第32章 炼钢
并不知道秋猎已经开始,此时西蒙正在炉窑区忙前忙后。
在默里的主持下,这段时间以来,规划中的炼铁高炉几乎以肉眼可见的速度飞快成型。
今天,正是检验成果的日子。
当然,这一切都少不了坚强的保障措施。
所需要的物资、人手,充足的让人难以置信,这也让从没感受过这种待遇的炉匠干劲十足。原本计划的工期一再提前,在夏季刚刚结束,就已经全部完成。
“大人,请宣布开炉吧。”
默里·查尔斯满面红光,看着眼前新建成的高炉,心中成就感十足。即便身为一名炉匠,一生之中能建成的高炉也不会太多,每一个,都浇灌了大量心血,也都是自己最满意的作品。
“开始吧。”西蒙点点头,他此时心中也有些感慨。
来到这个世界已有数月,今天总算是开始了自己计划中工业化的第一步——冶炼钢铁。
事实上,冶铁工业所冶炼出的‘铁’,并不是纯铁,而是广义上的铁,主要分为三大类:即熟铁、钢和生铁,三者含碳量依次增加。
一般高炉炼出的铁都是生铁,碳含量超过2%,熟铁含碳量则小于%。
当然,无论生铁还是熟铁,都不是他需要的最终成品。
钢,才是。
在历史上,没有现代化的条件下,炼钢基本上分为块炼法、炒钢法和灌钢法三个阶段,后者依次比前者更加先进。
块炼法且不说,炒钢法就是将生铁加热到半液体和液体状,然后加入铁矿粉,同时不断搅拌,利用铁矿粉和空气中的氧去掉生铁中的一部分碳,使生铁中的碳含量降低,去渣,即可获得钢。
但炒钢法中碳的含量不好控制,经过优化,把生铁先炒成熟铁,然后用液体生铁进行增碳,以获得钢料,则称为‘灌钢法’。
炒钢法被灌钢法淘汰,最主要的原因,就是含碳量不容易控制。而灌钢法只需把生铁和熟铁按一定比例配合好,加以熔炼即可获得,更加简单。
好在,这一点对西蒙来说,并不是问题。
在这之前,他就用虚幻画面进行了全程模拟。
从最开始的原料添加比例、助熔剂添加量、原料添加时机、鼓风速率等,一直到生铁出炉,炒钢时矿粉添加的时机和比例、搅拌速率、搅拌时间、搅拌手法等等,甚至是钢材检验,都推演出了最佳流程。
所以,即便负责搭建高炉的‘总工程师’,也因为第一次开炉而显得有些紧张的情况下,西蒙也信心十足,宣布开炉的声音显得沉稳、镇定。
工人们得到命令后,开始不断用推车加料,点火升炉。
同时,在炉体底部,多个风嘴也在连续鼓风。
一切时机和用量,都在按照西蒙编写的‘操作手册’严格执行。
在高炉内,反应正在发生。
包括料的加热、蒸发、挥发和分解,铁以及其他元素的还原,炉料中非铁氧化物的融化、造渣和生铁的脱硫,铁的渗碳及生铁的形成,炉料之间的热交换等等。
炼铁,本就是一系列物理化学反应的总和。
“矿渣出来了!”
一段时间后,在出渣口观察的工人喊道。
西蒙顿时精神一震,这意味着铁水已经熔炼出来,不出所料的话,现在正沉在炉底。
助熔剂石灰石与碳共同作用,不仅将铁矿石的主要成分还原为铁,还能与杂质形成可分离的钙盐。熔炼一段时间后,熔点较低的一些金属和杂质就会以矿渣的形式(像熔岩一样)排出,而炉渣排出也意味着生铁已经炼成。
“快,打开出铁口,把铁水引入炒钢锅!”
