战争矿藏之钢铁是“工业的粮食”
时间: 2024-03-09 14:13:37 | 作者: 云开平台
作为世界第一金属，钢铁的较大规模使用可追溯到2000年前。早在我国汉代中期 钢铁就作为冷兵器的基本材料取代了青铜， 直到如今大到航母、轰炸机，小到一把刺刀、一颗子弹不能离开钢铁。在人类几千年血与火的战争史中，钢铁无疑是最具深度的参与者。
众所周知日本是一个资源严重匮乏的岛国，钢铁作为武器的重要原料，一直是日本着重关注的战略资源。为此，日本一方面在国内制定了一系列禁铁政策。例如，在1938年4月，要求家具等47类物品禁止用铁；7月，又要求铅笔刀不准用铁；到1939年起，日本全面压缩一切与军需无关产业的物资供给量，要求国民贯彻节约、配给、回收、实行战时简朴生活等十大措施，限制使用钢材、生铁、金、银、铜、铅等32种物资。另一方面，日本对朝鲜半岛和中国东北的铁矿资源进行了大规模系统性的野蛮掠夺。据不完全统计，侵华期间，日本累计从我国掠夺铁矿约1.8亿吨。即便如此，仍不足以满足日本日益扩大的战争需求。为解决钢铁产量和产能的不足，日本只能大量进口。
1941年太平洋战争爆发前，日本从美国进口的战略物资中，最多的就是石油和废钢铁，其中废钢铁在经回炉熔炼后，可用来制造各种武器。1932至1939年间，日本70%的废钢铁都来自美国，到1939年，美国对日本的废钢铁出口就比1938年多出9倍，足见增长之快。
太平洋战争爆发前，美国于1941年7月开始对日本实施铁矿禁运，这对日本钢铁生产造成巨大影响。为填补这一缺口，侵华日军在疯狂掠夺资源的同时，还大肆以捐献为名搜刮旧金属。1942 年4月3日，伪汉口政府要求各机关团体“献纳金属”，征集了铜铁锡铅等金属2000余斤和铜币7000多枚。日伪还命令学校“献纳金属”，强令各县完成定额的金属量，若逾期不交，则派伪军和日军持枪督促。到12月，驻汉口日军夜间，利用一夜的时间就偷走武昌、汉口市区的所有下水道井盖，运到日本铸造武器，一时沦为笑谈。然而，这些疯狂之举对正在进行侵略战争的日本而言，不过是杯水车薪。随着盟军完全封锁了日本海上通道，缺乏原料的日本钢铁厂大多陷于停工状态，加之美军轰炸重创了日本八幡钢铁厂等重要钢铁生产基地，日本缺乏钢铁的局面愈演愈烈，到二战后期，关东军甚至连轻武器都供应不足。
1922年11月，古埃及法老图坦卡蒙陵墓被发现的消息震惊全球，考古学家们在黄金人形棺旁发现了一把特别的匕首，它的刀鞘由纯金打造，刀身由铁锻造，虽历经3000多年，但依然崭新且锋利无比。其实，人类最早进入人工冶铁时代是中国春秋战国时期，这要比图坦卡蒙死亡时间晚了1000年，那时世界各地都没有掌握铁器锻造技术。据图坦卡蒙墓穴记载这把匕首是上天的赏赐，后经研究之后发现，这把匕首并非地球产的铁制品而是由铁陨石制成。
除了图坦卡蒙的匕首，人们发现几乎所有可追溯到青铜器时代的铁器，都是用铁陨石打造。由于铁陨石的含镍量高于人类冶炼的铁矿石，因此延展性好，可人工锻造成各种形状而不碎裂，只是这种天外来客过于稀少，所以，在人们掌握冶炼铁器技术前，铁器的价值无异于黄金。公元前2500年左右，人类终于发现如何采集铁矿石，此后又花了700多年才弄清楚如何将铁与矿石分开，即生铁的冶炼。自此，人类才从青铜时代步入铁器时代。
12世纪，高炉炼钢已在亚洲传播开来，人们发现通过长时间加热使锻铁棒表层渗入碳粉，就能增加合金中的碳含量从而使铁合金更加坚硬耐用。于是，这个渗碳工艺很快被用来制造刀、斧、剑等兵器。尽管这一工艺要持续数天或数周，但这种凸显钢铁优良特性的方法，为人类的兵器制造开启了新篇。尤其随着十三四世纪火炮与枪械的发明，欧洲人发现可以用生铁在模具中铸造炮管和枪管，前所未有的武器生产方式崭露头角。
