了解从铁器时代到电弧炉的历史
然而，在接下来的几千年中，生产铁的质量将取决于生产方法上的矿石质量。
到17世纪，铁的性能已被很好地理解，但欧洲城市化进程的加快需要一种更通用的结构金属。
到了19世纪，扩大铁路消耗的铁量为冶金学家提供了寻找解决铁脆性和低效生产过程的经济激励。
毫无疑问，钢铁历史上的重大突破发生在1856年，当时亨利贝塞麦开发出一种有效的方法来使用氧气来降低铁中的碳含量：现代钢铁工业诞生了。
铁的时代
在非常高的温度下，铁开始吸收碳，从而降低金属的熔点，从而产生铸铁（碳含量为2.5至4.5％）。 高炉的发展早在公元前六世纪就被中国人首先使用，但在中世纪时期在欧洲被广泛使用，从而增加了铸铁的产量。
生铁是从高炉中流出并在主通道和相邻模具中冷却的铁水。 大型，中央和相邻的小锭类似于母猪和乳猪。
铸铁虽然坚固，但由于其含碳量而易受脆性影响，因此不适合加工和成型。 随着冶金学家意识到铁中的高碳含量是脆性问题的核心，他们尝试了降低碳含量的新方法，以使铁更易于工作。
到18世纪后期，铁匠们学会了如何使用水泥炉（由亨利科尔于1784年开发）将生铁转变成低碳含量的锻铁。 炉子加热熔融铁，必须使用长形的桨形工具搅拌，让氧气与碳结合并慢慢地除去碳。
随着碳含量降低，铁的熔点增加，所以铁的团块会在炉内结块。 这些质量块在被卷成板或轨道之前将被拆除，并且由夯锤通过锻造锤进行工作。 到1860年，英国有超过3000个热水炉，但这个过程仍然受到劳动力和燃料密集度的阻碍。
最早形式的钢，泡罩钢，在17世纪开始在德国和英国生产，并通过使用被称为胶结作用的过程增加熔融生铁中的碳含量来生产。 在这个过程中，铁艺酒吧在石箱中用粉状木炭分层并加热。
大约一周后，铁会吸收木炭中的碳。 重复加热会更均匀地分配碳，结果在冷却后是泡钢。 较高的碳含量使起泡钢比生铁更可行，使其可以被压制或滚压。
在19世纪40年代，英国钟表制造商Benjamin Huntsman在为钟表弹簧开发高品质钢材时发现，该金属可以在粘土坩埚中熔化，并用特殊的助熔剂进行精炼以去除粘结过程留下的熔渣背后。 其结果是坩埚或铸钢。 但由于生产成本的原因，泡罩和铸钢仅用于特殊应用。
因此，在19世纪的大部分时间里，用熔炉制造的铸铁仍然是工业化英国的主要结构性金属。
贝塞麦工艺与现代炼钢
19世纪欧洲和美国铁路的发展给铁行业带来了巨大压力，铁行业仍然在低效率的生产过程中挣扎。
然而，钢铁仍然未被证实为结构性金属，生产速度缓慢且成本高昂。 直到1856年，亨利·贝塞默提出了一种更有效的方法将氧气引入铁水中以降低碳含量。
现在被称为Bessemer工艺，Bessemer设计了一个梨形容器 - 被称为“转换器” - 可以加热铁，同时可以通过熔融金属吹入氧气。 当氧气通过熔融金属时，它会与碳反应，释放二氧化碳并产生更纯的铁。
这个过程既快速又便宜，几分钟内就可以从铁中除去碳和硅 ，但由于过于成功而受到影响。 过多的碳被去除，并且最终产品中剩余的氧气过多。 贝塞默最终不得不偿还他的投资者，直到他找到一种方法来增加碳含量并去除不需要的氧气。
大约在同一时间，英国冶金学家罗伯特·穆斯特收购并开始测试一种名为speigeleisen的铁，碳和锰 化合物 。 已知锰可从铁水中除去氧气，如果添加量适当，锰铁中的碳含量将为Bessemer的问题提供解决方案。 Bessemer开始将其添加到他的转换过程中，取得了巨大成功。
