不過,根據老朽冶鐵三十年的經驗,生鐵此物愈是雜質繁多,熔為鐵水所需的溫度就會越低。往昔用優質木炭煉鐵時,爐溫燒到極致,也只是紅熱軟化,并不流動。但用上無煙泥炭,或是帶些硫磺的木炭來煉,出鐵的質地較差,雜質生脆,但鐵水確是更容易出。
老朽年輕時,大約是桓帝朝末年,在雒陽的滎陽爐也干過些年頭,當時我師傅也是這般教我,后來我又摸索數年,才自己掌握了其中分寸。”
李素聽了,微微點頭,沒想到這個姓周的老鐵匠,還是個“高級人才”呢,是從雒陽周邊的國家頂級工場混過的。
李素就忍不住岔開話題,先問他是怎么混到蜀地來的,后來才知道是劉焉入蜀的時候,重金挖了一些雒陽的軍工技術人才。
李素心中忍不住吐槽:“看來劉焉這廝,當年剛入蜀時就有不臣之心吶,連朝廷中樞的軍工技術骨干都挖角,而且還挺有眼光,那么重視相關產業。”
然后,李素又問了周炳各種混入雜質的燃料煉鐵出鐵水的難度對比,琢磨了好久,才總算是用前世的化學原理理解了這事兒:
初中化學課本上有一句基本知識點,那就是“純質的金屬熔點最高,合金熔點較低,合金中混入的雜質種類、分量越多,熔點也越低”。
漢末的熔爐沒有一千五百度,煉不了純鐵,就指望摻雜、以犧牲鐵的質量和純度來降低熔化難度。
所以用木炭煉鐵,讓鐵里殘留百分之幾的碳、磷、硅之后,熔點就能降低到一千兩百多,差不多就燒成比較稀的糊糊了。如果用無煙煤,無煙煤還會混入少量的硫,進一步可能降低到一千一百五十度。
所以用無煙煤煉出來的鐵質量其實是比木炭的鐵還差的,因為有了更多煤里的硫雜質,鐵更脆更弱。但好處是產量一下子能提升到二點五倍!
畢竟鐵水越稀薄,還原反應效率就越快、鐵水跟摻進去的還原劑反應速度也越快,礦石氧化鐵里的氧被奪走地也就越快。糊糊一樣的優質鐵水要兩天半時間反應完一爐,稀薄的像純水一樣的鐵水一天時間就反應完了。
這是以提升到二點五倍的生產速度,來換取產出更劣質的鐵!這也是為什么一直到唐宋,產量稀少的“閩鐵”才是優質好鐵。浙南地區從春秋末期那些鑄劍大師,到后來福建地區的龍泉寶劍,都是用無硫木炭煉的,那里沒有煤炭,絕對不沾染煤炭里的硫元素。
“鬧了半天,宋朝人因為引入煤炭而讓鐵產量暴漲到幾乎三倍,是以犧牲一定的鐵的質量為代價的啊……這可不是好事兒,咱要兼顧質量和產量,用來造兵器的鐵肯定還得除硫,要不就是在反應的最后環節加入別的工序……”
李素心中對這個問題很是警覺,他覺得不可以聽之任之。
想來想去,李素發現最好的兼顧的解決辦法,還是繼續提升爐溫。
畢竟,煉鐵的鐵水最后之所以凝固,其實就是一個煤炭等還原劑投入之后、氧化鐵里的氧元素被還原出來,鐵的純度越來越高、熔點也越來越高,最后超過一千兩百度了,于是在一千兩百度的爐子里也就凝固了,沒法繼續以液態的高交換比快速反應。
而李素跟周炳了解之后,得知目前的“百煉法”,乃至初具雛形的“炒鋼法”,其實目的就是一個,那就是“在粗鐵不再是鐵水狀態后,依然盡量讓鐵與還原劑的接觸面積和反應面積盡可能大,讓還原反應繼續進行,進一步反應掉里面的雜質”。
當然周炳的原話當然不是這么說的,這是李素根據工匠的經驗、結合自己的化學常識腦內翻譯的。
歷史書上說過,唐朝到了“灌鋼法”,煉鋼的反應效率比炒鋼法更好很多,原因就是液體鐵水反應面積大、滲透率高嘛。
爐溫高就可以讓液態的高效率反應時間持續更久!攪動鐵水還原一個時辰,除雜效果抵得上“液態還原劑淋灌在固態粗鐵上”反應三四個時辰,抵得上“固體細顆粒還原劑撒在固態粗鐵上”反應半天,更抵得上“固體大塊還原劑砸在固態粗鐵上鍛打”好幾天。
想來想去,李素想到了最樸素的一招:提升不了燃料的火焰溫度,那就減少燃燒時的熱量損失嘛。
——
ps:大家再等等,今天還有第三更,為2000人次打賞臨時加一更(剛才早晨臨時看到達到2001次了)。所以三更完成之后還是依然欠四天三更。
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