《风雨大宋》第82章 炼钢

    看着制钢的小炉，苏颂道：“万没想到，炒钢的时候其实不用烧炭，只要鼓风即可。若不是真地试出来，谁能够相信？世间万物，有其自然之理，不详细推敲，却不敢妄下断言。”
    杜中宵点了点头。以前在永城的时候，炒钢的规模较小，用的是这个时代最常见的方法。前些日子这里建炒钢炉，为了充分利用能源，自然建在冶炉旁边，炒钢与炼铁串连在一起。冶炉里出来铁水，直接送进炒钢炉里面，如此一来便就少用许多燃料。
    炒钢的原理杜中宵还是清楚的。无非是炼铁时是在还原气氛下，以致铁水含炭量太高，出来的是生铁。到了炒钢炉里，要降低炭含量，炉里是没有炭的，只加石灰石和白云石之类的造渣剂，是间接加热而不是直接加热，是在氧化气氛下。既然是氧化气氛，氧气就应该充足，不然效果不好。
    这是中学化学的内容，非常简单。为了保证充足的氧气，这里建的炒钢炉，特意加了吹管，一样有大风箱向里面鼓风。万万没想到，炒钢炉里鼓风，里面的铁水迅速沸腾，如同火山喷发一般，温度明显比以前下面烧炭高得多。由于难以控制，不断减少下面的炭火，结果效果还是不明显。到了最后，干脆炒钢时不烧炭了，仅仅鼓风，炉里面的温度就足够高，可以降低铁水的炭含量，炼出钢来。
    杜中宵纳闷了一段时间，最终只能认为是铁水里面的炭，或者还有其他一些元素，在高温熔化状态下吹入空气，迅速发生放热反应，让铁水保持沸腾。这实际上就是后世的吹氧炼钢，不管是转炉还是平炉都是同样的原理。
    鼓风之后，由于铁水沸腾得厉害，为了控制反应速度，就试着向里面加生铁，加废钢，偶然又发现不同的温度，出来的钢性能不一样。不同的出钢温度，会炼出不同含炭量的钢来。
    这是个精细活。既不能测量温度，又不能精确控制时间，只能用肉眼观看铁水状态，以及表现出来的颜色，来控制出来不同的钢。杜中宵测试了很多人，来做这项工作。不断训练，现在大约有二十多外人勉强找到状态，是炼钢这里的宝贝疙瘩。他们现在刚刚上手，出来的钢性能不稳定，不过对这个时代来说足够了。反正出来的是中低炭钢，打造刀剑能性足够，后面就靠工匠的手艺了。
    能不能尽量精确地测量温度？其实办法还是有的。比如用金、银、铜、铁等金属，或者一些已经知道的化合物，制成测片，利用他们不同的熔化温度，放进铁水里面探测，看熔化程度决定炼钢过程。只是这项工作精细而复杂，杜中宵只能提供一个思路，让下面的人去做，短时间内是做不到的。
    测温不一定用温度计，可以用一些特殊的物理化学反应，比如熔化沸腾，比如分解化合，都可以得到固定的温度。但选择合适的测量物质，选择合适的测量方法，需要大量的实践。
    高碳工具钢还是不能用这种炉子来炼制，而是尽量炼出碳含量低的铁，与生铁一起用石墨坩埚炉炼制。这种高性能的钢炼制不易，性能优越，可不是炒钢炉出来的大路货可比。
    用吹空气的方法，炒钢的效率提升了许多，炼出一炉钢，远比以前下面烧炭快捷。这件事让苏颂觉得新奇不已，明明不用燃料降低了成本，效率还大在提升，世间之事实在神奇。他用了很多时间研究，最终只能同意杜中宵的说法。生铁里面有碳，炒钢炉里没有过剩的碳保护，这些碳便燃烧。
    实际的化学过程当然远比这复杂，碳还会形成一氧化碳，再形成二氧化碳，有过量的碳这些气体就形成还原气氛。一旦氧气过量，铁水中的碳便就继续氧化，从而降低含碳量，生铁变成了钢。
    炼铁到炼钢，就这么一个简单的过程，认真研究下去，其实就能开启化学之路。
    杜中宵要做的事情太多，每个行业都不可能深入研究，哪怕知道是怎么一回事，也没有精力系统总结。这处铁监里的人才，将来不知道会是谁，会是什么时候能够打开这扇门。
    原理很重要，知道了原理，能够积极应用到实际中，中学的数理化知识，就足以推开工业革命的大门。大宋的经济实力是天下第一，这是朝廷直辖的官营铁监，有杜中宵这个有后世知识的人，条件比当年英国的那些小作坊不知道好了多少倍。从钢铁到机械，踏实做下去，工业的发展比历史上容易得多。
