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    第192章 鋼鐵時代要到來了
    燒結球，燒結是燒結，球是球，兩種東西。燒結是指燒結礦，球是指球團礦，兩者都是高爐煉鐵的原料。就單體而言燒結礦單純在煤氣下有的1500多度可以滴落鐵液，有的不行，球團一般1400度可以。
    但是要想煉鐵就要把燒結礦和球團礦混合起來，因為它倆的雜質一個是堿性的一個是酸性的，需要酸堿中和形成熔點最低的爐渣，爐渣熔化了，剩下的鐵也滴落了。
    一般高爐就是這樣把堿性燒結礦和酸性球團礦加入高爐在1200度就可以軟化收縮，在1450多度可以良好的實現渣鐵分離，煉出鐵來。但是為了保證高爐正常運行一般出鐵溫度都在1500度左右。
    煉鐵的原理（怎樣從鐵礦石中煉出鐵）用還原劑將鐵礦石中的鐵氧化物還原成金屬鐵。鐵氧化物（fe2o3、fe3o4、feo）+還原劑（c、co、h2）鐵（fe。
    煉鐵的方法有很多，（1）直接還原法，也是非高爐煉鐵法。（2）高爐煉鐵法。
    高爐煉鐵的原料及其作用，需要鐵礦石，一般燒結礦或者球團礦提供鐵元素。冶煉一噸鐵大約需要1.5—2噸礦石。
    再就是焦碳，冶煉一噸鐵大約需要500kg焦炭。焦炭不僅提供熱量，還提供還原劑作料柱的骨架。
    還有熔劑，也就是石灰石、白雲石、螢石。這些添加劑可以使爐渣熔化為液體，去除有害元素硫。
    最後空氣也為焦碳燃燒提供氧。爐火溫度在500c以下時，爐火呈暗黑色。升至700c時變成紫紅色，再升到800~900c時火焰由紅變黃。1200c時火焰發亮並逐漸變白，升至3000c時，爐火呈明亮的白色，即所謂“白熱化”。溫度超過3000c，火焰就會變成藍色，這是燃燒的溫度最高階段，即“爐火純青”。
    古代煉鐵煉銅，溫度都要超過1000度，古代甚至能夠到達1700度，可以說古代煉鐵煉銅的技術在當時是一流頂級技術了。
    下麵說下淬火，也就是理論上的第一介質淬火。把燒到溫度的工件往水或油裏一滋，就可以。
    第二是雙液淬火。用不同的液體淬火，綦毋懷文在造宿鐵刀時，浴以五牲之溺，淬以五牲之脂，就是鹽淬、油淬的雙液淬火。這種淬火產品，硬度合格還是其耐磨和彈性也很好。
    第三就是敷土燒刃了。技術本質上還是單一介質淬火，工件外不需要淬火的部位加了含碳泥土進行包裹，需要淬火的部位一般有一層薄的膏劑，通常含有大量的碳氮成分，等膏劑幹後，進行淬火。這種做法在唐時還有，之後失傳。日本則一直保持了下來。
    所謂過去技術落後，其實那是你不懂真正曆史，古代人連打鐵都可以，不過溫度達不到2000度。
    古代人即使利用風箱、木炭等冶煉工具，也沒有辦法讓鐵的溫度達到2000度左右，因為冶煉的技術還是有限的，特別是增加氧氣含量。用燃燒木炭的方法才能使鐵的溫度達到1200度，這幾乎是當時能夠達到的最高工藝溫度。
    但是冶煉生鐵的技術要求鐵是處於液態的，可當時所能達到的1200度工藝溫度卻不能使純鐵變為液態，因為鐵的熔點使1535度。但是古代人們利用聰明才智，在鐵中溶入硫、磷、矽、錳等溶料特別是加入碳以後，可以使熔點降至1150度左右，隻要選取了適當的器皿和工藝，就可以得到液態生鐵。