但是，仍然存在一个问题。 贝塞默没能找到一种方法去除磷，这是一种使钢易碎的有害杂质，从他的最终产品中除去。 因此，只能使用瑞典和威尔士的无磷矿石。
1876年，威尔士人西德尼吉尔克里斯特托马斯通过添加一种化学基础的助熔剂 - 石灰石来解决Bessemer过程。 石灰石将生铁中的磷吸入炉渣中，从而去除不需要的元素。
这一创新意味着，最终，世界上任何地方的铁矿石都可以用来制造钢铁。 毫不奇怪，钢铁生产成本开始大幅下降。 由于采用了新的钢铁生产技术，钢铁铁路的价格在1867年至1884年间下降了80％以上，这引发了世界钢铁工业的增长。
开放式炉边过程
19世纪60年代，德国工程师卡尔威廉西门子通过开创平炉工艺进一步提高了钢铁生产。 开平炉工艺在大型浅炉中用生铁生产钢。
利用高温消除多余的碳和其他杂质，该过程依靠炉膛下方的加热砖室。 再生炉随后使用来自炉子的废气以保持下面砖室中的高温。
这种方法允许生产更大量的产品（可以在一个炉中生产50-100吨），对钢水进行定期检测，以便能够满足特定的规格和使用废钢作为原材料。 虽然这个过程本身要慢得多，但到1900年，平炉工艺已经在很大程度上取代了Bessemer工艺。
钢铁工业的诞生
钢铁生产的革命提供了更便宜，质量更高的材料，被当时的许多商人认为是一种投资机会。 包括安德鲁卡内基和查尔斯施瓦布在内的19世纪后期资本家在钢铁行业投资和制造了数百万美元（就卡内基而言是数十亿美元）。 卡内基美国钢铁公司成立于1901年，是有史以来第一家价值超过10亿美元的公司。
电弧炉炼钢
就在世纪之交之后，又有一个发展会对钢铁生产的演变产生重大影响。 Paul Heroult的电弧炉（EAF）设计用于使电流通过带电材料，导致放热氧化，温度高达3272 ° F（1800 ° C），足以加热钢铁生产。
最初用于特种钢的EAF在使用中有所增长，并且在二战时期被用于制造钢铁合金。 设立电炉厂的投资成本低，使他们能够与美国钢铁公司和伯利恒钢铁公司等主要美国生产商展开竞争，尤其是碳钢或长材。
由于电弧炉可以使用100％废钢或冷铁材料生产钢材，因此每单位生产所需的能源较少。 与基本的氧气炉灶相反，操作也可以停止，并以相关的成本开始。 出于这些原因，通过电弧炉生产50多年来稳步增长，目前占全球钢铁产量的33％左右。
氧气炼钢
全球大部分钢铁产量（约66％）现在都生产在基础氧气设施中。 在20世纪60年代，工业规模上开发一种从氮气中分离氧气的方法，使得碱性氧气炉的开发取得了重大进展。
碱性氧气炉将氧气吹入大量铁水和废钢中，并且比平炉炉床方法更快地完成充电。 容纳350吨铁的大型船舶可以在不到一小时的时间内完成对钢铁的转换。
氧气炼钢的成本效益使得平炉工厂缺乏竞争力，并且随着20世纪60年代氧气炼钢的出现，开放式的炉缸操作开始关闭。 美国最后一个开放式设施在1992年关闭，2001年在中国关闭。
资料来源：
Spoerl，Joseph S.钢铁生产简史。 圣安塞尔姆学院。
世界钢铁协会。 www.steeluniversity.org
街，亚瑟。 ＆Alexander，WO 1944. 金属在人的服务 。 第11版（1998）。