    比铁水出炉的时间短得多，用不了多少时间，第一炉钢就完成了。只见不大的炉子倾倒，钢水从里面流出来，流进旁边早已建好的冷却池里。略冷却一段时间，被一边的工人舀入铸范，成了钢锭。大部分的钢锭将凝未凝的时候，被输送到下一道工序，进入不远处的锻造之处。
    附近的一条小河早已经被截段，建了一座小水库，河水引到这里带动锻锤。锻造的工人观察着钢的颜色，合适了取到锻锤上，进行锻造。
    这样炒出来的钢，工艺所限，里面有很多气孔，也会有少量杂质，不能直接制造器具，必须锻打过之后才可以。巨大的锻锤打在或红或白大小不一的钢锭上，配合着早已经制好的钢模，有的成了钢条，有的被打得极扁，乘着红热的时候，送入后面的轧辊，慢慢轧成钢板。这样制出来的，是热轧钢板。
    高炉下的池浩早已经看得呆了，他简直无法相信自己的眼睛，怎么也想不出冶铁会成这个样子。再看那边高炉，输送带一刻不停，不住地上料，每隔不久，便就开口引出铁水来。从铁水出来，炉里的状况稳定之后，上料便就不会再有间断了，如此会连续不停地出铁十个月。
    见一切顺利，杜中宵长出了一口气。其实自己有些贪心，过于追求效率了。准备时间这么长，除了高炉难建，还有后面的工序太多，从制做工具到培养人才花了太多时间。不管冶铁炼钢，这个年代的产品其实都是钢锭铁锭，杜中宵却想直接出型材。这处铁监，最后出来的产品是以钢条和钢板为主。至于后世最常见的圆钢棒，因为锻打有些困难，反而没有，只有正方形的四角钢棒。
    这样的过程虽然复杂，但大大提高了效率，也减少了燃料消耗。如果出钢锭，后续还要经过烧红锻打，平白浪费燃料。这个道理就跟炒钢炉建在冶铁炉旁边一样，不必重新加热。
    见身边的池浩的目瞪口呆的样子，杜中宵觉得有些成就感，笑着道：“殿侍，我们到后面去，看看你要的铁片。若是合你的意，便就开始制了。”
    “好，好，下官与运判前去观看。”被震撼了心神的池浩连连点头，话都说不利索了。
    走过一座一座锻锤，到了最后面，便看见几排钢辊。锻过的钢板被送入钢辊里，依次下送，被压得一次比一次薄，最后成了一张一张钢板。压的次数不同，钢辊间隙不同，钢板厚薄不一。
    这些钢辊同样是由水力带动的，只有工人来回巡查，与适才炼钢的地方比，清静了许多。
    到了最靠边的一排钢辊前，杜中宵指着地上的钢板道：“殿侍，如此厚可合意？”
    池浩看这钢板厚薄均匀，微微泛着青光，忍不住弯下腰，要翻起来看。
    一边的工人看了，急忙喊道：“不可，小心烫手！”
    话音未落，池浩便就惨叫一声，蹦了起来。再看手上，已经烫出了几个水泡。
    那边的工人看着杜中宵，一时吓住，说不出话来。
    杜中宵摆了摆手，示意他干自己的活，对池浩道：“殿侍，这铁板则则出来，摸不得！”
    池浩点了点头，捂着手，一时不知道说什么才好。好在钢板的温度并不特别高，只是起了水泡，并没有把指头烫熟，不然就成了铁板烧了。
    捏着指头，池浩道：“运判，这样厚足够好了。只是我们要用铁片浸入铜里，若是裁了更好。”
    杜中宵道：“这个容易。后边有裁切的机器，你要什么样的，便裁成什么样的。其实，你们直接运铁板回去更加容易，我们送你几把大铁剪，回去自己裁就是。”
    池浩道：“那便每样一半，我运回铜监之后，看知监官人意思，以后照做。”
    铁片的价钱可比钱贵得多了。铜监要把生铁锤成铁片，倒是并不用炒成钢，依现在工艺，是先进行退火，等生铁可锻之后，进行锻打。不说费的燃料和人工，锤成铁片之后，最少损耗一半甚至更多。看过了这里的生产过程，池浩便就知道，天下不会再有比这里更加便宜的铁片了。以后铜监用的铁，很可能就从这里打购。虽然路途远了些，但一来江南少铁，二来加上运费也比自己锤制便宜。