他站在改进后的小高炉前,已经守了整整六个小时。额头上全是汗,手上拿着新做的测温陶管,每隔一刻钟就插进观察孔测一次温度。
“师傅,温度够了吗?”小石头在旁边问。他也满脸煤灰,手上捧着笔记本,上面密密麻麻记着数据和曲线。
“还差一点。”林凡盯着陶管上隐约发红的刻度,“书上说,炼低碳钢的炉温要稳定在1500度以上,咱们以前的小高炉最多到1400度。”
这就是问题所在。
过去一个月,他把《冶金学原理》里关于炼钢的章节反复读了七八遍,还和周明远一起翻译了关键的图表。越读心里越清楚——根据地土法炼钢最大的瓶颈不是矿石,不是焦炭,是温度。
温度上不去,矿石里的杂质就炼不干净,碳含量控制不住,炼出来的钢时硬时软,质量全看运气。做刀还行,要做精密零件,做弹簧,做炮管,根本不行。
“鼓风量还得加大。”林凡转身对负责鼓风的几个战士说,“再加两个人,轮流拉风箱。节奏要稳,不能忽快忽慢。”
“是!”战士们又上去两人。
改进后的小高炉比原来高了三尺,炉膛内衬用了林凡新配的耐火黏土——按书上说的比例,黏土里掺了石英砂和少量石墨粉,耐热性提高了不少。鼓风系统也改了,原来只有一个风箱,现在串联了两个,风道加粗,进风口的角度也调整过,让空气在炉膛里旋转,充分接触燃料。
这些改进全来自书本。
“充分燃烧需要足够的空气与燃料混合时间…风道设计要遵循流体力学基本原理…”林凡一边监督改造,一边给学徒们讲解。他们听不懂全部,但知道师傅说的有道理——因为每改一处,炉火确实更旺了。
温度计升到预估的1500度刻度时,林凡下令投料。
不再是随便什么铁矿石都往里扔。他让人把缴获的几批矿石做了分类:赤铁矿含铁量高,但硫磷杂质也多;磁铁矿杂质少,但难熔。按书上说的,要配比。
“这次用七成磁铁矿,三成赤铁矿。”林凡亲自称重,“焦炭也要选块大的,空隙多,透气性好。”
矿石和焦炭分层投入。炉火熊熊,热浪扑面而来。
所有人都退到几丈外,只有林凡还站在炉前。他手里拿着那本手抄的《冶金原理笔记》,翻到炼钢反应那一页:
“铁矿石中的氧化铁在高温下被焦炭还原为生铁…生铁中的碳、硅、锰等元素含量过高…需通过氧化反应降低碳含量至钢的范围…”
关键在于控制。
什么时候加多少矿石,什么时候调节鼓风,什么时候该“造渣”——加入石灰石等熔剂,把杂质变成炉渣浮上去。这些在过去全凭老师傅的经验,现在书上给出了理论依据和大致的时间范围。
“投石灰石!”林凡盯着炉口火焰的颜色变化——这是书上没写、但他自己摸索出的经验:火焰从红黄色转向亮白色,说明炉温达到高峰,是造渣的好时机。
石灰石投入,炉膛里响起噼啪声。一股浓烟冒出来,带着刺鼻的气味。
“这是硫和磷在被氧化除去。”林凡对围观的学徒们解释,“石灰石和它们反应,生成炉渣。你们看,渣子开始浮上来了。”
果然,从出渣口流出的不再是暗红色的铁水,而是先流出一层灰绿色的熔渣。等渣流得差不多了,林凡才小心地打开出铁口。
这一次,流出来的铁水颜色不一样。
以往炼出来的生铁水,是暗红色里透着黄,流动性差,冷却后表面粗糙,断口呈灰白色。这次流出的铁水是亮红色,像熔化的樱桃,流动顺畅,在铁水沟里泛着金属光泽。
“温度够,还原充分,杂质少。”林凡轻声说,像是在对自己确认。
铁水流入砂模,冷却成生铁锭。等完全冷却后,林凡亲自检验:敲击声音清脆,断口细腻,呈银灰色——这是好生铁的特征。
但生铁还不是钢。
接下来的工序才是关键:炒钢。
根据地没有平炉,没有转炉,只能用最古老的方法——把生铁块放进炒钢炉里,加热到半熔状态,然后用铁棍不断搅拌,让空气中的氧把生铁里多余的碳氧化掉。
这个过程的控制更难。炒轻了,碳除不尽,出来的是高碳钢,太硬太脆;炒重了,碳全没了,就成了熟铁,太软。
以前全凭老师傅的手感——看铁水的颜色,看火星飞溅的形态,看搅动时的阻力。老师傅说“好了”就是好了,但十个老师傅可能有十个标准。
现在林凡有了理论武器。
“低碳钢的碳含量在0.2%到0.5%之间。”他一边搅动铁水,一边回忆书上的数据,“生铁的碳含量在2%以上,所以要去掉至少四分之三的碳。”
怎么知道去掉了多少?
书上说,现代工