带刺铁丝网

背景

带刺铁丝网是一种围栏材料，由带有规则间隔的尖锐突起的金属电缆组成。电缆通常由两根相互缠绕的电线组成，以增加强度并允许电缆随着温度变化而膨胀和收缩而不会断裂。尖锐的点，称为倒钩，通常由缠绕在一根或两根电缆线上的短线组成。

自从 10,000 年前农业出现的初期，人们就开始使用各种栅栏。栅栏是用木头、泥土、石头和活植物（欧洲的树篱和拉丁美洲的仙人掌）建造的。直到 19 世纪钢丝变得可用，金属才被用于围栏。

至少在 5,000 年前，短线首先是通过锤击金等柔韧金属制成的。到了 1000 年，更长的金属丝是由软金属拉杆制成的，例如 铅合金 和锡，通过较硬的金属模具，例如 铁。 在现代，直到 19 世纪中叶，大多数电线都是由熟铁制成的。到 1870 年，炼钢技术的改进使生产大量钢丝首次成为可能。

在美国西部木材稀缺地区定居期间，钢丝首先用于围栏。早期的铁丝网由单股组成，在寒冷的天气或流浪的牛群很容易折断。 1860 年，法国人 Leonce Eugene Grassin-Baledans 获得了使用带有突出点的扭曲金属板作为“围栏保护器”的专利。类似的方法于 1867 年由 Alphonso Dabb 在美国获得专利。同年，Lucien Smith 和 William Hunt 获得了带倒钩的单股线的专利。 1868 年，迈克尔·凯利发明了第一条双股带刺铁丝网，但第一条商业上成功的带刺铁丝网于 1874 年由伊利诺伊州迪卡尔布的约瑟夫·法威尔·格利登（Joseph Farwell Glidden）申请专利。同年，雅各布·海什（Jacob Haish）和伦纳德·埃尔伍德（Leonard Ellwood）也申请了类似的专利迪卡尔布。经过二十年的法律斗争，美国最高法院做出了有利于格利登的裁决，他经常被认为是带刺铁丝网的“发明者”。

带刺铁丝网的使用在 1870 年代和 1880 年代大幅增加，并带来了一些不幸的副作用。在 1885 年至 1886 年和 1886 年至 1887 年的严冬中，数以千计的牛因无法突破旨在防止它们向南偏离太远的带刺铁丝网“漂移栅栏”而冻死。想要没有围栏的牧场的牧场主和想要围栏的农田的农民之间的冲突升级为围栏切割、掠夺土地和暴力的牧场战争。最终，随着人类和牛群数量的增加，带刺铁丝网变得越来越必要，冲突最终平息。

带刺铁丝网在布尔战争期间被改编为军事用途，并在第一次世界大战期间大量使用。虽然带刺铁丝网经常用于安全，但农业仍占其用途的90%。许多人收集古董铁丝网，一些稀有标本售价数百美元。数百名收藏家参加在堪萨斯州拉克罗斯举行的一年一度的铁丝网节，这里是铁丝网博物馆的所在地。

原材料

带刺铁丝网通常由钢制成，钢是铁和少量碳的合金。制造钢铁所需的原材料是铁矿石、焦炭（一种在没有空气的情况下将煤加热到高温而产生的富含碳的物质）和石灰石。为了防止生锈，钢丝通常涂有锌。 有时钢上涂有铝，有时带刺铁丝网本身也由铝制成。

制造
过程

制作钢锭

• 1 铁矿石、焦炭和石灰石在高炉中通过热压缩空气加热。焦炭产生热量（熔化铁矿石）和一氧化碳（与矿石中的氧化铁反应释放铁）。石灰石与铁矿石中的硫等杂质反应形成炉渣，炉渣被去除。高炉的最终产品是生铁，其中至少含有 90% 的铁、3-5% 的碳和各种杂质。
• 2 要将生铁转化为钢，必须去除杂质和大部分碳。 （不含碳的铁比钢弱得多，但含碳过多的铁易碎。）有多种方法可以提纯生铁，其中最常见的是碱性氧气钢 (BOS) 工艺。在这种方法中，氧气在高压下被吹入熔融生铁中。碳以一氧化碳的形式释放，杂质以炉渣的形式释放。将剩余的钢水倒入模具中，冷却成每块重数千磅的钢锭。

