第十一節:鋼鐵是怎樣煉成的11月1,天上陰沉沉的,絲絲的寒氣直往人的脖領子裡面鑽,村裡面的人都說要下大雪,王三沒有管這些,他在工廠裡面擺了祀臺,祭祀鬼神。
村裡面不少大人小孩都來看熱鬧,張金亮對祭祀是一點興趣都沒有。
他一直在檢查各個關節,看還有疏漏沒有。
風箱,水輪各個活動部件基本上都上了油,昨天都已經開機實驗過了,沒有問題,高爐也經過了再次的長時間低溫烘烤,現在已經裝滿了木炭,就等者點火了,旁邊上料的木梯和翻斗車,也已經就緒,幾個水閘,也都完好,等他轉完,這邊的的祭祀還沒有完成,天上已經開始飄起了雪花,他乾脆鑽到了廚房,看小小作飯去了,那裡面畢竟暖和的多。
不過沒有多久,外面就熱鬧起來,原來王二已經把引火用的火把從高爐下面的出鐵口投入,高爐開始點火了。
張金亮趕緊跑過去,迎面便碰上了正在找他的王二。
“你去哪裡了,到處找不到你,”張金亮笑笑,沒有回答來到了高爐旁邊。
王二又趕緊招呼其他人趕快就位。
雪花飄了一會就停了,並沒有影響高爐的生產.隨著爐子裡面的爐火越來越旺,慢慢的爐頂上冒出了一陣青煙,隨即煙越來越大,張金亮一揮手,控制高爐風箱動力水輪的水閘閘門被正在那裡等待多時的狗蛋用絞盤提了起來,水沿著引水槽傾洩而下,衝擊著直徑1丈5尺的木製水輪上的葉片,帶動著水輪開始轉動起來,發出吱吱鈕鈕的聲音。
在水輪傳動軸的另一端同步轉動的偏心輪透過槓桿拉動風箱開始向高爐送風,爐口的煙越來越大,很快就又變成越來越小,而通紅的火光開始從裡面冒了出來,帶出來的還有漫天飛舞的灰燼,隨著風箱越拉越快,爐頂的火焰也越來越高,張金亮估摸著已經燒的差不多了,讓劉二弟兄幾個把木製的斜梯推到了高爐旁邊,劉松拿者鐵鍬把堆在旁邊的木炭裝進木梯上的木製翻鬥小車,劉二和他的傻子哥哥迅速攪動轆轤,翻鬥小車在繩索的拉拽下,升到了斜梯頂端,把木炭倒進高爐,隨著鬆動木梯上的繩索,翻鬥小車落了下來,木炭再次被裝進小車,在轆轤的攪動下,由繩索牽引著再次升到木梯頂端,把木炭倒進了高爐,所有的木炭都已經在哪個巨大的桿秤上稱過,哪個桿秤也已經被標上了刻度,這次裝木炭,一共裝了大約17石(450KG)。
裝完木炭,又開始裝再旁邊堆放的已經燒結並稱量過的鐵礦石,和石灰石。
鐵礦石和石灰石都被砸成了核桃大小的小塊,連續裝了有12石(300KG)礦石和若干石灰石以後,翻斗車才停了下來,木梯被再次推到了一邊,他們幾個又開始重新稱量木炭鐵礦,運輸到高爐旁邊備用。
就這樣高爐一直保持著大約2~3個小時上料一次的速度進行上料作業,高爐一直燃燒了整整接近20個小時,張金亮他們幾個夜裡幾乎沒有怎麼閤眼,第2天一早,張金亮就讓把攪煉爐給生了起來,並加熱了1個多小時,他看著攪煉爐的溫度已經升到了差不多的時候,張金亮把高爐出鐵口的擋口石挪走,用長長的鐵釺把封堵出鐵口的黏土搗開,一股橘紅色的鐵水順著地上開的溝槽透過預熱室,進入到了攪煉爐內,周圍響起了一片歡呼聲,幾個月一來的艱苦勞作終於得到了回報,哪會讓他們不興奮,不激動。
張金亮可沒有時間歡呼,他眼看差不多了,趕緊又用石頭和黏土把出鐵口給堵住,攪煉爐內一次容納不了那麼多生鐵水,生鐵水進入攪煉爐後,張金亮打開了攪煉爐的爐門,由於高高的煙囪抽風的作用,火焰望外只是噴了一下就又縮了回去,從燃燒室捲過來的高溫空氣經過爐頂的反射,直接的打到了位於爐**生鐵水的表面上。
泛起點點光亮。
張金亮拿起由熟鐵打製的長長的攪煉棍從攪煉爐爐口伸了進去,攪動著裡面的生鐵水,生鐵水受到攪動,和高溫的新鮮空氣接觸,裡面的碳和空氣中的氧氣迅速反應放出巨大的熱量,冒出氣泡,鐵水沸騰起來,到處滾動著,和豆腐渣一樣的鐵渣從鐵水中分離出來,堆積到一旁,由於鐵的純度逐漸變高,熔點也隨之生高,慢慢的鐵水滾動著形成一塊塊的半固體膠狀物,而後在凝結成團,並在上面形成熟鐵斑點,張金亮用攪煉棒把那些鐵團鉤到爐口,在張金亮的招呼下,王三連忙用鐵鉗把鐵團夾出來,直接放到正在轟轟做響的大型鍛錘上,隨著鍛錘的高速錘擊,鐵團火花四冒,裡面的渣滓很快的被擠壓出來,變成火星飛走,體積逐漸縮小,顏色也有橘紅逐漸變暗,形成一個鐵棒,王三把鐵棒放到一旁的鍛爐上加熱,準備再次鍛打,並從攪煉爐內再次夾出了一個鐵塊反覆操作,王二等其他人也在旁邊看者,他見張金亮累的不行,趕緊上去接過張金亮手中的攪煉棒說道“你去休息一會,”張金亮坐到了一邊,看者王二在那裡照葫蘆畫瓢的操作,並不時指點,一會陳家的,也接過了王二手中的活計,大家輪流幹著,並把放到鍛爐中的鐵塊再次錘鍊,張金亮則定時的讓人放鐵水,補充攪煉爐。
