《再造漢明》第39章 鐵碳相圖(1)

作者:曲石·5個月前

劉雲龍思考著近期的發展方向。

儘管市場上可以買到焦炭,但市場上買到的焦炭都是中低溫焦炭,含硫量比較高,不能用來鍊鋼,因此他前段時間讓秦銀華、唐凱去練習煉焦,現在他倆已把焦炭煉成了,該正式煉焦了。

煉焦後的煤焦油該好好利用,裡面有氨、苯、萘、酚等,得建個蒸餾窯把這些成分分離出來,將來開辦化工廠後可生產各種化工品。有些化工品的生產需要壓力和不鏽鋼,只能等以後再慢慢解決,現在先把蒸餾出來的各種餾分儲存起來。

西山島的石灰石可以燒石灰外,還可以鍊鋼、燒製水泥。

清明山的石英砂除了可以做爐襯材料,還可以熔鍊玻璃。

陽山的白泥礦開採後,主要用來燒製耐火磚,得自己建個磚窯,將來也可以燒製普通建築用磚。

潭山硫鐵礦可以用來提取硫磺、製備硫酸。

用硫鐵礦在高溫時產生的二氧化硫與碳反應,就能生產二氧化碳和硫磺蒸氣,將硫磺蒸氣溶於水冷卻就能提取硫磺。

用硫鐵礦製取硫酸,他準備直接用後世高中期間學過的催化法,只是工序比較多,需要加熱、除塵、淨化、轉換(二氧化硫轉化為三氧化硫)、接收,但可以製取濃硫酸。也可直接點燃製取的硫磺產生二氧化硫後來製取硫酸,可以省卻除塵、淨化工序。

有了硫酸,就能生產鹽酸。鹽酸的生產可以利用食鹽與濃硫酸反應生產硫酸鈉和氯化氫氣體,將氯化氫氣體溶於水就可得到鹽酸。

至於硝酸的生產,目前只能先利用硝酸鉀與濃硫酸反應生成硫酸鉀和硝酸氣體,將硝酸氣體溶於水就是硝酸,將來煉焦時得到的氨氣也可以用來制硝酸。

現在已有了甘油,待今後有濃硫酸、濃硝酸後,就可生產硝化甘油炸藥。有了炸藥,開礦的效率能提高好多倍。

將來找到磷礦後,製取白磷後在氧氣中燃燒生成五氧化二磷,五氧化二磷溶於水就是磷酸。也可用濃硫酸與磷礦石直接反應,濾去硫酸鈣後也能得到磷酸。

鍊鋼需要鐵礦石和生鐵。陳家溝的磁鐵礦還沒開採,可以先收購生鐵來鍊鋼。崇禎年間中國的生鐵產量已達20多萬噸,所使用的最大鍊鐵爐每日可產鐵3600斤(約2噸),採購的生鐵暫時夠用來鍊鋼了。現在沒有電力,只能採用平爐鍊鋼。今後還要從硫鐵礦、鉛鋅礦、磁鐵礦中提取鉛、鋅、銀、金。

他準備把玻璃窯放在盤門外西邊新買的40畝地,其餘爐窯都建在七子山。

為了鍊鋼,他努力回想著讀書時背了一週的鐵碳相圖。那還是大學期間學《工程材料》時為了應付考試才背下來的。

鐵碳合金中,碳含量小於0.02%的稱為熟鐵,碳含量介於0.02%~2.11%的稱為鋼,碳含量高於2.11%的稱為生鐵。鋼中含碳量在0.10~0.25%之間的稱為低碳鋼,碳含量高於0.25%的稱為高碳鋼。他憑著記憶把鐵碳相圖畫了出來,回想著各個點、各條線的意義,A點表示純鐵的熔點,B點表示包晶反應時液態金屬的成分點,E點表示共晶反應滲碳體的成分點,K點表示共析反應時滲碳體的成分點,1495℃的HJB線表示發生包晶反應,冷凝時反應的結果形成奧氏體;1148℃的ECF線表示發生共晶反應,此時液相、奧氏體、滲碳體三相共存,冷凝時是奧氏體與滲碳體的機械混合物,稱為萊氏體;727℃的PSK線發生共析反應,此時鐵素體、奧氏體、滲碳體三相共存,冷凝時得到鐵素體、滲碳體的機械混合物,稱為珠光體。

