第三百二十五章 正儿八经的钢!
火红色高温铁水接触废钢,似如海浪般翻涌飞溅,剧烈沸腾,待在炉前安全区域之外的工人们只觉一股滚滚热意扑面而来,笼罩全身。
这是钢铁的炽热。
根据地所用废钢绝大多数来自收购,以太行实业公司的名义,通过高价方式收购废钢,在陕西和山西建立了一条类似后世废旧金属回收产业链,无论是根据地百姓,亦或者根据地之外的商人和百姓,非常乐意把得来的各种废钢卖给太行实业公司。
至于这些废钢怎么来的……
英雄不问出处,废钢不问来路。
凭借太行实业公司建立的这条废钢收购产业链,根据地电炉钢厂才有源源不断的废钢供应,当前试验炉废钢供应亦然。
当然,只要首次冶炼试验成功,便可建立起一条钢锭供应正循环体系,摆脱废钢供应完全依赖于外界收购的处境。
“停止注入铁水,加入主渣料和混合熔剂。”待转炉内的铁水高度达到限位值,装入总量约占70%左右,伫立于主控室内时刻观察的余华,立即给出新的指令。
收到指令的起重工孙鸿,停止倾倒铁水,将盛铁桶放在限定区域,而后吊运装有造渣料和混合溶剂的漏斗,来到转炉上方,打开底部漏斗,加入渣料。
主渣料为石灰石,混合溶剂则是生白云石和萤石。
前者用于脱磷和脱硫,乃是转炉炼钢法主造渣剂,缺陷在于容易出现熔解缓慢的情况,后者类似催化剂,加速石灰熔解成渣,并降低钢水喷溅,两者缺一不可。
钢水喷溅可不是开玩笑的,稍不注意,就有可能引起致命的生产事故。
三种辅助冶金材料,经过冶金学界无数科学家一次又一次次试验,耗费无数资金和心血,甚至血的代价才最终得来。
伴随着三种造渣原料添加进转炉,炉体内部顿时发生变化,石灰石在高温和助熔剂作用之下,与铁水混合,不断吸收其中的硫磷元素。
整个钢铁冶炼过程之中,硅和碳属放热元素,锰属于有益元素性质,即可在钢水之中降低其含量,亦可增加锰冶炼高锰钢,磷硫属于有害元素性质,必须尽可能去除或降低其成分含量。
磷的主要害处在于降低钢的塑性和韧性,使之出现冷脆性,而硫的主要害处在于使钢热脆性变大。
“炉体回转垂直,空分机供应氧气,氧枪高枪位。”余华见状,转头向主控室的两名操作员命令道。
主控室设立两个操控台,一个负责转炉,一个负责氧枪,整座试验炉拥有正式操作资格的人员,包含余华在内总共三人。
一般而言,氧枪喷头与转炉液态熔池表面之间的高度分为高中低三处,吹炼效果不同,高枪位化渣,中枪位降低喷溅,快速脱碳,低枪位化二渣,按照造渣方法不同制定枪位配置。
造渣分为单渣法和双渣法,单渣法通常在冶炼过程中只造一次渣,枪位选择高+中结合。
双渣法顾名思义,在冶炼过程中造两次渣,枪位先用高+中,再用低+中,冶炼过程复杂,通常用于硅钢和炮钢的冶炼。
首次冶炼试验选择的是单渣法,暂时不上双渣。
得到余华的命令,经过重重选拔和严格培训的年轻转炉操作员点了点头,面容严肃,双手紧握操纵杆,缓缓前推,以每秒两度左右的转动速度,使得转炉回归九十度垂直角。
“嗡!”与此同时,处于最低功率怠速状态的空气分离设备,逐渐提升到最高功率,满负荷运转,向试验炉全力供应纯氧。
这边,随着转炉垂直正对上方的氧枪,年轻操作员控制氧枪上升处于最高枪位,三孔喷头瞄准一片火红的转炉内部,待气压表显示的工作氧压达到8个标准大气压,随即按下供氧按钮。
顷刻间,一道尖锐而高频的声响,顿时响彻厂房,进入所有人耳畔。
高压纯氧于金属管道内高速向前运动,顷刻间达到音速,跨越短短数米距离来到拉瓦尔喷管结构的喷头部位,由于气流截面积陡然增加,纯氧运动速度和压力激增,瞬间提升一个数量级,从几百米每秒来到数公里每秒。
前进,冲击!
