火紅色高溫鐵水接觸廢鋼,似如海浪般翻湧飛濺,劇烈沸騰,待在爐前安全區域之外的工人們只覺一股滾滾熱意撲面而來,籠罩全身。
這是鋼鐵的熾熱。
根據地所用廢鋼絕大多數來自收購,以太行實業公司的名義,透過高價方式收購廢鋼,在陝西和山西建立了一條類似後世廢舊金屬回收產業鏈,無論是根據地百姓,亦或者根據地之外的商人和百姓,非常樂意把得來的各種廢鋼賣給太行實業公司。
至於這些廢鋼怎麼來的……
英雄不問出處,廢鋼不問來路。
憑藉太行實業公司建立的這條廢鋼收購產業鏈,根據地電爐鋼廠才有源源不斷的廢鋼供應,當前試驗爐廢鋼供應亦然。
當然,只要首次冶煉試驗成功,便可建立起一條鋼錠供應正迴圈體系,擺脫廢鋼供應完全依賴於外界收購的處境。
“停止注入鐵水,加入主渣料和混合熔劑。”待轉爐內的鐵水高度達到限位值,裝入總量約佔70%左右,佇立於主控室內時刻觀察的餘華,立即給出新的指令。
收到指令的起重工孫鴻,停止傾倒鐵水,將盛鐵桶放在限定區域,而後吊運裝有造渣料和混合溶劑的漏斗,來到轉爐上方,開啟底部漏斗,加入渣料。
主渣料為石灰石,混合溶劑則是生白雲石和螢石。
前者用於脫磷和脫硫,乃是轉爐鍊鋼法主造渣劑,缺陷在於容易出現熔解緩慢的情況,後者類似催化劑,加速石灰熔解成渣,並降低鋼水噴濺,兩者缺一不可。
鋼水噴濺可不是開玩笑的,稍不注意,就有可能引起致命的生產事故。
三種輔助冶金材料,經過冶金學界無數科學家一次又一次次試驗,耗費無數資金和心血,甚至血的代價才最終得來。
伴隨著三種造渣原料新增進轉爐,爐體內部頓時發生變化,石灰石在高溫和助熔劑作用之下,與鐵水混合,不斷吸收其中的硫磷元素。
整個鋼鐵冶煉過程之中,矽和碳屬放熱元素,錳屬於有益元素性質,即可在鋼水之中降低其含量,亦可增加錳冶煉高錳鋼,磷硫屬於有害元素性質,必須儘可能去除或降低其成分含量。
磷的主要害處在於降低鋼的塑性和韌性,使之出現冷脆性,而硫的主要害處在於使鋼熱脆性變大。
“爐體迴轉垂直,空分機供應氧氣,氧槍高槍位。”餘華見狀,轉頭向主控室的兩名操作員命令道。
主控室設立兩個操控臺,一個負責轉爐,一個負責氧槍,整座試驗爐擁有正式操作資格的人員,包含餘華在內總共三人。
一般而言,氧槍噴頭與轉爐液態熔池表面之間的高度分為高中低三處,吹煉效果不同,高槍位化渣,中槍位降低噴濺,快速脫碳,低槍位化二渣,按照造渣方法不同制定槍位配置。
造渣分為單渣法和雙渣法,單渣法通常在冶煉過程中只造一次渣,槍位選擇高+中結合。
雙渣法顧名思義,在冶煉過程中造兩次渣,槍位先用高+中,再用低+中,冶煉過程複雜,通常用於矽鋼和炮鋼的冶煉。
首次冶煉試驗選擇的是單渣法,暫時不上雙渣。
得到餘華的命令,經過重重選拔和嚴格培訓的年輕轉爐操作員點了點頭,面容嚴肅,雙手緊握操縱桿,緩緩前推,以每秒兩度左右的轉動速度,使得轉爐迴歸九十度垂直角。
“嗡!”與此同時,處於最低功率怠速狀態的空氣分離裝置,逐漸提升到最高功率,滿負荷運轉,向試驗爐全力供應純氧。
這邊,隨著轉爐垂直正對上方的氧槍,年輕操作員控制氧槍上升處於最高槍位,三孔噴頭瞄準一片火紅的轉爐內部,待氣壓表顯示的工作氧壓達到8個標準大氣壓,隨即按下供氧按鈕。
頃刻間,一道尖銳而高頻的聲響,頓時響徹廠房,進入所有人耳畔。
高壓純氧於金屬管道內高速向前運動,頃刻間達到音速,跨越短短數米距離來到拉瓦爾噴管結構的噴頭部位,由於氣流截面積陡然增加,純氧運動速度和壓力激增,瞬間提升一個數量級,從幾百米每秒來到數公里每秒。
前進,衝擊!
