大明吴王 作者:佚名
第66章 铁与钢
第66章 铁与钢
將鼓风的冷风改为热风，是近代钢铁治炼產业的一次重大改进。
鼓风机往高炉內吹冷风，虽然吹入了氧气促进燃烧，但冷风也会降低並带走热量。
这种行为相当於一边给高炉加热一边持续降温。
不但非常浪费燃料和热量，让高炉升温的速度更慢，还让炉温很难达到更高的水平。
而只要用火炉烘烤金属鼓风管道，將进入高炉的空气加热到一百二十度以上，就可以將冶炼生铁的耗煤量降低一半。
再设计专门的密封鼓风管道，配合保持红热的生铁加热格柵，將空气温度提升到数百度，还能將耗煤量再降低一半。
这样不但炉温上升得快，还容易稳定持续保持温度，也更容易达到一千五百度。
中国古代的金属治炼產业情况，也稍微有点类似於纺织產业的情况。
高炉、水排、炒钢、水锻都有了，技术也都非常成熟了。
但是卡在了热鼓风上和脱磷两个技术节点上。
朱桓解决这两个问题之后，应该也能让炼铁效率直线上升，同时让冶炼成本直线下降。
就算是在工业时代，燃料消耗量降低百分之七十，也绝对是顛覆式的改进。
更何况现在还是元朝，现在的煤炭开採和焦炭烧制，都是纯人工的。
煤炭消耗断崖式的降低，能直接节省出大量的劳动力，可以去干別的事情了。
就算是不能直接炼出钢，单就这种生铁治炼成本的下降程度，也能彻底普及钢铁农具。
也才能有大量的廉价钢材，用於生產武器、机器、车辆，建设铁路、桥樑、船只等等朱桓给朱元璋介绍热鼓风的作用的时候，现场的新高炉也在继续升温，炉中的铁矿石熔化的也越来越快。
以前炼铁，高炉工匠竭尽全力，才能將炉温烧到一千三百度，让铁水完全熔化。
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在没有热鼓风之前，高炉的温度很难继续提升。
温度达到一个临界点后，鼓风的作用就非常有限了，甚至可能越努力鼓风就烧得越慢。
然后烧得越慢就越努力鼓风，以至於形成恶性循环。
工匠也没有动力继续提升。
在一千三百度的时候，都是熬到铁水完全熔化就直接倒出来，开始生铁铸造或者炒钢了。
相应的，这些工匠也都不知道，热量继续往上升，会发生什么事情。
昨天煅烧锰铁脱氧剂，也只用了一千三百度而已。
现在就有些工匠开始暗自担心，这样会不会把炉子烧穿或者炸炉。
看著炉腔热量远超以往的极限，进入了前所未有的状態，铁匠和瓷工都有些恐慌。
当铁水终於完全融化的时候，都赶紧去向朱桓匯报，请示开炉。
朱桓面对工匠的请示，稍微迟疑了一下。
担心铁水温度如果不够高，后面空气转炉的效果就不好。
如果继续烧下去，又担心把高炉烧坏。
朱元璋看到了朱桓的反应，便直接提醒和教育朱桓：
“主事者最忌犹豫不决，记下这次的情况，先浇筑看铁料状態，若不成再调整。”
朱桓顿时反应过来，赶紧点头答应著：
“谢父王教诲。”
朱桓认真对朱元璋拱手，然后吩咐身边的余九成：
“余主事，记下这次的煅烧时间，去传令放铁水进转炉吧，准备鼓风炒钢。”
余九成马上躬身答应著，去指挥工匠干活。
高炉铁匠拉开炉膛，完全熔化的铁水顺著导流槽流淌出来，进入竖起的一號转炉。
一千五百度的铁水暴露在空气之中，现场的温度陡然上升了一截。
高炉铁匠看铁水基本流完，便赶紧关闭了炉膛。
工作中的高炉炼铁不能轻易停工，所以铁水放出来之后，工匠马上投入焦炭、矿石、
造渣料，继续治炼更多铁水。
