風雨大宋  第82章 煉鋼

類別: 歷史 | 兩宋元明 | 風雨大宋 | 安化軍   作者:安化軍  書名:風雨大宋  更新時間:2019-05-01
 
看著制鋼的小爐,蘇頌道:“萬沒想到,炒鋼的時候其實不用燒炭,只要鼓風即可。若不是真地試出來,誰能夠相信?世間萬物,有其自然之理,不詳細推敲,卻不敢妄下斷言。”

杜中宵點了點頭。以前在永城的時候,炒鋼的規模較小,用的是這個時代最常見的方法。前些日子這里建炒鋼爐,為了充分利用能源,自然建在冶爐旁邊,炒鋼與煉鐵串連在一起。冶爐里出來鐵水,直接送進炒鋼爐里面,如此一來便就少用許多燃料。

炒鋼的原理杜中宵還是清楚的。無非是煉鐵時是在還原氣氛下,以致鐵水含炭量太高,出來的是生鐵。到了炒鋼爐里,要降低炭含量,爐里是沒有炭的,只加石灰石和白云石之類的造渣劑,是間接加熱而不是直接加熱,是在氧化氣氛下。既然是氧化氣氛,氧氣就應該充足,不然效果不好。

這是中學化學的內容,非常簡單。為了保證充足的氧氣,這里建的炒鋼爐,特意加了吹管,一樣有大風箱向里面鼓風。萬萬沒想到,炒鋼爐里鼓風,里面的鐵水迅速沸騰,如同火山噴發一般,溫度明顯比以前下面燒炭高得多。由于難以控制,不斷減少下面的炭火,結果效果還是不明顯。到了最后,干脆炒鋼時不燒炭了,僅僅鼓風,爐里面的溫度就足夠高,可以降低鐵水的炭含量,煉出鋼來。

杜中宵納悶了一段時間,最終只能認為是鐵水里面的炭,或者還有其他一些元素,在高溫熔化狀態下吹入空氣,迅速發生放熱反應,讓鐵水保持沸騰。這實際上就是后世的吹氧煉鋼,不管是轉爐還是平爐都是同樣的原理。

鼓風之后,由于鐵水沸騰得厲害,為了控制反應速度,就試著向里面加生鐵,加廢鋼,偶然又發現不同的溫度,出來的鋼性能不一樣。不同的出鋼溫度,會煉出不同含炭量的鋼來。

這是個精細活。既不能測量溫度,又不能精確控制時間,只能用肉眼觀看鐵水狀態,以及表現出來的顏色,來控制出來不同的鋼。杜中宵測試了很多人,來做這項工作。不斷訓練,現在大約有二十多外人勉強找到狀態,是煉鋼這里的寶貝疙瘩。他們現在剛剛上手,出來的鋼性能不穩定,不過對這個時代來說足夠了。反正出來的是中低炭鋼,打造刀劍能性足夠,后面就靠工匠的手藝了。

能不能盡量精確地測量溫度?其實辦法還是有的。比如用金、銀、銅、鐵等金屬,或者一些已經知道的化合物,制成測片,利用他們不同的熔化溫度,放進鐵水里面探測,看熔化程度決定煉鋼過程。只是這項工作精細而復雜,杜中宵只能提供一個思路,讓下面的人去做,短時間內是做不到的。

測溫不一定用溫度計,可以用一些特殊的物理化學反應,比如熔化沸騰,比如分解化合,都可以得到固定的溫度。但選擇合適的測量物質,選擇合適的測量方法,需要大量的實踐。

高碳工具鋼還是不能用這種爐子來煉制,而是盡量煉出碳含量低的鐵,與生鐵一起用石墨坩堝爐煉制。這種高性能的鋼煉制不易,性能優越,可不是炒鋼爐出來的大路貨可比。

用吹空氣的方法,炒鋼的效率提升了許多,煉出一爐鋼,遠比以前下面燒炭快捷。這件事讓蘇頌覺得新奇不已,明明不用燃料降低了成本,效率還大在提升,世間之事實在神奇。他用了很多時間研究,最終只能同意杜中宵的說法。生鐵里面有碳,炒鋼爐里沒有過剩的碳保護,這些碳便燃燒。

實際的化學過程當然遠比這復雜,碳還會形成一氧化碳,再形成二氧化碳,有過量的碳這些氣體就形成還原氣氛。一旦氧氣過量,鐵水中的碳便就繼續氧化,從而降低含碳量,生鐵變成了鋼。

煉鐵到煉鋼,就這么一個簡單的過程,認真研究下去,其實就能開啟化學之路。

杜中宵要做的事情太多,每個行業都不可能深入研究,哪怕知道是怎么一回事,也沒有精力系統總結。這處鐵監里的人才,將來不知道會是誰,會是什么時候能夠打開這扇門。

原理很重要,知道了原理,能夠積極應用到實際中,中學的數理化知識,就足以推開工業革命的大門。大宋的經濟實力是天下第一,這是朝廷直轄的官營鐵監,有杜中宵這個有后世知識的人,條件比當年英國的那些小作坊不知道好了多少倍。從鋼鐵到機械,踏實做下去,工業的發展比歷史上容易得多。

