第651章 改革核心高炉炼铁的原理
高炉炼铁与坩埚炼钢双双取得重大突破,遵化铁厂的革新圆满收官,厂区内的狂喜与振奋久久不散。
太子朱标与户部尚书郁新难掩激动,拉着李骜追问革新的核心门道——如今遵化铁厂已然成功,下一步便是将这套新工艺推广到全国,唯有摸清原理,才能在推广中少走弯路。
李骜也不藏私,笑着解释道:“大哥,郁大人,冶铁炼钢的关键,说到底就两个字——高温。
炼铁需要的温度大概在一千一百到一千三百度,这个温度足以让铁矿石熔融成生铁;但炼钢不同,核心是去除生铁中多余的碳、硫、磷等杂质,这就需要更高的温度,最起码得一千五百度往上,甚至要达到一千六百到一千七百摄氏度。
只有这样的高温,才能让杂质充分与氧气反应,形成炉渣排出,炼出真正的好钢。”
他话锋一转,谈及以往的困境:“可遵化铁厂以往的旧炉,靠人工拉皮囊鼓风,最多只能把温度升到一千两百度,连炼铁都得反复添料、耗时耗力,炼钢更是想都不敢想。
就算勉强尝试,炼出的也只是脆硬不堪的‘伪钢’,杂质含量极高,根本无法用于打造兵器、火炮。”
朱标与郁新闻言,纷纷点头。
他们虽不懂技术,却也听闻过不少铁器质量不佳的弊病,只是不知根源竟在温度上。
李骜继续说道:“其实历朝历代的冶铁业,都长期受含磷量过高的困扰。
这问题根源有二:一是铁矿质量,北方铁矿多伴生磷矿,开采时很难完全分离,导致原料本身就含磷;二是铸铁技术,旧炉冶炼时无法精准控制温度和反应过程,磷元素不仅没被去除,反而会融入铁水,形成‘冷脆铁’。
“冷脆铁?”
朱标好奇追问。
“没错。”
李骜解释道,“北方的冬天尤其寒冷,气温低至零下十几度,高含磷量的铁器在低温下会变得异常脆弱,稍一弯折就会断裂。
边军曾试过用旧炉铁打造盔甲,结果冬天行军时,盔甲铁片被寒风一冻,竟能徒手掰碎。
这种情况严重制约了铁器在军事、民生上的发展,农具用不了多久就断裂,兵器更是不敢指望。”
郁新眉头紧锁:“竟有这般严重?那除了磷,还有其他隐患吗?”
“当然有,而且比磷更可怕的杀手,是硫。”
李骜的语气变得凝重,“硫在铁水中会形成硫化亚铁,这东西熔点极低,只有一千一百九十八度,比铁的熔点低了足足五百度。
用含硫量高的铁打造器物,高温下会变得极易碎裂,也就是俗称的‘热脆’;就算在常温下,也会因硫元素的存在变得疏松多孔,根本承受不住外力冲击。”
他话锋直指旧工艺的核心弊端:“以往旧炉用原煤炼铁,原煤中本身就含有大量硫分,这些硫会随着燃烧融入铁水,导致炼出的铁十有八九是‘热脆铁’。
这样的铁,能用来造些粗糙的农具就不错了,想造兵器、火炮,简直是天方夜谭。
所以在我看来,用原煤直接炼铁,是一个完完全全的错误,相当于把整个冶铁行业带上了歧途!”
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