一號转炉的鼓风阀门同时打开，铸铁柵栏加热过的风冲入炉腔。
炉腔之中瞬间响起了骇人的轰隆声，猛烈的浓烟和火星迅速喷涌而出，宛如一座小型火山爆发了。
周围的工匠都被这景象嚇了一跳。
工匠们也终於意识到，这个炉子的口为什么要做成歪的。
因为这样高炉竖起来的时候，炉子口会始终朝向一个方向，而不是朝向正上。
喷出来的火星和浓烟，也会飞向同一个方向，最终落到同一个地方去。
如果炉口朝正上，浓烟和火焰会直接飞上天，然后落得到处都是。
余九成赶紧去传讯下令，让操作绞盘的工匠动起来，驱动转炉缓慢来回摇晃。
让铁水与空气充分接触，把铁水中的碳烧掉。
当浓烟和火星逐渐消退的时候，余九成记下时间並下令投入脱氧剂，也就是锰铁合金硷性转炉炼钢时，加入少量锰铁合金，可以完成脱氧。
如果稍微多加一点，让成品钢的锰比例达到百分之一的左右，同时再加一点硅进去。
就能得到近似“六五锰”的合金钢，也就是卡车底部的大型弹簧片材料。
如果锰含量继续上升，超过百分之二之后，钢材就会开始变脆，与高磷钢类似，也就没有什么实际用处了。
但若是继续加入足够多的锰铁合金，將成品钢的锰含量提升到百分之十以上，就能得到比较初级的高锰钢了。
高锰钢抗衝击和耐磨性能极强，適合製造各种破碎研磨工具，用於破碎矿石和研磨水泥。
当然也非常適合製造盔甲。
在这个时代，若是有一身淬火高锰钢甲片做的鎧甲，能达到近以刀枪不入的效果。
这个时代的普通刀剑，对淬火高锰钢基本没辙。
锰的冶炼条件与含磷铁矿高度类似，不需要专门去冶炼获取金属锰。
將锰矿石和铁矿石一起煅烧获得的锰铁合金，既是炼钢的脱氧剂，也是炼锰钢的原料。
按照比例加入转炉里就能得到需要的锰钢锭。
在具有较好性能的合金钢中，锰钢几乎是朱桓现在最容易获取的了。
基本不需要专门攀化学科技树，找到矿石能马上搞起来。
因为锰钢的性能曲线，锰铁脱氧剂用量必须仔细控制，不能炼成没有什么用的中间態负责加料的工匠按照计划，倒入了预定的一份锰铁脱氧料。
逐渐安定转炉再次被激活，再次向外喷吐烟雾和火星，不过没有第一次那么激烈了。
等这次反应也基本结束后，朱桓便下令开始开炉铸锭。
工匠通过绞盘控制转炉向外倾斜，让铁水顺著导流槽注入准备好的砂模之中。
为了方便检查性能及后续使用，全都铸成最简单的薄长方块。
铁匠等著铁锭逐渐凝固，便赶紧去钳起一块，到铁毡上去敲打观察性能。
铁匠基本確定了情况之后，就马上来向朱元璋和朱桓匯报：
“稟大王、公子，铸出来的是上好的熟铁，小人从来没有见过这么好的熟铁。
“竟然能这么快就炒出了这么多上好的熟铁负责匯报的铁匠情绪非常激动，他確实被这种冶炼熟铁的效率惊到了。
原本高炉要烧很长时间，才能完全融化炉內的铁矿石，炒钢也需要很长时间完成脱碳。
炒完获得的还只是性能很差的熟铁，跟现在这种熟铁相差甚远。
关键是，就算是那种性能很差的熟铁，也基本都是两石生铁才能出一石熟铁。
现在这转炉炼铁几乎没有浪费，九成以上的生铁都变成了熟铁。
朱桓看著铁匠的反应，就下意识的追问细节：
“说清楚，按照我给你们定的標准，到底是最软的熟铁，还是有韧性的钢。”
古代很多铁匠只將铁分成生铁和熟铁，他们说的熟铁通常包括钢。
朱桓专门给他们定了標准，让他们把熟铁和钢区分开。
不过区分的標准和方法，不是现代钢铁產业使用的碳含量，毕竟这里根本没有测量仪器。
只能让工匠们凭藉他们的经验，根据材料的大致性能，做大体上的区分。
