综述

工业是一个国家的第二产业,代表着这个国家科技、能源与人才的情况,世界上的工业强国都具备以下特点:

首先是丰富的自然资源,这是工业的“粮食”,如果一个国家完全依靠进口能源维持本国的工业发展,那么时间一长就会被资源大国超越。

近些年日本制造走下神坛,其原因就是因为能源不足导致材料缩减,影响了本国的工业质量。其次就是有先进的科学技术,一切的工业发展都是建立在成熟的知识体系之上的。

打开网易新闻 查看更多图片

日本的工业区

比如德国就有专门为工业开设的院校,针对不同方向进行培养,为自己的体系全方位输送人才。最后就是稳定的社会环境,动荡不安不会为国家带来强盛的工业。

它只会让自己被动接受别人的工业产品,而且还要花高价购买的。我国经过40余年的发展,已经形成了完整的工业体系,并且一跃成为了世界经济大国。

并且自主研发攻克多重难关,解决了被西方国家长期卡脖子的困境。这其中就有一种神奇的材料——手撕钢

中国工业发展迅速

百炼成钢

钢是一种铁碳合金的称呼,含碳量在0.02%到2.11%之间,是一种历史悠久的金属,早在春秋战国时期,我国就有冶炼锻造钢的记载。

自然界中的铁矿石含有大量的铁和其他金属杂质,需要将其放入冶炼炉烧红,将里面的碳燃烧生成气体,再经过捶打排放出来。

常常需要往返数次才能将碳元素除掉大部分,达到钢的水平,因此有“百炼成钢”的说法。由于古人无法测定碳的含量,他们只能通过肉眼观察里面是否还有气泡,来判断冶炼情况。

打开网易新闻 查看更多图片

现代炼钢技术

我们常见的锻打之后,会将钢放入冷水里,这一步骤叫做淬火。通过温度的急剧下降,改变钢里面的组织。

钢自然冷却得到的是奥氏体,这种组织强度比较低,用来制作武器是不行的,经过淬火处理,可以得到马氏体,马氏体组织具有很高的强度与硬度。

古人经过长期的经验总结出了工艺方法,是当时世界上最先进的钢材技术。可惜这个技术没能走到近代,随着工业革命号角的吹响,钢的技术又上升了一个维度。

钢材

“永葆青春”不锈钢

钢虽然被我国作为武器使用了2000多年,可它的防腐蚀性并不好,并且需要经常保养。同样的问题也出现在了第一次世界大战的战场上。

英国士兵们发现自己的枪膛因为经常磨损无法运回后方,因此军队急需一种耐磨的新材料。工程师布雷尔利被英国当局任命负责研究一种耐磨的钢材。

于是他试着在钢里面添加各种金属元素,一次它将加入到钢里面,试验后发现这块钢材并不耐磨,于是他便丢弃在了垃圾堆里。

工人正在进行不锈钢焊接工作

很快布雷尔利把那块钢材忘得一干二净,直到有一天他的助手发现这块在垃圾堆里的钢材依旧闪闪发光,一点都没有被雨水腐蚀过的痕迹,连忙拿去给布雷尔利看,一种新的合金就此诞生。

早在1912年,德国的毛拉就发明出一种耐酸、耐腐蚀的合金材料,但是他自己并不知道有什么用处。布雷尔利灵机一动,既然它十分耐腐蚀,为什么不用来做餐具?

于是他在毛拉的基础上进行改良,最终获得了性能优越的钢材,将其命名为不锈钢。布雷尔利也被人们称为“不锈钢之父”。

打开网易新闻 查看更多图片

不锈钢抛光

很快不锈钢便在欧洲各国流传开来,除了应用在餐具上,它还被广泛用于管道铺设。20世纪40年代之后,对能源的渴求最后发展出石油产业,不锈钢管道在运输石油方面有着逆天的优势。

人们不用担心它被腐蚀,也不会与石油发生反应。此外不锈钢也不会畏惧环境的恶劣,能够在脏乱的环境下使用,很快它便被用于机械的制作,容易磨损的部位几乎都被不锈钢取代。

我国由于错过了不锈钢生产技术的浪潮,因此不锈钢生产技术在当时是远落后于世界平均水平的,新中国成立后,西方国家在多项工业技术上卡我们的脖子,导致我们自己的工业发展困难重重。

不锈钢制成的石油管道

手撕钢

不锈钢在人们印象里是冰冷坚硬的,需要特制的切割工具才能将其割断,可是随着工业的发展,人们对于不锈钢的需求面开始扩大。

尤其电子、航天、仪器仪表等领域的兴起,坚硬的钢材不再适合这些精密的制造,人类需要更轻更薄的不锈钢材料。于是各国的研究方向变为了如何生产优良的不锈钢箔。

金属具有很良好的延展性,那是因为金属里存在金属键

手撕钢是一种全新的钢材

金属并不是我们想象的那样“坚硬”,它内部有许多自由电子,它们和排列成晶格状的金属离子之间存在静电吸引力,这个力就是金属键。

金属键是没有方向的,自由电子也可以运动。这就相当于金属内部有无数“滚珠”,它们一滚动,里面的金属原子也跟随运动,金属的形状也就改变了。

传统工艺是将金属进行冷加工捶打和轧制,适用于硬度较小的金属,比如金、铜、铝等。我们常说的不锈钢,尤其是马氏体不锈钢,具有很强的硬度和强度,加工难度远超于铝合金。

手撕钢像纸一样可以直接撕开

当时对于不锈钢的加工多为热轧,生产出来的是钢板,那么如何将钢板再加工薄一点呢?