    從使用工具的料質角度進行曆史分期，人類首先進入的是石器時代，當時人們隻使用那些經過簡單加工就能夠應用的材料，如獸骨、石塊和木頭等。
    除了少量的鐵質隕石和小塊天然黃金外，人們最早認識的金屬是銅。很可能是人們無意中用含有銅礦物的石頭搭建爐灶燒火，由於銅的熔點低，熔化後的銅金屬留在灰燼中被人們發現。
    這些新物質不同於石器，打磨後會發出誘人的光澤，而且可捶打成薄片和其他形狀，適於做裝飾品。後來人們又發現銅經過加工可製成切削工具，切割堅硬的物體時鋒刃隻會變形而不易破損，比石刀、石斧強很多。在古埃及與西亞兩河流域，銅器開始得到大量使用。
    但是，用純銅製成的工具和武器不夠鋒利和牢固，不過人們很快發現，在冶煉銅礦石時混入一定量的錫，製成的青銅則遠比純銅硬得多。還是古埃及與西亞地區最早進入青銅時代。
    由於鐵的熔點為1150c，比銅高很多，木柴燃燒的溫度很難使鐵礦石熔化，直到在兩河流域才首先出現冶煉生鐵技術。
    位於小亞細亞的赫梯人是第一個使用鐵製武器的民族，他們征服了附近使用青銅武器的其他民族。與此同時，使用鐵製武器的多利安人入侵希臘，打敗使用青銅武器的原住民，把鐵器傳入歐洲。
    中世紀時，歐洲冶金工匠采用一種能夠獲得較高溫度的熔鐵爐，熔融後的鐵水灌入鑄模，成為鑄鐵。
    爐煉鋼是以鐵水、廢鋼、鐵合金為主要原料，不借助外加能源，靠鐵液本身的物理熱和鐵液組分間化學反應產生熱量而在轉爐中完成煉鋼過程。
    轉爐按耐火材料分為酸性和堿性，按氣體吹入爐內的部位有頂吹、底吹和側吹。按氣體種類為分空氣轉爐和氧氣轉爐。堿性氧氣頂吹和頂底複吹轉爐由於其生產速度快、產量大，單爐產量高、成本低、投資少，為使用最普遍的煉鋼設備。轉爐主要用於生產碳鋼、合金鋼及銅和鎳的冶煉。
    轉爐煉鋼的原材料分為金屬料、非金屬料和氣體。金屬料包括鐵水、廢鋼、鐵合金，非金屬料包括造渣料、熔劑、冷卻劑，氣體包括氧氣、氮氣、氬氣、二氧化碳等。
    非金屬料是在轉爐煉鋼過程中為了去除磷、硫等雜質，控製好過程溫度而加入的材料。主要有造渣料（石灰、白雲石），熔劑（螢石、氧化鐵皮），冷卻劑（鐵礦石、石灰石、廢鋼），增碳劑和燃料（焦炭、石墨籽、煤塊、重油。
    精煉是鋼包精煉型爐外精煉的簡稱。其特點是比鋼包處理的精煉時間長（約60～180分鍾）。具有多種精煉功能，有補償鋼水溫度降低的加熱裝置。
    適於各類高合金鋼和特殊性能鋼種（如超純鋼種）的精煉。真空吹氧脫碳法、真空電弧加熱脫氣法、鋼包精煉法、封閉式吹氬成分微調法等，均屬此類。與此類似的還有氬氧脫碳法，不過現在不常用。
    惰性氣體的處理，向鋼液中吹入惰性氣體ar，這種氣體本身不參與冶金反應。從鋼水中上升的每個小氣泡都相當於一個“小真空室”（氣泡中h2、n2、co的分壓接近於零），具有“氣洗”作用。
