大宋夢

第七十二章 煉鐵和教育

類別︰歷史穿越 作者︰牧童騎神牛 本章︰第七十二章 煉鐵和教育

    公元962年,1月1日,這天是元旦節。

    古代雖然也有元旦,但日期卻不固定,殷代是以十二月初一這天為元旦之日,周代在十一月初一,秦始皇時期,又以十月初一日為元旦,每個朝代的元旦都是不一樣的時間,唯一相同的就是都是以每個月的第一天為元旦之日。

    為了方便管理,梅笑寒把現代社會的時間制度也搬到了古代。每天分為24個小時,並教會了村民看鐘表。

    最先熟悉現代時間制度的還是這些小孩子,對于神奇的鐘表孩子總是充滿好奇。

    看到時鐘指向21點的時候,這些孩子就知道要睡覺。

    到了早上5:30,鬧鐘就會響起,這些孩子就知道起床。熟悉時間,接下來的工作推就方便多了。

    不用再听公雞打鳴,不用再看日出日落,只要看到鐘表就能確定時間。

    讀書能拿到錢,參加集體活動也能拿到錢,多勞多得,婦女和兒童以及老人還有另外的補助。不到半年時間,文城村已經變成一個遠近聞名的村子。

    大家都知道有一個非常富裕的村子,這個村子就是文成村。改革試點很成功,相比較于其它地方,文成村已經甩它們幾條街了。

    一所學堂建立起來了,這所學校目前只招收7到15歲年齡的學生,共分為三種班,分別是︰初級班、中級班和高級班,三個班級所學的科目主要是。

    初級班︰硬筆字、拼音、看圖說話、唐詩、算數。

    中級班︰硬筆字、寫作、算數、基礎幾何、歷史。

    高級班︰毛筆字、書法臨摹、中國畫、基礎物理和基礎化學、工業基礎、基礎農業等。

    每個孩子都可以根據自己的自身情況進行選修,並不要求每個科目都要學。當現代化理念逐漸灌輸以後,孩子們對這個世界有了一個全新的認識。

    教育的問題,梅笑寒逐漸的放手,準備讓張雲和張良去做。梅笑寒接下來想做的工作是,建立一座小型的煉鐵廠。

    雖然可以選擇從現代社會帶一些農用具過去,但是梅笑寒決定要自己打造用剛和用鐵。

    古代煉鐵開始于春秋時代。那時的煉鐵方法是︰“塊煉鐵”在較低的冶煉溫度下,將鐵礦石固態還原獲得海綿鐵,再經鍛打成的鐵塊。

    早期煉得的熟鐵通常叫塊煉鐵,它是鐵礦石在八百到一千攝氏度左右條件下用木炭直接還原得到的。但是塊煉鐵有如下幾個缺點︰

    一是它不能從爐里流出,取出鐵塊時,爐膛要受到不同程度的破壞,不能連續生產,生產率比較低,產量比較小。

    二是成形費工費時。

    三是所含非金屬夾雜比較多,要通過反覆鍛打才能排除。

    四是含碳量往往比較低,因而很軟。

    生鐵的冶煉溫度是1150到1300攝氏度,出爐產品呈液態,可以連續生產,可以澆鑄成型,非金屬夾雜比較少,質地比較硬,冶煉和成形率比較高,從而產量和質量都大大提高。

    古代煉鐵法和世界其他地方完全不同,大量采用生鐵制品,煉鐵方法是︰

    用1100-1200度爐溫,把鐵礦石融化,流出後成為鑄鐵。

    鑄鐵質地堅硬,但很脆,實際使用很困難,不論是做兵器還是鐵器,都不好使。但古人沒有別得選擇,只能使用這種制品。

    那個時候想得到一塊鋼,只有一個辦法---那就是鍛打!

    把生鐵加熱到接近融化,然後反復鍛打,除去碳硫磷等雜質,時間夠長,會得到一塊鋼,再反復鍛打法,會得到一塊低碳鋼,這種含雜質很少的鋼,稱之為百煉鋼。

    百煉鋼算是鐵中的極品,如果再鍛打,就會得到熟鐵,古人稱之為柔鐵。後來的灌鋼、甦鋼道理都是把生熟鐵混合加熱鍛打。

    從生鐵鍛打到鋼的辦法,費時費力,產量極低,曹操為了造五把百煉鋼刀,花了三年的時間。

    煉鐵本來就不容易,煉鋼則更難。煉鋼原理是在高溫條件下,用氧氣或鐵的氧化物把生鐵中所含的過量的碳和其它雜質轉為氣體或爐渣而除去。

    書籍記載︰煉鋼方法,一般可分為轉爐煉鋼、平爐煉鋼和電爐煉鋼三種方法。︰

    1.轉爐煉鋼法︰這種煉鋼法使用的氧化劑是氧氣。把空氣鼓入熔融的生鐵里,使雜質 、錳等氧化。在氧化的過程中放出大量的熱量(含1%的 可使生鐵的溫度升高200攝氏度),可使爐內達到足夠高的溫度。因此轉爐煉鋼不需要另外使用燃料。

