“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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