前一年安装了大约 1800 张纸币的广告，全长 100,000 英里， （来自亨利福特博物馆和格林菲尔德村的收藏。）

看似简单的发明，带刺铁丝网却有着一段有趣的历史。在引入之前，早期的美国农民依靠欧洲传统为不同类型的农业创造了足够的围栏。他们尝试了没有围栏的公共领域， "d&ad" 石头或木材围栏，绿篱植物的“活”围栏，或简单的铁丝网围栏。最终，它们被带刺铁丝网所取代，这种铁丝网价格合理，安装和维护相对简单，不会垄断木材等稀缺的当地资源，并且在控制牲畜方面非常有效。

在臭名昭著的牧民和农民之间的“胭脂战争”中，铁丝网是直接原因和核心武器。带刺铁丝网也是争议的中心，因为各种发明者和制造商争夺专利权和许可，最终成立了带刺铁丝网制造商联盟来制定价格。农民指控制造商操纵价格和垄断行为，他们联合起来反对制造商。

带刺铁丝网工厂也为美国农村带来了工业。伊利诺伊州迪卡尔布是芝加哥以西 60 英里的一个沉睡的农场小村庄，直到 1870 年代当地发明家企业家如约瑟夫·格利登和雅各布·海什大量参与带刺铁丝网生产，拥有新型工业工作的工厂改变了该镇的经济基础和人口统计数据，随着铁路设施的扩建，它离芝加哥更近了。 1890 年代新增的一所师范学校和师范学院证实了这一转变和 DeKalb，也被称为 “巴布城” 20 世纪伊始，它成为了这座大都市的虚拟前哨。

威廉 S. Pretzer

制作钢坯

• 3 钢坯是一种方形截面的钢棒，其尺寸通常小于 6 英寸（15 厘米）乘 6 英寸（15 厘米）。 （如果尺寸是 为了制造铁丝网，铁矿石、焦炭和石灰石在高炉中加热以生产生铁。生铁被提纯并转化为钢。更大的酒吧被称为绽放；如果横截面是矩形而不是正方形，则棒材被称为板坯。）钢锭被加热到大约 2192°F（1200°C），然后在开槽辊之间来回滚动，直到达到合适的尺寸。巨型剪刀将钢坯切割成所需的长度；然后让它冷却。也可以将钢水直接倒入水冷铜模中成型，然后喷水固化。

制作电线

• 4 钢坯再次加热和轧制，直到它被塑造成直径为 0.2 英寸（5.6 毫米）的圆棒，称为线材。线材被卷成重达 3,969 磅（1,800 公斤）的线圈，然后运往线材制造商。
• 5 氧化铁皮是钢加热时在钢上形成的氧化铁表面涂层，必须从线材上去除。这可以通过将其浸泡在热的稀酸（180°F [82°C] 的硫酸或 140°F [60°C] 的盐酸）中并用水冲洗来完成，这一过程称为酸洗。也可以通过在一系列轮子之间来回弯曲线材来去除水垢，或者用快速移动的沙子、氧化铝或铸铁丸粒将其炸掉。
• 6 干净的线材涂有石灰、硼砂或磷酸盐。这种涂层可以防止生锈，中和任何残留的酸痕，并在制成线材时帮助润滑剂粘附在线材上。
• 7 涂层线材的一端成形为一点。这端像穿过针眼的线一样插入模具中，该模具由一个非常坚硬的碳化钨制成的中央笔尖组成，中央笔尖由钢制支架环绕。线材用油或肥皂润滑，并通过模具拉动以减小其直径。这个过程称为绘图。一系列模具用于将线材从其 原始尺寸到所需的线材尺寸。对于带刺铁丝网，直径通常为 0.097 英寸（2.5 毫米）。通常需要大约六到七个芯片才能达到这个尺寸。
• 8 拉线会使其变得坚硬和僵硬。为了使其柔韧，它被加热，这个过程被称为退火。线材可以通过在熔盐浴、熔铅浴或含氮熔炉中加热来退火。所有这些方法都通过保护钢免受氧气影响来防止氧化皮形成。

