第章平炉和高炉

    等到了熙宁十年，经过改造的冶炉，产量已经翻倍，平均年产八万斤左右，而且随着焦煤的使用，高炉的扩大，各种先进技术的投入，以及南方二林部，渡口，郑州，徐州，郓州，两浙路梧州诸地铁矿的发现，南方钢铁的产能已经直追北方，三司对元丰元年的预估，全国铁课，将达到一千三百万斤左右。

    不过各地钢铁质量参差不齐，最好的钢铁在二林部和梧州，这两处出产的钢铁，除了用作铸造枪炮，兵器之外，常常被其它铁冶，用作改良自己钢铁品质的“铁母”。

    但是交趾铁，因为铁矿和煤矿的品质关系，比二林部的二林长刀以及两浙路的龙泉宝剑还要更胜一筹，最关键的是，第六代高炉经过前五代二十多年的积累之后，产生了质的飞跃！

    从结构上来说，这已经是一座近代意义上的冶铁高炉！

    冶州高炉和后世一样采用了钢板作为炉壳，壳内砌耐火砖内衬。高炉本体自上而下，分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸五大部分，与后世几乎一模一样。

    高炉生产时，同样是从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂——石灰石，从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。

    炼出的铁水从铁口放出，炉渣从渣口排出。

    产生的煤气从炉顶排出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉的燃料，同时还是制备硫酸和氨水的生产原料和燃料。

    炽热的煤气，还是炼钢炉的重要燃料。

    而炉渣，又是砖厂和水泥厂的原料。

    高炉的上料和配料系统，也采用了容积配料法和重量配料法。其中铁矿和焦煤用的是容积固定的斗车，而石灰石则采用斗车加弹簧大称平台。

    高炉炉壳内部的耐火砖，底部厚达一米，顶部也厚达四十公分，炼炉底部采用石墨砖，上部为矾土烧制的高铝砖。

    另外还有补充燃烧的吹料系统，这口高炉吹的是煤粉。

    炉外挂着铁质的水箱作为冷却系统，以防止炉壳在高温下软塌。

    除此之外，还有无数严格的的操作规范，作业流程，保护措施，全都是一条条人命换来的经验教训。

    这个高炉严格说起来只能算作小炉，一炉只能生产铁水两千斤，别说和后世相比，就连大宋如今的普通铁冶一炉的产量都达不到。

    但是它有个现代高炉的特点，就是一旦点火，昼夜不停，一天能够熔炼四炉，日产就是八千斤。

    一年三百万斤，一个高炉就几乎占了十年前大宋铁课的一大半！而且无需如以前那样炼一炉毁一炉造一炉，一个高炉能够连续使用十年以上！

    这个高炉，是皇家理工学院，眉山理工学院，钟山理工学院，司天监，将作监，三司胄案，商州胄案，石家，四通商号，皇宋银行齐心协力攻关的结果。

    高炉的总设计师是石富，副总设计师是陈昭明，赵宗佑，负责研发。

    总监理是苏油，副监理是石鍮，负责协调资金，人力，物力，从四面八方抽调精英参与设计，计算，讨论……

    方案五年前就已经拿出来了，中间有反复修改，关键部位如耐火砖，吹料系统，渣口，铁口，无数的小设计小改进，都在各地的铁冶进行过实验。

    所以这个高炉，可谓是大宋举国理工人才，能工巧匠，各地铁监，实际管理者们共同的智慧结晶。

    等到所有的设计，计算，实验最后都做完了，高炉却卡在了矿料上。

    大宋各地的煤铁矿标本，经过皇家理工学院的检测，只有渡口的勉强合格，其余含硫均太高，会严重影响高炉寿命和铁料品质。

    倒是听风阁经过千辛万苦，从西夏祁连山脉和辽国大草原上搞到的矿料，检测通过。

    赵顼在敷文阁收到报告后，气得当场就摔了书桌上的碧玉山子。

    苏油在密折中安慰赵顼，冶金的进步是一点一点积累起来的，就和理工的学问一样，虽然大高炉一时造不成，但是各处铁冶上使用的小措施小改进，也让大宋的钢铁产量在十年内翻了一番，这个成绩已经很不错了。