三股氧气流似如长剑般直刺转炉,吹拂于铁水表面,纯氧与高温铁水产生最剧烈和最直接的氧化反应,铁水温度迅速暴增。
氧气转炉炼钢法的主热源,基本来自于入炉铁水的物理热与化学热,温度约一千三百摄氏度左右,配合高纯度氧气吹炼产生的氧化左右,最终温度能够达到一千七百摄氏度左右,无须补给额外热量,如此方可节约能源。
比起当前世界工业国主流的平炉炼钢,氧吹炉炼钢工艺技术领先的地方绝不仅仅只是产量。
试验炉内,正值吹炼初期的铁水化学成分不断变化,硅和氧气生成二氧化硅,向外释放高额化学热,铁水之中硅含量以肉眼可见的速度降低,随后,石灰石与助熔剂等渣料加速熔解化渣,于铁水表面形成一层薄薄的高碱性炉渣。
有了这层炉渣开始,铁水内部杂质元素似如找到家般,迅速靠拢凝聚,炉渣厚度增加。
时间慢慢推移,两分钟过后,伴随着铁水之中的硅降低到最低程度,锰和磷相继进入高温氧化放热阶段,使得铁水温度进一步升高,使得熔池温度控制在1550摄氏度左右。
到了这一步,整个吹炼过程已经来到中期阶段。
现在,铁水之中的硅、锰、磷和硫等杂质元素,已经在高温和渣料、助熔剂作用之下,统统转化为高品质炉渣。
炉渣的好坏,可以客观反映钢水质量和洁净度,从某种意义上讲,炼钢就是连渣。
“下降到中枪位,冷循环功率达到最高,对铁水进行快速脱碳。”
主控室内,余华抬起右手,看着手表显示的时间,已经过去十分钟,随即向氧枪操作员给出指令。
按照余华构建的试验炉钢水冶炼动态数学模型,经过十分钟吹炼的铁水,内部化学杂质已经转换为炉渣,现在要做的就是把铁水转变成钢水!
铁变钢,核心在于碳含量。
碳含量低于0.25%的钢叫做低碳钢,力学性能较低,一般称之为‘软钢’。
碳含量在0.25%—0.65%区间的叫做中碳钢,具有良好的力学性能和化学性能,主要应用于各种机械零件,军工领域生产所需的枪管钢,炮钢,装甲钢等等特种钢材,皆是基于中碳钢框架延伸改进,添加各种改善材料力学性能的有益元素,例如锰、镍、钨、铬、钼、钒等,成为人们常说的合金钢和结构钢。
另外,素有钢铁贵族之称的硅钢,同属于中碳钢框架。
含碳量在0.6%—1.7%区间的叫做高碳钢,业内常称之为工具钢,具有极佳的力学性能和化学性能,但韧性和塑性较低,通常用作金属切削工具,例如车刀、铣刀、铰刀、镗刀等等刀具。
当然,与中碳钢一样,添加各种有益元素可以使其成为高碳合金钢,例如高碳钨钢,高碳锰钢等等。
而首次冶炼试验选择的目标,便是应用最广泛的中碳钢。
“是!”
