香山院 - 历史小说 - 神眷西班牙在线阅读 - 四十七 炼钢很困难

四十七 炼钢很困难

    不提荷兰的战局,在德意志地区,因为法国提前赞助新教联盟。所以,新教联盟有钱雇佣到了足够的军队,没有如原本历史一般快速败退。

    在德意志中部地区,有了足够军队的新教联盟,挡住了蒂利伯爵率领的帝国军队的步伐,也陷入了胶着之中。但总体来说,帝国军队携大胜之威,士气高昂,而新教联盟军队,则苦苦支撑,仅能勉强自保。

    阿方索明知这和原本历史不符,却暂时没啥心思干预。为啥呢?因为眼下他自己陷入了烦恼。为啥?虽说弄出了水泥,但在搞炼钢时,阿方索却傻眼了……

    身为一个穿越者,尼玛不炼钢,绝对是给广大穿越者丢脸。炼钢都不懂,你也好意思穿越?

    阿方索是懂炼钢的,起码在很多穿越小说里读过原理。转炉和电炉没条件;平炉虽然懂大概原理,但需要专业人才帮忙研究;但起码,阿方索知道,最简单的坩埚炼钢法的。

    英国人洪兹曼在1742年发明的坩埚炼钢法,需要器材简单,cao作手法简单,绝对是居家旅行、穿越重生的必备知识。

    其原理非常简单——就是将渗碳铁料切成小块置于封闭的黏土坩埚中,在坩埚外面加热,铁料继续吸收石墨中的碳而熔化成为高碳钢水,浇铸成小锭后锻打成所需的形状。钢在坩埚中熔化时,石墨碳还能起还原剂作用,发生以下还原反应:

    C FeO=CO Fe

    2C SiO2=2CO Si

    钢中氧可以去除,各种夹杂物也能从液态钢中上浮去除,所以钢(工具钢)的质量优于当时的各种金属材料,可用来制造加工金属材料的工具。坩埚法是人类历史上第一种生产液态钢的方法。但是生产量很小,单位耗煤量很大,成本很高。

    不过管他呢,现在首先要解决的,是有或无的问题,而不是成本问题。

    此外,在炼钢中,阿方索还加入了生石灰(CaO),以及少量的高纯度铁矿石(作为氧化剂),用于去除钢水里可能含有的硫和磷。其原理是:

    铁水中的氧化钙(生石灰)、硫和碳发生氧化还原反应,生成硫化钙、铁和一氧化碳气体;而磷和氧化铁(铁矿石)又生成铁和五氧化二磷,而五氧化二磷又被氧化钙(生石灰)发生反应,生成一种矿渣并浮到铁水表面。同样,因为密度问题,硫化钙也浮在铁水表面;铜也被氧化还原成氧化铜,浮在铁水表面。硅则被氧化成二氧化硅,更是一种固体矿渣,浮出铁水表面。

    实际上,去除硫和磷这一步,可以在炼铁高炉里进行。而在含石墨的坩埚里去除硫和磷的话,氧化钙没问题,但作为氧化剂的铁矿石,可能会和石墨(碳)优先发生还原反应,不一定能去除干净磷。

    因此,阿方索做了改进,坩埚里不放置石墨先,先用氧化钙和铁矿石去除干净硫和磷,接着再放入石墨,去除钢水中的氧。当然,可以稍微控制下石墨量。放的量大,就是高碳钢,放得少,就是中、低碳钢。

    高碳钢有高碳钢的好处,比如强度高,更坚硬,可以制造刀剑和铠甲。但是,中低碳钢也有他们的用处——那就是制造枪炮管。

    阿方索记得,后世****著名的“56半”半自动步枪,枪管就是用的50号钢。所谓的50号钢,就是含碳量0.5%,属于中碳钢。高碳钢太强硬,“刚过易折”,并不太适合作为枪管和炮管。而中碳钢的50号钢,既有硬度和强度,也有一定韧性和张力,适合作为枪管。因为,火药爆发时,单位面积的压强是很大的。所以,枪管急需要一定的硬度和强度对抗火药的爆破性力量,也不能太硬碰硬,要有一定的韧性。所以,枪管一般都是中碳钢。后世的枪管,也就是在中碳钢里加些其他稀有金属,提高综合性能。

    而火炮因为管壁厚,强度不成问题,而可以多考虑韧性,因此可以使用含碳量再低些的钢,比如20号钢。而17世纪的火炮,完全可以用含碳量更低的熟铁来锻造。因为,目前火炮使用的是爆炸力不是很强的黑#火药,而不是高强度现代火药。所以,用熟铁都足够了。当然,用低碳钢更好点,因为强度更高些,

    阿方索兴冲冲地“调用”出脑海里钢铁知识,想组织在撒丁岛大规模炼钢的。但是,现实给了他沉重的一击……

    理想很美好,现实很残酷……

    阿方索在组织炼钢时,发现两种重要的基本资源,他都很缺乏——一是铁矿石;二是煤炭。

    撒丁岛只有一些褐煤,用来当燃料还勉勉强强,但用来炼钢?只能呵呵了……

    别说撒丁岛了,就是整个意大利,也没有丰富的铁矿石和煤炭。甚至,整个南欧地区,都缺少铁矿石和煤炭。西班牙虽然有煤有铁,但储量有限。而且,西班牙出产的铁,因为自身矿种原因,含硫量和含磷量较高。因此,西班牙的枪炮,在钢材质量上不如英国制造的,比较容易炸膛。也因此,欧洲人都知道,这个时代,英国出产的火炮质量是最好的。

    为什么后世英国率先崛起?除了它良好的海上地理位置,其国内煤炭和铁矿储量很丰富也是重要的原因。

    意大利和西班牙,本就是缺煤缺铁的国家,在19世纪的工业化进程中,被甩在了后面,这是很正常的。

    要知道,英国煤铁丰富,德国也有鲁尔区极为丰富的煤炭。法国有规模巨大的洛林铁矿(目前还在西班牙帝国手里),煤炭也不少。所以,上述三个国家在工业革命中领跑,尤其是英国和德国,西班牙和意大利只能跟在后面吃灰……

    缺煤缺铁,搞毛的炼钢啊!阿方索有些心灰意冷……

    炼铁高炉计划被他直接撕毁了,缺煤缺铁矿,焦炭更不用谈,所以,高炉炼铁还是算了吧。

    也只能进口生铁,然后再用坩埚精炼成高碳钢或中低碳钢了。只不过,这样的话,成本太高了。要知道,坩埚炼钢法因为产量小,成本本来就高。而进口价格昂贵的英国生铁的话,成本就更高了。但这也是没有办法的事,谁叫撒丁岛缺煤缺铁呢。岛上的褐煤矿,只能当燃料烧。而岛上的铁矿,不但储量小,而且品位低,炼铁也不是很划算。

    因此,阿方索不得不决定——以后就从英国进口铁和煤炭,然后在撒丁岛用坩埚炼钢法小规模出钢。

    不管怎么说,用中低碳钢制造枪管和炮管,肯定比熟铁做的强。而因为阿方索在炼钢时加入了去除硫和磷的工艺,使得撒丁岛出产的枪管和炮管,更加的不容易炸膛,安全性就提高了很多。

    只不过,撒丁岛和整个南欧地区缺煤缺铁的残酷现实,粉碎了阿方索大规模发展炼钢工业的幻想。眼下,也只有从英国进口铁和煤炭了,白白让英国佬赚去很多钱……