了解從鐵器時代到電弧爐的歷史
然而，在接下來的幾千年中，生產鐵的質量將取決於生產方法上的礦石質量。
到17世紀，鐵的性能已被很好地理解，但歐洲城市化進程的加快需要一種更通用的結構金屬。
到了19世紀，擴大鐵路消耗的鐵量為冶金學家提供了尋找解決鐵脆性和低效生產過程的經濟激勵。
毫無疑問，鋼鐵歷史上的重大突破發生在1856年，當時亨利貝塞麥開發出一種有效的方法來使用氧氣來降低鐵中的碳含量：現代鋼鐵工業誕生了。
鐵的時代
在非常高的溫度下，鐵開始吸收碳，從而降低金屬的熔點，從而產生鑄鐵（碳含量為2.5至4.5％）。 高爐的發展早在公元前六世紀就被中國人首先使用，但在中世紀時期在歐洲被廣泛使用，從而增加了鑄鐵的產量。
生鐵是從高爐中流出並在主通道和相鄰模具中冷卻的鐵水。 大型，中央和相鄰的小錠類似於母豬和乳豬。
鑄鐵雖然堅固，但由於其含碳量而易受脆性影響，因此不適合加工和成型。 隨著冶金學家意識到鐵中的高碳含量是脆性問題的核心，他們嘗試了降低碳含量的新方法，以使鐵更易於工作。
到18世紀後期，鐵匠們學會瞭如何使用水泥爐（由亨利科爾於1784年開發）將生鐵轉變成低碳含量的鍛鐵。 爐子加熱熔融鐵，必須使用長形的槳形工具攪拌，讓氧氣與碳結合併慢慢地除去碳。
隨著碳含量降低，鐵的熔點增加，所以鐵的團塊會在爐內結塊。 這些質量塊在被捲成板或軌道之前將被拆除，並且由夯錘通過鍛造錘進行工作。 到1860年，英國有超過3000個熱水爐，但這個過程仍然受到勞動力和燃料密集度的阻礙。
最早形式的鋼，泡罩鋼，在17世紀開始在德國和英國生產，並通過使用被稱為膠結作用的過程增加熔融生鐵中的碳含量來生產。 在這個過程中，鐵藝酒吧在石箱中用粉狀木炭分層並加熱。
大約一周後，鐵會吸收木炭中的碳。 重複加熱會更均勻地分配碳，結果在冷卻後是泡鋼。 較高的碳含量使起泡鋼比生鐵更可行，使其可以被壓製或滾壓。
在19世紀40年代，英國鐘錶製造商Benjamin Huntsman在為鍾表彈簧開發高品質鋼材時發現，該金屬可以在粘土坩堝中熔化，並用特殊的助熔劑進行精煉以去除粘結過程留下的熔渣背後。 其結果是坩堝或鑄鋼。 但由於生產成本的原因，泡罩和鑄鋼僅用於特殊應用。
因此，在19世紀的大部分時間裡，用熔爐製造的鑄鐵仍然是工業化英國的主要結構性金屬。
貝塞麥工藝與現代煉鋼
19世紀歐洲和美國鐵路的發展給鐵行業帶來了巨大壓力，鐵行業仍然在低效率的生產過程中掙扎。
然而，鋼鐵仍然未被證實為結構性金屬，生產速度緩慢且成本高昂。 直到1856年，亨利·貝塞默提出了一種更有效的方法將氧氣引入鐵水中以降低碳含量。
現在被稱為Bessemer工藝，Bessemer設計了一個梨形容器 - 被稱為“轉換器” - 可以加熱鐵，同時可以通過熔融金屬吹入氧氣。 當氧氣通過熔融金屬時，它會與碳反應，釋放二氧化碳並產生更純的鐵。
這個過程既快速又便宜，幾分鐘內就可以從鐵中除去碳和矽 ，但由於過於成功而受到影響。 過多的碳被去除，並且最終產品中剩餘的氧氣過多。 貝塞默最終不得不償還他的投資者，直到他找到一種方法來增加碳含量並去除不需要的氧氣。
大約在同一時間，英國冶金學家羅伯特·穆斯特收購併開始測試一種名為speigeleisen的鐵，碳和錳 化合物 。 已知錳可從鐵水中除去氧氣，如果添加量適當，錳鐵中的碳含量將為Bessemer的問題提供解決方案。 Bessemer開始將其添加到他的轉換過程中，取得了巨大成功。