三股氧氣流似如長劍般直刺轉爐,吹拂於鐵水錶面,純氧與高溫鐵水產生最劇烈和最直接的氧化反應,鐵水溫度迅速暴增。
氧氣轉爐鍊鋼法的主熱源,基本來自於入爐鐵水的物理熱與化學熱,溫度約一千三百攝氏度左右,配合高純度氧氣吹煉產生的氧化左右,最終溫度能夠達到一千七百攝氏度左右,無須補給額外熱量,如此方可節約能源。
比起當前世界工業國主流的平爐鍊鋼,氧吹爐鍊鋼工藝技術領先的地方絕不僅僅只是產量。
試驗爐內,正值吹煉初期的鐵水化學成分不斷變化,矽和氧氣生成二氧化矽,向外釋放高額化學熱,鐵水之中矽含量以肉眼可見的速度降低,隨後,石灰石與助熔劑等渣料加速熔解化渣,於鐵水錶面形成一層薄薄的高鹼性爐渣。
有了這層爐渣開始,鐵水內部雜質元素似如找到家般,迅速靠攏凝聚,爐渣厚度增加。
時間慢慢推移,兩分鐘過後,伴隨著鐵水之中的矽降低到最低程度,錳和磷相繼進入高溫氧化放熱階段,使得鐵水溫度進一步升高,使得熔池溫度控制在1550攝氏度左右。
到了這一步,整個吹煉過程已經來到中期階段。
現在,鐵水之中的矽、錳、磷和硫等雜質元素,已經在高溫和渣料、助熔劑作用之下,統統轉化為高品質爐渣。
爐渣的好壞,可以客觀反映鋼水質量和潔淨度,從某種意義上講,鍊鋼就是連渣。
“下降到中槍位,冷迴圈功率達到最高,對鐵水進行快速脫碳。”
主控室內,餘華抬起右手,看著手錶顯示的時間,已經過去十分鐘,隨即向氧槍操作員給出指令。
按照餘華構建的試驗爐鋼水冶煉動態數學模型,經過十分鐘吹煉的鐵水,內部化學雜質已經轉換為爐渣,現在要做的就是把鐵水轉變成鋼水!
鐵變鋼,核心在於碳含量。
碳含量低於0.25%的鋼叫做低碳鋼,力學效能較低,一般稱之為‘軟鋼’。
碳含量在0.25%—0.65%區間的叫做中碳鋼,具有良好的力學效能和化學效能,主要應用於各種機械零件,軍工領域生產所需的槍管鋼,炮鋼,裝甲鋼等等特種鋼材,皆是基於中碳鋼框架延伸改進,新增各種改善材料力學效能的有益元素,例如錳、鎳、鎢、鉻、鉬、釩等,成為人們常說的合金鋼和結構鋼。
另外,素有鋼鐵貴族之稱的矽鋼,同屬於中碳鋼框架。
含碳量在0.6%—1.7%區間的叫做高碳鋼,業內常稱之為工具鋼,具有極佳的力學效能和化學效能,但韌性和塑性較低,通常用作金屬切削工具,例如車刀、銑刀、鉸刀、鏜刀等等刀具。
當然,與中碳鋼一樣,新增各種有益元素可以使其成為高碳合金鋼,例如高碳鎢鋼,高碳錳鋼等等。
而首次冶煉試驗選擇的目標,便是應用最廣泛的中碳鋼。
“是!”