最软，韧性极好，几乎没有弹性的，称为熟铁。
最硬，韧性极低，几乎没有弹性的，称为生铁。
相对较软，韧性较好，弹性较低的，称为软钢。
相对较硬，韧性较低，
弹性较高的，称为硬钢。
铁匠马上收拢精神，仔细补充说明：
“稟公子，应该就是您说的最软的熟铁，也就是最为纯净的熟铁，大概算不上是软钢。
“但这熟铁极好，只要再次入炉稍微锻打，就能成为上好的百链钢。”
朱桓听罢就嘆了口气，转脸向朱元璋匯报：
“父王，这次鼓风的时间太长了，把铁水中的碳基本烧光了，铸造出来变成熟铁了。
“想直接铸钢，不能用这么长的鼓风时间，还得等二號炉的情况。”
朱元璋看朱桓有些紧张，便笑著安抚说：
“不要著急，现在能得到上好的熟铁，这炼铁法已经堪称神奇了。
“按照孩儿此前的说法，只要加入碳就能得到钢了，不过是稍微多一点工序而已。
“相比以前的炼钢之法，已经简便快捷至极了。”
朱桓长长的吐了口气：
“谢父王提醒，孩儿確实有些著急，想要直接得到铸钢，快速铸造甲片和火炮。”
朱元璋心中其实也非常的兴奋，他对现在得到的成果非常满意。
朱元璋作为总揽军政事务的君主，比朱桓更加清楚这样的炼铁消耗和速度意味著什么。
以后自己组建重甲部队的成本，会比其他军阀和敌人低好几倍。
同时获得甲片的速度还能快好几倍。
现在已经有了足够的线布，再加上足够多的钢製甲片，全军披甲已经近在眼前了。
不过朱元璋要端著国王和父亲的形象，儘量不让自己表现的太过失態。
朱桓迅速收拢了精神，让报告的铁匠回去继续干活，自己和朱元璋继续等待下一炉铁水。
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第66章 铁与钢
第66章 铁与钢
將鼓风的冷风改为热风，是近代钢铁治炼產业的一次重大改进。
鼓风机往高炉內吹冷风，虽然吹入了氧气促进燃烧，但冷风也会降低並带走热量。
这种行为相当於一边给高炉加热一边持续降温。
不但非常浪费燃料和热量，让高炉升温的速度更慢，还让炉温很难达到更高的水平。
而只要用火炉烘烤金属鼓风管道，將进入高炉的空气加热到一百二十度以上，就可以將冶炼生铁的耗煤量降低一半。
再设计专门的密封鼓风管道，配合保持红热的生铁加热格柵，將空气温度提升到数百度，还能將耗煤量再降低一半。
这样不但炉温上升得快，还容易稳定持续保持温度，也更容易达到一千五百度。
中国古代的金属治炼產业情况，也稍微有点类似於纺织產业的情况。
高炉、水排、炒钢、水锻都有了，技术也都非常成熟了。
但是卡在了热鼓风上和脱磷两个技术节点上。
朱桓解决这两个问题之后，应该也能让炼铁效率直线上升，同时让冶炼成本直线下降。
就算是在工业时代，燃料消耗量降低百分之七十，也绝对是顛覆式的改进。
更何况现在还是元朝，现在的煤炭开採和焦炭烧制，都是纯人工的。
煤炭消耗断崖式的降低，能直接节省出大量的劳动力，可以去干別的事情了。
就算是不能直接炼出钢，单就这种生铁治炼成本的下降程度，也能彻底普及钢铁农具。
也才能有大量的廉价钢材，用於生產武器、机器、车辆，建设铁路、桥樑、船只等等朱桓给朱元璋介绍热鼓风的作用的时候，现场的新高炉也在继续升温，炉中的铁矿石熔化的也越来越快。
以前炼铁，高炉工匠竭尽全力，才能將炉温烧到一千三百度，让铁水完全熔化。
