穿越917，巨舰重炮横扫两大洲 第16章 建高温高炉，焦炭炼钢，发明水力驱动杠杆锤

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（800-1100℃），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1300-1500℃。

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。

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喜欢穿越917，巨舰重炮横扫两大洲请大家收藏：()穿越917，巨舰重炮横扫两大洲全本小说网更新速度全网最快。“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950-1050℃，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800-1100℃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1300-1500℃，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。

接着，钟鹏举带领大家去改造高炉鼓风机。

高炉鼓风机最重要的动力设备。通过改造活塞式鼓风系统，配合焦炭在的高炉使用将炉温提升至1400℃。

它不但直接提供高炉冶炼所需的氧气，而且提供克服高炉料柱阻力所需的气体动力。以前那个世界的现代大、中型高炉所用的鼓风机，大多用汽轮机驱动的离心式鼓风机和轴流式鼓风机。近年来使用大容量同步电动鼓风机。这种鼓风机耗电虽多，但启动方便，易于维修，投资较少。

高炉冶炼要求鼓风机能供给一定量的空气，以保证燃烧一定的碳；其所需风量的大小不仅与炉容成正比，而且与高炉强化程度有关、一般按单位炉容2.1～2.5m3／min的风量配备。但实际上不少的高炉考虑到生产的发展，配备的风机能力都大于这一比例。

受限于目前的条件，在自己还没有研发出蒸汽机的前提下，钟鹏举只能把鼓风装置改良到极限。采用双排式热风炉交替送风，将热效率提高40%；使用水力代替畜力。

一座炉子用好几个囊，放在一起，排成两排，叫双排“排囊”，用水力推动这些排囊，就叫“水排”。因为它“用力少，见功多”。用水排代替过去的马排、人排，四季不歇。水排不但节省了人力、畜力，而且鼓风能力比较强，因此将会促进冶铁业的发展。

水排在夏国沿用了很长一个时期，直到二世纪七十年代，一些地方还在使用。

这是钟鹏举把冶炼高炉设在河边的原因。

最后，钟鹏举对轧制设备进行改良。

轧制设备用于将冶炼得到的金属或合金进一步加工成所需形状和尺寸的产品。包括各类轧机、连轧机、冷轧机、热轧机等。这些设备通过轧制、拉伸等工艺，将金属加工成板材、线材、管材。

轧制设备按工艺分为锻造设备和铸造设备。

锻造，是一种通过对金属材料进行加热并利用模具进行塑形的过程。它涉及将金属加热至适当的温度，然后通过模具的压力，使金属变形成为所需的零件毛坯。

铸造，是其工艺过程是将金属熔化后注入预先设计的铸型中，待冷却凝固后，再进行清理和处理，形成具有预定形状和尺寸的铸件。铸造适用于制造形状复杂的零件，如汽车的发动机和传动系统中的某些组件，其工艺更注重于零件的几何精度而非强度。

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喜欢穿越917，巨舰重炮横扫两大洲请大家收藏：()穿越917，巨舰重炮横扫两大洲全本小说网更新速度全网最快。这时铸造所用的范有泥范、陶范。

钟鹏举决定使用铁范的，工艺过程大致如下：

制模工人就地选取黄粘土，羼入35%左右的细砂，加水调泥，制成模版，然后精工细雕地挖模面，按照严格的尺寸要求，塑制不同模面上的各个部位的形体。

模面制妥后，涂上涂料晾干，这是首先的必要的制模工序。

在浇铸之前，先合模，糊加固泥，再将铸模送入窑中烘烤，到一定温度之后停烘出窑，乘热浇铸铁汁，在浇注时将浇口、冒口注满铁汁，以适应模腔收缩的需要。

待铁汁在模腔中凝固到一定程度之后，打开加固泥，脱去泥模，再打掉浇口铁，即可获得铁质的铸范。

然后把铸出的铁上范、铁下范进行合范，再将铁范芯插入范腔中，并用某种铁工具将铁范捆扎夹固，以免浇注时铁汁的热涨作用而开裂。

合范后，也可能入窑烘烤，乘热浇注铁汁，待铁汁凝固到一定程度之后，打开铁范，并打掉浇口、冒口铁，便获得产品。

必要时使用叠铸技术方面。叠铸技术就是把许多范片或范块层层叠合起来，用统一的直浇道，一次浇铸出多个铸件。

钟鹏举要研发的是锻压设备是锻锤。机械压力机和液压机目前自己也是无法制造出来，留待以后再一一研发出来。

机械压力机，这是一种利用传动系统产生动力的设备，通过压力对金属材料进行加工。机械压力机广泛应用于各种金属零件的冲压、弯曲和成型等工艺。

液压机，是利用液体压力来传递动力和进行锻压操作的设备。液压机具有平稳、低噪音和易于控制等特点，适用于高精度零件的压制和成型。

冲压机，主要用于金属板的冲压作业，通过模具对金属板进行冲压、剪切和弯曲等工艺，以得到所需的零件。

锻锤是一种传统的锻压设备，通过锤头的高速运动来实现对金属材料的打击和锻压。锻锤适用于小型金属零件的锻造和金属结构的塑性变形，但目前已经够用，因为目前并没有大中型的一体化锻件需要加工。

钟鹏举把两份图纸交给钟华昌，首先研发水力落锤，再到水力驱动杠杆锤。现在钟鹏举把它的应用分别提前了五百年和六百年。

在那个世界，十四世纪出现水力落锤。

15～16世纪航海业蓬勃发展，为了锻造铁锚等，出现了水力驱动杠杆锤。

18世纪出现了蒸汽机和火车，因而需要更大的锻件，1842年，英国工程师内史密斯创制第一台蒸汽锤，开始了蒸汽动力锻造机械的时代。

1795年，英国的布拉默发明水压机，但直到19世纪中叶，由于大锻件的需要才应用于锻造。

随着电动机的发明，十九世纪末出现了以电为动力的机械压力机和空气锤，并获得迅速发展。第二次世界大战以来，七十五万千牛的模锻水压机、一千五百千焦的对击锤、六万千牛的板料冲压压力机、十六万千牛的热模锻压力机等重型锻压机械，和一些自动冷镦机相继问世，形成了门类齐全的锻造机械体系。

钟鹏举边带领300余工匠们花了好几日的时间加班加点建造和改造冶炼工场，边筹划研发灌溉工具。

建造和改造冶炼工场计划耗时一两个月。

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