他反覆回想了幾遍,確認鐵碳相圖無誤後,把鐵碳相圖存放好,省得今後丟了再畫。

畫好鐵-碳相圖後,他就在家絞盡腦汁設計玻璃窯、鍊鋼窯、煉硫窯、硫酸窯、鹽酸窯、硝酸窯、制鹼窯及鋼鐵軋製裝置的圖紙。

玻璃窯、磚窯、煉焦窯、蒸餾窯、煉硫窯、硫酸窯、鹽酸爐、硝酸爐、磷酸爐、鍊鋼窯、水泥窯等比較簡單,只用磚砌爐體、石砌爐體就可以了,但制硫酸、制硝酸、製鹽酸時各種氣體、液體的架空輸送管道,無法再用磚砌體、石砌體,需要用到鋼管、鐵管,這些管道的連線又需要採用絲扣連線。各類管道中還需要閥門,因此得解決帶法蘭鐵管的鑄造及鑄鐵閥門的鑄造,鋼管與閥門的連線就用法蘭連線。閥門有閘閥、止回閥、調節閥等,大多是用鑄鐵鑄造的。

各種熔爐都要控制溫度,待熔鍊玻璃後,可以用於製造溫度計。今後有機會了,還要解決壓力錶、流量表等儀表。

他把各種窯體結構、進料口、出料口、燃燒室、物料運輸道、煙囪、氣體管道等都一一畫了出來。

自己在後世是搞建築結構的,蘇州地區的黏土層通常每平方米可承受18-22.5噸的荷載,現在自己設計的幾種窯爐,由於容量小,爐窯基礎還不需要打樁。今後爐窯容量大了,再考慮做石釘樁、石灰樁,甚至鋼筋混凝土樁。

煉焦窯、蒸餾窯、儲存池、磚窯、煉硫窯、硫酸窯、鹽酸窯、硝酸窯、鍊鋼窯、水泥窯等,再加上今後要提煉鉛、鋅、銅、金、銀的幾個小爐,考慮到安全距離,平面佈置正好佔滿了七子山那邊的400畝地,還預留了一個鍊銅窯的位置。

平面佈置完成後,再設計鍊鋼廠的各工段。

鋼板、圓鋼、鋼管的生產要佔很多地,在鍊鋼廠完成。軋製鋼板、圓鋼、鋼管時應連鑄連軋,這樣可以省卻大型軋機。軋製時應採用水平連鑄機,這樣鑄坯不需要矯正,鑄坯的結晶長度範圍內受力分佈均勻。鋼管軋製要用壓力穿孔機,為軋製各種口徑、壁厚的鋼管,需要配備多種型號的芯棒。圓鋼軋製分粗軋、精軋,為軋製各種口徑的圓鋼,要配置不同孔徑的孔型。鋼板軋製用二輥式軋機,為軋製各種厚度的鋼板,要配置不同規格的二輥式軋機。軋製時所有的軋件都需要輥軸輸送,鋼管、圓鋼、鋼板連軋時還要有切斷裝置。輥軸、穿芯棒都要用耐高溫的材料製作,耐高溫的鋼材一般用含錳、鉻、鋁、矽的鋼材,今後必須去找錳礦、鉻礦、鋁土礦。

七子山的鍊鋼窯鍊鋼後可鑄成鋼錠,運到城內鐵鋪,用於鑄造、軋製各類小型零部件和特殊形狀的結構件。

......

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