劉二兄弟幾個還在根據時間,逐次的向高爐裡面加著木炭鐵礦和石灰石,並在張金亮的吆喝下,定時出渣,一天下來,地上已經堆滿了熟鐵打製的鐵條,“真快,”王二在哪裡擦著汗邊興奮的說,地上的鐵條讓張金亮估計足足有半噸多,到了晚上,這幾家基本上都已經掌握了攪煉和鍛鐵的技術,幾個人在高爐旁邊休息,互相輪換著繼續幹,幾天下去。
眾人眼看著院子裡面堆放的原料少下去,堆放的鐵條卻越來越多,而經過幾天的燒爐,高爐的產量比以前更高,爐料的新增已經基本穩定在每天12次,放鐵水的時間也穩定在每天大次,就是村子裡面幾個人幫忙去拉礦石燒木炭,也趕不上高爐的消耗,第13天,被迫無奈的張金亮看著原先成小山一樣的木炭堆,煤堆,鐵礦石堆,現在已經變成了大堆的爐渣,煤渣,鐵條,只的讓高爐停火,雖然他心裡清楚,高爐是不適合間歇使用的,但是現在不停也燒不下去了,原料沒了。
不過因為煤炭的消耗量不是太大,煤還有不少沒有燒完。
張金亮圍著鐵條堆轉了幾圈,清查了以下鐵條的根數,根據他估計,院子裡面的熟鐵至少有740石(20噸)以上,著足以讓參加這次工作的幾家和幫忙的村民興奮異常了,“下來咱們該想辦法消耗這些鐵塊了”張金亮對著這些滿臉興奮的村民說,“不過現在我最想的是回家睡覺,”他這樣一說,眾人都笑了,著幾天大家也都是累壞了,連續的奮戰,也使人的精力透支到了極限,不過最後的著幾天,因為大家基本已經熟悉了整個冶煉過程,分成了兩班後,到也好了不少,“回家睡覺回家睡覺”,一群人一轟而散,只留下看門的王二一家。
張金亮在家休息了一天便又回到了鐵廠,再次點燃了爐子,不過不是高爐,而是坩堝爐,坩堝使用的是在張金亮指導下,老李用耐火黏土和普通黏土混合製成的耐火泥拌勻後,在木頭的模子上旋制而成的,高約1尺(smenhu.cn)直徑約半尺(smenhu.cn),裡面放上前幾天用熟鐵棒打製成的小鐵片,木炭粉,骨粉以及石灰石的混合物,木炭粉作為摻碳劑,骨粉是用蒸過後的骨頭磨成的,作為催化劑,石灰石是造渣料。
因為張金亮不不熟悉其中各種物料的配比,他只是知道坩堝鋼的製作方法,所以在作成的20多個坩堝裡面添加了不同比例的原材料,進行實驗。
坩堝放在由耐火磚壘成的托架上,耐火磚下面留有通風的管道,在坩堝四周則堆放者煤炭,在進風口處有引火用的木炭,煙和火由高度2丈的煙囪抽走,由於煤炭並不和鐵接觸。
煤炭裡面的有害物質,並不能進入到鐵裡面,保證了坩堝裡面鋼鐵的質量,這爐坩堝鋼燒製用了大約半天的時間(~7個小時),停火後,等坩堝自然冷卻,打破坩堝,打掉渣滓,得到了已經成塊的質量均勻的鋼餅,這些鋼餅的重量從10~20KG不等。
張金亮根據這些坩堝上面不同的編號,利用延展性實驗,確定了哪幾個坩堝裡面產出的是中碳鋼,哪幾個坩堝裡面是高碳鋼,還有有11個坩堝裡面出來的是生鐵,顯然是碳多了,隨即第2爐坩堝又根據最佳的配料比重新放入爐子,點火,第2爐出品的坩堝鋼全達到了高碳鋼的要求,就是這樣子,兩天的時間裡面,張金亮得到了大約1噸的高碳鋼餅,張金亮使用延展性實驗,對這些鋼餅進行了分類,硬度很高的那種即將用來製作各種武器類刀具,據張金亮估計這些鋼的含碳量可能要到1%~1.%,屬於工具鋼的水平,而硬度略微差點的中高碳鋼將用來製作平常使用的日常生活用品,這些鋼可能含碳量在smenhu.cn%~smenhu.cn%之間,這些鋼料的綜合性能非常的良好,比較好加工。
只是硬度和耐磨性差了點,並不適合做高效能的武器。
實際上,張金亮所使用的坩堝鍊鋼法和古老的烏滋鋼冶煉辦法基本相同,但是烏滋鋼是採用木炭加熱,皮囊鼓風,溫度低,加熱時間長(一般需要24個小時),而張金亮使用的卻是煤炭加熱,煙囪抽風,溫度高,加熱時間短(只需要個小時),並不會形成印度烏滋鋼特有的,低溫冶煉下,鋼由於滲碳時,磷、碳凝固偏析產生的花紋,而直接融化成鋼水,生成純度高,勻質的高碳鋼。
實際上這種坩堝鍊鋼的方法從19世紀開始,一直使用到20世紀,直到各種電坩堝鋼取代他為止,活在亂世跳至