1740年，英国人本杰明·亨斯曼发现，使用焦炭将铁棒材的熔炼温度加到足够高，达到渗碳工艺技术要求就会让碳均匀地溶解到钢液中，这种均匀晶体结构的铸钢大幅度提高了强度和硬度，达到以前需要大量锻打才能达到的效果。亨斯曼的工艺大幅度提高了欧洲优质钢铁的产量，为工业革命铺平了道路。在工业革命时代，供应充足的铁开始大范围的应用于建筑材料，钢则用来制造钻头、锯片、刃等工具。随着钢铁大范围应用各种发明层出不穷，英国人亨利·科特发明了两项具有里程碑意义的技术：一是，搅炼法炼钢，即通过搅拌搅炼炉内的熔融生铁水来减少碳含量，实现生铁向熟铁的转化，来提升铁的韧性；二是，轧制薄板技术。这两项技术很快被用于造船业，英国还将其用于海军舰艇的制造。
在19世纪50年代的克里米亚战争中，英国发明家亨利·贝塞麦受拿破仑三世之托负责研制新型火炮。贝塞麦设想在炮膛中刻上膛线，但当时的铸铁炮管没办法承受炮弹旋转带来的巨大压力，为此，必须另寻他法来解决炮管材料问题。贝塞麦开始尝试用生铁一步到位高效炼钢。由于贝塞麦家开设有炼铁厂在长期观察中，他发现鼓风机吹入的空气，能吹除铁中的碳，炼出熟铁或低碳钢。 于是，他在1855年设计出了一个高1.22米的试验熔炉，可熔炼350公斤生铁，底部设6个风口，当鼓风机吹入空气后，经过30分钟反应，铁水中的碳、锰、硅氧化逸出，非常容易就能炼成一炉钢。随后，贝塞麦又把炼钢炉设计成耳轴倾倒式，形成了转炉，逐步提升了炼钢速度，这一发明也掀起了全球炼钢产业的技术革命。不过，这种方法只能熔炼含磷低的铁矿石，直至1878年英国人托马斯发明石灰石碱性造渣脱磷，才令高磷生铁也能冶炼成钢。
一战前夕因枪膛磨损太快，总得运回后方维修更换，于是，英国科学家亨利·布雷尔利研发出一种高强度且耐磨的合金钢来解决枪膛易磨损的问题。布雷尔利及他的助手收集了各种合金钢进行性能测试，几个月后，助手在众多测试强度不合格的钢材堆中发现，居然有一块钢依旧光亮如新。为查明原因，布雷尔利决定对其进行化验，经酸碱检测分析后发现，这是一种铬铁合金，具有不易锈蚀的特点。根据这一发现，布雷尔利发明了不锈钢，并于1916年取得英国专利权。不锈钢被称为20世纪影响人类生活的20项重大发明之一，而布雷尔利也被誉为“不锈钢之父”。
一战期间，无论是车辆、舰船还是火炮、，都要消耗巨量的钢铁。例如，美国在一战刚开始时钢产量为2350万吨，已达14年前钢产量的两倍多，到1918年战争结束时，美国钢产量又增加了近一倍。
二战爆发后，各国对钢铁的需求量再次大幅攀升。德国先后占领了丹麦、挪威和法国的土地，获得了这些地区铁矿和钢厂的控制权，钢产量剧增，甚至一度比肩美国。日本在控制了朝鲜半岛和中国东北的铁矿和煤矿后，钢产量也奋起直追。美国参战后，更是开启钢铁扩产的浪潮。据统计，美国二战期间的钢材产量比一战时多出25倍。
冷战的开启，拉动了人们对特定力学性能新材料的需求。为制造用于船舶和潜艇建造的高强度钢，美国船舶局通过测试，发明了一种经过碳和镍改进并添加钼的特种钢变体，即所谓的低碳特种钢。其先被用于“大青花鱼”号潜艇和“福莱斯特”号航母做试验，后又发展为另一种特种钢HY-80，最终成为冷战期间潜艇和航母建造的标准钢材，尤其是用在核潜艇耐压壳上。时至今日，该材料仍在许多海军舰艇上使用。而苏联为了让新型战斗机具备高空高速的性能，用钛合金与镍基合金钢打造出了米格-25 截击机机体，在高超的蜂窝结构镍基合金钢技术加持下，米格-25最高速度达到3.2马赫，甚至超过当时许多导弹的速度。
随着技术慢慢的提升，人类也向钢铁的极限发起挑战。像美国“福特”号航母所用的 HSLA -115甲板钢，屈服强度达795MPa级，相当于1平方厘米的钢板上可承受近8吨的冲击力。美国卡彭特技术公司开发的Aermet 100 超高强度合金钢，则是目前综合性能最高的超高强度钢之一，已被用于F-22战斗机起落架上。
