第12章 大炼钢铁
幽色咖啡2015-10-25 04:134,209

  现代用坩埚炼钢速度是极快的,主要是燃料问题,可以喷煤粉、燃油什么的。但是宇族现有的设备简陋,显然没有那么容易。不过红世还是旧能的采用了一些比如纯氧顶吹(没有纯氧,只好用风箱煽动普通空气通过陶管代替,喷碳粉(用鼓风机将碳粉吹入代替煤粉)等。

  这天,几乎所有铁匠都云集到第一号炼铁工棚里,四位铁匠师傅作为第一线*作工,还有无数铁匠作为后备。

  还好,用沼气炼铁没有现代高炉那么热,不过为了避免灼伤,*作人员还是穿上了兽皮围裙,这让他们在这春天,还是汗水直淌,需要不停地喝盐水。

  沼气喷头早已经试过,并且调试好进风口,使其达到最理想的燃烧效果。

  坩埚被安放到支架上,最后一次调整好沼气喷头的角度,在坩埚里放上十公斤蜂窝铁,用作溶剂以及去除硫质的石灰也已经准备好。红世仔细检查完毕,下令生火。

  蓝汪汪,稍稍带点红色的沼气点着了。为了确保这次炼铁成功,红世特地下令,暂停沼气使用一天,以确保有足够的压力,火苗一下子就将坩埚笼罩在里面。

  不过,虽然沼气燃烧的理论温度可以达到两千度以上,但是实际使用时,因为传导、散失等因素,要让熔点在一千五百多度的铁融化也不是那么简单的。但是,经过一段时间不纯氧顶吹与喷射碳粉后,烧红的蜂窝铁开始软化,体积也开始缩小。

  红世不失时机地吩咐向坩埚内添加石灰石,同时加大沼气喷射量。很快,坩埚里的原料以肉眼可以看到的速度融化,一层炉渣杂质浮了起来。

  红世用陶杆伸进坩埚搅拌了一下,发现矿石都已经融化。不过为了保险,也是为了旧能去除杂质,红世又继续炼了半个小时,不停地放入铁矿石与石灰,好让上层的炉渣自然溢出。最后红世估计时间差不多了,才下令起锅。

  ……

  先是倾倒掉上层比较轻的炉渣,再将铁水倒入事先准备好的模具里,人类历史上第一炉铁就这样炼制成功了。铁匠铺里面顿时响起一阵欢呼,还没有等冷透,几个工匠便迫不及待的砸碎模具,扒出还有点暗红的铁块,马上扔进旁边准备好的水坑,水顿时发出爆裂声,沸腾起来。

  一过秤,前后十八公斤蜂窝铁,得到了九公斤生铁。主要损失倒不是杂质,那个杂质其实微乎其微,而是在倾倒炉渣时不可避免地倒掉了一部分铁水。不过这个成绩,已经很让红世满意了。

  当然,因为原料不理想,这样炼成的铁里面还是含有一部分超标的硫,还是要通过锻打的形式去除,最终估计可以得到八公斤熟铁。不过,这也已经大大减少了工匠的工作量,效率提高一百倍以上。而且,锻打下来的铁屑还能再次还炉,节省了矿石原料。因为这样,所有的铁匠工匠都很亢奋,马上开始第二炉冶炼。

  炼铁的成功是划时代性的,这意味着宇族可以较大规模——当然与现代炼铁业相比还是极小——生产生铁(半成品),宇族的科技发展也达到了从发明火药以来的第二个小高峰。

  ……

  有了第一次的成功,红世再接再厉,又制作了一口可放五十公斤原料的中号坩埚。

  但是很遗憾,这次炼制失败了。无它,温度达不到,无论烧多久,因为燃烧的同时,热量也在散失,所以蜂窝铁始终未能完全溶化。

  经过反复试验,十五公斤的坩埚正好,最多可以达到十八公斤。不过冶炼时间差一倍以上,明显不合算。

  这样炼出来的生铁还要经过大约十几次锤炼,得到的就是熟铁。

  熟铁再回炉,就可以按照模具制造真正的成品了。当然,因为熟铁偏软,需要淬火提高硬度。同时,渗入碳素,才能形成强度大的高碳钢。这种钢,就是渗碳钢,与一般炼钢炉里炼出来的钢不同,不过硬度强度完全可以媲美一般钢铁。