用热轧钢卷为原料,经酸洗去除氧化皮后进行冷连轧,其成品为冷轧硬卷,工序是热轧→酸洗→冷轧。

但这样依旧不够,生产出来的冷轧钢硬度很大,加工性能很差,只能进行90度以下的折叠。于是将冷轧钢放入炉内进行退火处理,缓慢加热到一定温度,消除里面的加工应力。从而降低不锈钢的硬度,改善加工性能。

没有退火的叫轧硬卷,一般无法折弯和拉伸。最初的不锈钢箔的厚度在0.2毫米,发达国家在不断改良中率先生产出了厚度在0.03毫米的不锈钢箔。由于可以直接用手撕碎,这类箔材又被称为“手撕钢”。

打开网易新闻 查看更多图片

撕手撕钢演示

我国的突破

和当初的不锈钢一样,先行一步的西方国家对这项技术实行了封锁,想要手撕钢只能花高价进口,价格在黄金之上,我国每年需要花费上百亿进口。

我国的钢铁产业位居世界首位,可是对于钢铁的加工却长期依赖进口,西方国家花低价在我国进口钢材,然后运回他们国内进行加工。

再将这些加工的产品高价卖给中国,从中赚取了上千倍的利润。面对这样的不利局面,太原钢铁集团决定攻克手撕钢的技术难关,让中国的不锈钢产业再也不用受制于人。

太原钢铁早在1934年便成立,是我国的老牌钢铁基地,在几十年的发展中,逐渐将重心从铁矿冶炼转向了钢铁加工,并采购了一批先进的生产机器。

太原钢铁集团

2016年,太原钢铁正式成立了“手撕钢项目”,目标是生产出厚度为0.015毫米,宽幅为600毫米的手撕钢。团队在原本的20锟架的冷轧带机器上进行试验。

按照冷轧、退火、去应力、表面光亮的工序,无数次进行加工。终于在经过700多次失败后,首次攻克0.015毫米的厚度,打破了欧美国家对这项技术的垄断,填补了我国这方面的空白。

中国制造的不锈钢箔不仅更薄,还因为价格便宜深受大部分国家的喜欢,很快便在国际上打开了市场,对西方国家造成冲击。

许多美国的企业更愿意来中国采购手撕钢,虽然美国自己产的手撕钢仍然还有一定的市场,可在未来我们也不是没可能用这个卡住美国的脖子。

太原钢铁集团工作人员

错过的两次工业革命

18世纪的第一次工业革命时期,我国还处于封建王朝的统治,因为当时的信息并不发达,我们不知道亚欧大陆的另一端正在进行一场翻天覆地的变化。

第一次工业革命,欧洲爆发了发明和改良热潮,其中最跨越时代的产物便是蒸汽机,这是人类第一次用机械力来取代人力,开创了大规模生产的先河,工厂代替了原来效率低的手工业作坊。

而这个时候,我国还处在小农经济自耕自足的状态,从生产力上已经开始出现差距。很快,蒸汽机已经无法满足人类更大的能量需求。

19世纪中期过后,我们现在熟知的电气产品开始陆续出现雏形,同时出现的还有一个叫内燃机的发明物,在未来100年,人们会用它征服万水千山、惊涛骇浪甚至星辰大海。

第二次工业革命模拟图

而此刻的我国,正被西方殖民者的坚船利炮摧残,被迫签订一个又一个不平等条约。在这样的情况下,腐朽的清王朝试图模仿西方先进的工业,实现自救,于是有了洋务运动

洋务运动最后以失败告终,却将工业的种子引入了我国的土壤,在那之后,中国出现了各种意义上的工厂。洋务运动期间,清王朝派出了一批人才,用于学习西方先进的工业技术。

这些人成为了后世耳熟能详的工匠,比如詹天佑。然而洋务运动的本质还是由封建王朝主持,他们的本意也是为了巩固自己的统治,所学所用均不为民,失败是必然的结局。

洋务运动绘图

我国的现代工业

新中国成立后,中国工业一改旧时代的颓废萎靡,立刻爆发出惊人的潜力。经过50多年的潜心钻研,我们攻克了一个又一个被西方国家把持垄断的技术,将自己从被动的局面转化为主动。

之后我们利用优势在一些领域取代西方国家,成为了世界的工业强国中国的工业总产值已经超越了老牌工业国家美国,成为了世界第一大工业体。

2017年的工业总产值更是美国、日本和德国的总和。那段因为错过工业革命而备受屈辱的历史已经成为了过去,未来的国际工业舞台属于中国。

中国工业发展迅速

结语

我国成功突破西方国家的技术封锁,自主研发的0.015毫米手撕钢成为世界新材料,并一举打破西方的垄断,成功拓展出市场。

这一次中国工业不仅没有错过发展浪潮,还力争成为行业的书写者,在未来占据一席之地。太原钢铁集团的研发人员发挥大国工匠精神。

前后历经700多次失败,最终将不锈钢箔的记录刷新到了极限,超越老牌工业国家,成为世界第一。

0.015毫米手撕钢的诞生,不仅填补了我们在材料上的空白,也为我国的航天、精密仪器等领域提供了发展原料,有了这些的加持,我们的工业还将在未来达到新高度,坐稳世界第一的位置。

太原钢铁集团有限公司一角