年輕氧槍操作員立即點頭,操控氧槍噴頭下降高度,由於缺乏爐內即時觀察裝置,氧槍噴頭的具體位置,僅能透過操控臺的下降速率人為估算,基本以感覺就可以的感覺作為判斷標準。
很不正規,但勝在實用。
畢竟羅馬不是一天建成的,這些鋼鐵廠配套設施和儀器,得一步一步發展才能擁有,一步登天無異於痴人說夢。
事實上,除了氧槍噴頭高度不能精確控制之外,還有鋼水成分和碳含量無法動態精確測量等等問題存在,動態精確測量可以隨時隨地掌握鋼水的成分和碳含量,某種元素少了,那就新增,某種元素多了,那就降低,如此達到冶煉專屬鋼種的目標。
然而,試驗爐還不具備這個條件,首次冶煉試驗完全依賴於餘華構建的鋼水冶煉數學模型計算資料,如果數學模型和現實之間差距甚遠,那便意味著試驗失敗。
這邊,氧槍操作員心中計算下降速率,感覺噴頭差不多下降到中槍位高度,隨即按下暫停開關。
轉爐上方,與中槍位誤差約五釐米的氧槍噴頭,持續噴出高超音速狀態的純氧,以更高的衝擊力衝擊熔池鐵水,使之翻滾攪拌,進入快速脫碳階段。
熔池鐵水在純氧衝擊下沿順時針快速運動翻湧,內部碳元素不斷生成一氧化碳和二氧化碳,一股股棕色有害煙霧冒出,沿著排氣管道而行,透過煙囪向外排出。
塞上明珠榆林,第一次有了重工業的味道。
這是汙染,亦是……
希望!
……
五分鐘過後,處於快速脫碳階段的熔池內,溫度來到1600攝氏度,鐵水含碳量持續下降,最終突破2%關鍵節點。
現在,鐵水轉變為鋼水。
但還不夠!
餘華面色平靜,雙眼注視轉爐,腦海思維計算機啟動,呼叫70%以上的計算資源,持續推演鋼水冶煉數學模型,引入所有變數因素和相關資料,實現最大限度模擬現實轉爐內部反應。
1.5%碳含量,高碳鋼區間。
1.3%碳含量,高碳鋼區間。
0.8%碳含量,高碳鋼區間。
0.59%碳含量,進入中碳鋼。
“停止供氧!”腦海之中鋼水碳含量達到0.55%,轉瞬,右手高高舉起的餘華,猛地放下,向氧槍操作員給出指令。
早已準備就緒的氧槍操作員,毫不猶豫按下開關,關閉供氧。
“嗡!”氧槍供氧時極具穿透力的尖銳轟鳴聲消失,廠房內忽然間陷入短暫的安靜,唯有轉爐內鋼水翻滾和空氣分離機運轉聲。
待在四周的工人和戰士們經過短暫愣神,立馬反應過來,明白髮生了什麼,面露激動之色,全部嚴陣以待。
最重要的時刻來了!
“爐體傾轉,擋渣球準備,出鋼水。”餘華沒有耽擱,抬手看了看時間,向轉爐操作員和各個生產小組下達新的命令。
鋼水冶煉數學模型的碳含量資料最終定格於0.55%,力學效能和化學效能優於電爐鋼廠所煉電爐鋼20%以上,完全可以滿足單槓柴油機活塞、曲軸、齒輪和低膛壓迫擊炮管需求。
當然,這是模擬計算結果,實際誤差值究竟是多少並不清楚,餘華希望誤差值能在1%以下。
總冶煉耗時33分鐘,現在,出鋼水,澆鑄原形鋼錠。
楊志和一眾紅軍戰士們凝望試驗爐,俗稱‘鋼包’的盛鋼桶來到出鋼水口,內部裝有脫氧劑,與此同時,轉爐操作員控制爐體傾轉角度,擋渣球裝置進入準備狀態。
擋渣球裝置,主要防止鋼渣與鋼水大量混合,由七十年代日本冶金界設計,結構上就是一顆由白雲石和鐵芯構成的球體,技術含量一般,設計極為精妙,餘華毫不客氣把這個精妙設計用了起來。
此時此刻,所有
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