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第四零一章 大商炼铁进行时

2021-09-05 作者: 明星Vs偶像

这种技术的关键是将普通铸铁长时间高温加热,使其中的化合碳发生变化,当碳的含量介于铸铁和钢之间,其性质也随之变化,具有较强的延展性并保持了一定的硬度,这种技术叫铸铁柔化术。

“奇思妙想,无穷无尽,人民的力量真是汪洋大海啊!”李陵手中拿着炼铁工艺的报告单感叹道,目光停在最后一页:

炒铁和灌钢。

炒铁是古代中国钢铁冶炼的重大发明,是一种简便有效的炼铁术,没想到已经被积极性爆表的大商科技人才给提前上千年弄来大商了。

这种方法是把含碳量过高的可锻铸铁加热到半流体状态,再和铁矿石粉混和起来不断“翻炒”,让铸铁中所含碳元素不断渗出、氧化,从而得到中碳钢或低碳钢。

如果继续炒下去,就得到含碳更低的熟铁。这种方法始于西汉,东汉的《太平经》中就明确记载了炒铁技术。

最值得惊讶的是汉代以后发明的灌钢方法,也被李陵的幸运光环照耀吸引下,穿越时空来到了李陵面前。这种方法,在《北齐书·綦母怀文传》称为“宿钢”,后世称为灌钢,又称为团钢,这是中国古代炼钢技术的又一重大成就。

灌钢工艺是我国古代刃钢生产的主要方法,它以生铁和“熟铁”为原料,将它们加热到生铁熔点以上,合炼而成钢。

其中生铁是指由矿石冶炼得到的液态铸铁,含碳量和杂质很高,性脆易碎;熟铁是指将生铁经过“炒”或“蒸”等工艺而脱碳后的铁,柔软可锻,虽然碳量降下来了,但氧化夹杂等并未减少,故需要经过反复加热锻打,以去除夹杂物,同时渗碳而增强刚硬性,成为钢。

其中过程是将高碳含量的生铁液浇灌到红热的低碳含量的熟铁(现代钢铁技术中所谓的低碳钢或纯铁)中,相互熔融混合,直接获得刚硬的钢(现代钢铁技术中所谓的高碳钢)。

总之,灌钢是中国古代冶金技术的一项杰出创造,它利用生铁含碳量较高、“熟铁”含氧化夹杂较多的特点,用“熟铁”中的氧来氧化生铁中的硅、锰、碳,造成激烈的“沸腾”,而达到去除夹杂的目的。虽操作简单,效果却十分明显,这是人类古代制钢工艺中所获得的最高成就。

相信在不久的将来,大商的炼铁工艺将继续光芒万丈,就拿灌钢来说,工艺类型将百花齐放,相互争辉,比如两晋南北朝时的新的灌钢技术,很有可能将在大商兴起。

这种方法是:先将生铁炒成熟铁,然后同生铁一起加热,由于生铁的熔点低,易于熔化,待生铁熔化后,它便“灌”入熟铁中,使熟铁增碳而得到钢。

这样,只要配好生熟铁用量的比例,就能比较准确地控制钢中含碳水平,再经过反复锻打,就可以得到质地均匀的钢材。这种方法比较容易掌握,工效提高较大,因此南北朝以后成为主要炼钢方法。灌钢技术在南北朝时已相当流行,这种方法是在炒钢的实践过程中逐步发展起来的。

又比如大宋以后的常见的灌钢工艺,也必将到来:

第一种,生铁陷入法。

沈括《梦溪笔谈》卷三云:“世间锻铁所谓钢铁者,用柔铁屈盘之,乃以生铁陷其间,封泥炼之。锻令相入,谓之团钢,亦谓之灌钢。”此“柔铁”即古代“熟铁”。此“封泥”的作用有三:⑴使铁料各部分均匀受热,让生铁缓慢熔化。⑵防止生铁熔化后的流失,使之更好地与柔铁作用。⑶防止和减少碳在炉气中的烧损。

第二种,生铁覆盖法。

宋应星《天工开物》卷一四云:“凡钢铁炼法,用熟铁打成薄片,如指头阔,长寸半许,以铁片束包尖(夹)紧,生铁安置其土(上)。又用破草履盖其上(原注:粘带泥土者,故不速化),泥涂其底下。洪炉鼓鞴,火力到时,生钢先化,渗淋熟铁之中,两情投合。取出加锤,再炼再锤,不一而足。俗名团钢,亦曰灌钢者是也。”

此操作比生铁陷入法又有了一些进步:⑴生铁置于“熟铁”上,熔化后向下渗淋,就增加了生、“熟”铁接触反应的机会,减少了生铁流失的机率。⑵不需封泥,而是上盖破草履,下涂泥,简化了操作。⑶“熟铁”为薄片状,增加了反应面,提高了生产率。

第三种,生铁浇淋法。

约始创于明代中期,清时在安徽芜湖,湖南湘潭等地都较兴盛,因传为江苏工匠始创,又名之为“苏钢”。

明代唐顺之《武编前编》卷五“铁”条说:“熟钢无出处,以生铁合熟铁炼成,或以熟铁片夹广铁,锅涂泥入火而团之,或以生铁与‘熟铁’并铸,待其极熟,生铁欲流,则以生铁于‘熟铁’上,擦而入之。”此“熟钢”即灌钢,这里谈到两种操作,前者与沈括所云相类似,后者即是苏钢工艺。

陈春华《嘉庆芜湖县志》卷一也有苏钢的记载:“居于廛治钢业者数十家,每日须工作不啻数百人。初锻‘熟铁’于炉,徐以生镤下之,名曰餧铁,餧饱则镤不入也。于时渣滓尽去,锤而条之,乃成钢。”《光绪湘潭县志》卷十一、1935年出版的《中国实业志(湖南)》第七篇都说到湘潭苏钢是乾隆年间从芜湖传去的。可知芜湖苏钢应在清代早中期便较发达。

与前二法相比,苏钢操作的优点是:⑴其“熟铁”仅仅是初锻过的,组织较为疏松,便增大了生、“熟”铁接触反应面,所含氧化夹杂亦较多,可提高碳氧反应的强度,增强去渣能力。并且,部分氧化亚铁可被还原,就提高了金属收得率。

⑵生铁不是直接覆盖于“熟铁”之上,亦非夹于“熟铁”间,从“以生铁于‘熟铁’上,擦而入之”、“徐以生镤下之”两句来看,生铁、“熟”铁是保持一定距离的,便可有控制地进行灌淋。

据周志宏先生1938年调查,周志宏:《中国早期钢铁冶炼技术上创造性的成就》,《科学通报》1956年2月。重庆北碚苏钢亦采用类似的操作,无需封泥、涂泥,以及覆盖破草履,亦简化了工序。

总的来看,由于铸铁和生铁炼钢法的发明与发展,大商的冶金技术在将遥遥居世界先进水平。其中碳以石墨形式存在的铸铁,根据石墨状态的不同,大体上分为三种,即:石墨是片状的为灰口铸铁;石墨呈团絮状的为可锻铸铁;石墨呈球状的为球墨铸铁。

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