　　在經歷了二戰(zhàn)期間的經濟衰退之后，貿易和工業(yè)開始復蘇。那些曾為生產坦克和戰(zhàn)艦提供鋼材的企業(yè)開始轉向滿足汽車和家用電器等消費需求。人口膨脹期恰好也是房地產興旺的時期。越來越多的人口流向城市，建筑變得更加寬敞高大，而主梁和鋼筋混凝土都需要大量鋼材。

　　經濟不斷繁榮以及技術不斷創(chuàng)新，生活也日新月異。到20世紀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、洗衣機、烘干機等。此外，還有起源于1955年的鋼制集裝箱，為船舶、公路、鐵路運輸提供了強大、安全的方法。

　　顯然，汽車迅速成為受歡迎的大眾消費品，并因此促進了石油天然氣工業(yè)的發(fā)展。這一發(fā)展過程帶動了所有鋼材品種的發(fā)展。

　　20世紀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，出現了越來越多的金屬廚具并且價格低廉。

　　新技術和基礎設施的發(fā)展拉動了特定力學性能新材料的需求。全球鋼鐵企業(yè)都開始應對這一挑戰(zhàn)，推動創(chuàng)新研發(fā)，新鋼種層出不窮，極大地拓展了鋼的應用領域。人們通過添加一定數量的不同種元素到熔融的鐵礦石中，開始生產高強度低合金鋼（HSLA）。

　　油氣工業(yè)有更為特殊的需求。巨大的管線橫穿灼烤的沙漠、冰封的荒野、或是浩瀚的海洋，這都需要具備高強度和高韌性，還需要有良好的焊接性能，以避免管線連接處出現薄弱點。這種情況下，HSLA鋼中的錳和其他微量元素保證了所需性能。

　　20世紀60年代初起，HSLA鋼發(fā)展迅速，被用在從橋梁到割草機等各個領域。首先，HSLA鋼比傳統碳鋼擁有更高的重量與強度之比。一般說來，同等強度條件下，HSLA鋼大約比普通的碳鋼輕20%-30%。這一特性使得HSLA鋼尤其適用于汽車制造，確保汽車的強度和安全性能，同時促進輕量化并節(jié)約燃料。

工業(yè)用鋼管

　　鋼成為現代社會的基礎材料，鋼鐵工業(yè)也成為國與國之間關系的一個焦點。1951年，法國、西德、意大利和比荷盧經濟聯盟（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場以推動經濟增長，促進工業(yè)發(fā)展和提高生活水平。歐洲煤鋼共同體對產品自由流通的關注，是創(chuàng)立歐洲聯盟的基礎。

　　20世紀中葉，煉鋼技術獲得很大提升。堿性氧氣煉鋼法和電爐煉鋼法成為主要的生產工藝，使得生產過程更高效、更節(jié)能。甚至允許生產者把廢鋼作為原料進行再利用。

　　在引進新技術的同時，鋼鐵企業(yè)也不斷改良現有鑄造、軋制技術，生產出符合用戶需求的板材、型材。這些革新有的來源于歐洲、美國和俄羅斯。而來自日本和韓國的新興鋼鐵企業(yè)很快開發(fā)了專利技術并引領全世界的鋼鐵制造商。

　　有哪些新技術呢？首屈一指的要數氧氣煉鋼法，實際上是貝塞麥轉爐煉鋼工藝的升級版，其原理是利用氧氣而不是用空氣把多余的碳從生鐵中脫除。這項技術首先由瑞士人羅伯特?杜爾（Robert Durrer）在1948年發(fā)明，隨后由奧地利V?EST 公司（今天的奧鋼聯集團）進一步開發(fā)。因最早在奧地利城市林茨進行商業(yè)化生產，這項工藝被命名為LD（Linz-Donawitz）工藝。

　　這種生產工藝最重要的優(yōu)勢是能快速出鋼，現代的氧氣頂吹轉爐可以一次裝爐350噸鐵，不到40分鐘可以出鋼，而平爐煉鋼一個爐次則長達10-12小時。

　　正是看到這種技術生產速度快、節(jié)約能耗，生產商很快從平爐轉向氧氣頂吹轉爐。20世紀60年代，汽車、家電的報廢產生的廢鋼以及工業(yè)廢鋼成為重要的、容易獲取且價格低廉的原料。那么，如何實現廢鋼二次利用呢？氧氣頂吹轉爐的爐料中廢鋼的占比僅能達到25%。

　　所以，一些創(chuàng)新性的鋼鐵生產商開始重新采用先前的技術，并對其進行升級。電爐最早出現在19世紀末，然而直到20世紀60年代，才被用于生產特殊鋼及合金。

　　現在，基于廢鋼的充足供應，電爐更適合于大規(guī)模生產。與氧氣頂吹轉爐不同，電爐不需要用鐵水裝爐，可以使用冷態(tài)爐料、預熱廢鋼或者生鐵裝爐。原料裝爐時，電極置于爐料下方，啟動電弧從而產生足夠的高溫以熔化廢鋼。與氧氣頂吹轉爐相似，電爐生產速度也很快，通常不到2個小時。同時，電爐鋼廠建設成本較低，這對于戰(zhàn)后還處于恢復期的美國和歐洲工業(yè)來說是至關重要的。

