想让冶炼炉的温度足够,大约有四个办法。
更科学的高炉、功率更大的鼓风机、完美的焦炭、鼓风空气的提前预热。
更科学的高炉要等后来人,焦炭炼制成功少说也要半年。
大功率鼓风机的极限估计在热动力出现之前也就那样了,虽说可以做更大的水车,但是材料学不过关,拉压都可能折断损坏,手工打造滚动轴承太难,有没有铁咱不说也不现实。
唯一能够改进的就是预热室。
让鼓风机吹进高炉中的空气提前升温,保证进去的不是常温的空气,这算是现阶段比较可行的一种办法。
这种办法也有土办法可行,用类似如今房屋中壁炉的办法。
即建造两个房间,里面堆积上有空隙的耐火青砖,将耐火的青砖烤热。
半小时后,确定一间屋子中的青砖已经够热,便再加热另一个房间中的青砖。
而之前房间中的青砖则在半小时之内提前加热房间中的空气,至少能让房间中的温度达到二百度左右,鼓风机将经过预热的空气吹进冶炼炉中。
虽然温度不高,虽然只有区区二百度,相比较冶炼炉要的一千五百度差了很远,但是比起常温的二三十度甚至零下的温蒂,这二百度却能让炉温更容易达到预期想要的效果。
成本暂时不是陈健需要考虑的问题,他要的只是第一批铁,因此也不用琢磨设计冶炼炉废气回收热能预热的办法,他害怕里面的一氧化碳导致爆炸。
耐火青砖经过估算后每块可容纳的热量算好,鼓风机半小时能鼓的空气质量算出来,整个预热室的体积不需要太大。
按照垒砌壁炉墙壁的经验,将黏土砖在预热室中排好,下面挖掘出用来升温的火塘。
堆砌好后用煤炭在内部燃烧让里面的黏土烧结以密封,可能出现的热胀冷缩导致的预热室碎裂问题,陈健让人用凿子在地面上刻出了一些痕迹,就像是前世修水泥路每隔一段距离的分割一样,也不知道能不能管用,别的办法他也想不出来了。
预热室一共建了三套六间,平日使用两套,一套是作为特殊情况下替用的。冶炼炉是不可能停的,一旦停下炉渣熔铁在里面凝结,整个炉子就算是废掉了。
冶炼炉也在同期建造,之前已经烤干了地面,不需要担心渗水问题。有搭建青铜炉的经验,冶铁炉也就是更高更大更厚一些,陈健也已经基本画出了图纸,不过也就是乡村土法的水平。
经过前段时间的各种演练,计划统计司已经基本可以处理各个作坊之间的协作,也有了应付底层反抗的一些办法,陈健才算是可以一心扑在冶炼司。
因为冶炼司这边要忙的事情太多。
除了要建立冶炼炉,还要建设各种相互配套的设施。
练出来的生铁不可能将铁汁流出后的在外面搅拌,一则是里面还有很多矿渣,搅拌后铁渣不分离。
二则是随着搅拌生铁中的碳逐渐降低,碳铁合金的熔点会越发升高,相同的温度下生铁是融化的,但是熟铁就要凝结。
所以必须还要建立一个炒铁炉,分成两个室。一个室生火增温,另一个室盛放熔炼好凝结的生铁,重新融化后再进行炒制。
这是为了获得可以锻打锤砸的熟铁,这个炉子是必须建立的。
除了炒铁炉,还要再建立一个退火炉。
在焦炭没有土法烧制出来之前,冶铁炉的温度绝不可能达到一千五六,也就没办法让二氧化硅与碳化铁反应,形成液态铁中的游离硅。生铁中的碳只能以碳化铁的形式存在,而非石墨,这种铁只能铸不能锻打锤砸。
也就是说哪怕是做农具,这种铁弄出来的都是一次性的,乡村铁匠拿锤子砸出刃或是补一补犁铧的刃都是不可能做到的,只能回炉重炼,这就和青铜差不多了,没有实际的意义。
想要让里面的碳化铁渗析成石墨,就要在熔铸好各种器具后,将这些铁器放在七八百度的温度下,持续加热闷一旬左右,才能把不可锻的铸铁变为可锻的铸铁,增加韧性,才算是真正实用的铁器。
所以还要按照烧陶窑的技术搭建一座专门退火的炉灶,这个就不需要太麻烦,七八百度的高温还是很容易达到的,而且空间可以相对更大,只要一次能装下冶铁炉十天之内的铸件就行。
等这三座炉子全部完工后,理论上的冶铁体系就算是完成了。
但是铁炼出来还需要铸造,这就需要模子。夏城的铸模基本上只有两种:失蜡和泥模。
这两种办法的缺点都是太慢,模具通通是一次性的,所以为了大规模生产,陈健准备直接上铁范法。
就是用铁做模具,铁汁灌进铁模具中后,因为铁的导热性很好,所以铁水在灌进铁模后表皮会立刻冷凝成一层膜,就像是……一个装满水的气球,或者说一个剥了壳的生鸡蛋。
而随着内部铁水的冷却,铸件会铸件收缩,最终实际上会和模具之间有一层极为薄的空隙,所以不用担心铸件和和模子黏在一起。
但是铸造铁范需要在第一批铁生产出来后,仍旧需要泥模为基础,造出第一批成型的铸铁犁铧。
再用成型的铸铁犁铧和泥巴配合,弄成一个完美契合铸铁犁铧的泥模,分为上下两层,这两层泥模称之为上范和下范。
想办法再将上范和下范变成铁的,还需要一个能够制作上下范的模子。想得到一,需要用二这样的模具,但是二这样的模具一开始是泥的,就又需要以二为假想铸件,弄出三模,最终熔铸成铁的二,这才算是最终完成。
步骤很繁复,思维方式上绕了个圈,和以往的泥模法或是失蜡法要多思考一个步骤,不过操作起来不是很难,有时候就是个一点就通的事。
作为样本的铸件必须要精细,所以铸造第一批样本的泥模全部用失蜡法,尽可能完美,而且哪怕是简单的犁铧也需要很多不同的种类。
夏城附近的土地比较硬,大河两岸的土地比较松软,这两种犁铧就不能一样。
同时犁铧上还需要一个挡泥板,将犁铧垦出的土分到垄沟的两侧,以往都是木头的,如今也可以用铁来做。
锄头、镐、砍枝条的刀、瓦刀、木工刨、卯榫凿,这些都可以用生铁直接铸造。但是镰刀、锯子、剪子这些东西,最好还是用熟铁打,打完后再将生铁条烧到半融化状态,在刃口上擦一下,高低碳配合,也能凑合着算是熟铁钢刃。
当然,除了这些农具外,还有铸铁外壳的生铁点火手榴弹,也有专门的模具组在制作,效果应该和前世的边区造差不多,但是边区造最起码是拉火的,这里就只能玩点火的,铜丝和玻璃粉造价太高,而且内部结构也太精细。
火药颗粒化也在明年的计划中,加之作为近距离掷弹可以适当增加重量,提前预留出铸铁破片凹槽,威力应该还可以。野战和战车配合应有奇效,守城更是利器。
看起来冶炼司的人不少,不过细分到每一个部门人也就将将够。冶炼司仍旧采用分工协作的方式,每个人只管一件事就行。
不过陈健还是选出了三十个老国人技术工,成立了一个暂时看来无用的专门的精细打铁部门,归他自己管辖,不参与协作分工。这种小事族人也不会去反对,但却不知道这些人到底是做什么的,陈健称这个小部门为“芽”。(未完待续。)
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