    轉爐煉鋼是在轉爐里進行。轉爐的外形就像個梨,內壁有耐火磚,爐側有許多小孔(風口),壓縮空氣從這些小孔里吹爐內,又叫做側吹轉爐。開始時,轉爐處于水平,向內注入1300攝氏度的液態生鐵,並加入一定量的生石灰,然後鼓入空氣並轉動轉爐使它直立起來。這時液態生鐵表面劇烈的反應,使鐵、 、錳氧化(feo,sio2 , mno,)生成爐渣,利用熔化的鋼鐵和爐渣的對流作用,使反應遍及整個爐內。幾分鐘後,當鋼液中只剩下少量的 與錳時,碳開始氧化,生成一氧化碳(放熱)使鋼液劇烈沸騰。爐口由于溢出的一氧化炭的燃燒而出現巨大的火焰。最後,磷也發生氧化並進一步生成磷酸亞鐵。磷酸亞鐵再跟生石灰反應生成穩定的磷酸鈣和硫化鈣,一起成為爐渣。

    當磷于硫逐漸減少,火焰退落,爐口出現四氧化三鐵的褐色蒸汽時,表明鋼已煉成。這時應立即停止鼓風,並把轉爐轉到水平位置,把鋼水傾至鋼水包里,再加脫氧劑進行脫氧。整個過程只需15分鐘左右。如果空氣是從爐低吹入,那就是低吹轉爐。

    隨著制氧技術的發展,現在已普遍使用氧氣頂吹轉爐(也有側吹轉爐)。這種轉爐吹如的是高壓工業純氧,反應更為劇烈,能進一步提高生產效率和鋼的質量。

    2.平爐煉鋼法(平爐煉鋼法也叫馬丁法,現在已經淘汰了)︰平爐煉鋼使用的氧化劑通入的空氣和爐料里的氧化物,(廢鐵,廢鋼,鐵礦石)。反應所需的熱量是由燃燒氣體燃料(高爐煤氣,發生爐煤氣)或液體燃料(重油)所提供。

    平爐的爐膛是一個耐火磚砌成的槽,上面有耐火磚制成的爐頂蓋住。平爐的前牆上有裝料口,裝料機就從這里把爐料裝進去。熔煉時關上耐火磚造成的門。爐膛的兩端都築有爐頭,爐頭各有兩個孔道,供導入燃料與熱空氣,或從爐里導爐氣之用。

    平爐煉鋼所用的原料有廢鋼、廢鐵、鐵礦石和溶劑(石灰石和生石灰)。開始冶煉時,燃料遇到導入的熱空氣就在燃料面上燃燒,溫度高達1800攝氏度。熱量直接由火焰傳給爐料,使爐料迅速熔化(鐵的熔點是1535攝氏度,鋼略低)。同時有一部分熔化的生鐵生成氧化亞鐵,生鐵里的雜質 、錳被氧化亞鐵氧化,聲成爐渣。由于爐里放有過量的石灰石,磷與硫等雜質就生成磷酸鈣和硫化鈣成為爐渣。其次碳也進行氧化,生成一氧化碳從熔化的金屬里冒出,好象金屬在沸騰一樣。

    反應快要進行完畢的時候,加入脫氧劑並定時把爐渣扒出。在冶煉將完成時要根據爐前分析(用快速分析法,幾分鐘可完成)來檢驗鋼的成分是否合乎要求。煉鎝的鋼從出鋼口流入鋼水包里,再從鋼水包注入模子里鑄成制品或鋼錠。

    為了提高爐溫,氣體燃料要在蓄熱室里進行預熱。

    在平爐里不但可加入液態生鐵,而且可以加入固態的生鐵以及夾攻以後的廢鐵和鐵礦石等。另外,在平爐里如果用30%的富氧空氣鼓風,同時在熔化的金屬里吹入氧氣,可使生產率提高80%,冶煉的時間縮短2~4小時,並可節約燃料,富氧空氣也不需要預熱。

    3.電爐煉鋼法︰鋼還可以在以電能為熱源的電爐里冶煉。使用電爐煉鋼可以煉出優質的合金鋼。電爐的種類很多,應用最廣泛的是電弧爐。

    煉鋼和煉鐵是鋼鐵生產中的兩個階段,一般是先煉鐵,而後進一步進行煉鋼,最後得到各種鋼材。

    如果把生產鋼材的過程比作做炒飯,那麼煉鐵就可以看做是做米飯的過程,二煉鋼就是把做好的大米飯拿過來炒的過程。

    目前梅笑寒要做的工作就是把米飯給做好,首先鍛煉出優質的鐵。

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