  虽然这种炼制手段可以得到的钢铁产量不高,估计就是几百人干上一年,也不过几十吨钢铁,不及现代化炼钢厂的一炉产量。不光是锻打太费时间,沼气产量也明显供应不上。即使红世派几百妇女天天割草并增加沼气池数量,产气量还是跟不上要求。不过,这年头,能够得到这么多钢铁,红世已经很满足了。

  有了钢铁,红世就可以大展拳脚了。

  生铁质地坚硬,可以用以制作大件铁器,比如犁。

  熟铁质软,延展性、传热性好,可以制作铁皮类制品,比如锅。

  钢质地坚硬,又有良好的韧性,可以用来制造几乎一切物品,尤其是要求高的武器类,比如刀,甚至可以制造枪、炮。

  当然,这个枪与炮现代意义上的后膛枪炮还是不同,其实就是前膛装药的火药枪或者火炮。

  虽然宇族已经有了竹子制造的土火炮,但是这种土炮有一定危险性,而且只能使用一次,最多几次,经过外部藤蔓加固的炮膛就会裂开,不能重复使用。而铁制枪炮就不同了,虽然还不能发射真正意义上的枪弹炮弹。但是,就是铁砂碎陶片的杀伤力也很大了,而且是面杀伤。打仗,也并不一定一定要杀死敌人,只要能使其失去战斗力或者有巨大的威慑作用就可以了。土炮可以用生铁铸造,因为重一点没关系,火枪枪膛壁薄,只能用钢制造。

  另外,有了铁,也就可以制造交通工具。比如大车,增加运输能力,减轻劳动强度,提高劳动生产率。

  ……

  在宇河下游,与铜矿之间的地方,有一块巨大的山坳,山上都是石灰石,这个地方,用来炼铁最合适不过。

  现在红世没有空清理场地,在打出防火道之后,一把火将树木杂草以及千万年堆积下来的枯枝败叶烧了个精光!

  首先便是建造小高炉,第一个炉子,只是实验性质,所以也不要多高多大,而且要利用地形,好用就行,因此,是贴着山壁建造的,进料口就在山上,这样就省下许多部件了。

  先建造了个五米高内径两米的小高炉,外面是用铁板包住,光这个,就耗去了这么多铁匠长久以来炼出来的差不多一半铁。里面则用粘土烧制的耐火砖内衬,现代高炉是用不着炉栅的,但红世是第一次,怕燃烧通风不够,所以还是在炉内大约五十公分高处,架设了一些陶制炉栅,至少在炼铁前期,可以大为改善炉内的通风,避免被炉料塞死,造成燃烧不充分。

  在高炉中间大约三分之二处,是出渣口,底部则是出铁口,当然,铁水车以及必须设备都已经制作完成。

  对红世来说比较头痛的是鼓风设备,现代炼铁需要热风炉与鼓风设备,而古代根本没有电动机,自然也没有大型鼓风机,这个就比较麻烦,好在这也不过是影响了热效率,有了焦炭,炼个铁还是不成问题的。

  ……

  其实文明的发展就是这样,讲究水到渠成,超前的知识自然可以帮助文明超快地发展,但是不可能完全跳跃。

  制作蒸汽机?还是饶了红世吧。那玩意噪音太大了。

  最后红世还是将主意打到了水轮上,经过无数齿轮的多轨变速,一台简易的鼓风机终于可以开始运行了。

  古代炼铁当然没有鼓风机,但是效率低下,所以,要提高劳动生产率,这鼓风机还是必不可少的。

  最后,这土高炉的空气循环是这样的,鼓风机带动空气进入炉底,燃烧后上升,通过炉顶烟道导出,进入燃烧室(烟气中含有大量煤气与一氧化碳,可以二次燃烧),与进来的空气混合后再次燃烧。加热经过无数铁管中流过的冷空气,冷空气变热后再被鼓风机吹入高炉底部,以提高热效率。

