第206章 ‖不产钢的钢铁厂（3）
为什么？
面对孟庆宇的疑惑，郑振东同样想知道答案。
看着同样露出疑惑的郑振东，武进步稍作沉思后，并没有直接给出答案，反而反问道：“你们知道炼铁和炼钢的区别吗？”
“知道呀，我们上学的时候学过！”郑振东点了点头，回答问题的同时，脑子中便想起在学校学习过的知识。
在工业革命以前人们偏向使用纯铁，而这时候的纯铁一般是煅铁。
现在使用纯铁已经非常少了，之所以如此是因为人们找到了更好的材料，那就是碳钢。
铸铁与碳钢的区别就在于含碳量，一般来说铸铁含碳量高，钢含碳量低。
从铸铁变成钢的过程就涉及到后来的转炉与平炉，让我们来看看这个过程。
实际上由铁变成钢实际上有两种路线，一种是从铸铁出发，既然铸铁含碳量高，那么我们想方法降低铸铁的含碳量即可。
还有一种是从纯铁出发，通过增加纯铁中的含碳量得到钢。
实际上由于西方最开始使用的是纯铁，因此在制钢的尝试中，首先走了后一条路线。
这条路线是锻打与热处理路线，实际上在铁的锻造中由于采用铁块本身的含碳量不同，再加上制造与热处理工艺的变化，在漫长的铁器时代中人类是偶然可以做出钢的。
当然那时候人类根本意识不到含碳量对铁基合金强度的影响，因此能不能炼出钢完全看人品与经验。
这古代的冶炼和现在做的化合物结晶一样都有点玄学的意思，为了炼出强度较好的铁合金古人也是求神拜佛，无所不用，甚至还有以人祭剑的。
实际上古代那些名剑，用今天的观点来看应该就是碳钢。
在历史上，第一种有意识规模化生产的钢材是所谓的大马士革钢。
类似于阿拉伯数字不是阿拉伯人发明一样，大马士革钢实际上也来源于印度。
而由于东方冶炼技术的特点，这种钢的制备方法走的是铸铁出发路线。印度人首先炼出铸铁，然后反复加热冷却，减少含碳量，最后得到1.5%含碳量的钢，实际上这是一种铸钢。
大马士革钢被作为优良武器被阿拉伯人采用，并逐渐传到了欧洲。这大概是在公元7世纪的时候。
大马士革钢因为有独特的花纹而文明，但是实际上，这是由于但是冶炼技术不足不得已而为之的。
印度人冶炼出来的铸钢被称为乌兹钢，阿拉伯人从印度人手中购买钢锭后再用于打造武器。
由于乌兹钢含碳量变化较大，不同的钢锭反复折叠锻打后导致武器表面出现随机的花纹。
而中世纪的欧洲由于还没有掌握铸铁技术，因此他们制作钢采用了另一种工艺，那就是渗碳法，在生铁的基础上在锻打时候加入碳形成钢，这种钢和今天的低碳钢成分接近。
当然制作钢是非常昂贵的，当年的钢铁价格非常之高，因此很多武器上，只有刀刃那一部分是钢，其他部分还是铁。
可见，在工业革命以前，制钢的效率都是非常低下的，无论是锻打还是渗碳都是间歇操作，根本无法以持续产量进行。
这一切都在工业革命期间有了改变，在工业革命阶段，炼钢炉先后由搅炼炉演变为平炉，转炉彻底造就了现在的可见，在工业革命以前，制钢的效率都是非常低下的，无论是锻打还是渗碳都是间歇操作，根本无法以持续产量进行。
这一切都在工业革命期间有了改变，在工业革命阶段，炼钢炉先后由搅炼炉演变为平炉，转炉彻底造就了现在的钢铁工业。
我们先来说说传统的搅炼法，采用焦炉炼铁，铁中一般含有1%的硅，为了进一步得到钢，需要进行精炼，一般来说，精炼分成两部分，一部分是是将硅氧化，第二步将铁中的碳氧化。
在这个过程中，人类最初使用的炉形为反射搅炼炉。通过这种工艺可以将钢材的含碳量控制在0.5%-1.2%左右这项技术成熟已经到了1850年，搅炼炉的熔炼温度可以达到1400c。
