百煉鋼

百煉鋼的目的是以鐵礦石和生鐵為原料，生產出具有一定碳含量、內部和表面純度的鐵合金（鋼）。 在鑄造或鍛造后，根據所需的材料特性調整工藝和碳含量。 百煉鋼的產業叫做鋼鐵產業。

鋼廠是金屬工業中的工廠，主要在轉爐或電弧爐中生產鋼材。 鋼廠的員工被稱為鋼工或鋼炊具。 使用的過程屬于冶金。

鋼鐵廠越來越多地生產鋼鐵，將生鐵和原鋼生產（初級冶金）、鋼鐵生產（二次冶金）和半成品制造集成在一個工廠，以節省運輸、能源和成本。

百煉鋼約占工業部門碳排放量的 25%，整體約占 8%。 為緩解全球變暖，鋼鐵行業正在使用或探索一系列脫碳技術。 其中包括氫的使用、碳捕獲和再利用，以及更廣泛地使用可再生能源的電弧爐。

鐵逐漸取代了以前使用的銅材料（青銅），因為它可以像鋼一樣硬化，同時更堅韌。 鐵礦石幾乎無處不在，而用于制造青銅、銅和錫的金屬卻很稀有，而且不是在同一個地方發現的。 可以從木材中獲得的木炭是生產鐵所必需的。 鐵主要用于武器和工具，較少用于農業或珠寶。

在古代和中世紀，礦石是在燒炭的窯爐中以 1250°C 左右的溫度冶煉的。這些是粘土烤爐，木炭和鐵礦石分層放入其中。 窯內的溫度在 1200 至 1300 °C 左右，熔化死巖并使其作為爐渣流失。 未達到純鐵的熔化溫度 (1539 °C)。 鐵礦石在熔爐中轉變為半固態鐵和液態礦渣，其中含有礦石的各種不良成分。 爐子在地面上被敲擊，以便爐渣流出。

產品（稱為海綿鐵或塊狀鐵）是多孔的固體生鐵，其中仍含有通過鍛造去除的爐渣殘留物。 之后它被稱為熟鐵，它幾乎不含碳，與今天的鋼非常相似，但獲得方式不同，因此含有更多的雜質元素。 由于低碳鐵對于工具和武器而言太軟，因此在木炭上進行退火，吸收并還原碳元素，尤其是在表層。

與銅匠形成鮮明對比的是，鐵匠和高級鐵匠作為新職業出現，現在使用鐵。 專門生產某些產品或產品組的其他鍛造廠。 這些包括工具、刀、鐮刀、釘子、劍、頭盔、長矛或箭匠和鎖匠。 在古代，必要的工作往往由奴隸來完成。

中世紀初期，勞動分工還不是很明顯。 大而精的鐵匠經常在同一個鍛造廠工作。 中世紀早期，鄉村工匠生產農用大鐮刀、鐮刀和犁。 大約從 12 世紀開始，熔爐不再建在地下，而是建在地上（高爐的前身），另外還通過水力風箱提供空氣。 由風力或水力驅動的錘磨機是為鋼鐵加工而開發的。

后來的分工與古代類似，有鐵匠、盤匠、犁、鉗、銼刀等新工種貢獻。 除了專業分工，還有地區差異。 在索林根附近地區，有許多由水磨驅動的錘子廠，這些錘子是在伍珀河的支流上鍛造的。 葉片研磨機需要更多能量進行精加工。 然而，這些單獨的生產階段需要將鍛造的刀片從旁道運輸到伍珀，這意味著運輸過程需要長達一個小時的路程。

從礦石中生產可用鐵分幾個步驟進行：

• 在高爐中將礦石熔煉成生鐵，
• 精煉生鐵以降低碳含量，然后
• 鍛造并軋制成棒材、鋼軌或板材。

在生產技術中，鐵或鋼現在可以用作機床的結構材料，因此變得更加精確和高效。

為了在高爐中冶煉礦石，礦石必須與煤接觸，因為化學反應需要碳。 這不是木炭的問題，它幾乎完全是碳，但更便宜的煙煤被硫和其他元素嚴重污染，使產品降解。主要產品是焦炭，可用于冶煉礦石，焦油是副產品。 隨著煉鐵廠附近的焦油坑被填滿，化學家們注意到并找到了利用它們制造焦油染料和藥物的方法。 在這里，供應到高爐的空氣被加熱，從而導致更高的溫度并生產出更好的鋼。

在熔煉過程中，生鐵被放在大坩堝中，放在燒煤的爐子上。 用鐵棒手動攪拌熔化的生鐵，與空氣中的氧氣接觸并燃燒鐵中所含的碳。 由于低碳鐵的熔點較高，因此形成塊狀物，最終變成塊狀物。