    爐外精煉法生產不鏽鋼的原理，就是應用不同的co分壓下碳鉻和溫度之間的平衡關係。用惰性氣體加氧進行精煉脫碳，可以降低碳氧反應中co分壓，在較低溫度的條件下，碳含量降低而鉻不被氧化。
    預合金化是向鋼液加入一種或幾種合金元素，使其達到成品鋼成分規格要求的操作過程稱為合金化。多數情況下脫氧和合金化是同時進行的，加入鋼中的脫氧劑一部分消耗於鋼的脫氧，轉化為脫氧產物排出。
    另一部則為鋼水所吸收，起合金化作用。在脫氧操作未全部完成前，與脫氧劑同時加入的合金被鋼水吸收所起到的合金化作用稱為預合金化。
    成分控製上，保證成品鋼成分全部符合標準要求的操作。成分控製貫穿於從配料到出鋼的各個環節，但重點是合金化時對合金元素成分的控製。
    對優質鋼往往要求把成分精確地控製在一個狹窄的範圍內。一般在不影響鋼性能的前提下，按中、下限控製。
    增矽是吹煉終點時，鋼液中含矽量極低，為達到各鋼號對矽含量的要求，必須以合金料形式加入一定量的矽。
    它除了用作脫氧劑消耗部分外，還使鋼液中的矽增加。增矽量要經過準確計算，不可超過吹煉鋼種所允許的範圍。
    終點控製是氧氣轉爐煉鋼。吹煉終點（吹氧結束）時使金屬的化學成分和溫度同時達到計劃鋼種出鋼要求而進行的控製。終點控製有增碳法和拉碳法兩種方法。
    出鋼是鋼液的溫度和成分達到所煉鋼種的規定要求時將鋼水放出的操作。出鋼時要注意防止熔渣流入鋼包。用於調整鋼水溫度、成分和脫氧用的添加劑，在出鋼過程中加入鋼包或出鋼流中也叫脫氧合金化。
    曾經在湖南長沙楊家山春秋晚期的墓葬中發掘出一把銅格“鐵劍”，通過金相檢驗，結果證明是鋼製的。這是迄今為止最早的鋼製實物。它說明從春秋晚期起就有煉鋼生產了。
    煉鋼技術，煉鋼安全生產的主要特點。鐵水中含有c、s、p等雜質，影響鐵的強度和脆性等，需要對鐵水進行再冶煉，以去除上述雜質，並加入si、mn等，調整其成分。對鐵水進行重新冶煉以調整其成分的過程叫作煉鋼。
    煉鋼的主要原料是含炭較高的鐵水或生鐵以及廢鋼鐵。為了去除鐵水中的雜質，還需要向鐵水中加入氧化劑、脫氧劑和造渣材料，以及鐵合金等材料，以調整鋼的成分。
    含炭較高的鐵水或生鐵加入煉鋼爐以後，經過供氧吹煉、加礦石、脫炭等工序，將鐵水中的雜質氧化除去，最後加入合金，進行合金化，便得到鋼水。煉鋼爐有平爐、轉爐和電爐3種，平爐煉鋼法因能耗高、作業環境差。
    鐵水及廢鋼中含有c、mn、si、p、s等雜質，在低溫融化過程中，c、si、p、s被氧化，即使單質態的雜質變為化合態的雜質，以利於後期進一步去除雜質。
    氧來源於爐料中的鐵鏽、氧化鐵皮、加入的鐵礦石以及空氣中的氧和吹氧。各種雜質的氧化過程是在爐渣與鋼液的界麵之間進行的。
    氧化過程是在高溫下進行的脫炭、去磷、去氣、去雜質反應。
    脫氧、脫硫與出鋼。氧化末期，鋼中含有大量過剩的氧，通過向鋼液中加入塊狀或粉狀鐵合金或多元素合金來去除鋼液中過剩的氧，產生的有害氣體co隨爐氣排出，產生的爐渣可進一步脫硫，即在最後的出鋼過程中，渣、鋼強烈混合衝洗，增加脫硫反應。
    爐外精煉。從煉鋼爐中冶煉出來的鋼水含有少量的氣體及雜質，一般是將鋼水注入精煉包中，進行吹氬、脫氣、鋼包精煉等工序，得到較純淨的鋼質。