制作铁丝网

• 9 要制成带刺铁丝网的电线通常经过镀锌（涂锌）以防止腐蚀。电线必须完全清洁和干燥才能正确镀锌。首先在热的稀盐酸中清洗，然后用热水冲洗。然后通过热氯化锌或氯化铵溶液，以防止在干燥时生锈。干燥后，线材通过熔融锌浴。擦去多余的锌，并让镀层的金属丝冷却。 （有时，电线会以类似的方式涂上铝。）电线也可以通过称为电镀锌的工艺涂上锌。导线带负电荷并通过硫酸锌或其他锌盐溶液。正锌离子被吸引到负极线上并形成涂层。
• 10 一台自动化机器执行将镀锌铁丝网转变为带刺铁丝网所需的所有步骤。两根电线被送入机器并扭在一起形成电缆。另一根电线从侧面送入机器并缠绕在一根或两根电缆线上。这条线在两侧以一定角度切割，形成两点倒钩。如果需要四点倒钩，则将两根电线绞合并切割在一起。沿着设定的距离（通常为 4 或 5 英寸 [10 或 13 厘米]）拉动带刺铁丝网，并重复该过程以使倒刺均匀分布。带刺铁丝网缠绕在线轴上并切成 1,319 英尺 (402 m) 长。然后将这些线轴装载到卡车上并运送给客户。

质量控制

美国测试与材料协会已经制定了带刺铁丝网的标准。带刺铁丝网制造商使用这些标准中描述的测试来确保他们的客户购买的是优质产品。

从每 50 个带刺铁丝网中选取 1 个进行测试和检查。首先测量尺寸以确保精度。电缆线和倒钩的直径变化不得超过 0.5 英寸（0.13 毫米）。倒钩必须从电缆中心伸出至少 0.37 英寸（9.5 毫米）。倒钩之间至少 93.5% 的空间必须在所需长度的 0.74 英寸（19 毫米）以内。 （由于倒钩在处理过程中的小幅移动，不可能 100% 准确地确保倒钩间距。）如果倒钩间距为 4 英寸（10 厘米），则 25 英尺（7.6 m）长的带刺铁丝网样本必须包含至少 69 个倒钩如果它们相距 5 英寸（13 厘米），则至少有 55 个倒钩。线轴上的线必须至少 1,319 英尺 (402 m) 长。

对 4 英尺 (1.2 m) 的带刺铁丝网样品进行强度测试。通过测量的力拉样品直至其断裂。它必须能够承受至少 4,230 牛顿的力。

对于镀锌带刺铁丝网，另一个 4 英尺 (1.2 m) 的样品将测试其锌涂层。称量样品，然后用盐酸除去锌。通过再次称量样品并注意两个重量的差异，可以确定锌涂层的量。使用类似的程序来测量倒钩上的锌涂层。所需的最小重量随电缆线的直径而变化。对于最常见的直径（0.097 英寸或 2.5 毫米），对于 1 类涂层，每根电线和每个倒钩必须涂有至少 3.2 盎司（90 克）锌每平方米（11 平方英尺）或至少 8.6 3 类涂层每平方米（11 平方英尺）盎司（245 克）。标准等级的带刺铁丝网在线丝上有 1 级或 3 级涂层，在倒钩上有 1 级涂层。 Chain Link Fence Grade 带刺铁丝网的线材和倒钩上必须有 3 级涂层。

未来

虽然经典的铁丝网围栏仍然普遍用于农场，但它正在慢慢被更先进的产品所取代，如编织铁丝网（类似于铁丝网，具有交叉的水平和垂直线）和电围栏。对于军事和安全用途，随着带刺带的最近发展，带刺铁丝网可能会过时，带刺带是一种扁平的薄金属带，被切割成一簇簇尖尖。也许有一天铁丝网只会存在于博物馆和私人收藏中。