第232章 冶鐵和煉鋼
係統，我和你有仇嗎？這樣玩我 作者：種土豆得西瓜 投票推薦 加入書簽 留言反饋
秦國目前的冶鐵技術，主要是坩堝冶鐵法。
所謂的坩堝冶鐵法，便是先修築一個小爐，然後用木炭將鐵礦石還原成普通的鐵水。
不過，由於熔煉爐溫度低，鼓風能力一般，熔煉後的鐵在熔煉爐中的滯留時間很短，所以熔煉後的鐵水都是沒有液化的、像海綿一樣的固體塊狀。
而且隻能一次一次的煉，不能實現連續生產，產量很低。
可以說，限製秦國冶鐵能力的關鍵，便是生產鐵時，無法進行連續生產。
不過這個問題並不是無法解決，可以通過加高熔煉爐的高度和大小，來增加冶鐵量。
而相比於冶鐵量不足這個問題，還有另外一個問題，也困擾著冶鐵。
那便是溫度。
想要從鐵礦石當中，冶煉出鐵水來，首先需要的是足夠的溫度。
鐵的熔點在一千五百多度，而目前，秦國冶鐵主要使用的木炭和木頭，而木炭冶鐵可以產生的溫度，最高隻有一千度。
正是因為溫度不夠，才造成冶煉的鐵水會出現海綿狀一樣的情況。
想要讓鐵礦石充分融化，就需要增加冶鐵時的溫度。
而想要增加冶鐵的溫度，說起來其實也不是很難，那就是使用煤炭作為燃料，來進行冶鐵。
和木頭以及木炭不同，煤炭冶鐵最大的好處，便是溫度。
有木炭冶鐵，在高爐當中，溫度最多隻能達到一千度，距離鐵的熔點還有五百多度，盡管在長時間的燃燒下 也可以將鐵從鐵礦當中融化，可是，溫度畢竟差那麽多，融化出來的鐵水也無法充足滿足要求。
用木炭冶煉出的鐵，如果想要進行使用，還需要經過多次鍛打才可以。
而使用煤炭作為燃料的話，在高爐當中，煤炭可以產生的溫度最高可以達到近三千度。
使用煤炭冶鐵，可以將鐵礦充分的化為鐵水。
當然，用煤炭冶鐵也有壞處，那便是，煤炭當中，普遍存在大量的硫，在使用煤炭作為冶鐵燃料的情況下，煤炭當中的硫，會不可避免的進入冶煉的鐵當中。
而鐵當中含有的硫如果太多，對於鐵是有很大影響的。
硫元素在鐵鑄件中會形成fes的化合物，這種化合物在冷卻時會凝固成為固態並大量排列在鑄件的孔隙處，導致鑄件內部形成孔洞、氣孔等缺陷，嚴重影響鑄件質量。
硫化鐵是鑄鐵中的一類夾雜物，多位於鑄件內部，容易成為鑄件中裂紋的起始點。
同時，硫應力腐蝕和熱脆性也容易導致鑄件出現裂紋，降低使用壽命。
所以，想要用煤炭冶鐵，最好事先去除煤炭當中的硫，而想要去除煤炭當中的硫，也不是非常困難。
最簡單的方法，便是在煤炭使用之前，先把煤炭浸泡在強堿水當中，讓煤炭當中的硫，被堿性物質溶解。
這樣雖然無法徹底去除煤炭當中的硫，但是，卻可以大大減少煤炭當中硫元素的含量。
這樣，煤炭冶鐵便可以冶煉出合格的鐵水了。
另外，用煤炭冶鐵還有一個好處，那便是燃料充足。
用木炭和木頭作為燃料的時候，實際上燃料數量是不足的。
大多數時候 能作為冶鐵燃料的是木炭，而木炭是通過木頭製作而成的。
想要獲得木炭，先需要把木頭變成木炭，而在木頭轉化成為木炭的過程當中，十斤木頭最後才能得出一斤木炭。
這使的，木炭的產量受到了嚴重製約。
很多時候，開采出來的鐵礦已經堆積如山，但是，冶鐵的燃料木炭，卻遠遠不夠，從而導致生產效率低下。
而煤炭這東西，隻要開采出來，便可以進行使用，不需要進行先期加工。
而且，煤炭的開采一旦穩定下來，其的產量會非常大，足夠滿足冶鐵的巨大需求了。
宋代的冶鐵產量比唐代足足多了三倍以上，主要便是煤炭在冶鐵當中的應用。
而在將鐵礦變為鐵水以後，便可以用到另外一項重要的技術，那便是灌鋼法。
