四合院從老賈出事開始 第205章‖不產鋼的鋼鐵廠（3）

    為什麼？

    面對孟慶宇的疑惑，鄭振東同樣想知道答案。

    看著同樣露出疑惑的鄭振東，武進步稍作沉思後，並沒有直接給出答案，反而反問道：「你們知道煉鐵和煉鋼的區別嗎？」

    「知道呀，我們上學的時候學過！」鄭振東點了點頭，回答問題的同時，腦子中便想起在學校學習過的知識。

    在工業革命以前人們偏向使用純鐵，而這時候的純鐵一般是煅鐵。

    現在使用純鐵已經非常少了，之所以如此是因為人們找到了更好的材料，那就是碳鋼。

    鑄鐵與碳鋼的區別就在於含碳量，一般來說鑄鐵含碳量高，鋼含碳量低。

    從鑄鐵變成鋼的過程就涉及到後來的轉爐與平爐，讓我們來看看這個過程。

    實際上由鐵變成鋼實際上有兩種路線，一種是從鑄鐵出發，既然鑄鐵含碳量高，那麼我們想方法降低鑄鐵的含碳量即可。

    還有一種是從純鐵出發，通過增加純鐵中的含碳量得到鋼。

    實際上由於西方最開始使用的是純鐵，因此在制鋼的嘗試中，首先走了後一條路線。

    這條路線是鍛打與熱處理路線，實際上在鐵的鍛造中由於採用鐵塊本身的含碳量不同，再加上製造與熱處理工藝的變化，在漫長的鐵器時代中人類是偶然可以做出鋼的。

    當然那時候人類根本意識不到含碳量對鐵基合金強度的影響，因此能不能煉出鋼完全看人品與經驗。

    這古代的冶煉和現在做的化合物結晶一樣都有點玄學的意思，為了煉出強度較好的鐵合金古人也是求神拜佛，無所不用，甚至還有以人祭劍的。

    實際上古代那些名劍，用今天的觀點來看應該就是碳鋼。

    在歷史上，第一種有意識規模化生產的鋼材是所謂的大馬士革鋼。

    類似於阿拉伯數字不是阿拉伯人發明一樣，大馬士革鋼實際上也來源於印度。

    而由於東方冶煉技術的特點，這種鋼的製備方法走的是鑄鐵出發路線。印度人首先煉出鑄鐵，然後反覆加熱冷卻，減少含碳量，最後得到1.5%含碳量的鋼，實際上這是一種鑄鋼。

    大馬士革鋼被作為優良武器被阿拉伯人採用，並逐漸傳到了歐洲。這大概是在公元7世紀的時候。

    大馬士革鋼因為有獨特的花紋而文明，但是實際上，這是由於但是冶煉技術不足不得已而為之的。

    印度人冶煉出來的鑄鋼被稱為烏茲鋼，阿拉伯人從印度人手中購買鋼錠後再用於打造武器。

    由於烏茲鋼含碳量變化較大，不同的鋼錠反覆摺疊鍛打後導致武器表面出現隨機的花紋。

    而中世紀的歐洲由於還沒有掌握鑄鐵技術，因此他們製作鋼採用了另一種工藝，那就是滲碳法，在生鐵的基礎上在鍛打時候加入碳形成鋼，這種鋼和今天的低碳鋼成分接近。

    當然製作鋼是非常昂貴的，當年的鋼鐵價格非常之高，因此很多武器上，只有刀刃那一部分是鋼，其他部分還是鐵。

    可見，在工業革命以前，制鋼的效率都是非常低下的，無論是鍛打還是滲碳都是間歇操作，根本無法以持續產量進行。

    這一切都在工業革命期間有了改變，在工業革命階段，煉鋼爐先後由攪煉爐演變為平爐，轉爐徹底造就了現在的可見，在工業革命以前，制鋼的效率都是非常低下的，無論是鍛打還是滲碳都是間歇操作，根本無法以持續產量進行。

    這一切都在工業革命期間有了改變，在工業革命階段，煉鋼爐先後由攪煉爐演變為平爐，轉爐徹底造就了現在的鋼鐵工業。

    我們先來說說傳統的攪煉法，採用焦爐煉鐵，鐵中一般含有1%的矽，為了進一步得到鋼，需要進行精煉，一般來說，精煉分成兩部分，一部分是是將矽氧化，第二步將鐵中的碳氧化。

    在這個過程中，人類最初使用的爐形為反射攪煉爐。通過這種工藝可以將鋼材的含碳量控制在0.5%-1.2%左右這項技術成熟已經到了1850年，攪煉爐的熔煉溫度可以達到1400c。

    18世紀反射攪煉爐煉鋼法，鐵塊加入爐內，利用木炭的燃燒在爐內形成高溫。

    空氣分兩部分進入，從風管進入的是熱風，用於木炭燃燒，爐頂部還有冷空氣路口，冷空氣進入後作為氧化介質，氧化鑄鐵中的矽與碳。

    但是隨著鐵被提純，熔點升高，導致鐵水有凝固趨勢，因此需要人工進行攪拌，所以稱為攪煉爐。

    在攪煉爐的基礎上，添加蓄熱技術就形成了現在的平爐。

    蓄熱技術最早由德國的西門子兄弟於1856年提出（這兩西門子不是我們熟悉的那個西門子）。

    所謂蓄熱就是用一部分蓄熱體，一般是無矽酸鹽材料，實現爐氣與熱風的換熱，節約熱風能量的消耗，由於蓄熱材料耐溫的限制，蓄熱技術最早被應用於玻璃工業上，因為玻璃融化溫度不高。

