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2019年7月22日上午11:30,在寶鋼股份中央研究院4號廳,寶武集團黨委書記、董事長陳德榮先生,輕松按下IPAD屏上的按鍵,3000米外的寶鋼股份寶山基地一煉鋼3號轉(zhuǎn)爐正式開啟“遠程一鍵煉鋼”模式:
氧槍緩緩降下,轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)的鋼水開始翻滾……借助5G技術(shù),會場的模擬畫面直觀實時顯示轉(zhuǎn)爐冶煉情況。
不久,這一爐出鋼記號為DT0145D1的鋼水冶煉結(jié)果展示在會場的大屏幕上——吹煉開始時刻:11:39,吹煉終了:11:55,出鋼開始:11:59,出鋼終了:12:05。碳、溫、成本等冶煉指標(biāo)全部一次命中!出鋼后,碳、硅、錳、磷、硫等鋼水成分指標(biāo)全都在控制標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)!
這是寶鋼股份利用5G技術(shù),成功實現(xiàn)的遠程“一鍵煉鋼”。
頓時,會場內(nèi)響起了熱烈的掌聲……
這也標(biāo)志著中國鋼鐵業(yè)在智慧制造的征程中,又邁出了堅實的一步。寶鋼股份在智能制造方面的大膽探索,無疑也將在鋼鐵制造業(yè)的歷史上,留下濃墨重彩的一筆。
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1969年7月16日,美國佛羅里達州肯尼迪航天中心,阿波羅11號騰空而起。
阿波羅11號(Apollo 11)是美國國家航空航天局的阿波羅計劃中的第五次載人任務(wù),是人類第一次登月任務(wù),歷時8天13小時18分35秒,繞行月球30周,在月表停留21小時36分20秒。三位執(zhí)行此任務(wù)的航天員分別為指令長尼爾·阿姆斯特朗、指令艙駕駛員邁克爾·科林斯與登月艙駕駛員巴茲·奧爾德林。
1969年7月20日,航天員阿姆斯特朗和奧爾德林駕駛著“阿波羅11號”飛船的登月艙,降落在月球赤道附近的靜海區(qū),并相繼走出艙外,在月球上邁出了人類的第一步。而阿波羅11號登陸月球一事,更進一步成為紀(jì)錄片和廣告常見之歷史事件。
Apollo 11 Patch 由NASA - http://history.nasa.gov/apollo_patches.html (direct link),公有領(lǐng)域,
https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1049515
當(dāng)時,尼爾·阿姆斯特朗向地球傳回含糊不清的語音:“這是一個人的一小步……也是人類的一大步?!币驗樾盘枌嵲谔睿绹鐐惐葋啅V播公司(CBS)的主持人克朗凱特(Walter Cronkite)一開始并沒聽清楚。“我沒聽明白……‘一個人的一小步’,但我沒聽到后半句說的什么。”
阿波羅11號的成功實現(xiàn)了美國總統(tǒng)約翰·肯尼迪在1961年5月25日的演說中聲稱美國會在1970年以前“把一個航天員送到月球上并把他安全帶回來”的目標(biāo)。
繼阿波羅11號登月之后,美國又連續(xù)進行了6次阿波羅飛行,除阿波羅13號遇險中途返回地球外,其余5次都成功進行了月面活動。
阿波羅11號成員合影。左起:尼爾·阿姆斯特朗、邁克爾·科林斯、巴茲·奧爾德林。
由NASA - NASA photo,公有領(lǐng)域, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=697822
