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第70章 在古代边境学工器制造二十六(第1页)

(有大部分专业知识,不喜可跳过)

打铁工艺流程大致包括拣料、烧料、锻打、定型、抛钢、淬火、回火、泽油。

其中生铁、熟铁、钢铁的主要区别在于含碳量上,含碳量超过百分之二的铁,叫生铁;含碳量低于0.05%的铁,叫熟铁;含碳量在0.05%和2%当中的铁,称为钢。

炼钢就是准确掌控铁中碳的含量,并且把一些其它的杂质清除。

在这个世界,炼钢技术虽然还不成熟,但已经有了百炼钢和炒钢法,人们已经懂得通过反复折叠锤打提高钢铁的硬度和韧性,这两种提高钢铁的性能的锻造技术在这里已经相当普及了。

但是炒钢和百炼钢技术还存在一定缺陷,如炒钢工艺复杂,不容易掌握,百炼钢不仅费工费时,杂质还多。

加上炼铁如今仍使用木炭作燃料,这样热量不高,鼓风设备也差,导致炉温比较低,不能达到铁的熔炼温度,炼铁效果会大打折扣,因此沈方时想着稍微改进一下炼铁条件。

他知道一种更好的炼铁技术,比如说灌钢法,灌钢法同百炼法或炒炼法相比,有很多优点。

首先灌钢法操作更简便,更容易掌握。要想得到不同含碳量的钢,只要把生铁和熟铁按一定比例配合好,加以熔炼,就能够获得。

其次,生铁作为一种渗碳剂,因熔化后温度高,向熟铁中渗碳的速度加快,冶炼时间缩短,而熟铁因为碳的渗入而成为钢,生铁由于脱碳也可以变成钢,不仅生产率提高,钢的产量也增加了。

另外,在高温下,液态生铁中的碳、硅、锰等会与熟铁中的氧化物夹杂发生反应,去除杂质,从而提高金属品质。1

而沈方时想采用的就是改良后的两种灌钢法。

一种是先将熟铁打成约有寸半长像指头一般宽的薄片,然后把薄片包扎尖紧,将生铁放在扎紧的熟铁片上面。再盖上沾有泥土的草席,在熟铁片底下还要涂上泥浆。投进洪炉进行鼓风熔炼,达到一定的温度时,生铁会先熔化而渗到熟铁里,两者相互融合后,把它取出来后进行敲打,再熔炼再敲打,如此反复进行多次。这样不仅缩短了炒炼熟铁的时间,还降低了成本。2

如此,使炼钢炉依然能够从空气中得到氧,使生铁在还原气氛下熔化,还能让大部分火焰反射人炉内,以提高冶炼温度。而把熟铁打成薄片后夹紧捆住,能使生铁的铁液能够准到若干熟铁薄片的夹缝中,增加生铁和熟铁的接触面,使熟铁易于吸收生铁的铁液,能够使碳分均匀地渗入。3

另一种则是“苏铁”冶炼法,这种方法在上个世界直到后世,还有冶炼家用这种方法炼钢。

它的具体工艺过程比第一种简单。

炼钢时,先把熟铁料放到炉内鼓风加热,后把生铁的一端斜放到炉口里加热。当炉温达到一千三百摄氏度左右时,炉里生铁一端开始熔化,开始不断地滴铁水,这时,便用钳子钳住生铁块左右移动,使铁水均匀地浇淋到熟铁上。

同时,不停地翻动熟铁,使熟铁各部分都能均匀地吸收铁水。淋完两次后,便把熟铁夹到铁砧上锤锻,去除杂质。一般要重复这一过程两次。4

总的来说,灌钢法虽然有可能还有钢不纯的问题,但对于现阶段来说已经够用了。

只是这两种方法好是好,但其中有一个难处,那就是炉温。

如今只有木炭作燃料,没有煤炭,温度很难达到要求,即使沈方时想改进,也巧妇难为无米之炊。

或许可以从鼓风箱和高温炼铁炉入手改进,沈方时又想到。

随即,他立刻又从书架上找到相关的资料书。

除了通过曲柄、杠杆机械原理来推动鼓风的水排风箱,沈方时更想做的是双动活塞式风箱。

双动活塞式风箱的箱体为一个木质箱子,有方形和筒形两类。箱内用一个隔板又分为两层,上层内装有活塞。下面一层是风道,隔板的两端有两个风口,箱两端各有一个进风孔,口上装有一个活瓣,活瓣可使空气只朝一个方向流动。

使用这种风箱的时候,只要把风箱上的拉杆一拉一推,活塞板作前后往复运动时,都可以将空气压出,从而实现连续鼓风。

这样炉中的焰火在风的吹动下就会越烧越旺。

沈方时准备采用筒形箱体的双动活塞式风箱。筒形箱体可将所受内部径向压力转化为切向拉力,从而承受更高的风压。

双动活塞式风箱由箱体、堵风板、推拉杆、风舌与出风嘴等部件组合而成。

做风箱最好用柳木,因为柳木不但有弹性,尺寸稳定性良好,而且木质结构细密,质软,刨光后光滑,能使箱体结实耐用。

系统奖励的工具也非常好用,用木刨子很轻易就刨平了风箱内壁,内壁的平整度非常高。

而且沈方时之前已经学过了榫卯结构,整个风箱不用一颗钉子,全靠榫卯与木楔组合。5

如果用原生树干整体加工,这样制成的箱壁没有接缝、受力均匀,承压能力更高,可用水力驱动,为大型冶炼炉鼓风。

这样既提高鼓风效率,也解放了人力。

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