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在没有热鼓风之前，高炉的温度很难继续提升。
温度达到一个临界点后，鼓风的作用就非常有限了，甚至可能越努力鼓风就烧得越慢。
然后烧得越慢就越努力鼓风，以至於形成恶性循环。
工匠也没有动力继续提升。
在一千三百度的时候，都是熬到铁水完全熔化就直接倒出来，开始生铁铸造或者炒钢了。
相应的，这些工匠也都不知道，热量继续往上升，会发生什么事情。
昨天煅烧锰铁脱氧剂，也只用了一千三百度而已。
现在就有些工匠开始暗自担心，这样会不会把炉子烧穿或者炸炉。
看著炉腔热量远超以往的极限，进入了前所未有的状態，铁匠和瓷工都有些恐慌。
当铁水终於完全融化的时候，都赶紧去向朱桓匯报，请示开炉。
朱桓面对工匠的请示，稍微迟疑了一下。
担心铁水温度如果不够高，后面空气转炉的效果就不好。
如果继续烧下去，又担心把高炉烧坏。
朱元璋看到了朱桓的反应，便直接提醒和教育朱桓：
“主事者最忌犹豫不决，记下这次的情况，先浇筑看铁料状態，若不成再调整。”
朱桓顿时反应过来，赶紧点头答应著：
“谢父王教诲。”
朱桓认真对朱元璋拱手，然后吩咐身边的余九成：
“余主事，记下这次的煅烧时间，去传令放铁水进转炉吧，准备鼓风炒钢。”
余九成马上躬身答应著，去指挥工匠干活。
高炉铁匠拉开炉膛，完全熔化的铁水顺著导流槽流淌出来，进入竖起的一號转炉。
一千五百度的铁水暴露在空气之中，现场的温度陡然上升了一截。
高炉铁匠看铁水基本流完，便赶紧关闭了炉膛。
工作中的高炉炼铁不能轻易停工，所以铁水放出来之后，工匠马上投入焦炭、矿石、
造渣料，继续治炼更多铁水。
一號转炉的鼓风阀门同时打开，铸铁柵栏加热过的风冲入炉腔。
炉腔之中瞬间响起了骇人的轰隆声，猛烈的浓烟和火星迅速喷涌而出，宛如一座小型火山爆发了。
周围的工匠都被这景象嚇了一跳。
工匠们也终於意识到，这个炉子的口为什么要做成歪的。
因为这样高炉竖起来的时候，炉子口会始终朝向一个方向，而不是朝向正上。
喷出来的火星和浓烟，也会飞向同一个方向，最终落到同一个地方去。
如果炉口朝正上，浓烟和火焰会直接飞上天，然后落得到处都是。
余九成赶紧去传讯下令，让操作绞盘的工匠动起来，驱动转炉缓慢来回摇晃。
让铁水与空气充分接触，把铁水中的碳烧掉。
当浓烟和火星逐渐消退的时候，余九成记下时间並下令投入脱氧剂，也就是锰铁合金硷性转炉炼钢时，加入少量锰铁合金，可以完成脱氧。
如果稍微多加一点，让成品钢的锰比例达到百分之一的左右，同时再加一点硅进去。
就能得到近似“六五锰”的合金钢，也就是卡车底部的大型弹簧片材料。
如果锰含量继续上升，超过百分之二之后，钢材就会开始变脆，与高磷钢类似，也就没有什么实际用处了。
但若是继续加入足够多的锰铁合金，將成品钢的锰含量提升到百分之十以上，就能得到比较初级的高锰钢了。
高锰钢抗衝击和耐磨性能极强，適合製造各种破碎研磨工具，用於破碎矿石和研磨水泥。
当然也非常適合製造盔甲。
在这个时代，若是有一身淬火高锰钢甲片做的鎧甲，能达到近以刀枪不入的效果。
这个时代的普通刀剑，对淬火高锰钢基本没辙。
锰的冶炼条件与含磷铁矿高度类似，不需要专门去冶炼获取金属锰。
將锰矿石和铁矿石一起煅烧获得的锰铁合金，既是炼钢的脱氧剂，也是炼锰钢的原料。
按照比例加入转炉里就能得到需要的锰钢锭。
