如在反覆加熱過程中,塊鍊鐵同炭火接觸,碳滲入而增碳變硬,則成為塊煉滲碳鋼。
李陵參觀視察之後,非常滿意,大賞眾人,賜錢財,並表示鑄成鐵犁之後,還會賜爵。隨後李陵便吩咐下去,可以推廣鍊鐵之法了。
“不要驕傲自滿,要刻苦鑽研,讓鍊鐵之法每天都能有進步!”李陵離開前最後叮囑道。
當然,最重要的不在煉出塊鍊鐵,而是鍛造和鑄造。
鑄造就是先加熱成鐵水,澆注到事先鑄造成的胚模中,冷凝成型,然後再經過鍛造成各種用具。鍛造就是所謂的打鐵,另外再加上一些細加工,像磨光了什麼的。
李陵不知到,他今日所作所為,將是一場科技革命的開始,在他的鼓舞下,鍊鐵研究所從地爐鍊鐵開始,又發明了平地築爐鍊鐵,在是在地面上搭建爐子而不是深挖。
隨後不久又開始學會用豎爐鍊鐵,這是一種在豎爐內用高還原性氣體預熱並還原高品位鐵精礦,在固態下還原製取海綿鐵的直接還原鍊鐵工藝。
一它包括由爐牆組成的爐膛,設於爐膛下端的鎖風卸料裝置,爐膛上部的球團料進口和設於爐膛內中部的破碎輥,爐牆下部設有供風噴口,爐膛內設有與爐膛內外相通的燃料管道,所述燃料管道爐膛內部分設有燃料噴嘴。
它結構簡單,燃料直接在爐內燃燒,爐寬方向溫度均勻,熱效率高,焙燒帶供熱足,球團產量高,質量均勻。
這樣塊鍊鐵的三種鍊鐵方法,大商已經全部掌握,便是地爐、平地築爐、豎爐3種。
很快,在大商掌握塊鍊鐵技術的不久,就煉出了含碳2以上的液態生鐵,並用以鑄成工具。甚至是戰國初期,我國才掌握了的脫碳、熱處理技術方法,也陸續被大商的能工巧匠們發明創造出來。
這樣,大商的鍊鐵水平進一步提升,可以很好的生產韌性鑄鐵了!然後便走上了發展的快車道,開始運用可重複使用的“鐵範”,這是一種用鐵製成的鑄造金屬器物的空腹器,歷史上它是戰國後期的產物。
然後是西漢時期出現的坩堝鍊鐵法在大商提前出線了,同時,鍊鐵豎爐規模進一步擴大。
坩堝鍊鐵法實際上就是類似坩堝鍊鋼法,後者是指在石墨黏土坩堝中熔化金屬料成為鋼水的方法。將滲碳鐵料切成小塊置於封閉的黏土坩堝中,在坩堝外面加熱,鐵料繼續吸收石墨中的碳而熔化成為高碳鋼水,澆鑄成小錠後鍛打成所需的形狀。
鋼在坩堝中熔化時,石墨碳還能起還原劑作用,鋼中氧可以去除,各種夾雜物也能從液態鋼中上浮去除,所以鋼工具鋼)的質量優於當時的各種金屬材料,可用來製造加工金屬材料的工具。
坩堝法是人類歷史上第一種生產液態鋼的方法。但是生產量極小,成本高。
在李陵的大力支援下,尤其是重賞之下,西漢時期才發明的“炒鋼法”,即利用生鐵“炒”成熟鐵或鋼的新工藝,產品稱為炒鋼,在大商朝歌應運而生。同時,還興起“百鍊鋼”技術。
中國古代將炒鋼經反覆摺疊鍛打變形而製成的鋼及其工藝。其特點是反覆加熱鍛打,多次反覆鍛打可排除鋼中夾雜物,減少殘留夾雜物的尺寸,從而使其成分趨於均勻,組織趨於緻密,細化晶粒,改善鋼的效能。
古代工匠把“精鐵”加熱鍛打一百多次,一鍛一稱一輕,直到斤兩不減,即成百鍊鋼。魏晉時期是百鍊鋼的鼎盛時期。唐宋之後,因灌鋼工藝的發展等原因,百鍊鋼有所減少。
隨後便是水力鼓風爐接踵而至,歷史上這是東漢公元25~220年),光武帝時的發明,即“水排”。我國古代水排的發明,大約比歐洲早1100多年。
鼓風裝置叫“橐”音tuo),是一隻皮製的鼓風機。這種橐,在歷史上漢代時作了進一步的改進,由皮革製作的風囊和木架構成,有入風口和排風口,把幾個橐連在一起的稱為排橐或排,它可以增大進風量,增強燃燒的火力,把爐溫迅速提高到鍊鐵所需要的1200多度。
最早,橐用人力畜力帶動。據史書記載,當時的鍊鐵,需要上百匹馬拉動大型排橐鼓風,加上裝運礦石的成百上千的工人,真是人強馬壯。
但是,無論人力還是畜力鼓風機都不能滿足日益發展的鍊鐵的需要,鍊鐵業呼喚更有力的鼓風機的出現,於是功率更強大的水力鼓風機——水排應運而生了。
宋代的王禎在《農書》中詳細記載了水排的結構和工作原理,並繪圖說明。水排是在湍急的水流之濱豎立起的巨大的木輪,靠水流的衝擊力帶動木輪轉動,再由傳動機構帶動橐排的轉動,從而將強大的風吹入高爐。
古代水力鼓風機所包括的動力機構、傳動機構和工作機構三部分已經達到相當完備的程度,製作技術和尺寸大小和中國高爐的規模相適應,舉世無匹。
還有鑄鐵柔化術,成為大商成為中國古代鋼鐵業的另一重大發明。鑄鐵煉製出來之後,因為性脆、缺乏韌性而不適合鍛造優良的鐵器。
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而適合鍛造鐵器的鑄鐵,因熱處理的溫度和方法的不同,分作白心可鍛鑄鐵和黑心可鍛鑄鐵兩種。白心可鍛鑄鐵具有比較高的硬度和強度,黑心可鍛鑄鐵具有較好的耐衝擊性。
這種技術的關鍵是將普通鑄鐵長時間高溫加熱,使其中的化合碳發生變化,當碳的含量介於鑄鐵和鋼之間,其性質也隨之變化,具有較強的延展性並保持了一定的硬度,這種技術叫鑄鐵柔化術。
“奇思妙想,無窮無盡,人民的力量真是汪洋大海啊!”李陵手中拿著鍊鐵工藝的報告單感嘆道,目光停在最後一頁: