高炉,终于烘干了,十几个坩埚也制作完毕了,雷云缓缓的走到了场地中间,弟子们此时围成了一个半圆而立。此时蹭课的人也不再少数,白府只要是闲着的人都跑来了。
“我今天要告诉你们的,是另一个冶炼的方式,这个方法叫做高炉炼钢法。不过准确说,这个高炉,只能算是个土高炉,真正的高炉不是这样。”
“先生,咱们建造的这样的高炉,已经是目前诸国见所未见的了。为何还不是真正的高炉?”
说话的是樗里疾,看来他虽然小,但还是比其他人相对的有见识,不过想想也难怪,秦国确实太穷了,所以樗里疾这个年纪虽然小,但绝对是接触过冶炼的人。
雷云笑了笑,看着樗里疾,然后又扫视了一下众人。才缓缓的说道。
“真正的高炉高度可以达到十几米甚至数十米高,十几米的直径,比咱们白府最高的箭楼还要高,还要大。”
“这样的高炉才是真正的高炉,他是有炉喉、炉身,炉腰、炉腹、和炉缸组成。一次可熔炼上千吨焦炭,铁矿石和石灰石组成的混合物。”
“炉腹的温度达到一千八百度,可以一边从炉喉填料,一边用钢包在炉缸的出铁水口接铁水。另一边炉缸较高的位置则是出渣口,炼制过的炉渣从出渣口被带走。”
“同时炉腹设置了热风管道,给高炉排风降低压力,这样的高炉一次熔炼铁水就是几百吨,一天就能炼几千吨甚至上万吨铁水。这种炉子可以昼夜不停的炼制,在炉喉的位置,有自动的进料口,混合好的料源源不断的送入炉内。”
“那样的高炉,才是真正的高炉,和这样的高炉相比,咱们这一次只能熔炼几百斤的炉子,你说算不算土高炉,或者说,只能算庖厨的炉灶而已。”
此时的场地内,一片安静,这几天学生们才学会了将铁矿石打造成工具,正感觉自己的本事见长了,此时突然听到这样的一件事情。
一次几百吨的钢水从高炉出来,这种事情已经打破了所有人的想象。看着目瞪口呆的学生们,雷云继续说道
“我教你们这些,就是让你们记住,将来,你们将成为这样的巨大高炉的建造者和操作者,希望你们扎扎实实的学好工学知识,将来更好的造福天下百姓。”
“是,先生。”
“好,今天,我首先要教你们选矿,选矿是因为,咱们诸国的铁矿石品味,或者说含铁量太低。仅仅含铁百分之三十四上下。也就是说,一百公斤矿石,才能得到铁三十多公斤。”
“那么在熔炼的过程,锻造的过程,种种损失相加,最后一百公斤铁矿石的冶炼,能到纯铁二十多公斤已经算非常好了。”
“并且,熔炼过多的铁矿石,无形中加大了炭火的消耗,因为炭火给过多的废物加温确实是一种浪费。”
“因此,首先咱们要将铁矿石粉碎,然后以磁石进行吸附筛选,这种方式适合大多数铁矿石,初选便可得到接近百分之七十的铁矿粉。如果进行二次磁选,铁矿粉便成为了铁精粉,含铁量达到百分之九十以上。”
“用这样的铁精粉,置于坩埚内可直接进行冶炼,只要加上石灰石,保持坩埚内的碱性,让铁脱磷,脱硫。造渣。然后加入适量的碳,便可得到各种含碳量的钢材。”
“你们记住,铁加入碳才是钢,但过多的碳会让铁变得冷脆,同时,磷,硫等物质也会对钢材造成很大的影响。。。。。。。。。”
这还是在上郡和在冶炉城对钢材的各种讲解的重复,但是这次不一样了,如果说在上郡教自己的兄弟,是以压力之下的临时应急,那么在高阙炼钢的时候,也是如此。
而在冶炉城,那自然是有所保留的讲解,而这次,雷云是完全的以教学生为主,所以将的也是细致无比。
“含碳量在2以上。被称之为铸铁,铸铁一般含碳量为24。钢比铸铁含碳少。钢是含碳量在00423之间的铁碳合金。我们通常将其与铁合称为钢铁。”
“此时的钢会呈现出从柔软易加工易焊接,到硬度极大耐磨到难以焊接的这个过程,因此为了得到合适的钢材应用到不同的地方,咱们将钢在00423之间详细的划分出了三个等级,分别是低碳钢,中碳钢,高碳钢。”
“低碳钢为碳含量025的碳钢,这个时候的钢呈现出和熟铁类似的特性,但是有比熟铁好很多,其强度,柔软度相对较低,但韧性,延展性比较好,故又称软钢。”
“所谓中碳钢是碳含量为025065的铁碳合金,其实钢在这种状态下具有较好的塑性、韧性和强度,切削性良好,可以制造很多种产品。打造很多种兵器。但需要进行淬火调质。”
“比如说,中碳钢主要用于制造较高强度的运动零件,车马的轴、蜗杆、齿轮,曲轴、机床主轴、滚筒、还有工具等等。
“不过这种钢淬透性较差,容易产生裂纹,焊接性能不高,焊接之前需要很好预热,焊后需要热处理。至于什么是焊接,蜗杆、齿轮,曲轴、机床,以后告诉你们。”
“高碳钢就是你们手中工具用的钢,含碳量从060至17,可以淬火和回火淬透性很好。作为兵器的打造,它就是最硬的那一部分。用作包钢,夹钢之后的兵器刃口非常合适。”
“但是如果咱们想加工中低碳钢,进行各种切削工具的制造,比如钻头,丝攻,铰刀等等,那么用含碳量090钢制造比较合适。”
“你们记住,含碳量越高,其钢材的硬度和耐磨度就越好,但是随着含碳量的极限23的这个极限,如果再想获得更高的硬度,那就只能在这个极限之内,加入其他的金属形成合金,比如说钨,钒,铬,等等把”
“在这里,我给你们一个概念,那就是超高碳钢,所谓超高碳钢是碳含量为121的钢材,这个状态下的钢,有很高的强度和韧性。但是铸造出来的器物很脆,易碎。”
“不过一旦进行淬火,回火等处理,很高的强度和韧性就会出现。这是打造兵器最好的材料,一旦和低碳钢,中碳钢结合,进行折叠锻打,就能造出最好的兵器。”
“但作为工具,它的热硬性比较差,当温度超过两百度,这种钢的硬度和耐磨性急剧下降。但与此同时,它会呈现出较好的塑性。”
“与此同时咱们在钢材的冶炼过程中,会碰到很多麻烦,比如说铁矿中含有的磷,硫,硅,锰,碳。这些都是需要进行控制的元素,钢铁中这些东西的含量不能高,一般都是通过加入石灰石,进行磷,硫的造渣排出。”
“在进行吹氧,让碳,硅,锰等物质造渣排出,同时在需要的情况下,还要加入适量的铬,锰,钼,镍,钨,钒,等等,以满足不同的金属性能需要。”
“所以我告诉你们,要做一个优秀的工学人才,必须熟悉非常多的东西,你们一定要在以后的几年时间里倍加努力,去掌握这些东西。”
“是,先生。”
此时此刻,这些声音明显的不一样了,如果说,之前的回答只有气,还缺乏一种精神的情况下,那么这一次,精气神都有了。
“好,我记住你们今天的回答了,我把它当做一种承诺,现在开始,用你们手里的工具,配合磨盘,进行选矿,开始吧。”
“是,先生。”
随着一声令下,学生们开始忙活了。
其实磁力选矿本身不麻烦,后世有强磁选矿,就是先将矿石用粉碎机打的粉碎,然后以强磁进行吸附,强大的磁力自然将矿石粉中的铁元素吸附出来。
然后再以弱磁,进行筛选,因为自然界的铁矿石普遍含有铁钴镍等元素,强磁只能将这些一起吸附出来,然后再用这些元素对不同级别的弱磁的感应度不同,和机械离心力,水力,重力等不同的作用将将他们分离。
这主要是针对磁铁矿,但是对一些弱磁的贫矿不能这样选矿,必须先以弱磁给矿石中的元素颗粒上磁,再以强磁选出,然后在进行分离。
但是这种方法用在铁矿选矿上来说话确实是无奈的选择,只要这样做有了就有一个名词无法避免,那就是贫矿。
问题在于贫矿还不够,因为咱们的铁矿石品种太多,比如镜铁矿、菱铁矿及褐铁矿,少量磁铁矿及黄铁矿,高硫矿。
有些脉的矿物主要为碧玉、石英、重晶石及铁白云石,少量方解石等杂矿,乱七八糟在一起,还有些矿主要为灰绿及灰黑千枚岩,其主要由绿泥石、绢云母、石英和铁矿物所组成,组成复杂简直是个大杂烩,并且相互嵌布在一起,且粗细不均,非常难选。
同时这里边有些又特别珍贵,比如说铂系金属,稀土,各种稀有金属,也都掺杂其中,比如说后世的包钢矿区就是这样。
而面对高硫矿的时候,必须先磁选,然后将选出的矿粉置于三百五十度的环境下进行脱磷,脱硫,当然,这些磷,硫是可以回收的。比如说,硫可以生产硫酸,亚硫酸。磷可以生产化肥。
后世很多朋友给雷云吐槽,都说中国的冶炼技术也不行,钢材质量也不行等等,动则就是德国日本的冶炼如何如何。
其实日本也好,德国也好,殊不知当时他们所使用的矿石来自印度、法国洛林铁矿和澳大利亚,以德国为例,历史上德国鲁尔工业区煤炭是德国煤炭的主要产区,主要用的是法国铁矿和澳大利亚铁矿。
这些铁矿的品味差不多已经达到了百分之六十以上到百分之七十五了。并且含杂质非常少,冶炼非常方便。