钢铁的发展与制造

钢铁是现代世界使用最广泛的金属之一。它便宜、强大且有令人难以置信的多种性能。在世界范围内每年生产量钢铁大概是7.5亿吨，钢铁是仅次于水泥的第二大批量生产商品。

不锈钢板冶炼

钢铁是完全可回收的，且只需要相对较少的能源就能生产。因为钢铁行业的努力，目前能源消耗和二氧化碳排放量仅只有二十世纪六十年代的二氧化碳排放量的一半。这使得钢铁的生产非常环保和可持续。

钢铁制成品太多，例如铁路、石油和天然气管道、摩天大楼、电梯、地铁、桥梁、汽车、船舶、刀具和叉子、剃须刀和手术器械等。

在了解钢铁之前，需要先了解铁的历史。铁是第四大元素，占地壳的5%以上。人类开始生产铁是在公元前2000年左右开始在西南或中亚南部。这标志着铁器时代的开始，这些工具和武器广泛地替代了铜铁。在这个时代，锻铁是由铁匠生产的，他们会加热铁，并在砧上捣碎杂质。所产生的铁比较坚韧的。直到中世纪，才出现使用较高温度开发出新型的铁。这被称为铸铁，它比锻铁更硬，但也更脆弱。直到公元1870年大量钢铁才开始大量生产。

钢的组成

钢是铁和碳的合金。它可以含有少量的硅、磷、硫和氧。钢的碳含量在0.08-1.5%之间。这使得它比锻铁更硬，但不会像铸铁那么脆。钢还具有独特的硬度、柔韧性和拉伸强度的平衡。它也更耐用，比较软的锻铁更坚固。同时它相比于较脆的铸铁更能抵抗冲击。

钢铁主要是用高炉或是电弧炉生产的。

其中高炉主要使用原材料（铁矿石，石灰石和焦炭）与一些废钢制成钢。高炉是由一名英国人在19世纪50年代中期发明的，名叫亨利利贝塞默。他设计了一种通过使铁水吹入空气来生产钢，以氧化材料和分离杂质的方法。

现代高炉是一种大型钢壳，形状像圆筒一样，内衬耐热砖。铁矿石，焦炭和石灰石从顶部进入炉内，逐渐向下沉入底部，随着它们的下降而变热。在炉子的上半部分，来自燃烧焦炭的气体从铁矿石中释放氧气。在炉底部，石灰石开始与矿石中的杂质反应，焦炭形成渣。在炉底，温度达到3000华氏度。熔渣漂浮在钢水的顶部，使其通过炉中的渣口排出。钢水通过排水孔从炉壁排出。

而电弧炉主要用于生产其他金属合金的特殊钢。废钢从一台桥式起重机上倒入EAF。当炉子满了时，盖子被覆盖在炉顶上。盖子包含放入炉中的电极。电极带有强大的电流，产生热量，从而使废料熔化。当废料熔化时，将称为铁合金的其它金属加入到钢中，以获得所需的化学成分。将氧气吹入炉中以净化钢。加入石灰和氟石与杂质熔合并形成渣。熔渣漂浮在钢水的顶部，可以通过倾斜炉子倒出来。通过组合其他金属形成钢合金，可以在EAF中制造一系列特殊钢。这些中最广泛使用的是不锈钢，其具有添加的铬和镍以赋予其耐腐蚀性能。在EAF中制造的其他特殊钢包括用于工程，航空航天和装甲电镀的钢。