2022年，俄乌冲突双方一度恢复了苏联时期大炮作战模式，不分昼夜地向对方阵地倾泻海量炮弹。一直在升级的冲突局势、令钢铁也变得炙手可热起来。
俄罗斯和乌克兰是世界上重要的钢铁生产国和出口国，其中，俄罗斯是全球第5大钢铁生产国。据世界钢铁协会统计，俄乌冲突前的2021年，俄粗钢产量约7600万吨，占全球产量的4%左右，乌粗钢产量2140万吨，占全球产量的1.12%，欧洲进口的钢铁中，有十分之一产自乌克兰。冲突爆发后，由于欧洲对俄部分钢铁销售实施制裁，导致欧洲钢铁生产商供应困难，成本不断攀升，钢材不停涨价。到2022年3月底时，欧洲螺纹钢成本已飙升至每吨1140欧元的创纪录水平，较2019年底上涨150%。同时，热轧卷材的价格也创下每吨约1400欧元的历史上最新的记录，比疫情前增加近250%。雪上加霜的是，钢铁供应紧张的情况并未得到缓解，据世界钢铁协会最新统计，2022年，俄粗钢产量约7150万吨，同比下降7.2%，而乌粗钢产量同比下降70.7%，下降幅度之大，进一步加剧了欧洲的“钢铁荒”。
欧洲要是想解决“钢铁荒”，就必须扩大钢铁产能，而钢铁生产离不开充足的电力。近年来，在追求低碳环保的理念下，欧洲主要是采用天然气发电，因俄乌冲突导致的天然气价格暴涨，自然波及电力供应，再加上国际焦煤价格暴涨，逼得欧洲各大钢厂连现有产能都无法维持，何谈扩大产能？那么，欧洲能像二战时期那样，向美国求助吗？
美国《财富》杂志网站曾在2022年7月刊发长篇报道称，美国钢铁价格自2020年3月以来已飙升215%，其中，热轧钢的基准价格一度攀升至每吨 1825美元，而在疫情前，每吨只在500至800美元之间。之所以钢铁价格高企，根本就在于供不应求。美国原先的钢铁库存早已耗光，而钢厂不仅出货量很低，而且出货周期相当长，直接引发美国3万多家下游钢铁配件企业供货时间从8周至少延长至12周以上。那么，美国就不能像二战时期那样快速扩充钢铁产能吗？答案当然是否定的。
自20世纪80年代以来，随信息产业的兴起，美国钢铁工业劳动力和原料成本都居高不下，又面临新兴工业国家的激烈竞争，于是成了“夕阳工业”。像美国曾经的第二大钢铁企业伯利恒钢铁因生产成本高连年亏损，被迫于1995年停产，2003年宣布破产。对此，美国却吝于继续投入，连高校冶金专业招生规模都急剧缩减，钢铁业的技术人才慢慢的变少。加上这些年美国中低端制造大量外移导致国内工业空心化，对钢铁产品需求上不去，钢铁产能自然上不来。二战时，美国之所以能快速扩充钢铁产能，是美国参战前因经济危机，曾关停一部分钢厂导致还有大量过剩产能闲置。战争一爆发，美国就迅速将过剩产能转向军工生产最终成就一番霸业。可如今，美国已有近50年没有大规模扩充产能和新建钢铁厂，须知钢铁业是典型的连续生产的流程工业，建一个大型钢铁厂需要把各种重型冶金设备与诸多配套设备按流程进行复杂与高难度的土建安装，至少需要数年时间，绝非一日之功。因此，即使是在“钢铁荒”如此剧烈的2022年，美国年产钢铁（粗钢）也只有8070万吨，甚至较2021年的8580万吨还要下降5.9%，产能扩充可谓困难重重。
钢铁号称“工业的粮食”，作为用量最大且无法替代的最重要工业基础原材料，其价格的暴涨意味着，国际格局正在发生前所未有的震荡。如今，俄乌冲突导致欧洲要从乌克兰进口钢铁已不太可能，而从俄罗斯进口钢铁则要被迫用卢布支付，俄罗斯也有很大的可能性借机大幅涨价。至于美国，由于本土钢铁产能自顾不暇，一时间难以顾及欧洲的需求。放眼全球，欧美的“钢铁荒”一时半会儿难以解决，而这也只是当初它们拱火俄乌爆发冲突种下的苦果之一。