  其余的一些设备以及措施就不说了,恰好前些天,族人发现了一种奇怪的石头。经过红世鉴定,是萤石,炼钢铁材料之一,所以红世马上派人前去开采。经过几天的捣鼓,万事俱备,只欠东风,柴火浇上油脂被放入高炉最下面的陶栅上,上面是一层焦炭,然后是石灰石、萤石、铁矿石,如此一层层叠加上去。当然,木材只是引火的,上面就不用了。等一切准备完毕后,红世一声令下“点火!”高炉内部便熊熊燃烧起来,木材引着焦炭,在鼓风机强劲风力焦炭开始变红,散发出强劲的热力,中上层的焦炭次第开始燃烧,铁矿与辅料也开始变色,发软,继而渐渐融化……

  当经过高炉顶部出去的高温空气再度燃烧并加热热风炉内空气后,高炉内的升温陡然加快。石灰石、萤石开始融化,并与铁水中的多余杂质开始反应……

  ……

  红世不停地向族人大喊着,要他们加快送风速度,吹入碳粉……不知过了多久,第一炉铁水终于奔腾出来,现场也是一片欢腾,终于成功了,宇族就此拉开了大规模炼铁的序幕。

  高炉炼出来的是生铁,这铁水可以直接送去炼钢。不过,现在宇族一穷二白,什么平炉转炉电炉电弧炉之类一概没有,只能采用最原始的坩埚炼钢法,产量自然不高。好在有了大量生铁,以及一部分熟铁,制造一般工具农具与武器也是足够了,比如最耗铁的土炮,就可以用生铁铸造。

  这边早已经准备好了坩埚,也已经点着火,焦炭已经通红,铁水倒入坩埚后,再度加入石灰石与萤石等。开始二次冶炼。

  辅料的作用,在于增加铁水的流动性,以便能更多的接触到铁水内部,让那些硫、磷等对钢铁性能有严重影响的杂质从铁水中析出,最后,矿渣与铁水分离,一炉钢就这么炼成了。

  可惜的是,坩埚的容量比高炉小得多,就算是两座大型炼钢坩锅炉一起开动,也只能一次炼出一百公斤钢,而高炉的出铁水量则以吨计。所以,生铁的产量远远大于钢产量,至于熟铁,那个反复捶打实在太费时间,现在有了钢,除了少量实在必要的以外,熟铁的生产已经被停止了。

  确确实实是鸟枪换炮了。

  宇族到现在也只有几十门土炮,开始的时候,还来不及设计出更多的产品,所以大量的生铁首先是铸造这种大件耗铁的家伙,一门土炮,重量从两百公斤到五百公斤不等,比以前那些小打小闹的土炮大很多,现在红世也是财大气粗了,要搞就搞大的!

  至于钢,则首先被用来制作刀具——包括武器与劳动工具,因为刀具对钢铁的要求最高。

  ……

  其实一天几百公斤钢产量听上去不少,但是对于一个十余万人口的大部族来说,还真没有多少,至少一户人家至少有一名战士或者匠作工人,一把刀要吧?平均每把刀两公斤,那三万户人家就要六万公斤!那得要多少天?还有其它农具呢?而且钢产量也不能全部均摊到个人吧,部落也有需要用到大量钢铁的地方,比如造船,为了发展生产,还要制作先进的工具,比如原始的车床之类,所以,原来我以为是发了,后来一算才知道,其实我依然是个穷人,就像现今社会买彩票中了一等奖(五百万是特等奖),能拿个十来万,但是在那些富人眼里,实在算不了什么。

  虽然算不了什么,但是毕竟是极大的进步,至少。一天好几吨生铁的产量,想干些什么不会巧媳妇难为无米之炊了。

  想想要做的东西太多,红世一个人根本是忙不过来,只得组织了一个班子,由红世挂帅,副手是星以与星夏,为了加强力量,红世又将星名调了回来做顾问。找了几十名聪明的族人,还在新出版的读本上悬赏征求各种创意与改进工具的建议,有人才就招收进来,这些,是未来宇族这方面的宝贵人才啊。

  接下来,红世就轻松多了,每天来回指导,想到现代的什么玩意儿,就随口说给身边记录的秘书,大致功能、形状、材料,原理等等,然后交给星名与星以他们去研究,能够做就做,不能则放一放,等相关问题解决后再干。

  姜还是老的辣,星名也发挥了自己的最高水平,不时提出一些建议,解决了不少难题,不过星名最大的贡献,是提出了最好有个途径大家可以提提各自的建议,开阔思路。

  ……

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