登月艙旁的阿姆斯特朗。這是他在月球表面為數(shù)不多的照片之一。由NASA photo As11-40-5886 - http://www.hq.nasa.gov/alsj/a11/AS11-40-5886.jpg,公有領(lǐng)域,https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=525386
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阿波羅11號的登月成功,無疑是人類歷史上的一個高光時刻。阿波羅登月行動給人類帶來的科技遺產(chǎn),至今仍惠澤人類。
通過六次阿波羅登月行動,月球表面特性、物質(zhì)化學(xué)成份、光學(xué)特性被逐一揭示,宇航員還利用儀器測量了月球重力、磁場、月震的數(shù)據(jù)。
科學(xué)界對于月球是如何形成的達成了共識——地球形成早期一塊地幔進入繞地軌道,不斷與軌道上的物質(zhì)碰撞、融合,成為了月球。
經(jīng)過多次月面行走和駕車考察,科學(xué)家、工程師和宇航員學(xué)會了如何開發(fā)和實踐行星野外地質(zhì)學(xué)的技術(shù)與科學(xué)探索。
四十年前宇航員帶回的月球巖石至今仍具價值。結(jié)合近年來繞月軌道飛行器所采集的礦物成分等信息,這些標(biāo)本可以為月球起源、太陽系起源及地球生命起源等多項研究提供線索。
與帶給科學(xué)的進步相比,阿波羅的技術(shù)遺產(chǎn)更值得大書特書。
在科幻片《鋼鐵蒼穹》中,一部iphone的計算能力比納粹月球基地的巨型計算機還強大。這不是故意搞笑。其實阿波羅飛船上全部計算能力加起來也不如一部智能手機。阿波羅登月所采用的技術(shù)用今天的標(biāo)準(zhǔn)衡量顯得粗糙簡陋,例如飛船計算機的只讀存儲芯片是一個叫“小老太太”的小組手工制作的。
技術(shù)史學(xué)家認為,“阿波羅”的成功應(yīng)歸功于一場管理革命,它把政府、工業(yè)界和大學(xué)凝聚在一起。新的體制和方法指導(dǎo)著50萬人在不同的時間地點為同一目標(biāo)工作。
阿波羅15號的指令長大衛(wèi)-斯科特認為:“阿波羅計劃的主要成功之處在于其‘文化’,參與人員為一個有意義的共同目標(biāo)協(xié)同工作的精神。鼓勵每個人大膽地說,表達自己的意見或提出想法,不必擔(dān)心受到懲罰或報復(fù)。”
“曼哈頓工程”的組織者奧本海默就“大技術(shù)”工程曾發(fā)表過以下見解:“我們知道,避免錯誤的唯一辦法是找到錯誤,而找出錯誤的唯一辦法是集思廣益。我們也知道,由于保密而未被查出的錯誤將會泛濫開來,并將一切破壞殆盡。”
這些簡單的道理或許能夠解釋為何美國在登月競賽中獲勝,而蘇聯(lián)最終落敗。
有很多曾經(jīng)為“阿波羅”登月而研發(fā)的技術(shù)如今已經(jīng)作為副產(chǎn)品被應(yīng)用到民間中。
~氣墊式運動鞋的“中空吹塑成型”制造技術(shù)便來源于阿波羅計劃中宇航服的制作技術(shù)。
~阿波羅計劃最先利用食品凍干技術(shù)使宇航員吃上含蔬菜的航天食品?,F(xiàn)在這種保存食物的方法也為軍人、探險家和戶外愛好者提供了便利。
~為登月開發(fā)的計算機圖像增強技術(shù),已用于醫(yī)院的計算斷層掃描和核磁共振的圖像處理。
~宇航員身著的液冷空調(diào)服——服裝夾層密布管網(wǎng),管網(wǎng)中流動著溫度可以控制的液體——今天穿在了消防隊員、核反應(yīng)堆技術(shù)工人和造船工人身上?;加卸喟l(fā)性硬化癥和大腦性麻痹的病人也可以穿上類似的服裝以降低體溫。