工人们虽然都提前培训过,可毕竟是第一次实际操作,西蒙也有些担心因为失误,对最终的成品造成影响。
由于炼出来的是生铁,含碳量高、熔点低,即便是用木炭作为氧化剂和热量来源,在添加了助熔剂的情况下,也能得到融化的铁水。
当然,若能把木炭换成焦炭更好,不仅炉温更高,焦炭还有炉料的骨架作用。
可焦炭是煤炭1000℃的高温干馏而来,就现阶段而言,黑石领还远远无法具备这样的条件。
其实用煤炭也能达到需要的高温,可煤炭中有害物质含量太多,无法用于炼铁。
打开出铁口后,铁水经过流道直接流入炒钢锅内,期间工人们不断搅拌,同时加入精矿粉。
此刻生铁中的碳逐渐失去,其中的硅、磷、硫也不断氧化,最终,当按照操作手册完成时,就得到了可堪一用的钢。
“停下来吧。”
不得不说,第一次熔炼很成功。
至少在整个流程上,基本都是在按照虚幻画面模拟出来的最佳流程进行。
得到的钢材需要检验,炉体也需要检查,在炒钢结束后西蒙随即宣布停炉。
旁边炉匠一脸喜色,工人们也欢呼起来。
现在还没有人知道,炒钢锅中的铁水意味着什么,可他们却共同努力,在这个小镇内,做成了一件难以想象的事情。
西蒙则想的更多。
在他眼里,这只是完成了自己计划中的一小步,炼出的钢材也只是勉强前期够用。想要得到强度更高的合金钢、工具钢等等,则必须建立转炉或者有蓄热室的平炉,甚至是能加入镍、铬等元素,制成高性能钢材。
只是,想要完成这一切,还有很长的一段路要走。
……
等到磨具内的铁水冷却后,西蒙开始检验钢材质量。
受限于眼前条件,自然不可能检测屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能这些指标,他准备直接用简单粗暴的方式——砍!
用同一种砍刀,分别在采购的几种钢料和才炼出的钢面上劈砍,对比痕迹深浅。
最终的结果很振奋人心,这种用炒钢法炼出的钢材,至少在硬度这个指标上,几乎达到了百炼钢的水平。
“看来我猜的没错,男爵大人您果然神秘无比,不仅知道贤者们都会叹为观止的真理,连炼出的铁也比铁匠们花费日久锻打出来的钢更加坚硬……这一切,您都是从哪里学到的呢?”
在他还没来得及高兴时,一个他不愿听到的声音刚好在耳边响起。
果然,没有附加不得涉足禁区这个条件的恶果逐步显现出来,西蒙想。
他完全没想到,原本看起来准备苦学一番的海岸明珠,竟然完全没有身为一名学生的自觉,不仅经常‘逃课’,反而把自己当成了黑石领的一员,经常随意在小镇四处闲逛,好奇心之大简直令人叹为观止。
若非现在需要保密的地方并不多,且都有严密的守卫,这家伙可能早就把小镇的一切了解了个透彻。
。
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在默里的主持下,这段时间以来,规划中的炼铁高炉几乎以肉眼可见的速度飞快成型。
今天,正是检验成果的日子。
当然,这一切都少不了坚强的保障措施。
所需要的物资、人手,充足的让人难以置信,这也让从没感受过这种待遇的炉匠干劲十足。原本计划的工期一再提前,在夏季刚刚结束,就已经全部完成。
“大人,请宣布开炉吧。”
默里·查尔斯满面红光,看着眼前新建成的高炉,心中成就感十足。即便身为一名炉匠,一生之中能建成的高炉也不会太多,每一个,都浇灌了大量心血,也都是自己最满意的作品。
“开始吧。”西蒙点点头,他此时心中也有些感慨。
来到这个世界已有数月,今天总算是开始了自己计划中工业化的第一步——冶炼钢铁。
事实上,冶铁工业所冶炼出的‘铁’,并不是纯铁,而是广义上的铁,主要分为三大类:即熟铁、钢和生铁,三者含碳量依次增加。
一般高炉炼出的铁都是生铁,碳含量超过2%,熟铁含碳量则小于%。
当然,无论生铁还是熟铁,都不是他需要的最终成品。
钢,才是。
在历史上,没有现代化的条件下,炼钢基本上分为块炼法、炒钢法和灌钢法三个阶段,后者依次比前者更加先进。
块炼法且不说,炒钢法就是将生铁加热到半液体和液体状,然后加入铁矿粉,同时不断搅拌,利用铁矿粉和空气中的氧去掉生铁中的一部分碳,使生铁中的碳含量降低,去渣,即可获得钢。
但炒钢法中碳的含量不好控制,经过优化,把生铁先炒成熟铁,然后用液体生铁进行增碳,以获得钢料,则称为‘灌钢法’。
炒钢法被灌钢法淘汰,最主要的原因,就是含碳量不容易控制。而灌钢法只需把生铁和熟铁按一定比例配合好,加以熔炼即可获得,更加简单。
好在,这一点对西蒙来说,并不是问题。
在这之前,他就用虚幻画面进行了全程模拟。
从最开始的原料添加比例、助熔剂添加量、原料添加时机、鼓风速率等,一直到生铁出炉,炒钢时矿粉添加的时机和比例、搅拌速率、搅拌时间、搅拌手法等等,甚至是钢材检验,都推演出了最佳流程。
所以,即便负责搭建高炉的‘总工程师’,也因为第一次开炉而显得有些紧张的情况下,西蒙也信心十足,宣布开炉的声音显得沉稳、镇定。
工人们得到命令后,开始不断用推车加料,点火升炉。
同时,在炉体底部,多个风嘴也在连续鼓风。
一切时机和用量,都在按照西蒙编写的‘操作手册’严格执行。
在高炉内,反应正在发生。
包括料的加热、蒸发、挥发和分解,铁以及其他元素的还原,炉料中非铁氧化物的融化、造渣和生铁的脱硫,铁的渗碳及生铁的形成,炉料之间的热交换等等。
炼铁,本就是一系列物理化学反应的总和。
“矿渣出来了!”