秦國目前想要獲得鋼的話，一般的話，有兩種方法，分別是炒鋼法和百煉鋼技術。
炒鋼法便是，將生鐵不斷地“翻炒”、加熱熔化，“炒”成液態或半液態，然後把它放在鼓風或在加入氧化劑如精礦粉的氧化條件下。
不斷攪拌(炒)，促使硫、磷等雜質被氧化而除去，碳、矽、錳在翻炒的過程中與氧氣充分接觸被氧化。
而所謂的百煉鋼便是，反複加熱鍛打鐵塊。
多次反複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，組織趨於致密，細化晶粒，改善鋼的性能。
工匠們會把“精鐵”加熱鍛打一百多次，一鍛一稱一輕，直到斤兩不減，即成百煉鋼。
通過百煉鋼技術生產出來的鋼鐵，雖然無法達到現代社會的鋼鐵質量，但是，在如今這個時代，已經可以稱得上是難得一見的好材料了。
可以說，能使用百煉鋼作為原材料的武器，那都不是普通的士兵用得起的。
畢竟，一塊百煉鋼的生產成本太高了，不是普通士兵可以負擔的起的，除了軍隊當中的軍官，哪怕是秦國的常備軍，大多數士兵也沒有能力用百煉鋼作為武器的原材料。
更多的時候，秦國士兵還是使用的普通鐵作為武器的原材料。
事實上，諸國的軍隊基本都是如此，畢竟，不管是冶鐵技術還是煉鋼技術，各個國家之間基本沒有多少差距。
因為，百煉鋼需要工匠花費大量時間和精力，反複鍛打鐵塊，才可以獲得，所以，需要耗費大量的時間，生產效率極其低下。
當然，除了百煉，更多的情況下，都是三十煉，五十煉這樣的鋼鐵。
比如說，秦國士兵使用的武器，大多數的鐵，都是十五煉的。
而灌鋼法則是比百煉鋼技術更好的獲得鋼的方法。
灌鋼法又叫生熟法，是指，將通過將液態的生鐵澆注在熟鐵上，經幾次熔煉，使生鐵、熟鐵內碳含量平衡，成為鋼。
由於將液態生鐵作為滲碳劑，碳的流動速度大大提升，節省了很多人力物力。
從而提高了鋼鐵的產量。
所謂的坩堝冶鐵法，便是先修築一個小爐，然後用木炭將鐵礦石還原成普通的鐵水。
不過，由於熔煉爐溫度低，鼓風能力一般，熔煉後的鐵在熔煉爐中的滯留時間很短，所以熔煉後的鐵水都是沒有液化的、像海綿一樣的固體塊狀。
而且隻能一次一次的煉，不能實現連續生產，產量很低。
可以說，限製秦國冶鐵能力的關鍵，便是生產鐵時，無法進行連續生產。
不過這個問題並不是無法解決，可以通過加高熔煉爐的高度和大小，來增加冶鐵量。
而相比於冶鐵量不足這個問題，還有另外一個問題，也困擾著冶鐵。
那便是溫度。
想要從鐵礦石當中，冶煉出鐵水來，首先需要的是足夠的溫度。
鐵的熔點在一千五百多度，而目前，秦國冶鐵主要使用的木炭和木頭，而木炭冶鐵可以產生的溫度，最高隻有一千度。
正是因為溫度不夠，才造成冶煉的鐵水會出現海綿狀一樣的情況。
想要讓鐵礦石充分融化，就需要增加冶鐵時的溫度。
而想要增加冶鐵的溫度，說起來其實也不是很難，那就是使用煤炭作為燃料，來進行冶鐵。
和木頭以及木炭不同，煤炭冶鐵最大的好處，便是溫度。
有木炭冶鐵，在高爐當中，溫度最多隻能達到一千度，距離鐵的熔點還有五百多度，盡管在長時間的燃燒下 也可以將鐵從鐵礦當中融化，可是，溫度畢竟差那麽多，融化出來的鐵水也無法充足滿足要求。
用木炭冶煉出的鐵，如果想要進行使用，還需要經過多次鍛打才可以。
而使用煤炭作為燃料的話，在高爐當中，煤炭可以產生的溫度最高可以達到近三千度。
使用煤炭冶鐵，可以將鐵礦充分的化為鐵水。
當然，用煤炭冶鐵也有壞處，那便是，煤炭當中，普遍存在大量的硫，在使用煤炭作為冶鐵燃料的情況下，煤炭當中的硫，會不可避免的進入冶煉的鐵當中。
