第八章:钢珠（1/2）

朕不是仙人，只不过喜欢观察和研究。——天启大帝

——————

吃完午饭，朱一鸣喝退了一众太监宫女，独自一人来到了御用木工房，他需要先画一套图纸，然后打造一副简易的木头框架。

首先设计的是炼焦炉，因煤中含有大量的对铁有害的物质，如硫，焦油等，如用这种煤烧直接去炼铁那它们就会混到铁水中去那出来的铁就很差劲甚至不能使用的，炼焦的过程就是用高温把这些在高温下容易挥发的有害物质分离出来去做它们能做的事，再用这炼过的对铁没有害的煤（焦）再去炼铁，那铁的质量就会有很大的提高。同时也提高煤的热值比。也会更有利于炼铁了。

所有的生铁、熟铁和钢都是碳、铁合金。一般含碳量小于0.2%的叫熟铁或纯铁，含量在0.2-2.11%的叫钢，含量在2.11%以上的叫生铁。熟铁软，塑性好，容易变形，强度和硬度均较低，用途不广；生铁含碳很多，硬而脆，几乎没有塑性。

也就是说，最硬的是生铁，但根本不能加工，没什么鸟用……

为什么明朝的钢铁产量这么大，但在陶明看来没什么用处呢？

原因就是“灌钢法”使用的是半液态和固态炼铁，这种方法导致铁内的杂质根本没办法有效的去除，碳元素不能充分的氧化，残留了大量的硫和磷等杂质，再加上劣质煤炭的作用，杂质进一步增多。还有成品碳份不均匀，也就是钢不纯。

但这都不是最大的问题……

铁的熔点1535c，普通钢材的熔点为1500c左右，而灌钢法的温度是多少？1100c左右，甚至更低……

这就导致钢铁根本不能够充分的融化，在钢材生产出来后，只能使用“锻造法”制造各种器具，而且还要反复的敲打提升钢的品质，不能使用更为方便的“铸造法”，这也是为什么古代有“百炼成钢”的词语。

而且，制造各种合金的前提，就是钢材能充分的融化为铁水，然后向里面加入一定配比的其他元素。比如，不锈钢就是在里面加入17%左右的“铬”，较好的钢种还含有镍。添加钼可进一步改善大气腐蚀性，特别是耐含氯化物大气的腐蚀。

以上这些，使用“灌钢法”通通很难实现。

而提升温度，使钢铁能充分的融化，就必须使用焦炭(ps:普通石煤的燃烧热值是8.2，焦煤的是29.8或者33.6，差距非常大！)。

生产焦煤，就需要炼焦炉。在明代以前，中国就已经出现了土窑炼焦法，就是结焦室和燃烧室不分开，炼焦热源靠煤干馏时产生的煤气和部分煤料燃烧提供。问题就是成焦率低，焦炭灰分高，结焦时间长（约8～12昼夜），所以很不适合大规模生产，只有南方的一些地方在使用。

朱一鸣想设计的是倒焰式炼焦炉，倒焰炉的炭化室和燃烧室用砖墙分开，但上部相通，使炭化室发生的煤气转入燃烧室，并从燃烧室上部引入空气，使煤气燃烧，火焰由上“倒焰”而下，经炉底烟道排入烟囱。这个技术相对来说不复杂，使用的所有材料现在都能找的到。

首先，它是由耐火砖和耐火砌块砌成的炉子，启动燃料采用煤。构成是由三个碳化室、配套的燃烧室、预热室和烟道、基础结构等构成。

然后配套的设施有水力鼓风机、水力碾碎机、水力筛分机等。

技术难度上，最大的问题是基础材料耐火砖的制造，炼焦炉的炉体所耐受的温度要达到1600度以上，而且热胀冷缩时不容易碎裂。

炭化室的墙在生产过程中既起传热的作用，又要承受上部砌体和炉顶装煤车的重量，因此要求砌体具有良好的高温导热性能和高温荷重不变形的性能，除此之外，炭化室墙面受煤灰分、熔渣、水分和酸性气体的侵蚀以及甲烷渗入砖体空隙内发生石墨沉积的影响，因此砖体应具有高温抗侵蚀性能。加煤时温度变化的影响要求砖体具备在600c以上能经受温度剧变的性能。炭化室的底面砖还应具有较高的耐磨强度。炭化室部位使用强度高的硅砖砌筑。