    可两人心中，其实都难免遗憾。

    交趾的征服和高品位煤铁矿的发现，终于给美梦送来了舒适的枕头。

    钢铁的生产是一个长期而复杂的准备过程，在交趾兴建如今大宋最大的钢铁基地，可以说是完全是白手起家。

    勘探，绘图，开路，架桥，试炼，确定品位，修建铁轨，组织人力，搬运机械，炸矿，开采，建造中转仓房，修建港口，组织船运……

    等到第一炉铁水炼出来后，苏油一点兴奋感都没有了，就好像将地丁胶递到自己面前的张道长一样，在丰功伟绩面前，只剩下淡淡的装逼味道……

    不是想装逼，真的是太特么累，连装逼的力气都没有了！

    高炉不但能够产生铁，还能产锰铁，但是真正在应用上有用的，是钢材和锰钢，以及球墨铸铁。

    所以这些都还要要炼钢炉进行精炼。

    大宋理工发展的精炼，一直都是走的平炉的路子。

    从当年最早的带盖儿石墨坩埚，外加焦炭底部强吹热空气熔炼开始，从小到大，一步步慢慢走过来。

    后来有了玻璃，四通又开始用坩埚炉熔炼玻璃。

    平炉，其实质就是一个超级巨大坩埚炉，模样有些像一个巨大的有盖子的平底锅。

    但是之前受加热效率的影响，平炉的体积注定大不了，一锅也炼不了多少钢。

    直到石富将脑筋动到了了煤气上。

    当时的煤气还没有如今这么多的应用，白白浪费掉不少，等到有了球阀和压力表之后，石富才在坩埚炉侧面多引了一根进气管，添加了炉头，用来走煤气。

    所以现在的炼钢平炉，炉膛是一个熔池，底部带有加热空气和煤气的蓄热室。整体结构由熔炼室、炉头、上升道、沉渣室、蓄热室、换向阀、烟道、烟囱等组成。

    熔炼室是平炉的中心部分，前面有装料炉门、后面底部有出钢口。

    熔炼室有厚厚的防火罩盖子，熔炼过程在密封环境中进行，通过轮番灌入热空气和煤气，进行燃烧加温和还原反应。

    生铁液在这样的环境里，过量的碳被氧化，带走，铁液的含碳量渐渐减少，变成钢水。

    平炉熔炼室使用的是碱性耐火材料，也就是铝矾土砖筑砌，与转炉炼钢不同的是，转炉只需要利用铁水自身提供的热量，就能靠吹入热空气，完成炼钢过程。

    而平炉因为炉体庞大，冶炼时间长，炉墙散热损失和高温废气带走的热量大，因此必须从外部供给燃料和使用预热空气，方能保持炼钢时需要的热量和氧气。

    一炉钢需要二十四个小时才能炼出来。

    但是相比转炉，平炉也有更多的先进之处。这玩意儿温度高，能够将废铁废钢进行重新熔炼，能够精确调控和配比，能够往里边增加其余金属和非金属添加剂，调成合金钢或者球墨铸铁。

    球墨铸铁说起来很高大上，就是通过球化和孕育处理，让铁器中的碳以球状石墨的形式存在，可以有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到碳钢强度的铸铁。

    种花家为了对抗本土钢铁中大量存在的硫，提高钢铁性能，其实早在汉魏时期，就已经发明了球状石墨铸铁。

    而渡口铁的加入，让球墨铸铁工艺更加完善方便，因为那里的铁料，富含稀土和镁，以渡口铁为“铁母”，能够极大的改善铸铁的性能。

    如果往里边添加富锰渣或者镜铁，得到的就是高锰钢。8)