比鐵水出爐的時間短得多,用不了多少時間,第一爐鋼就完成了。只見不大的爐子傾倒,鋼水從里面流出來,流進旁邊早已建好的冷卻池里。略冷卻一段時間,被一邊的工人舀入鑄范,成了鋼錠。大部分的鋼錠將凝未凝的時候,被輸送到下一道工序,進入不遠處的鍛造之處。

附近的一條小河早已經被截段,建了一座小水庫,河水引到這里帶動鍛錘。鍛造的工人觀察著鋼的顏色,合適了取到鍛錘上,進行鍛造。

這樣炒出來的鋼,工藝所限,里面有很多氣孔,也會有少量雜質,不能直接制造器具,必須鍛打過之后才可以。巨大的鍛錘打在或紅或白大小不一的鋼錠上,配合著早已經制好的鋼模,有的成了鋼條,有的被打得極扁,乘著紅熱的時候,送入后面的軋輥,慢慢軋成鋼板。這樣制出來的,是熱軋鋼板。

高爐下的池浩早已經看得呆了,他簡直無法相信自己的眼睛,怎么也想不出冶鐵會成這個樣子。再看那邊高爐,輸送帶一刻不停,不住地上料,每隔不久,便就開口引出鐵水來。從鐵水出來,爐里的狀況穩定之后,上料便就不會再有間斷了,如此會連續不停地出鐵十個月。

見一切順利,杜中宵長出了一口氣。其實自己有些貪心,過于追求效率了。準備時間這么長,除了高爐難建,還有后面的工序太多,從制做工具到培養人才花了太多時間。不管冶鐵煉鋼,這個年代的產品其實都是鋼錠鐵錠,杜中宵卻想直接出型材。這處鐵監,最后出來的產品是以鋼條和鋼板為主。至于后世最常見的圓鋼棒,因為鍛打有些困難,反而沒有,只有正方形的四角鋼棒。

這樣的過程雖然復雜,但大大提高了效率,也減少了燃料消耗。如果出鋼錠,后續還要經過燒紅鍛打,平白浪費燃料。這個道理就跟炒鋼爐建在冶鐵爐旁邊一樣,不必重新加熱。

見身邊的池浩的目瞪口呆的樣子,杜中宵覺得有些成就感,笑著道:“殿侍,我們到后面去,看看你要的鐵片。若是合你的意,便就開始制了。”

“好,好,下官與運判前去觀看。”被震撼了心神的池浩連連點頭,話都說不利索了。

走過一座一座鍛錘,到了最后面,便看見幾排鋼輥。鍛過的鋼板被送入鋼輥里,依次下送,被壓得一次比一次薄,最后成了一張一張鋼板。壓的次數不同,鋼輥間隙不同,鋼板厚薄不一。

這些鋼輥同樣是由水力帶動的,只有工人來回巡查,與適才煉鋼的地方比,清靜了許多。

到了最靠邊的一排鋼輥前,杜中宵指著地上的鋼板道:“殿侍,如此厚可合意?”

池浩看這鋼板厚薄均勻,微微泛著青光,忍不住彎下腰,要翻起來看。

一邊的工人看了,急忙喊道:“不可,小心燙手!”

話音未落,池浩便就慘叫一聲,蹦了起來。再看手上,已經燙出了幾個水泡。

那邊的工人看著杜中宵,一時嚇住,說不出話來。

杜中宵擺了擺手,示意他干自己的活,對池浩道:“殿侍,這鐵板則則出來,摸不得!”

池浩點了點頭,捂著手,一時不知道說什么才好。好在鋼板的溫度并不特別高,只是起了水泡,并沒有把指頭燙熟,不然就成了鐵板燒了。

捏著指頭,池浩道:“運判,這樣厚足夠好了。只是我們要用鐵片浸入銅里,若是裁了更好。”

杜中宵道:“這個容易。后邊有裁切的機器,你要什么樣的,便裁成什么樣的。其實,你們直接運鐵板回去更加容易,我們送你幾把大鐵剪,回去自己裁就是。”

池浩道:“那便每樣一半,我運回銅監之后,看知監官人意思,以后照做。”

鐵片的價錢可比錢貴得多了。銅監要把生鐵錘成鐵片,倒是并不用炒成鋼,依現在工藝,是先進行退火,等生鐵可鍛之后,進行鍛打。不說費的燃料和人工,錘成鐵片之后,最少損耗一半甚至更多。看過了這里的生產過程,池浩便就知道,天下不會再有比這里更加便宜的鐵片了。以后銅監用的鐵,很可能就從這里打購。雖然路途遠了些,但一來江南少鐵,二來加上運費也比自己錘制便宜。

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