    但到了1867年前後，這項技術被法國人馬丁用於煉鋼，最後演化成現在的平爐，由於採用了蓄熱體進行換熱，平爐的溫度可以達到1700c左右，這個溫度已經達到了鋼材的熔點，因此平爐已經不需要進行攪拌了，同時冶煉含碳量更低的鋼也稱為了可能。

    馬丁-西門子平爐的結構是這樣的，下方的四個格子就是蓄熱體，兩兩一組，爐內的煙氣首先經過第一組蓄熱體對其進行加熱，但蓄熱體溫度達到要求後將爐內煙氣通入另一組蓄熱體。

    此時空氣從已經加熱的蓄熱體內通過，空氣預熱，蓄熱體冷卻。隨後再對氣爐進行切換，重複以上過程，間接用煙氣對空氣進行換熱。幾乎與此同時，另一種煉鋼方法也開始普及開來，並最終沿用至今，那就是轉爐煉鋼。

    轉爐煉鋼是一個非常有意思的課題，在這裡我們用反應工程的角度來分析一下這個過程。

    首先我們來做一個熱量核算，在這個系統中輸入的熱量有兩個來源：燃料燃燒放熱，另外就是氧化反應，由於空氣與碳反應是放出熱量的過程。

    這些熱量的用途有哪幾種呢，首先是鐵塊熔化需要熱量，另外就是空氣加熱與爐子散。

    煉鐵和煉鋼都是一種很常見的工藝，煉鋼主要是利用了氧化反應，煉鐵主要是利用氧化劑把硫、磷等雜質等雜質去除。

    煉鐵是用還原劑將鐵從礦石中還原出來：fe2o3+3co=2fe+3co2，主要原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣。

    主要設備：高爐

    煉鋼是用氧化劑將生鐵中多餘的碳氧化掉：c+o2=co2。

    主要原料：生鐵、氧氣、適量造渣材料（生石灰）、脫氧劑

    主要設備是：轉爐煉鋼（為例）、電弧爐煉鋼、平爐煉鋼

    煉鋼工藝流程

    採礦（獲得鐵礦石）----選礦（將鐵礦石破碎、磁選成鐵精粉）---燒結（將鐵精粉燒結成具有一定強度、粒度的燒結礦）---冶煉（將燒結礦運送至高爐，熱風、焦碳使燒結礦還原成鐵水，並脫硫）---煉鋼（在轉爐內高壓氧氣將鐵水脫磷、去除夾雜，變成鋼水）---精練（進一步脫磷、去除夾雜，提高純淨度）---連鑄（熱狀態下將鋼水鑄成具有一定形狀的連鑄坯）---軋鋼（將連鑄坯軋製成用戶要求的各種型號的鋼材，如板材、線材、管材等）。

    煉鐵與煉鋼的區別

    1、原料不同。煉鐵原料為鐵礦石、焦炭等，煉鋼原料為生鐵和廢鋼。

    2、設備不同。通常煉鐵用的設備是高爐，煉鋼用的是轉爐、電爐等。

    3、工藝不同。煉鐵是鋼鐵生產的上游、工藝不同。煉鐵是鋼鐵生產的上游工藝，煉鐵得到的生鐵是煉鋼工藝的原料，即煉鐵在前，煉鋼在後。

    4、產品不同。煉鐵的產品是生鐵（鐵水）或鑄鐵，煉鋼的產品是鋼（註：生鐵經過脫碳等處理後即成為鋼，鋼鐵的區別在於含碳量不同）。

    綜上所述：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蛋炒飯，那麼煉鐵就可以看做是蒸米飯的過程，而煉鋼就是把做好的大米飯拿過來炒的過程。

    想到這裡，鄭振東就簡單的把自己所學的知識複述了一遍。

    「你說的這些都對。」武進步肯定的點了點頭，然後語氣蕭索的說道：「咱們鋼鐵廠既沒有平爐，至於轉爐那就更沒有了，所以根本煉不了鋼，只能煉鐵！」

    鄭振東不免有些驚訝，趕緊追問道：「沒有平爐？怎麼會這樣？我知道咱們沒有轉爐，怎麼連平爐都沒有啊？」

    武進步嘆道：「咱們廠現在沒有技術呀，你也知道咱們國家跟西方國家的關係不好，所以他們對我們實行技術封鎖，我們得不到先進的技術。

    再加上咱們資金緊張，根本經不起折騰和浪費，所以暫時就只能光煉鐵不煉鋼了。」

    鄭振東聽到這裡點了點頭，接著也跟著嘆氣，想著以後看看有機會能不能改變這種現狀。

    三人又聊了幾句，鄭振東看時間不早了，便開口道：「小孟，等周末有時間，伱喊上老劉，咱們到時候聚一下！」

    孟慶宇點點頭，道：「嗯，好的東哥，等晚上下了班，我就跟老劉說！」

    三人站起身走到水池，把飯盒清洗乾淨。

    然後鄭振東在武進步和孟慶宇的陪同下，走到食堂兌換處換了一些飯票，這才往外走去。

    出了食堂後，鄭振東笑著拍了拍孟慶宇的胳膊，道：「行了，小孟，我先去上班了，咱們有空再聊！」

    「好的東哥，那我也去上班了，咱們回聊，等有空的時候，我去工程指揮部看你！」

    說完這句話，孟慶宇點了點頭，然後拿著飯盒往東面走去。

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