一段时间后,在出渣口观察的工人喊道。
西蒙顿时精神一震,这意味着铁水已经熔炼出来,不出所料的话,现在正沉在炉底。
助熔剂石灰石与碳共同作用,不仅将铁矿石的主要成分还原为铁,还能与杂质形成可分离的钙盐。熔炼一段时间后,熔点较低的一些金属和杂质就会以矿渣的形式(像熔岩一样)排出,而炉渣排出也意味着生铁已经炼成。
“快,打开出铁口,把铁水引入炒钢锅!”
工人们虽然都提前培训过,可毕竟是第一次实际操作,西蒙也有些担心因为失误,对最终的成品造成影响。
由于炼出来的是生铁,含碳量高、熔点低,即便是用木炭作为氧化剂和热量来源,在添加了助熔剂的情况下,也能得到融化的铁水。
当然,若能把木炭换成焦炭更好,不仅炉温更高,焦炭还有炉料的骨架作用。
可焦炭是煤炭1000℃的高温干馏而来,就现阶段而言,黑石领还远远无法具备这样的条件。
其实用煤炭也能达到需要的高温,可煤炭中有害物质含量太多,无法用于炼铁。
打开出铁口后,铁水经过流道直接流入炒钢锅内,期间工人们不断搅拌,同时加入精矿粉。
此刻生铁中的碳逐渐失去,其中的硅、磷、硫也不断氧化,最终,当按照操作手册完成时,就得到了可堪一用的钢。
“停下来吧。”
不得不说,第一次熔炼很成功。
至少在整个流程上,基本都是在按照虚幻画面模拟出来的最佳流程进行。
得到的钢材需要检验,炉体也需要检查,在炒钢结束后西蒙随即宣布停炉。
旁边炉匠一脸喜色,工人们也欢呼起来。
现在还没有人知道,炒钢锅中的铁水意味着什么,可他们却共同努力,在这个小镇内,做成了一件难以想象的事情。
西蒙则想的更多。
在他眼里,这只是完成了自己计划中的一小步,炼出的钢材也只是勉强前期够用。想要得到强度更高的合金钢、工具钢等等,则必须建立转炉或者有蓄热室的平炉,甚至是能加入镍、铬等元素,制成高性能钢材。
只是,想要完成这一切,还有很长的一段路要走。
……
等到磨具内的铁水冷却后,西蒙开始检验钢材质量。
受限于眼前条件,自然不可能检测屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能这些指标,他准备直接用简单粗暴的方式——砍!
用同一种砍刀,分别在采购的几种钢料和才炼出的钢面上劈砍,对比痕迹深浅。
最终的结果很振奋人心,这种用炒钢法炼出的钢材,至少在硬度这个指标上,几乎达到了百炼钢的水平。
“看来我猜的没错,男爵大人您果然神秘无比,不仅知道贤者们都会叹为观止的真理,连炼出的铁也比铁匠们花费日久锻打出来的钢更加坚硬……这一切,您都是从哪里学到的呢?”
在他还没来得及高兴时,一个他不愿听到的声音刚好在耳边响起。
果然,没有附加不得涉足禁区这个条件的恶果逐步显现出来,西蒙想。
他完全没想到,原本看起来准备苦学一番的海岸明珠,竟然完全没有身为一名学生的自觉,不仅经常‘逃课’,反而把自己当成了黑石领的一员,经常随意在小镇四处闲逛,好奇心之大简直令人叹为观止。
若非现在需要保密的地方并不多,且都有严密的守卫,这家伙可能早就把小镇的一切了解了个透彻。
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