廢鋼回收是非常有利可圖的，同時也有利于減少溫室氣體排放、節(jié)約能源和資源。

　　隨著粗鋼生產工藝的革新，把鋼水倒入模具中進行鑄造的新工藝也開始出現。20世紀50年代以前，鋼水被注入固定模具中形成鋼錠，隨后再軋成薄板，或其他形狀及尺寸更小的鋼材。在連鑄技術中，鋼水通過一套傳輸系統不斷輸送到結晶器中，形成連續(xù)的金屬流。當凝固的鋼液從結晶器中脫除后，可以被切割成板坯或者方坯，它們比傳統鑄錠更薄，更容易軋制成成品和半成品。

　　生產粗鋼并制成鑄錠或板坯只是煉鋼工業(yè)的第一步。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。在這一過程中，生產商的不同技術為鋼的應用領域帶來更多可能。

　　古代的工匠們已經懂得鋼的特性不僅依賴于其化學成分，更與加熱、冷卻、錘打、軋制有關?，F代生產商對生產工藝的掌握也登峰造極。今天，生產商幾乎可以為用戶提供他們所要求的所有性能的鋼，包括從超強鋼到薄如紙的薄板。

鋼錠，鑄成一定形狀，以便后續(xù)加工

　　完美的成品

　　軋制板坯或鋼錠的復雜工藝從“粗軋”開始。巨大的軋輥經過數個道次的軋制來減少鋼坯的厚度。例如，將240毫米厚的板坯先軋到55毫米或更薄。然后，在卷曲之前還要完成多個精軋工序。隨后，鋼坯則進入不同的工藝路線，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，還可以轉變金屬中鐵和其他元素的晶體結構。這反過來又會影響鋼材性能。熱軋可增加材料塑性、韌性和耐沖擊和振動性能，冷軋則能提高硬度和強度。

　　然而，調整金屬力學性能的過程并沒有結束。通常情況下，還要進行退火處理：即加熱到約800℃后緩冷。例如，冷軋鋼經加工硬化后會產生脆性。而退火能軟化金屬，并保留能使材料加工為成品材的硬度，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）也能進一步精確控制各等級鋼的力學性能。

　　最后，鋼材還需要涂層來防銹和防腐蝕，這對于船舶、橋梁和鐵路用鋼尤其重要，因為這些材料要在高溫、低溫、海水和雨水環(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應用。對于用于其他領域的鋼材，有的在其表面涂底漆后再涂面漆，或采取防紫外線和防刮擦處理，或做特殊處理，或涂具功能性或裝飾性的彩色飾面。

　　20世紀60年代，電爐的興起為短流程鋼鐵廠的發(fā)展奠定基礎，也為鋼鐵行業(yè)帶來了顯著的變化。傳統的基于堿性氧氣轉爐流程的聯合鋼廠需要高爐提供鐵水，這需要巨大的投資。然而，基于電爐流程的鋼鐵廠則不同。該流程使用廢鋼、直接還原鐵或生鐵作為原料，生產線的建設成本通常較少，且運行也更簡單，因此稱為“短流程鋼鐵廠”。此外，需要的投資成本也較低，這些為新的創(chuàng)業(yè)者開辟了道路。

　　在歐洲，德國企業(yè)家和煉鋼先驅Willy Korf開創(chuàng)了鋼鐵工業(yè)的先河。1968年，他在法國斯特拉斯堡附近，萊茵河上的一個小島上建立了一座電爐廠。僅一年以后，Korf又將該技術帶入美國，在南卡羅來納州建立了喬治城鋼鐵公司。

　　大約在相同時期，美國冶金學家Ken Iverson在南卡羅來納州達靈頓（Darlington）建立了紐柯公司的第一家鋼廠。

　　然而，在不到兩年的時間內，Iverson就轉變了公司的面貌，不僅使公司盈利，而且成為該領域的領導者。事實證明，他對短流程鋼鐵廠的信念是經得起考驗的。而且在未來的16年里，該公司逆勢上揚，實現快速而穩(wěn)定的發(fā)展。此外，Iverson 打破了員工之間的層級結構，強調團隊協作，建立基于績效的薪酬體制，提倡利益共享和社區(qū)共建。

　　公司不僅在電爐工藝發(fā)展上占據領先地位，同時在管理結構上的創(chuàng)新也齊頭并進，這在當時還引發(fā)了一場革命。特別是，公司將電爐工藝應用于生產高附加值的鋼鐵產品，例如用廢鋼生產高品質的板材。

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

　　短流程鋼鐵廠是一座高效的回收工廠，可將廢鋼轉換成有用的鋼材。如今，因其可以節(jié)約自然資源或原材料，不僅可獲得商業(yè)利益，而且對整個地球而言其重要性都是不言而喻的。然而，直到20世紀60年代，“可持續(xù)發(fā)展”的概念才出現。

　　1970年，由政治家、學者和實業(yè)家組成的一個俱樂部聯合出版了名為“增長的極限”一書，當時關于地球能承載人類發(fā)展的程度的討論成為了報紙的頭條。荷蘭人Max Kohnstamm 是該俱樂部的一名成員，他曾擔任歐洲煤鋼共同體（European Coal and Steel Community）高級機構的秘書。盡管報告的調查結果在當時引起了爭議，然而，現在全球的政府和行業(yè)機構都認為，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（Brundtland Commission）發(fā)布的報告“我們共同的未來”中也涉及了類似的主題。