在具有较好性能的合金钢中，锰钢几乎是朱桓现在最容易获取的了。
基本不需要专门攀化学科技树，找到矿石能马上搞起来。
因为锰钢的性能曲线，锰铁脱氧剂用量必须仔细控制，不能炼成没有什么用的中间態负责加料的工匠按照计划，倒入了预定的一份锰铁脱氧料。
逐渐安定转炉再次被激活，再次向外喷吐烟雾和火星，不过没有第一次那么激烈了。
等这次反应也基本结束后，朱桓便下令开始开炉铸锭。
工匠通过绞盘控制转炉向外倾斜，让铁水顺著导流槽注入准备好的砂模之中。
为了方便检查性能及后续使用，全都铸成最简单的薄长方块。
铁匠等著铁锭逐渐凝固，便赶紧去钳起一块，到铁毡上去敲打观察性能。
铁匠基本確定了情况之后，就马上来向朱元璋和朱桓匯报：
“稟大王、公子，铸出来的是上好的熟铁，小人从来没有见过这么好的熟铁。
“竟然能这么快就炒出了这么多上好的熟铁负责匯报的铁匠情绪非常激动，他確实被这种冶炼熟铁的效率惊到了。
原本高炉要烧很长时间，才能完全融化炉內的铁矿石，炒钢也需要很长时间完成脱碳。
炒完获得的还只是性能很差的熟铁，跟现在这种熟铁相差甚远。
关键是，就算是那种性能很差的熟铁，也基本都是两石生铁才能出一石熟铁。
现在这转炉炼铁几乎没有浪费，九成以上的生铁都变成了熟铁。
朱桓看著铁匠的反应，就下意识的追问细节：
“说清楚，按照我给你们定的標准，到底是最软的熟铁，还是有韧性的钢。”
古代很多铁匠只將铁分成生铁和熟铁，他们说的熟铁通常包括钢。
朱桓专门给他们定了標准，让他们把熟铁和钢区分开。
不过区分的標准和方法，不是现代钢铁產业使用的碳含量，毕竟这里根本没有测量仪器。
只能让工匠们凭藉他们的经验，根据材料的大致性能，做大体上的区分。
最软，韧性极好，几乎没有弹性的，称为熟铁。
最硬，韧性极低，几乎没有弹性的，称为生铁。
相对较软，韧性较好，弹性较低的，称为软钢。
相对较硬，韧性较低，
弹性较高的，称为硬钢。
铁匠马上收拢精神，仔细补充说明：
“稟公子，应该就是您说的最软的熟铁，也就是最为纯净的熟铁，大概算不上是软钢。
“但这熟铁极好，只要再次入炉稍微锻打，就能成为上好的百链钢。”
朱桓听罢就嘆了口气，转脸向朱元璋匯报：
“父王，这次鼓风的时间太长了，把铁水中的碳基本烧光了，铸造出来变成熟铁了。
“想直接铸钢，不能用这么长的鼓风时间，还得等二號炉的情况。”
朱元璋看朱桓有些紧张，便笑著安抚说：
“不要著急，现在能得到上好的熟铁，这炼铁法已经堪称神奇了。
“按照孩儿此前的说法，只要加入碳就能得到钢了，不过是稍微多一点工序而已。
“相比以前的炼钢之法，已经简便快捷至极了。”
朱桓长长的吐了口气：
“谢父王提醒，孩儿確实有些著急，想要直接得到铸钢，快速铸造甲片和火炮。”
朱元璋心中其实也非常的兴奋，他对现在得到的成果非常满意。
朱元璋作为总揽军政事务的君主，比朱桓更加清楚这样的炼铁消耗和速度意味著什么。
以后自己组建重甲部队的成本，会比其他军阀和敌人低好几倍。
同时获得甲片的速度还能快好几倍。
现在已经有了足够的线布，再加上足够多的钢製甲片，全军披甲已经近在眼前了。
不过朱元璋要端著国王和父亲的形象，儘量不让自己表现的太过失態。
朱桓迅速收拢了精神，让报告的铁匠回去继续干活，自己和朱元璋继续等待下一炉铁水。
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