年轻氧枪操作员立即点头,操控氧枪喷头下降高度,由于缺乏炉内实时观察设备,氧枪喷头的具体位置,仅能通过操控台的下降速率人为估算,基本以感觉就可以的感觉作为判断标准。
很不正规,但胜在实用。
毕竟罗马不是一天建成的,这些钢铁厂配套设施和仪器,得一步一步发展才能拥有,一步登天无异于痴人说梦。
事实上,除了氧枪喷头高度不能精确控制之外,还有钢水成分和碳含量无法动态精确测量等等问题存在,动态精确测量可以随时随地掌握钢水的成分和碳含量,某种元素少了,那就添加,某种元素多了,那就降低,如此达到冶炼专属钢种的目标。
然而,试验炉还不具备这个条件,首次冶炼试验完全依赖于余华构建的钢水冶炼数学模型计算数据,如果数学模型和现实之间差距甚远,那便意味着试验失败。
这边,氧枪操作员心中计算下降速率,感觉喷头差不多下降到中枪位高度,随即按下暂停开关。
转炉上方,与中枪位误差约五厘米的氧枪喷头,持续喷出高超音速状态的纯氧,以更高的冲击力冲击熔池铁水,使之翻滚搅拌,进入快速脱碳阶段。
熔池铁水在纯氧冲击下沿顺时针快速运动翻涌,内部碳元素不断生成一氧化碳和二氧化碳,一股股棕色有害烟雾冒出,沿着排气管道而行,通过烟囱向外排出。
塞上明珠榆林,第一次有了重工业的味道。
这是污染,亦是……
希望!
……
五分钟过后,处于快速脱碳阶段的熔池内,温度来到1600摄氏度,铁水含碳量持续下降,最终突破2%关键节点。
现在,铁水转变为钢水。
但还不够!
余华面色平静,双眼注视转炉,脑海思维计算机启动,调用70%以上的计算资源,持续推演钢水冶炼数学模型,引入所有变量因素和相关数据,实现最大限度模拟现实转炉内部反应。
1.5%碳含量,高碳钢区间。
1.3%碳含量,高碳钢区间。
0.8%碳含量,高碳钢区间。
0.59%碳含量,进入中碳钢。
“停止供氧!”脑海之中钢水碳含量达到0.55%,转瞬,右手高高举起的余华,猛地放下,向氧枪操作员给出指令。
早已准备就绪的氧枪操作员,毫不犹豫按下开关,关闭供氧。
“嗡!”氧枪供氧时极具穿透力的尖锐轰鸣声消失,厂房内忽然间陷入短暂的安静,唯有转炉内钢水翻滚和空气分离机运转声。
待在四周的工人和战士们经过短暂愣神,立马反应过来,明白发生了什么,面露激动之色,全部严阵以待。
最重要的时刻来了!
“炉体倾转,挡渣球准备,出钢水。”余华没有耽搁,抬手看了看时间,向转炉操作员和各个生产小组下达新的命令。
钢水冶炼数学模型的碳含量数据最终定格于0.55%,力学性能和化学性能优于电炉钢厂所炼电炉钢20%以上,完全可以满足单杠柴油机活塞、曲轴、齿轮和低膛压迫击炮管需求。
当然,这是模拟计算结果,实际误差值究竟是多少并不清楚,余华希望误差值能在1%以下。
总冶炼耗时33分钟,现在,出钢水,浇铸原形钢锭。
杨志和一众红军战士们凝望试验炉,俗称‘钢包’的盛钢桶来到出钢水口,内部装有脱氧剂,与此同时,转炉操作员控制炉体倾转角度,挡渣球装置进入准备状态。
挡渣球装置,主要防止钢渣与钢水大量混合,由七十年代日本冶金界设计,结构上就是一颗由白云石和铁芯构成的球体,技术含量一般,设计极为精妙,余华毫不客气把这个精妙设计用了起来。
此时此刻,所有人屏气敛息,连大气都不敢喘。
出钢口金属挡板打开,一团红色火焰似如爆炸般轰然冒出,向上翻腾,声势浩大,还未等众人反应过来,短短一秒过后,炽热且滚烫的钢水沿着沟槽快速流淌,进入位于正下方的钢包之内。
“出来了,钢水出来了!”看着这一幕,最近距离的工人和战士热泪盈眶,情不自禁发自源于内心最深处的呼唤。
