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古代制铁:欧洲的钢铁史篇

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■ 钢材生产方式
制铁方法本身最晚发明于公元前15世纪的赫梯时期,但在古代的制铁方法中,所生产的铁矿石似乎是钢还是熟铁。因此,在欧洲,钢和熟铁一度被认为是不同类型的铁。钢是用于切割工具和弹簧的有用金属,因此可用于制造钢铁的铁矿石受到重视。铁矿石不会变成锻铁而是变成钢,据信不仅是由于磷和硫含量低,而且锰含量高。


IP属地:河北1楼2023-01-05 16:42回复
    由于可以生产钢的铁矿石有限,因此设计了一种将锻铁变成钢的方法。看来这也是长期以来的“秘密”,但在18世纪的法国被科学阐明,并作为碳化方法确立并传播开来。然而,在当时使用渗碳方法将锻铁变成钢是一项艰巨的工作,钢被视为一种有价值的商品。
    古代的炼铁方法是在低温下进行的,因此可以直接获得熟铁和钢材。然后是高炉法。虽然说它出现在14至15世纪,但高炉的基本原理是:
    1.使炉内温度超过1500℃;
    2.从上方添加铁矿石;
    3.在下降过程中发生氧化还原反应,变成生铁和铁渣;
    4、熔融生铁、铁渣从下方流出。
    铁渣比铁轻,所以很容易分离。使用这种方法,无需破坏熔炉来提取铁,从而可以连续生产铁。我觉得这个方法也是对现在铁器制造的一个基本了解。高炉法的生产效率非同凡响,将公斤级的古代炼铁法提高到吨级。


    IP属地:河北2楼2023-01-05 16:43
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      但是,高炉法得到的铁是生铁。高炉内的温度现在超过2000℃,原来是1500℃以上。在古代的制铁中,需要一种在碳含量很少的熟铁中添加碳的方法,但是当用高炉法大量使用生铁时,需要一种从生铁中脱碳并炼钢和熟铁的方法.成为。似乎对反射炉的理解就是作为这种脱碳方法之一而诞生的。
      反射炉的基本原理似乎是在不直接接触的情况下加热煤和生铁。煤燃烧室和熔化室是分开的,来自燃烧室的火焰加热熔化室。说起反射炉,就出现了桨法,但是从炼铁的历史来看,当生铁(熔点为1200℃)加热后,碳量减少,熔点升高,变得黏稠,无法均匀脱碳。似乎是完成球形铁的一种方法。在反射炉中,生铁的熔化温度为 1200°C,但熟铁无法获得 1400°C 的温度,因此需要这种方法。之后,将提取的铁在高温下拉轧以去除炉渣,生铁变成熟铁。 但是,由于这种方法需要十多个小时,因此不适合大规模生产。看来还是要等19世纪贝塞麦转换器的诞生才行。


      IP属地:河北3楼2023-01-05 16:44
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        反射炉

        反射炉内部


        IP属地:河北4楼2023-01-05 16:46
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          ■ 贝塞麦转换器
          亨利·贝塞默发现碳和硅可以通过将空气直接吹过生铁来去除。这也是来自炼钢的历史。
          作为一种具体方法,将从高炉提取的生铁倒入钢包中并输送至转炉。转炉倾斜,从钢包中倒入生铁,并吹入空气。然后硅会开始安静地燃烧,然后是碳的爆炸和燃烧。这种燃烧热超过1500℃,只需约20分钟即可将碳减少到1%左右。之后,再次倾斜转炉并将其倒入钢包中。贝塞麦转炉的创新之处在于它只需要空气,不需要额外的热源,除碳时间很短。尽管 贝塞麦转换器已得到改进,但仍以 贝塞麦设计的样式使用。
          尽管 贝塞麦转炉大大增加了钢铁产量,但它也有其缺点。关键是由于温度低而在反射炉中燃烧的磷和硫由于其高温而被掺入钢中。因此,要获得优质钢材,就需要低硫铁矿石,必须从北欧、俄罗斯和美国进口。使用托马斯转炉成功去除了磷,但脱硫必须等到平炉发明后。平炉脱磷、脱硫容易,1950年代占钢铁产量的90%。
          贝塞麦转炉的另一个缺点是大量的氮被带入钢中。战后,当纯氧变得容易获得时,这个问题似乎得到了解决。与平炉相比,通过输送纯氧代替空气,低氮钢的生产变得更容易,硫和磷的含量减少,钢的质量得到提高。改进后的 贝塞麦转炉优于平炉,而且现在生产的大部分钢都是由贝塞麦转炉生产的,这看起来不错。


          IP属地:河北5楼2023-01-05 16:47
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            ■杂感
            古代的炼铁方法虽然难以大量生产,但由于炼铁是在低温下进行的,因此只要得到杂质少的熟铁和优质的铁矿石,就可以炼钢。大规模生产高炉的发明是划时代的,但产品不仅是生铁,还有硅酸、磷、硫等杂质,需要有去除技术。
            当我研究欧洲的铁器历史时,我不太明白的是,生铁是生铁、钢和熟铁中最后制造出来的。早些时候,我在一定程度上研究了tatara炼铁。从那里,它在一个大型铁匠铺中重新加热,制成钢或锻铁。与欧洲不同,直接生产锻铁和钢材的keraoshi法在天门时代之后开始流行,并在19世纪开始大规模生产。
            在阅读tatara炼铁历史的时候,我有一个先入为主的观念,即首先制造出含碳量高的生铁,然后技术进步到钢铁和熟铁。我相信古代炼铁工艺的原理本身类似于tatara炼铁,古代欧洲的ren炉,中世纪的Stuck炉,但我怀疑tatara炼铁是故意制造生铁的。


            IP属地:河北6楼2023-01-05 16:48
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              老外先造出的钢和熟铁,据说19世纪以后才造出的生铁,主要用来铸炮,至于为啥,应该是人家富铁矿多,平时很难造出生铁


              IP属地:山东来自Android客户端7楼2023-01-05 17:27
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