而鐵當中含有的硫如果太多，對於鐵是有很大影響的。
硫元素在鐵鑄件中會形成fes的化合物，這種化合物在冷卻時會凝固成為固態並大量排列在鑄件的孔隙處，導致鑄件內部形成孔洞、氣孔等缺陷，嚴重影響鑄件質量。
硫化鐵是鑄鐵中的一類夾雜物，多位於鑄件內部，容易成為鑄件中裂紋的起始點。
同時，硫應力腐蝕和熱脆性也容易導致鑄件出現裂紋，降低使用壽命。
所以，想要用煤炭冶鐵，最好事先去除煤炭當中的硫，而想要去除煤炭當中的硫，也不是非常困難。
最簡單的方法，便是在煤炭使用之前，先把煤炭浸泡在強堿水當中，讓煤炭當中的硫，被堿性物質溶解。
這樣雖然無法徹底去除煤炭當中的硫，但是，卻可以大大減少煤炭當中硫元素的含量。
這樣，煤炭冶鐵便可以冶煉出合格的鐵水了。
另外，用煤炭冶鐵還有一個好處，那便是燃料充足。
用木炭和木頭作為燃料的時候，實際上燃料數量是不足的。
大多數時候 能作為冶鐵燃料的是木炭，而木炭是通過木頭製作而成的。
想要獲得木炭，先需要把木頭變成木炭，而在木頭轉化成為木炭的過程當中，十斤木頭最後才能得出一斤木炭。
這使的，木炭的產量受到了嚴重製約。
很多時候，開采出來的鐵礦已經堆積如山，但是，冶鐵的燃料木炭，卻遠遠不夠，從而導致生產效率低下。
而煤炭這東西，隻要開采出來，便可以進行使用，不需要進行先期加工。
而且，煤炭的開采一旦穩定下來，其的產量會非常大，足夠滿足冶鐵的巨大需求了。
宋代的冶鐵產量比唐代足足多了三倍以上，主要便是煤炭在冶鐵當中的應用。
而在將鐵礦變為鐵水以後，便可以用到另外一項重要的技術，那便是灌鋼法。
秦國目前想要獲得鋼的話，一般的話，有兩種方法，分別是炒鋼法和百煉鋼技術。
炒鋼法便是，將生鐵不斷地“翻炒”、加熱熔化，“炒”成液態或半液態，然後把它放在鼓風或在加入氧化劑如精礦粉的氧化條件下。
不斷攪拌(炒)，促使硫、磷等雜質被氧化而除去，碳、矽、錳在翻炒的過程中與氧氣充分接觸被氧化。
而所謂的百煉鋼便是，反複加熱鍛打鐵塊。
多次反複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，組織趨於致密，細化晶粒，改善鋼的性能。
工匠們會把“精鐵”加熱鍛打一百多次，一鍛一稱一輕，直到斤兩不減，即成百煉鋼。
通過百煉鋼技術生產出來的鋼鐵，雖然無法達到現代社會的鋼鐵質量，但是，在如今這個時代，已經可以稱得上是難得一見的好材料了。
可以說，能使用百煉鋼作為原材料的武器，那都不是普通的士兵用得起的。
畢竟，一塊百煉鋼的生產成本太高了，不是普通士兵可以負擔的起的，除了軍隊當中的軍官，哪怕是秦國的常備軍，大多數士兵也沒有能力用百煉鋼作為武器的原材料。
更多的時候，秦國士兵還是使用的普通鐵作為武器的原材料。
事實上，諸國的軍隊基本都是如此，畢竟，不管是冶鐵技術還是煉鋼技術，各個國家之間基本沒有多少差距。
因為，百煉鋼需要工匠花費大量時間和精力，反複鍛打鐵塊，才可以獲得，所以，需要耗費大量的時間，生產效率極其低下。
當然，除了百煉，更多的情況下，都是三十煉，五十煉這樣的鋼鐵。
比如說，秦國士兵使用的武器，大多數的鐵，都是十五煉的。
而灌鋼法則是比百煉鋼技術更好的獲得鋼的方法。
灌鋼法又叫生熟法，是指，將通過將液態的生鐵澆注在熟鐵上，經幾次熔煉，使生鐵、熟鐵內碳含量平衡，成為鋼。
由於將液態生鐵作為滲碳劑，碳的流動速度大大提升，節省了很多人力物力。
從而提高了鋼鐵的產量。