阿波羅計劃對社會的影響更多是潛移默化的。當(dāng)時為保障計劃成功提出的需求,促使氣象預(yù)報、通信、計算機、電子和醫(yī)療等產(chǎn)生了極大進步,并惠及今人。
有人計算過,阿波羅計劃的投入產(chǎn)出比高達為1:14,推動了從醫(yī)藥到金屬制造業(yè)等幾十種行業(yè)的發(fā)展。航天工業(yè)從此成為美國的領(lǐng)先產(chǎn)業(yè)。更重要的是,阿波羅計劃還引領(lǐng)了科技進步推動產(chǎn)業(yè)繁榮的浪潮,也為此后美國鼓勵大學(xué)的科研成果社會化和產(chǎn)業(yè)化法案的出臺奠定了基礎(chǔ)。
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其實,還有很多偉大的科學(xué)家,對人類的進步作出了巨大的貢獻,生前他們或許窮困潦倒,身后也沒有多少后人能記得他們。但歷史將銘記他們創(chuàng)建的巨大功勛。
今天,我們還要介紹一位被后人譽為“合金鋼之父”的英國冶金學(xué)家羅伯特·佛瑞斯特 馬希特(Robert Forester Mushet),以紀(jì)念他在發(fā)明廉價煉鋼方法領(lǐng)域作出的杰出貢獻。
Robert Forester Mushet (1811-1891), British metallurgist and businessman.By "Steel City Founders: Robert Mushet, 1811-1891", Tilthammer.com On line., Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=19169780
馬希特是一位英國冶金學(xué)家和商人,因為提出了一種更便宜的方法,即通過添加錳鐵來制造高質(zhì)量的鋼材而名聲鵲起。
1811年4月8日,馬希特于出生在格洛斯特郡的科爾福德 迪恩森林(Forest of Dean),是著名的蘇格蘭鐵工廠主戴維 馬希特(David Mushet)和艾格尼絲威爾遜(Agnes Wilson)最小的兒子。其父曾經(jīng)是克萊德(Clyde),艾爾弗雷頓(Alfreton)和惠特克里夫特(Whitclift)鐵工廠的廠主。
1818-1819年間,其父在迪恩森林創(chuàng)辦了一家名為達克希爾(Darkhill Ironworks)鐵工廠的鑄造廠,馬希特正式開始隨其父進行冶金知識的學(xué)習(xí)。這讓他熟悉了煉鋼的基本概念。
1845年,馬希特接管了達克希爾工廠的管理。
1848年,馬希特搬遷到新建造的位于達克希爾工廠旁邊的弗雷斯特鋼廠(Forest Steel Works)。
1862年,他搬到泰坦尼克鋼廠(Titanic Steelworks),在這之前的10多年間,他在弗雷斯特鋼廠進行了上萬次的試驗。
1876年,馬希特被英國鋼鐵學(xué)會授予最高等級的貝塞麥金質(zhì)獎?wù)拢˙essemer Gold Medal金質(zhì)獎?wù)拢?/p>
1891年1月19日,羅伯特馬希特于在英國切爾滕納姆去世。死后,與其妻子和女兒瑪麗合葬在切爾滕納姆公墓。
View of Darkhill Ironworks near Gorsty Knoll in the Forest of Dean,Remains in 2007,https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Darkhill_Ironworks.jpg#/media/File:Darkhill_Ironworks.jpg
