鋼鐵聯盟 全球供應鏈的挑戰與機遇
文/李振麟
「鋼鐵」是世界上極為重要的工程材料，在人類的歷史演進中，它的發展不僅有高度韌性也更堅固輕巧，從鐵罐、車輛到建築物等食、衣、住、行上皆息息相關。在可再生能源基礎設施中，鋼鐵也發揮極大作用，是地球上回收率最高的金屬廢料，能不斷地來回再生使用。
鋼鐵是重要的工業材料之一，從國家的基礎建設，甚至於小到不起眼的螺絲，都對我們生活層面的影響至關重要。鋼材的堅硬物性與持久性，不僅讓商業產品的用途更廣泛與生活化，還可以當廢鐵無限回收與重新煉製。
鋼鐵金屬材料起源於十九世紀的歐洲與北美工業革命時代，然而在古代的印度以及中國鐵器時代，就已有工匠冶鍊刀劍技術，將其轉化成為生活中所需要的工具及武器。鐵並不是「鋼」，鐵器時代的金屬工人在冶煉過程中，發現了鐵的卓越性質，意外也發現鋼的優越特性，因此將其轉化為工具和刀劍等武器。早期生活中的鋼製品必備器材，如同斧頭、鑿子等製成配件，以增加其生活實用性，儘管鋼鐵的用途是越來越頻繁廣泛，然而煉鋼技術上，仍然是一個緩慢、耗時而且昂貴的演進過程。
冶鐵煉鋼是將鐵與少量的碳，以及其他相關的微量元素混合，經由「軋制」、「退火」以及「塗層」等繁複處理過程，甚至於更進一步的淬火硬化，加工後的鋼材在水或油中快速冷卻，以提高其硬度特質，也就是藉由「淬火硬化」等技術，提煉出各式各樣以及不同用途的鋼材。然後，這些材料經過「軋制」、「退火」和「塗層」等處理過程，以穩定其所需要的物性用途，雖然在早期時代，「煉鋼」是一個漫長且辛苦的人工作業過程，然而所生產出來的稀有鋼鐵，仍然受到各界高度重視，塑造出不同演進過程中的鋼鐵產業歷史進程。
鐵匠師傅的冶鍊技能 奠定煉鋼技術的發展演進
早期鋼鐵的消費需求，大多來自於戰爭因素，軍隊士兵都希望能擁有堅固耐用的盔甲和武器。然而，鐵並不是「鋼」，某些鐵匠師傅從木炭火中加熱鐵礦石，逐漸提煉出來一種海綿狀鐵塊，然後再慢慢地錘擊鍛造成型。也有鐵匠注意到，當元素材鐵塊長時間放置於木炭爐中，鐵塊本身的物性延展會越來越強，也就是越來越硬，尤其是後續鍛造金屬時，因為材料不斷地反覆「加熱」、「摺疊」與上下「敲打」，金屬材料的基本特質，就會得到一定程度上的改變。
另一方面，也有工匠學會如何透過加熱方式，再使其冷卻以及不斷地回火加工，最終硬化成鋼與降低其脆性。煉鋼技術上，鐵匠師傅各憑其長期以來的煉鋼經驗而為之，鋼鐵不僅擁有時代背景的技術經驗傳承，也有著推動未來產業發展的潛能動力。
由於鋼鐵物性上，擁有不易分解而易於回收的材料特性，隨著時代演進，各種不同的煉鋼知識，傳播到歐洲和亞洲，鋼鐵製造商不斷地研發新的技術，造就出重量更輕便，以及強度更高的「鍛造鋼」、「合金鋼」，甚至於「低碳鋼」等金屬材料，一個全球性的冶鍊製鋼產業順勢展開。
十五世紀時期，鋼鐵產品就已經開始普及化，從大馬士革的劍到日本武士的刀，「鋼鐵」都是那個時代背景中的首選材料。當時的煉鋼廠多數是將熟熱的鐵，分層置入「木炭粉」中並長時間加熱，以增加合金中的碳含量，但是這樣的製作過程，既繁複又耗時。
後來在一九七四年時，來自於英國的亨茨曼，發明了「熔鑄煉鋼」法，這是歐洲史上第一次提煉出來的液態鋼水，藉由耐高溫熱度的「陶罐」來處理，這種耐高溫的熱圓錐形杯狀器皿，也就是所謂的「坩堝」。以「熔鑄」方式來取得其液態鋼水，待冷卻後再創造出物性品質較均勻的「鋼錠」，鋼錠製程的技術產生，就是後來俗稱的「高爐煉鋼」。雖然這樣的冶鍊發明，改變了以往的傳統作業模式，但還是無法到達大量生產的目標，而且提煉過程中所付出的成本代價也高。
「坩堝煉鋼技術」改變了傳統提煉
一直到十八世紀時，英國的班傑明·亨茨曼Benjamin，改良了坩堝鋼的煉製方法，達成能夠去除更多雜質，並降低熔鋼過程中的不均勻度。亨茨曼使用「焦炭」來加熱，產生的高熱溫度可以完全融化熟鐵，再製造出物性品質均勻的「鋼錠」。「鋼錠」製程技術產生，改變了以往的傳統作業方式，雖然有了這樣的冶鍊發明，但是產能還是無法滿足消費市場期待，而且所花費的成本也高，但是為煉鋼技術開啟了新頁面。
「坩堝煉鋼」技術的出現，激起了歐亞各國技師與學者的熱烈討論，越來越多人前往參觀這樣的新技術。也因此逐漸影響到後續整個歐洲鋼鐵製造業興起，當時擁有豐富的鐵礦石蘊藏量、並且可大量運用於「坩堝」熔鑄生產，以提煉出熟鐵純度的「瑞典」，最具有條件優勢，逐漸成為整個歐洲大陸，優質鋼鐵的主要供應國。
工業革命帶動鋼材品質提升
隨著工業革命興起，大規模工業化逐漸蔓延到整個歐洲，建築與交通運輸，對於金屬的消費需求增加，生活應用的範圍也越來越廣，各國間的金屬貿易交流更盛以往。尤其是現代化工業進程下，「鐵路」與「造船業」，對於鋼材品質的要求也越來越高。發明家亨利·科特Henry Cort發明了兩項新的突破性技術，來滿足這些需求，並且也奠定鋼鐵產業走向現代化基礎。
第一、透過爐中攪拌熔解液來提高生鐵品質，其不僅降低碳含量，也促使鋼材物性更加的具有堅韌脆性。第二、將準備好的熱金屬塊，軋製成為最終產品，比傳統的錘擊更溫和，技術上也增加金屬強度，從此拉開軋製薄板的工藝技術，可後續應用在航運貨輪鐵板的生產。
機械化時代逐漸來臨，改變我們傳統的生活習性，到一七○九年時，亞布拉汗·達比Abraham Darby使用「焦炭煉鐵」技術達到高產量目的，進而也增加焦炭需求量。後續一七一二年時，湯瑪斯·紐科門Thomas Newcomen發明了「蒸汽發動機」的原型機，這項革命性發明，不僅帶動後續的鐵路建造，也將紡織產業轉向機械化生產。
即使此時鋼鐵金屬品尚未大規模使用，然而工業革命促使各行各業走向機械化，也逐漸蔓延到日本、美洲以及各界各地，有了機械設備的輔助，鐵匠約翰迪爾 John Deere因此創造了一種帶有鋼刀片的「鋼犁」，讓更多不起眼的草地，變成可以用來耕種的土壤。
