第82章 煉鋼-《風雨大宋》
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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。
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