    澆鑄是從煉鋼爐或精煉爐中出來的純淨的鋼水，當其溫度合適、化學成分調整合適以後，即可出鋼。鋼水經過鋼水包脫入鋼錠模或連續鑄鋼機內，即得到鋼錠或連鑄坯。
    澆注分為模鑄和連鑄兩種方式。模鑄又分為上鑄法和下鑄法兩種。上鑄法是將鋼水從鋼水包通過鑄模的上口直接注入模內形成鋼錠。下注法是將鋼水包中的鋼水澆人中注管、流鋼磚，鋼水從鋼錠模的下口進人模內。
    鋼水在模內凝固即得到鋼錠。鋼錠經過脫保溫帽送入軋鋼廠的均熱爐內加熱，然後將鋼錠模等運回煉鋼廠進行整模工作。
    連鑄是將鋼水從鋼水包澆入中間包，然後再澆入潔淨器中。鋼液通過激冷後由拉坯機按一定速度拉出結晶器，經過二次冷卻及強迫冷卻，待全部冷卻後，切割成一定尺寸的連鑄坯，最後送往軋鋼車間。
    鐵冶煉技術的發展是從冶煉生鐵開始的，冶鐵術大約發明於西周時期。
    先煉生鐵後煉鋼，生鐵是煉鋼的原料。煉鋼的出現是具有劃時代意義的重大事件。此外，銅冶煉技術也是一項重大發明。
    在古代冶金技術的發展過程中，風箱扮演著極為重要的角色。它是一種世界上最早的鼓風設備。
    歐冶子是春秋時越人，是當時的冶金高手，更是曆史上著名的鑄劍師。《越絕書》中記載有“楚王見劍”的故事，讓我們有幸看到“龍淵”劍的誕生過程。
    楚王命令相劍家風胡子到越地去尋找歐冶子，叫他製造寶劍。於是歐冶子走遍江南名山大川，尋覓能夠出鐵英、寒泉和亮石的地方，隻有這3樣東西都具備了，才能鑄製出利劍來。
    最後，歐冶子來到了龍泉的秦溪山旁，發現在兩棵千年鬆樹下麵有7口井，排列如北鬥，明淨如琉璃，冷澈入骨髓，實乃上等寒泉，就鑿池儲水，即成劍池。
    歐冶子又在茨山下采得鐵英即純淨的鐵，拿來煉鐵鑄劍，就以這池裏的水淬火，鑄成劍坯。可是沒有好的亮石，終是無法磨出寶劍。
    歐冶子又爬山越水，千尋萬覓，終於在秦溪山附近一個山嶴裏找到亮石坑。發覺坑裏有絲絲寒氣，陰森逼人，知道其中必有異物。於是焚香沐浴，素齋三日，然後跳入坑洞，取出來一塊堅利的亮石，用這裏的水慢慢磨製寶劍。
    經兩年之久，終於鑄劍3把：第一把叫“龍淵”；第二把叫“泰阿”；第三把叫“工布”。
    這些劍彎轉起來，圍在腰間，簡直似腰帶一般，若一鬆手，劍身即彈開，筆挺筆直。若向上空拋一方手帕，從寶劍鋒口徐徐落下，手帕即分為二。這些寶劍之所以如此鋒利，皆因取鐵英煉鐵鑄劍，取這池水淬火，取這山石磨劍之故。
    楚王見劍大喜，乃賜此寶地為“劍池湖”。後在唐代改叫“龍泉”，一直叫到今天。
    楚王曾引泰阿之劍大破晉軍。當時晉國出兵伐楚，圍困楚都3年，為奪楚國鎮國之寶“泰阿劍”。楚國都城將破之時，楚王親自拔劍迎敵，突然劍氣激射，飛沙走石，晉軍旌旗仆地，全軍覆沒。
    上述記載，雖然帶有傳說的成分，但春秋時期，冶金技術確實非常之高，達到了當時先進水平。
    歐冶子為越王勾踐鑄造的寶劍，被埋在地下數千年，發掘出土後發現還光亮不鏽，十分鋒利。這些青銅兵器都經過很好的外鍍處理，表明是最早發明金屬外鍍術的國家。