钢水,象征着未来的钢水,历史性的时刻悄然诞生。
看着源源不断流淌而出的钢水,在场每一个人似如着了魔般,全都陷入痴迷状态,一股莫名之感自灵魂深处涌动,传遍全身,呈明黄色极度耀眼的钢水远远比任何绝世美女更具吸引力。
它是如此的澎湃有力,它是如此的明媚动人……
钢水出炉的消息一经传出,如同重磅炸弹般席卷三岔湾所有人,整个三岔湾瞬间沸腾起来,无数军工局工人和红一师战士们激动万分,以各自的方式庆祝此刻。
1937年8月3日上午10:20分,世界上由氧气顶吹转炉冶炼的第一炉钢水诞生,地点——中华陕北榆林三岔湾。
“加入挡渣球,准备好圆锭模具。”余华面色沉稳且冷静,并不在意周围工人战士们的情绪,透过炉口看着炉内熔池已经减少四分之三,继续说道。
钢水出炉值得庆祝,但谁都可以庆祝,唯独他不能。
首次冶炼试验,还没有结束。
总调度员点头,迅速挥舞旗帜,向挡渣球生产组和钢水浇铸生产组传达各自的指令。
很快,直径8厘米的挡渣球放入转炉出钢口位置上方,抵挡周围炉渣,与此同时,处于待命状态的钢水浇注生产组立即忙碌起来,检查圆形钢锭模具有无问题。
圆形钢锭模具内径80毫米,长度2.4米,总共九十套,采用并联方式连接提高浇注效率,这些圆锭浇注完成将会送往柳树沟工业区,进行回火锻压和轧制,转变为无缝钢管,经过一系列处理成为合格的标准迫击炮管胚料。
数分钟过后,钢水倒完,装着两吨明黄色钢水的钢包由十吨级行车缓缓吊起,离开转炉,来到浇注区上空。
起重组和浇注组不断沟通联系,钢包逐渐下降高度,来到浇注口上方,角度倾斜,水口对准位置,转瞬,温度高达一千五百摄氏度的钢水顿时流出,沿着浇注口进入一个个圆锭模具之内。
两吨钢水浇注完毕,场面壮观至极,九十套圆锭模具燃起滚滚烈焰,内部钢水进入冷却阶段。
“余副组长,我们接下来要做什么?”见到下方浇注区的场景,同样待在主控室内的杨志,出声好奇道。
余华闻言,笑着回应道:“等真正的试验检测结果,炼出了钢,那么首次冶炼试验通过,进行二十四小时试生产,如果炼的是铁,那就宣告失败,找出问题修改。”
尽管余华非常清楚炼出的是钢,但在没有正式试验检测结果出炉之前,他必须持以最基本的严谨。
“原来如此,那我们炼出的肯定是钢。”杨志闻言,点了点头,一双目光凝望着浇注区九十套圆锭模具,轻声呢喃,心中充满期望。
按照每套模具二米四长度计算,一根圆形钢锭能造出四根迫击炮管,这里的圆锭理论上能造出三百六十根炮管。
三百六十根炮管,从某种意义上讲,这就是三百六十门迫击炮!
厂房内经过第一炉钢水流出的喜悦之后,再次陷入满是期待的等待之中,所有人目光聚集于正在冷却的圆锭模具之上,明白这些成品质量最终决定首次冶炼试验是否成功。
是钢?
还是铁?
圆锭模具内钢水冷却结晶,逐渐形成晶粒,几个小时过后,脱模的时间到了,随着第一套圆锭模具打开,呈火红色的圆锭映入众人眼帘,负责最终试验结果检测的两名工人抡着大锤上前,对着火红圆锭展开最简单的质量检测。
这个年代检测是钢还是铁,最简单的办法就是——砸!
生铁会崩碎,钢铁会变形。
“咚咚咚!”大锤狠狠砸在圆锭表面,沉闷而有力的声音传出,火红色圆锭表面微微变形,呈不规则形态的氧化铁散落,圆锭本体没有出现任何崩碎现象。
一锤不足以盖棺定论,两名工人在大家注视之下卖力抡着大锤,一次次锤击圆锭。
看着圆锭遭受锤击的表面,围在四周的战士们和工人们尽量保持沉默和纪律,可没过多久,他们再也忍不住心中的情绪。
这是钢!
正儿八经的钢!
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