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第74章 金口鐵廠

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  公元1258年,己未,南宋寶祐六年,蒙古憲宗八年,東海商社登陸第四年。

  四月初四,金口堡。

  計劃總是隨著變化進行的。

  金口地區,最初是作為農業基地和商業港口規劃的,然而現在還沒墾出多少地,商業更是沒影子,金口堡的上空卻已經飄起了道道黑煙,有了點工業都市的苗頭。

  去年商務部勘探出通過五龍河從萊陽縣運輸礦石回本土的航路后,為了省事,就把整條航路分為兩段,先用內河小船把礦石運到金口堡,積攢到一定數量后,再派創世號一次全拉回闊馬區。

  統合部注意到了這個情況,干脆在金口堡批了一個煉鐵工坊,就地把礦石煉成生鐵,以節省運力,順便利用金口堡附近的木材資源。畢竟經過三年的亂砍濫伐,半島區和闊馬區周邊也到了該合理利用森林資源的時候了,得把木材來源向外拓展才行。

  嗯,雖然從萊陽買到了煤,但煉鐵還是要用到木炭的。木炭在煉鐵作業中有兩種用途:一是作為燃料提供熱量,二是作為鐵礦石的還原劑,也就是用碳與氧化鐵中的氧反應,生成二氧化碳飄走,還原出單質鐵。

  煤也可以完成這兩個作用,但其中富含磷、硫等雜質,會混入鐵中嚴重影響質量,所以不能直接用來煉鐵。要想避免這一點,必須先把煤煉成焦炭,除去雜質才行。

  不過不是什么煤都能煉成焦炭的。武備組反復試著把萊陽煤干餾了幾次,都得不到堅固的焦炭,而只煉出了一些一捏就碎的半焦。這樣的半焦跟鐵礦石混合冶煉的時候,會因為強度不夠而粉碎錯位,造成鐵炭混合不勻的情況,導致煉鐵失敗,所以是不能直接用于冶鐵的。不過半焦的熱值很高,相比木炭或者未處理的煤能夠大大提升爐溫,作為燃料還是很好用的。

  武備組在金口堡建了一個小冶鐵爐,主要使用木炭做燃料和還原劑,但在開爐等工序時會用半焦輔助加熱。這個小冶鐵爐從最頂上加入石灰石、木炭和選礦處理后的鐵礦石,鐵礦石與碳在高溫下反應,生成單質鐵、二氧化碳和一氧化碳。嗯,這個過程有時會產生多余的一氧化碳,所以加料其實是非常危險的,為此機械組又做了一個加料吊車,讓勞工站在地面上操控吊車加料。單質鐵又在高溫下融化成鐵水沉入冶煉爐底部,之后就可以從放料口放出來,撇去爐渣,鑄成生鐵錠了。

  因為爐子小,生產周期也比大型高爐短一些,大約2個小時可以出一鍋鐵水,不過一鍋也就五六十公斤。按理說這種爐子應當24小時連續生產,但現在沒有夜間照明,東海商社也支撐不了這種工作制度,更別說原材料不夠,所以都是生產一天檢修一天。一個月只能生產五千公斤左右的生鐵,燃料消耗也很大,跟后世以“萬噸”為單位的鋼鐵業根本沒法比。

  這個小冶鐵爐其實主要是依靠土著技術建筑起來的——股東們雖然理論上懂得不少,但畢竟誰都沒真正干過這活,真搞起來還是得靠有經驗的師傅們才行。所幸中國是最早普遍采用高爐冶鐵的文明,不但徐州利國監、兗州萊蕪監等大型冶鐵基地普遍使用,民間也很常見,因此學習一下還是不難的。

  不過現在常見的所謂“高爐”實際上并不高,爐型矮胖,只能說能出鐵,并不能充分利用燃料和提高爐溫。因此工業部在借鑒的基礎上,大幅提高了爐身的長徑比,冶煉效果好上了不少。

  而且,憑借石灰石造渣這個“秘方”,他們能除去鐵水中大量的硫、磷,大大提升生鐵的質量。更不用說,東海商社引入的定量分析和標準化思維,能夠對生產過程進行持續改進,不斷提升生產效率和產品質量,很快就會把停滯不前的古典冶鐵業甩在身后。

  有了自己的冶煉爐之后,生鐵產量就超過坩堝煉鋼法的處理能力了。因此工業部又在金口堡建了一個“攪煉爐”,用于把生鐵脫碳成熟鐵。

  攪煉爐的原理和炒鐵法一致,都是不斷攪拌鐵水,讓空氣帶走過量的碳和雜質,生成熟鐵,和東海版坩堝煉鋼法的前半段也是一個道理。這個攪煉爐規模更大,相比坩堝能處理多得多的生鐵,但也是因此使得它沒法達到坩堝那樣的高溫,最后的產物是固態鐵團而非高溫鐵水。這也使得它沒法加入生鐵提高碳含量,最后得到的是傳統意義上的熟鐵而非已經小有名氣的東海鋼。

  不過這問題也不大。攪煉爐得到的熟鐵脫碳程度沒有高溫的坩堝熟鐵那么徹底,比之前偶爾得到的低碳鋼低不了多少,而強度比市面上的普通熟鐵強多了。不是什么地方都必須用鋼的,有熟鐵用總比沒得用好,加工起來還容易些。而且這些熟鐵還是可以送去闊馬工坊煉成工具鋼的,還省了那邊一道脫碳的工序,可以調整工藝擴大產能。

  剩下的就直接打造成各種鐵器了。由于經過了兩道除雜質工序,這些熟鐵品質大大強于同時代的普通熟鐵,武備組拿去打造火槍,檢測下來的結果是“還不錯,與以前的低碳鋼差距不大,加工還更快了”,這就大大擴充了火槍的原材料來源。

  攪煉爐還有另一種用法,那就是隔絕空氣加熱攪拌。這種方式下,雜質仍然會從鐵中排出去一部分,而碳含量則基本不變,從而維持熔融鐵水的狀態。更妙的是,這個過程中,高溫鐵水還會將爐底的石英材料少量還原,略微增加鐵水中的硅含量,使得鑄鐵結晶時能生成石墨化組織,成為優質的灰口鑄鐵。灰口鐵不但性能大大強于傳統的白口鑄鐵,還可以切削加工,為鑄件的精細化提供了基礎。

  所以,用攪煉爐既可以生產出優質熟鐵,又可以生產出優質的鑄造用鐵水。不過這兩種用途所需的技術指標實際上是矛盾的。生產熟鐵時,由于最后要對“面團”鍛造加工,很費力氣,所以一次熔煉的規模不能太大,有個四五十公斤就差不多了;而生產鐵水時,則要求量越多越好,以鑄造更大的鑄件。

  工業部察覺到這一點后,就決定在金口堡建設兩個攪煉爐,一個爐腔小但爐壁厚,用于冶煉熟鐵,另一個盡可能把容量做大,用于熔煉鑄造用鐵水。前者倒是好搞,后者就要費一番手腳了。最后,他們做出了一個能熔煉300kg鐵水的鑄造爐,外形看上去仍然不大,內徑不過半米,不過這已經是目前技術的極限了——既是爐子制造技術的極限,也是鑄造技術的極限。

  這下子武備組可就高興壞了,他們終于能實現早就做好的設計,開始鑄造新型火炮了。于是他們又在金口堡建設了一個鑄炮工坊。這下子金口堡從冶煉到鑄造一條龍全有了,好好的一個商業港口就這么發展成了重工業基地。

  但是,這年代的繁華商業港口到處都是,可重工業基地還能去哪里找呢?

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