李元润听到李铁胆对于练出好钢理解不由微笑着说道:“李铁胆先生,其实炼钢并不是那么容易的。你知道现在百炼钢需要千锤百炼才能出炉,但是如果能够提高炉温,将铁矿石完全融化成铁水,在铁水状态直接祛除掉里面杂质的话,不需要百炼就能达到百炼钢的效果!”
“还有,在钢里面加入木炭,就能改变钢的特性。加的多了,钢就坚硬易碎。加的少了,钢就会有韧性。掌握好这个比例,就能炼制出柔韧和硬度最为合适的钢材出来!还有这些钢材里面,就存在硫和磷素。李铁胆先生知道该怎么把这两种东西从铁水里面祛除掉吗?”
听到这些,李铁胆的眼睛不由得一下子亮了起来。虽然李元润说的有一些东西他不是很懂,但是他还是感觉很厉害的样子。
见到李铁胆有些听不明白的样子,然后就和李铁胆详细讲解起了炼钢的各种细节。好多东西,李铁胆在第一次听到的时候,都难以理解,经过李元润的讲解之后才恍然大悟。
想要获得更好的钢铁,就必须用高温融化钢铁,温度越高越好,但这就出现一个问题,你必须有能够耐高温的材料,炼制铁矿石,其实就是还原过程,将铁中的氧元素置换出来,通过不断的增加碳粉的含量来达到置换的目的。
李元润想到的便采用高炉炼钢,这种炼钢方法在李元润的前世里依旧是钢铁生产的重要环节。高炉炼钢也是由古代竖炉炼铁法改造、发展起来的。
尽管在前世的世界里各国都研究开发了很多炼铁方法,但由于此方法工艺相对简单,产量大,劳动生产率高,能耗低,故高炉炼铁仍是现代炼铁的主要方法,其产量占世界生铁总产量的95%以上。
这种炼钢主要是应用焦炭、含铁矿石(天然富块矿及烧结矿和球团矿)和熔剂(石灰石、白云石)在竖式反应器——高炉内连续生产液态生铁的方法。
炼铁也算的上是一个系统化的工程,在前世的高炉的技术上,李元润加入了自己的想法。毕竟完全像前世那样的现代化的高炉在这个世界是做不到的,所以凯奇对这个高炉进行了细化的设计。按照前世学到的一点点技术,以及李铁胆对炼铁的理解,进行改造。
花费好几天的时间,这个世界的第一个高炉便在陈家庄立了起来。这个高炉炉高差不多七八米,底径五米左右,中间部位较粗,两头略窄,外皮用砖石砌的墙。
上边有装料口,下部有鼓风口,如此一来,能形成炉料下降和煤气上升的相对运动。燃烧产生的高温煤气穿过料层上升把热量传给炉料,就算是预热过程了。
鼓风机是个大问题,没有鼓风机提供充足的氧气帮助燃烧,炉温是很难达到炼铁的目的,更别提炼钢……
所以李元润便设计了一个新式的风箱,大木箱子,有活门,利用滑轮形成更省力的运动。整个高炉布置了四台风箱、四个风道,另外做了两台备用的风箱,以防意外。
进气道最后入炉前的一段并在一起,下方设有和进气道隔离的火池,内盛燃煤,空气在进炉前,就被预热到一定程度。
好不容易练出了一锅铁水,但李元润这个人是非常挑剔的,对炼出来的第一炉铁水并不满意。在李铁胆看来这是相当不错了,即使在他们铁匠眼里里,能够练出纯度如此高的铁水,完全依赖铁矿石的质量如何,没想到改进的炼铁炉这样好。
“还是差了点,不应该啊。”李元润看着铸造成型的铸铁,有些疑惑。李铁胆是完全不明白李元润为什么始终不满意。
“果然还是煤的原因。”李元润瞅了瞅炉膛里残存的煤渣,失望的叹口气。
用煤练铁不仅可以节省木炭,还可以提高炉温。确实,煤有这两个好处,它还降低了炼铁的成本,煤比炭便宜多了。然而冶铁最可怕的杀手——硫,就潜伏在煤中。
其实解决含硫量超高的办法很简单,就是炼制焦炭,用焦炭来冶铁。所以说想要钢铁练的好,首先制碳也要制的好。
在这里李元润需要用到两种碳,一种是木炭,另一种是焦炭。
通俗说,焦炭就是煤提纯后的产物。焦炭跟煤相比,少了些水儿和气儿,也把别有用处的煤气和对炼铁有害的焦油分离了出去。而日常所说的炭一般是木炭。
木炭的还原能力大于焦炭,从而用作金属冶炼的还原剂和覆盖剂。
而焦炭作为高炉炉料中堆密度最小,间隙大,体积占炉料总体积的35%-50%,并且焦炭比较坚固,只要在风口区以上就始终保持块状,这能使料柱有很好的透气性,保持炉况顺行,因此焦炭便可高炉料柱的骨架。而且焦炭的燃烧为高炉冶炼提供了所需全部的热量。
制木碳这个技术在李元润前世的世界几乎是尽人皆知,制造的工艺比较简单,只要注意密封和控制,让木材不完全的燃烧,技术不难,不过做起来比较麻烦主要是要让木材在缺氧的环境下不完全燃烧,其中的氢原子与空气中的氧反应变成水流失,剩下的碳原子就成为木材。
做起来的话只要把把木材砍成一段一段,堆积好以后用湿泥巴盖住,留几个通气孔,引燃木材,任由其燃烧,一段时间后。取走泥巴,里面的木材就变成木炭了。
这是土办法,技术不难,李元润便叫人专门砌成了一个炭化炉,制作起来比较简单,在第一批木炭成功的被制造出来,凯奇就知道自己成功了一半。
至于炼制焦炭则需要把煤隔绝空气放入密封空间里进行高温烘烤,随着温度升高,煤先是脱水、脱气,300℃后变软出焦油,这会儿的半成品半焦也叫兰炭已经可以直接烧了。温度再升高到1000℃左右,半焦再经缩聚就熟化成焦炭了。
焦炭从密封空间出来,拿水喷淋就是水熄焦,等它自然冷却就是干熄焦。