魔爪文学

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第16章 建高温高炉焦炭炼钢发明水力驱动杠杆锤（第1页）

首先改造高炉。

高炉改用钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬。

高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸五部分。

由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大，劳动生产效率高，能耗低等优点，故这种方法生产的铁占世界铁总产量的绝大部分。

高炉炼铁是现代炼铁的主要方法，钢铁生产中的重要环节。这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法，但由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大，劳动生产率高，能耗低，这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95％以上。

钟鹏举率领大家首先把圆形高炉改为椭圆形。华夏是世界最早使用竖炉炼铁的国家，春秋末年已经使用竖炉冶铸生铁了。但这个工场使用的是圆形高炉，圆形高炉中心不能充分发挥作用，建造椭圆形炼炉，既增大了炉缸的面积，又能缩短风管和高炉中心区的距离。

钟鹏举强调高炉断面由圆形到椭圆形，是炼铁历史上的一个技术进步。

现场做过维修停产高炉的冶铁工匠，从长期实践特别是对停产高炉的拆修中，对鼓风与炉径的相互关系都有一些认识，也会逐渐认识到高炉中心不能充分发挥作用的原因。

在那个世界直到1850年，美国才建成了两座椭圆形高炉。同一年，英国也建成了一座椭圆形高炉，而后不久，在当时的主要产铁国家瑞典和俄国，椭圆形高炉也相继建成。有意思的是，落后夏国1000多年。

钟鹏举设计的当个高炉计划一天可以冶炼一吨生铁。它的容积50立方米左右，东部、北部有1米厚的炉壁，炉缸呈椭圆形。它的南北长4米，东西宽2.7米，面积8.5平方米，就是与那个世界的近代炼铁高炉相比，它的冶炼能力也不落后。

钟鹏举知道不可能做到太超前，达到自己那个世界的近代水平就差不多了，也等于超前了近千年。这个超前也是目前的条件所允许的，只不过是缩短了试错、慢慢积累的探索期而已。

钟鹏举计划新建的一号炉和二号炉东西并列，同样三号炉和四号炉也是东西并列，间隔14.5米。五号高炉单独设立。

在每个炉的前面建宽敞的工作面，工作面东西两侧挖两个柱洞，间隔4.8米，直径0.4米，洞深3米，底部用石头做柱基，在柱洞的上面建一个工作棚，防止铁水流出时遇水冷却或爆炸。

其次，炼铁的燃料计划由石炭（煤炭）和木炭改为使用焦炭。

原来使用煤炭取代木炭可以提高冶炼时的温度（800-1100c），但这对于要炼出纯度高的钢水是还不够的，如果使用焦炭的话，冶炼温度可以提高到1300-1500c。

夏国开始一般采用木炭用原料。汉代可能已使用煤炭作冶铁燃料。

夏国是世界上最早利用煤的国家。辽宁省新乐古文化遗址中，就发现有煤制工艺品，河南巩义市也发现有西汉时用煤饼炼铁的遗址。

《山海经》中称煤为石涅，魏、晋时称煤为石墨或石炭。

明代李时珍的《本草纲目》首次使用煤这一名称。

希腊和古罗马也是用煤较早的国家，希腊学者泰奥弗拉斯托斯在公元前约300年着有《石史》，其中记载有煤的性质和产地；古罗马大约在2000年前已开始用煤加热，煤炭是一种可以用作燃料或工业原料的矿物。

钟鹏举问众人道：“用木炭炼铁温度不够高，但用石炭（煤）炼铁有何弊端呢？”

一个老工匠回应道：“用石炭冶炼缺点不少，比如容易堵塞炉硝，并把石炭中的很多杂质带入铁中。”

“这些杂质就是石炭中的硫等，硫会恶化高炉操作，使生铁质量变坏，高炉生产率下降。在炼铁时，如果煤炭中的含硫量增加1%，矿石的用量增加2.8%；在一般情况下，铁矿石中的磷能全部溶于铁素体中。磷有强烈的固溶强化作用，使钢的强度、硬度增加，但塑性、韧性则显着降低。这种脆化现象在低温时更为严重，故称为冷脆。”钟鹏举抓住一切机会向这些工匠普及自己那个世界的知识和经验。

钟鹏举继续解释道：“虽然石炭（煤炭）用于炼铁有一定的弊端，但它的用途以后会十分广泛。石炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿产。一种固体可燃有机岩，主要由植物遗体经生物化学作用，埋藏后再经地质作用转变而成。它的用途非常广泛，冶炼、机械、运输业、食品、纺织业，甚至家庭都需要使用到它煮饭、取暖等。我估计后世会大量开采它，每年的开采量可以达100多兆斤。”

这一众工匠今日听到钟鹏举太多的惊世骇俗之言了。

虽然觉得不可思议，但他们都选择相信钟鹏举。

因为他现在就是工场的东主，没理由不相信他。

“使用焦炭代替木炭和石炭？”在场的工匠们还是第一次听，钟华昌震惊完之后还是把话

;题往这个话题上引导，他说，“用焦炭取代石炭或者木炭，但焦炭我们还是第一次知道他的存在。”

钟鹏举拿出一沓技术资料，一边分给众人，一边解释道：“石炭（煤炭）在隔绝空气的条件下，加热到950-1050c，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成焦炭，这一过程叫高温炼焦高温干馏。由高温炼焦得到的焦炭用于高炉冶炼、铸造和气化。焦炭主要用于高炉炼铁和用于铜、铅、锌、钛、锑、汞等有色金属的鼓风炉冶炼，起还原剂、发热剂和料柱骨架作用。炼铁高炉采用焦炭代替石炭和木炭，为现代高炉的大型化奠定了基础，将是冶金史上的一个重大里程碑。”

钟鹏举明确强调道，我们首先要炼出焦炭，用焦炭取代石炭，炼出当今最好的钢。

“刚才说到我们的工艺：到时高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中未还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。”

“我们当前已能够制造800-1100c的高温炉，但还不够，使用焦炭后从而可以进行高温下的精炼。第二、我们已经发明了向炼炉输送连续充足空气的装置――风箱，从而实现了高温下的冶炼。第三、我们早就不使用木炭，而是把煤作为炼铁的燃料，这样能很容易的得到高温冶炼的效果。”

“但这还不够，我们要使炉温达到1300-1500c，这就要依靠焦炭。”

钟鹏举稍作停顿，等大家消化一下，继续阐述道：“焦炭炼铁不仅解决了燃料问题，而且焦炭质地坚硬，可以承受较大的压力，使炉子能够加高、增大，产量大幅度增长。焦炭又是多孔的，有利于炼铁过程中化学反应进行，所以是极为理想的燃料和还原剂。”

“熔剂如石灰石、白云石等，用于降低炉渣熔点和调整炉渣成。”钟鹏举一下子将其中的要点慢慢讲述出来。

在自己那个世界夏国要在六百年后，即16世纪时才发明了炼焦技术，作为极为理想的燃料和还原剂，自那时起一直使用至今。现在自己把炼焦的技术提前了六个世纪。

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