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朱琳渼交待了宣教府的事情,便立刻赶往烧制坩埚的瓷窑。
这次比较幸运,坩埚烧制得非常完美,平整光洁,找不出丝毫的裂纹。他忙让工匠将烧制的时间、温度、冷却方式的细节写在纸上交给他,这都是珍贵的技术资料,估计连同坩埚配方拿去英国,至少能卖一两万英镑!这个时代的一英镑大约价值二两多白银。
等坩埚被小心翼翼地运抵铁场,地炉已完成了干燥,鼓风机在驴子一圈圈的推动下也吹出了强有力的风。
朱琳渼当即吩咐试点火。
工匠们先用燃烧的炭火铺在地炉底部,然后开始在上面整齐地摆放焦炭,待一层焦炭被引燃,再铺下一层。
等焦炭铺到了设定的高度,坩埚被两名膀大腰圆的工匠用特制的“大钳子”架到了焦炭当中的坩埚底座上。
仅坩埚预热就出现令朱琳渼抓狂的情况——没有温度计!只能靠估算了。他心中轻叹,古代工业果然全靠经验主义啊。
待朱琳渼感觉温度差不多了,便指挥工匠将事先备好的铁块小心放入坩埚里,然后加入石灰、铁矿渣等造渣剂。
剩下的就是盖上锅盖,加大鼓风量,静等结果了。
大约一个时辰之后,通过坩埚锅盖的观察孔可以看到,锅内的铁糊逐渐变成白色,朱琳渼知道,距离铁块融化已经很近了。
众工匠们好奇地看着这一锅奇怪的东西,虽然东家说是在炼钢,但他们谁也不信这么一个焖锅加闷炉子,还添了好些石灰、矿渣之类奇怪的东西进去——他们以前只有在冶铁时会加一点石灰——真能炼出钢来。
朱琳渼当然也没办法跟他们讲解诸如FeS+CaO=CaS+FeO或者2P+5(FeO)+3(CaO)=3CaO.P2O5+5Fe之类的反应是怎么回事。
实际上铁之所以没有钢的机械性质好,很大一部分原因就是S硫和P磷这两种混在铁里面的杂质造成的。尤其是中国的铁矿石,含硫特别高。硫、磷会导致铁易裂、易碎,降低铁的抗冲击性和韧性。同样一块铁,脱磷脱硫之后就会立刻变得坚韧耐用。
传统的炼钢手段就是因为不能烧融铁水,导致铁块中所包含的硫、磷无法和外界接触,所以很难用化学反应的方式将其剔除。
而眼下朱琳渼能将铁块烧至液态,使这些杂质有充分的机会接触到石灰等造渣剂。造渣剂的主要功能之一就是和杂质反应,使硫、磷附着在造渣剂上析出。
当然,由于坩埚炼钢使用的锅是石墨制成,大量的碳会争抢和造渣剂反应,导致脱磷脱硫效果下降,但比起靠反复锻打氧化表面磷、硫的传统手段,那效果就好得多了。还有一些大颗粒的杂质诸如矿石渣之类,在铁熔融之后就会自动浮在铁水上面,清除效果绝佳,这也是传统锻打方式绝对做不到的。
此外锻打制钢的方式会造成钢制品存在沿锻打方向的细微缺陷,以及渗碳不均匀等问题,在坩埚炼钢法这里却是根本不存在的。
在历史上,坩埚炼钢在十八世纪出现之后,立刻导致欧洲的钢铁质量产生飞跃,甚至英国还曾打算立法禁止坩埚钢出口。
大约近三个时辰之后,第一锅铁块彻底变成了炽红的液态,在坩埚内微微翻腾着。
工匠们早就由朱琳渼分派好了任务,此时他一声令下,一大群人立刻围了上去。开盖、倒渣、浇铸、清理,各工序有条不紊地进行着,简直不像是第一次操作的样子。
实际上坩埚炼钢这些人是没见过,但除了熔融状态的钢水之外,其他步骤和传统炼钢还是有很多相似之处的。
这边钢锭刚倒入模具中,那边工匠们已开始给地炉添加燃料,坩埚在没冷却下来之前又被架在了地炉上,新的铁块随之投入锅中。
这次朱琳渼调整了造渣剂的分量,另外加入了碱、明矾和少量的沙粒。他只记得这些东西有助于脱磷脱硫,但具体添加比例他却没有印象。最佳的造渣剂配比只能靠日后一次次尝试来确定了。
另一边,首次浇筑的钢锭尚还通红,便有负责锻造的工匠将其夹着放在了锻台之上,开始打造各式钢制品。