型耐火砖的使用,高炉被制造的非常大。其高度已经超过了二十米,直径达到了七米,其造型也不再是传统的陡坡式,而是成了中间宽两边细的枣核型,它不但有了80度的炉腹角度和宽炉喉,其料线高度也达到了15米,同时朱聿键还设计了封闭式炉头,以提高冶炼效率。
除了这些改进之外,新高炉顶部加装了引管,将高炉炼铁产生的煤气引了出来送入炼钢炉。同样做法的还有那些加大的炼焦炉,炼焦炉顶部的导气管被增加了一个喷淋塔,利用喷头的水雾将多余的二氧化硫变成硫酸,而剩下不溶于水的一氧化碳也被引到炼钢炉之中。
朱聿键考虑到空气分离机无法制造,没办法使用氧气吹炼的转炉法,所以他在青山寨设计建造了平炉。
平炉的炉膛是用耐火砖砌成的槽,上面有同样使用耐火砖制成的炉顶盖住。平炉的前墙上有装料口,工人可以从这里将炉料装入炉膛,熔炼时可以关上耐火砖贴层的炉门以隔绝空气。炉膛的两端都筑有炉头,炉头各有两个孔道,供从高炉和炼焦炉引来的煤气和热空气导入进行燃烧。
冶炼的时候将生铁、铁矿石、废钢、石灰石和生石灰放入炉膛,加上煤气的燃烧,起内部温度可以高达1800摄氏度。热量直接由火焰传给炉料,使炉料迅速融化。同时由一部分融化的生铁生成氧化亚铁,将硅、锰等杂质直接氧化变成炉渣。由于炉内放有过量的石灰石,磷和硫等杂质也能变成磷酸钙和硫化钙等炉渣,其次碳也能进行氧化并生成一氧化碳从融化的金属中冒出来,形成二次燃烧给炉内加温,让冶炼的工作可以联动进行。
为了加强冶炼效果,朱聿键让木匠在水流湍急的瀑布下设立水车,用来带动鼓风机,将空气和煤气加压吹入炉中。经过这样的设计,全世界第一套近代化的炼铁炼钢联动设备算是建立了起来。
新设备很快被建造了出来,看着这些巍峨的高炉和平炉,朱聿键心中也没底,他所拥有的的只是理论知识,在实际中能否应用还是个未知数。不过朱聿键现在财大气粗,他也不怕浪费钱财,所以才直接搞了这么一套设备来做实验。
在朱聿键的指挥下,高炉首先开始了工作,随后平炉也开始进行操作。因为新高炉需要十几个小时才能熔炼一炉铁水,朱聿键却等不了这么长时间,所以平炉的第一次炼钢,使用了老高炉出产的铁水。
工人们将各种填料从装料口堆入平炉之中,随后滚烫的铁水也被导入炉膛,光着膀子的工人打开闸板,将炼焦炉和高炉中的煤气送入平炉之中。因为有着高达1500摄氏度的铁水,那些煤气不需要点燃就会自己燃烧起来。平炉中的温度在快速升高,很快就达到了熔炼的温度,那些被填入的废钢和铁矿石都开始融化了。
所有工匠不管是否休息,都守在了冶炼厂中,他们对朱聿键能够设计如此复杂的炼铁炼钢设备都感到非常佩服。不管这些设备最终是否能够练出合格的钢材,至少他们知道这个从未做过铁匠的唐王,绝对是冶炼方面的高手。
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