Very little of the Titanic Steelworks now survive.By Obscurasky - Own work, CC0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=12572843
注:從現(xiàn)在的記載看,似乎直到1845年,馬希特才開始使用他的中間名“Forester”,剛開始的時候只是偶爾使用一下。在他晚年的時候,他說這個名字源自其出生地迪恩森林,盡管他經(jīng)常會在不同的場合把中間名拼寫成“Forester”和“Forrester”。
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馬希特的主要貢獻包括:高品質(zhì)鋼的廉價煉制法,鋼軌和保溫帽的發(fā)明,以及鋼合金的發(fā)明。
高品質(zhì)鋼
1848年的夏天,當(dāng)時一位名叫亨利·伯吉斯(Henry Burgess)的人,一位銀行家通告雜志的編輯,將一塊白色結(jié)晶金屬帶給了馬希特。伯吉斯在普魯士的萊茵河地區(qū)找到了它,在那里,他被告知它有相當(dāng)大的供應(yīng)量。
憑借在合金方面的豐富經(jīng)驗,馬希特發(fā)現(xiàn),這種白色的金屬合金中含有鐵和錳的合金,因此非常適合制造更高品質(zhì)的鋼。
這種白色金屬合金是鋼砂礓產(chǎn)物,它是鐵和錳的雙碳酸鹽,它的原料產(chǎn)自萊茵河流域的山區(qū),通過精心挑選后,礦石在小高爐中熔化,燃料只使用木炭,唯一的熔劑是石灰。
熔融金屬從爐子倒入淺鐵槽后,凝結(jié)成類似“蛋糕狀”的鐵塊,這樣形成的“蛋糕”在冷卻和破碎時,展現(xiàn)出大而明亮的平面和晶面,上面還會留有微小的未結(jié)合碳點。因其亮度,故稱之為“spiegel glanz”或“spiegel eisen”,即鏡鐵。它的實際成分是(%):鐵約86... 25; 錳約8...50; 和碳約5...25。
馬希特對這種金屬進行了許多實驗,他發(fā)現(xiàn),在鋼的制造過程中添加少量這種金屬,使鋼在加熱狀態(tài)下更易于加工。然而,直到1856年,當(dāng)他的朋友托馬斯·布朗(Thomas Brown)給他帶來一塊用貝塞麥工藝(Bessemer Process)制作的鋼材時,并詢問他是否可以幫助改善其低劣品質(zhì)時,他才意識到這個金屬的真正潛力。馬希特根據(jù)他之前使用鏡鐵進行的實驗,對朋友帶來的樣本進行了實驗。
馬希特研究了貝塞麥工藝后認為,貝塞麥的原始步驟是除碳直到碳的殘留量正確為止,也就是剩下大約1%的碳。但這種做法很難穩(wěn)定實現(xiàn),因為每家煉鋼廠購買的鐵礦來源不同。另外,用貝塞麥工藝煉出的鋼錠,由于氧化過度,生成的氧化鐵留在鋼中,同時鋼水中的磷未能除去,使鋼的質(zhì)量很差,不是疏松,就是硬脆,在高溫鍛打時發(fā)生斷裂。
亨利·貝塞麥本人也已經(jīng)意識到,采用貝塞麥工藝制造的鋼,其品質(zhì)低下的主要原因是鋼中的雜質(zhì)造成的,并認為,正確的解決方案在于,知道何時關(guān)閉其貝塞麥工藝中的空氣流;這樣,在雜質(zhì)已被燒掉的前提下,只剩下適量的碳。盡管貝塞麥為此在實驗上花費了數(shù)萬英鎊,但他始終找不到正確的解決辦法。
馬希特的解決方案很簡單,但很優(yōu)雅。他首先利用現(xiàn)有的貝塞麥工藝,盡可能地?zé)羲械碾s質(zhì)和碳,然后加入一定量的鏡鐵(一種含錳量較低的錳鐵),來重新調(diào)整碳和錳含量。這樣就達到了提高鋼成品質(zhì)量,提高其延展性的效果 - 使其能在耐受高溫下的軋制和鍛造。
馬希特寫道:“我當(dāng)時認為,貝塞麥工藝已經(jīng)得到了完善,而且,基于公平競爭的原則,無窮無盡的財富將獎勵貝塞麥先生和我自己......”
