中國日報網3月20日電 據英國《經濟學人》報道,亨利·貝塞麥(Henry Bessemer)最廣為人知的事跡是開發了大規模生產鋼材的方法,不過,他其實是英國的一位多產發明家。在 18世紀50年代的謝菲爾德,貝塞麥設計轉爐,向鐵水鼓入空氣燒掉雜質,鋼鐵由此成為工業革命的原材料。可是,貝塞麥知道能做得更好,于是在1865年申請了專利,直接鑄造鋼帶,而不是鑄造大型鑄錠,然后花費巨額投入用大型軋機再加熱和成形。
貝塞麥的想法是將鋼水倒入兩個反向旋轉的水冷滾軸之間,兩個滾軸就像軋布機一樣,將金屬擠壓成片材。這個方法很巧妙,通過減少步驟節省時間和費用。可是,這個想法卻很難實現,在商業化過程中遭棄用。
那時的想法一直擱置到現在。生產技術和材料科學的進步,特別是新型高科技鋼的發展,意味著貝塞麥的“雙軸”理念得到了成功的應用。目前也正在嘗試應用替代系統,該系統可將液態鋼直接澆鑄到單個水平移動帶上。這兩種技術能降低80%能源消耗——這是煉鋼成本的大頭,同時還能節省其它的操作和資本成本。如果這些新工藝成功了,煉鋼技術將再次變革。
滾動軸的神話。
鋼鐵制造商對新技術持謹慎態度。直到20世紀60年代,該行業才從鑄造鑄錠發展到建造連鑄鋼的巨型綜合設備水平。這種巨型綜合設備通過無底模具澆注鋼水,并在經過水冷卻后進行部分凝固。然后,將鋼通過一系列轉軸下拉,形成鋼板或是工廠和建筑企業需要的其它形狀。如今,全世界生產的鋼鐵每年達到16億噸,其中大多數是采用該工藝制造而成的。
然而,連續鑄造仍然需要大量的滾動次數,將鑄板坯厚度從80-120mm降低至1-2mm,才能達到汽車制造商等生產商規定的要求。板坯厚度的任何差錯都會導致鋼的微觀結構出現質量問題和缺陷。其中一個原因是無底模具必須振蕩,以確保鋼水不粘到其側面。雙軸和單帶鑄造的新技術實際上是“移動模具”,即當鋼冷卻和凝固時,軸和帶與鋼一起移動。因此,將板坯直接鑄造到僅幾毫米厚成為可能,此后僅需要最小的滾動軸。
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英國華威大學下屬的華威制造集團(Warwick Manufacturing Group)的鋼鐵專家克萊爾·戴維斯(Claire Davis)認為,新技術對于制造高價值特種鋼有特殊貢獻。戴維斯和她的團隊正在開發新型高科技鋼,特別是用于帶鑄造的高科技鋼,包括比傳統鋼強度更大、重量更輕、柔性更強的高級低密度鋼。
美國鋼鐵公司巨頭紐克鋼鐵公司(Nucor)采用貝塞麥所設想的雙軸制鋼工藝。該工藝被稱為“帶鋼連鑄工藝”,在紐克鋼鐵公司的兩個工廠投入使用。 雙軸和帶鑄造的一個大優點是緊湊性。紐克認為,帶鋼連鑄工廠只需要20公頃(50英畝)面積,每年僅生產50萬噸鋼材就能得到豐厚的投資回報。相比之下,傳統的鋼鐵廠面積可能超過2000公頃,每年生產約400萬噸才能獲利。
有一些企業也授權使用帶鋼連鑄鑄造工藝。沙鋼是中國的一家大型鋼鐵企業,正在用新技術取代能源效率較低的設備。以下數據也足以鼓勵其它企業進行嘗試:阿爾比恩鋼鐵廠(Albion Steel)正在與投資者討論在英國建造一座價值3億英鎊(約合3.7億美元)的帶鋼連鑄工廠。阿爾比恩公司的創始人之一托尼·畢打(Tony Pedder)表示,該工廠將由一家低成本的小型軋機“支撐”,該軋機熔化廢鋼并生產主要用于建筑行業的鍍鋅用鋼。畢打是工程企業謝菲爾德鍛造公司(Sheffield Forgemasters)的董事長,也是英國鋼鐵公司(后更名為Corus)的前老板。英國有過剩的廢料,卻要進口鍍鋅鋼。該工廠將僅雇用約250人,而傳統的集成操作需要1000人左右。 “我們相信這項技術,“畢打說道,“在我們看來,它已經通過了實踐檢驗。”
德國鋼鐵公司薩爾茨吉特(Salzgitter)于2012年在漢諾威附近的派內(Peine)設立了第一家專用臺商用單皮帶機企業。該公司起初生產建筑鋼,后來生產多種特鋼。該技術倡導者之一、加拿大麥吉爾大學( Roderick Guthrie of McGill University) 的羅德里克·格斯里(Roderick Guthrie)透露,關鍵在于保持水冷帶完全平坦。薩爾茨吉特是將皮帶的空間保持真空狀態來實現這種狀態,而格斯里在大學的試驗工廠使用強磁鐵獲得了同樣的效果。他的研究小組正與包括一家大型汽車制造商在內的多家企業合作。格斯里認為,雖然雙軸鑄造受到滾動軸的尺寸等實際限制,但水平單帶鑄造受限較少。
這些技術可能最終是互補的。技術空間高效、成本較低,因此,生產地可以更靠近客戶。格斯里認為,將此類大型設備與汽車工廠整合并非不可想象。他說:“如果我們能夠確保生產出來的鋼鐵質量與大型鑄造廠一樣好,這項新技術將改變鋼鐵行業的面貌。” 新技術可能只是向舊式產業鼓入一定量的新鮮空氣,就像貝塞麥轉爐150年前所做的那樣。
(編譯:張美珍 編輯:王旭泉)
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