白亮的铁水从出铁口顺着挖好的沟槽滚涌而出,被导流到铁锭模具中。
好不容易待铁锭冷却,谭铁匠忙夹取一个在灯火下照看。
“谭叔,这铁如何?”周怀民心情忐忑。
“东家,看这品相,是比我见过所有铁锭都要好!”谭铁匠激动的指着铁锭,“你看,这表面光滑致密,这铁锭没有明显的砂眼和裂纹,越是越光滑致密,铁质越好。”
旁边众老师傅都在旁听学习。
只见谭铁匠用重锤敲断铁锭,观看断口,眉头紧皱:“这是白口铁。真是奇怪,这外面如此光滑致密,为何里面有裂纹?还有一些小气泡。”
又鼻子靠近闻了闻,言道:“用煤炼出的铁,大多有很大的臭鸡蛋味。但咱这个不太明显,还是有一些。”
又用铁锤击打,听了听声音,称赞道:“这铁质就是好,声音清脆悠长,我炼铁这么多年,从未听过如此清脆的金声。”
周怀民边听边记录,看着铁匠的反馈,陷入沉思。
因为他想要的铁,是断口呈暗灰色的灰口铁,质地紧密,这种好像是和什么金相分析有关系。
但因为太专业,只记得金相类型有渗碳体、铁素体、珠光体、马氏体等。详细的具体什么温度,如何得到,都如过眼云烟已忘却。
现在先总结一下本次炼铁的结果,再分析对应的原因和改良办法。
首先优点是铁质好,而且绝对超出这时代。因为更加精细和科学的预处理,消除了尘土、硅、硫、磷都杂质,且又加了石灰石为溶剂,把铁矿石中的废渣凝集出来。
所以预处理至少是没问题的。
温度也是没问题,焦炭完全燃烧可达一千五百度,和太阳午时的温度一样,呈亮白色。在高炉中进一步把铁矿石的杂质、特别是硫、磷给去除。
整个冶炼环节整体没什么问题,而且不管是耐热砖、预处理还是热风炉,都比这时代的冶炼技术至少先进一百多年。
唯一可能出现问题的环节,就是铁水铸造铁锭了。
周怀民想起来在某乎上面看过一篇专业的历史文章,介绍鸦片战争时,为何英国的舰炮为何比清朝的岸防炮打的要远,英国海舰能打到岸防炮,但岸防炮够不到海舰。其中便有这大炮铸造的中西方历史对比。
里面着重强调,想让铁锭形成灰口铁,须控成分、缓冷却、促石墨。
现在炼出的铁质非常好,没有问题。
最主要的问题还是出在冷却上,铁水铸成铁锭,冷却速度太快,铁水中的微笑气泡没有及时排出,铁水结晶太快,导致金相为渗碳体。
可能自己理解的不是那么专业,但大致是这样子。
周怀民不知道后世炼钢技术是如何解决冷却,但就现在这明末的条件,能想到的办法,有三种。
其一、再搭建一窑,专做冷却窑,窑中燃烧木柴,木柴燃点大概在六百度左右 ,把模具送入窑中,可实现控温。
其二、加热模具,避免铁水接触冷模速凝成白口铁。
其三、模具送入冷却窑后,靠控制窑的燃料类型和燃烧时长,让温度逐渐下降。
于是又花了两三天的功夫,从出铁口延伸了五十米处,又搭建了冷却窑。重新安装上次记录的数据测试。
随着德平叔手拿重锤的敲打声,第二炉铁水从出铁口喷涌而出,顺着耐火陶瓷管道,流入冷却窑。冷却窑早已烧了木柴,暗黄色的火焰,把冷却窑温度平衡在六百度左右,耐火陶瓷管道伸入冷却窑,灌满已经充分预热过的铁锭模具。
德标叔不再往冷却窑里添柴,逐渐让其保温冷却。
这一等,又是半天功夫。
随着把冷却窑的封门砖拆掉,把已冷却的铁锭抽出。
谭铁匠夹取一个在日头下照看。
“谭叔,这次如何?”周怀民凑着看。
谭铁匠用重锤敲断铁锭,看到断面整体呈现均匀的暗灰色,表面粗糙无反光,类似石材质感。肉眼可见细小的黑色条纹或斑点,整体晶粒较细。
“灰口铁!”谭铁匠惊喜,“东家,成了!这断口,比咱现在库窑里的铁锭品相好很多,我平时也没见过这么精细的断面。”
周怀民看着自己小本上记录的密密麻麻的流程步骤和数字,如释重负的长叹一声,“这做事,还需在实践中求得真知。”
古时冶铁,看到断面为白口铁,就十分厌恶,因为这种白口铁优点是超高的硬度和耐磨度,但缺点特别多,首先非常脆,敲击就碎,这样就难加工,铸造性能差,在古代这种纯靠锻造、铸造的环境,就几乎无任何用途。
而灰口铁,具有良好的铸造性、耐磨性、减震性和低成本,可以锻打成刀剑、也可铸造农具等,用途非常多。
“几位长辈,把这小炉拆了,再盖一个三丈的高炉,多加几个冷却窑。德平叔你来做这冶铁主事吧,你也识数,我整理后抄给你。”
周德平点头,他平时给村里附近做一些杂工。这在本家二民这里有了差事,每月领取固定的工食银,也不用风吹日晒到处跑。
这几日中午顿顿有酒有肉,众人虽辛苦些,但还真不想这么快就结束。
周怀民看出来这几人的心思,这中午顿顿能吃肉喝酒,才是每日最大的追求。
想想也是,这打铁、冶铁是极其费力的活,而且是周怀民极为看重的产业,便答应他们五人,每日可到食堂加肉菜喝酒。但不许喝多,如果误了事,伤了人,这午饭就停。
五人得了周怀民的承诺,才开怀大笑,连连点头保证不会误事。
周怀民心情大好,这三丈高炉,每日可炼生铁两千斤。两千斤可打造大约一百多把大刀、二十口铁锅。
不过这么好的铁,可不能大炮打蚊子,日用农具、铁锅等物,用采购的铁锭即可,或者日后产能上来了再做。
现在周怀民可不舍得去打什么铁锅,而是要先继续优化炼铁环节。现在还有哪些环节需要优化呢。
一是粉碎,粉碎矿石、煤炭、石灰石等太耗时耗力。这个环节如果能用粉碎机代替,比一群煤户在那用铁锤敲碎,拉着石碾效率提高很多,而且花费这么多劳工,还不如挖矿挖煤去。
二是鼓风,现在的木质风箱,效率很低,需要人力一刻不停的运转。人又不是神,都会想偷懒,还需要监管。必须要优化鼓风,鼓风比粉碎都重要。
把这两点改良好,就会大幅度提升炼铁效率,提高产能。
但无论是粉碎机、还是鼓风机,都需要动力源。现在的动力源,要么是人,要么是动物,要么是水力。
水力别想了,这沟里虽然有小溪、小河,但都是季节性的,动力根本不足以驱动。
人和动物,容易偷奸耍滑,动力也不稳定,而且力量也小,不足以驱动粉碎机。
周怀民有一个大胆的想法,造蒸汽机。