但是,馬希特的夢想?yún)s未能實現(xiàn)。雖然其他人利用他的發(fā)現(xiàn)中獲得了財富,但他未能利用到他的成就實現(xiàn)財富,到1866年,馬希特已處于貧病交加的狀態(tài)。那一年,他16歲的女兒瑪麗獨自前往倫敦,在辦公室與貝塞麥交涉,并指出貝塞麥的成功正是基于她父親的工作成果。
考慮到如果沒有馬希特提高鋼品質(zhì)的方法,貝塞麥自己發(fā)明的生產(chǎn)鋼鐵的工藝,在經(jīng)濟上是不可行的,因此,他決定向馬希特支付300英鎊的年度津貼,這在當(dāng)時是一筆非常可觀的金額,他為此共計支付了20多年,其中可能的原因,是為了讓馬希特不提起專利方面的法律訴訟。
鋼軌
1857年,馬希特是第一個發(fā)明耐用鋼軌的人,用于取代之前的鑄鐵鋼軌,這為十九世紀(jì)后期全世界鐵路運輸?shù)陌l(fā)展奠定了基礎(chǔ)。馬希特的這一的發(fā)明,使得制造長而耐用的鋼軌成為可能,這些鋼軌將極大地提高鋪設(shè)軌道的能力,并且確保它們不需要像以前那樣經(jīng)常更換。
馬希特制造的第一條鋼軌被送往德比米德蘭火車站,在那里,它被放置在一個特別的經(jīng)常使用的車站進出站區(qū)域,在這個區(qū)域,以往鐵軌每六個月至少更新一次,有時甚至每三個月更新一次。
1863年,在使用馬希特制造的鋼軌六年后,盡管每天有700多列火車通過這些鋼軌,但它們看起來像當(dāng)初安裝時一樣完美。在其16年的“生命”周期中,除了火車之外,至少有1252000個機車頭和車輛編組通過這些鋼軌。
鐵路運輸業(yè)的興起和發(fā)展,對工業(yè)革命的深入發(fā)展起著極為重要的作用。它直接推動了采煤、冶鐵和金屬制造業(yè)的發(fā)展,降低了運費,保證了各種物資和商品的暢通,從而保證了工業(yè)革命的順利進行。
保溫帽
當(dāng)鋼在模具中凝固時,不均勻的冷卻,導(dǎo)致在鑄件中形成中心空洞或“管”。
1861年,馬希特發(fā)明了“保溫帽”: 一種粘土錐體或套筒,加熱到白熱后插入鋼錠模頂部,靠近鑄罐的澆鑄口末端,然后進行鋼水澆鑄。保溫帽目的是保持一個鋼水池,當(dāng)鑄件冷卻時,鋼水被填充到縮孔中。
馬希特聲稱保溫帽以及他的其他小發(fā)明,拯救了謝菲爾德鋼鐵制造商“數(shù)百萬英鎊”(19世紀(jì)的錢),但他既沒有收到這些發(fā)明的報酬,也沒有得到認可。直到現(xiàn)在,保溫帽技術(shù)仍在鋼廠中得到使用。
鋼合金
在冶金學(xué)的排名第二的關(guān)鍵進展,是馬希特于1868年發(fā)明了“R 馬希特特種鋼”('R Mushet's Special Steel' RMS)。
它既是第一種真正的工具鋼,也是第一種空冷硬化鋼。以前,為機床制造足夠硬度鋼的唯一方法就是淬火,即通過在水中快速冷卻來實現(xiàn)。
使用自硬化(或鎢)鋼后,機床可以有更高的轉(zhuǎn)速,并且能夠切割比以前更硬的金屬。RMS革命性地改變了機床設(shè)計,促進了金屬加工業(yè)的巨大進步,也是高速鋼的偉大先驅(qū)。
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那些為人類點滴進步作出杰出貢獻的先賢哲人們的名字,都將被永遠銘記。
無論是一百多年前,廉價煉鋼法的發(fā)明人貝塞麥和馬希特,還是50年前登月的美國宇航員,包括今天正在將5G技術(shù)與傳統(tǒng)鋼鐵工業(yè)有機融合的寶武人。
歷史,從來都是由不甘平庸的自我前行者書寫。