但是，仍然存在一個問題。 貝塞默沒能找到一種方法去除磷，這是一種使鋼易碎的有害雜質，從他的最終產品中除去。 因此，只能使用瑞典和威爾士的無磷礦石。
1876年，威爾士人西德尼吉爾克里斯特托馬斯通過添加一種化學基礎的助熔劑 - 石灰石來解決Bessemer過程。 石灰石將生鐵中的磷吸入爐渣中，從而去除不需要的元素。
這一創新意味著，最終，世界上任何地方的鐵礦石都可以用來製造鋼鐵。 毫不奇怪，鋼鐵生產成本開始大幅下降。 由於採用了新的鋼鐵生產技術，鋼鐵鐵路的價格在1867年至1884年間下降了80％以上，這引發了世界鋼鐵工業的增長。
開放式爐邊過程
19世紀60年代，德國工程師卡爾威廉西門子通過開創平爐工藝進一步提高了鋼鐵生產。 開平爐工藝在大型淺爐中用生鐵生產鋼。
利用高溫消除多餘的碳和其他雜質，該過程依靠爐膛下方的加熱磚室。 再生爐隨後使用來自爐子的廢氣以保持下面磚室中的高溫。
這種方法允許生產更大量的產品（可以在一個爐中生產50-100噸），對鋼水進行定期檢測，以便能夠滿足特定的規格和使用廢鋼作為原材料。 雖然這個過程本身要慢得多，但到1900年，平爐工藝已經在很大程度上取代了Bessemer工藝。
鋼鐵工業的誕生
鋼鐵生產的革命提供了更便宜，質量更高的材料，被當時的許多商人認為是一種投資機會。 包括安德魯卡內基和查爾斯施瓦佈在內的19世紀後期資本家在鋼鐵行業投資和製造了數百萬美元（就卡內基而言是數十億美元）。 卡內基美國鋼鐵公司成立於1901年，是有史以來第一家價值超過10億美元的公司。
電弧爐煉鋼
就在世紀之交之後，又有一個發展會對鋼鐵生產的演變產生重大影響。 Paul Heroult的電弧爐（EAF）設計用於使電流通過帶電材料，導致放熱氧化，溫度高達3272 ° F（1800 ° C），足以加熱鋼鐵生產。
最初用於特種鋼的EAF在使用中有所增長，並且在二戰時期被用於製造鋼鐵合金。 設立電爐廠的投資成本低，使他們能夠與美國鋼鐵公司和伯利恆鋼鐵公司等主要美國生產商展開競爭，尤其是碳鋼或長材。
由於電弧爐可以使用100％廢鋼或冷鐵材料生產鋼材，因此每單位生產所需的能源較少。 與基本的氧氣爐灶相反，操作也可以停止，並以相關的成本開始。 出於這些原因，通過電弧爐生產50多年來穩步增長，目前佔全球鋼鐵產量的33％左右。
氧氣煉鋼
全球大部分鋼鐵產量（約66％）現在都生產在基礎氧氣設施中。 在20世紀60年代，工業規模上開發一種從氮氣中分離氧氣的方法，使得鹼性氧氣爐的開發取得了重大進展。
鹼性氧氣爐將氧氣吹入大量鐵水和廢鋼中，並且比平爐爐床方法更快地完成充電。 容納350噸鐵的大型船舶可以在不到一小時的時間內完成對鋼鐵的轉換。
氧氣煉鋼的成本效益使得平爐工廠缺乏競爭力，並且隨著20世紀60年代氧氣煉鋼的出現，開放式的爐缸操作開始關閉。 美國最後一個開放式設施在1992年關閉，2001年在中國關閉。
資料來源：
Spoerl，Joseph S.鋼鐵生產簡史。 聖安塞爾姆學院。
世界鋼鐵協會。 www.steeluniversity.org
街，亞瑟。 ＆Alexander，WO 1944. 金屬在人的服務 。 第11版（1998）。