18世纪反射搅炼炉炼钢法，铁块加入炉内，利用木炭的燃烧在炉内形成高温。
空气分两部分进入，从风管进入的是热风，用于木炭燃烧，炉顶部还有冷空气路口，冷空气进入后作为氧化介质，氧化铸铁中的硅与碳。
但是随着铁被提纯，熔点升高，导致铁水有凝固趋势，因此需要人工进行搅拌，所以称为搅炼炉。
在搅炼炉的基础上，添加蓄热技术就形成了现在的平炉。
蓄热技术最早由德国的西门子兄弟于1856年提出（这两西门子不是我们熟悉的那个西门子）。
所谓蓄热就是用一部分蓄热体，一般是无硅酸盐材料，实现炉气与热风的换热，节约热风能量的消耗，由于蓄热材料耐温的限制，蓄热技术最早被应用于玻璃工业上，因为玻璃融化温度不高。
但到了1867年前后，这项技术被法国人马丁用于炼钢，最后演化成现在的平炉，由于采用了蓄热体进行换热，平炉的温度可以达到1700c左右，这个温度已经达到了钢材的熔点，因此平炉已经不需要进行搅拌了，同时冶炼含碳量更低的钢也称为了可能。
马丁-西门子平炉的结构是这样的，下方的四个格子就是蓄热体，两两一组，炉内的烟气首先经过第一组蓄热体对其进行加热，但蓄热体温度达到要求后将炉内烟气通入另一组蓄热体。
此时空气从已经加热的蓄热体内通过，空气预热，蓄热体冷却。随后再对气炉进行切换，重复以上过程，间接用烟气对空气进行换热。几乎与此同时，另一种炼钢方法也开始普及开来，并最终沿用至今，那就是转炉炼钢。
转炉炼钢是一个非常有意思的课题，在这里我们用反应工程的角度来分析一下这个过程。
首先我们来做一个热量核算，在这个系统中输入的热量有两个来源：燃料燃烧放热，另外就是氧化反应，由于空气与碳反应是放出热量的过程。
这些热量的用途有哪几种呢，首先是铁块熔化需要热量，另外就是空气加热与炉子散。
炼铁和炼钢都是一种很常见的工艺，炼钢主要是利用了氧化反应，炼铁主要是利用氧化剂把硫、磷等杂质等杂质去除。
炼铁是用还原剂将铁从矿石中还原出来：Fe2o3+3co=2Fe+3co2，主要原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。
主要设备：高炉
炼钢是用氧化剂将生铁中多余的碳氧化掉：c+o2=co2。
主要原料：生铁、氧气、适量造渣材料（生石灰）、脱氧剂
主要设备是：转炉炼钢（为例）、电弧炉炼钢、平炉炼钢
炼钢工艺流程
采矿（获得铁矿石）----选矿（将铁矿石破碎、磁选成铁精粉）---烧结（将铁精粉烧结成具有一定强度、粒度的烧结矿）---冶炼（将烧结矿运送至高炉，热风、焦碳使烧结矿还原成铁水，并脱硫）---炼钢（在转炉内高压氧气将铁水脱磷、去除夹杂，变成钢水）---精练（进一步脱磷、去除夹杂，提高纯净度）---连铸（热状态下将钢水铸成具有一定形状的连铸坯）---轧钢（将连铸坯轧制成用户要求的各种型号的钢材，如板材、线材、管材等）。
炼铁与炼钢的区别
1、原料不同。炼铁原料为铁矿石、焦炭等，炼钢原料为生铁和废钢。
2、设备不同。通常炼铁用的设备是高炉，炼钢用的是转炉、电炉等。
3、工艺不同。炼铁是钢铁生产的上游、工艺不同。炼铁是钢铁生产的上游工艺，炼铁得到的生铁是炼钢工艺的原料，即炼铁在前，炼钢在后。
4、产品不同。炼铁的产品是生铁（铁水）或铸铁，炼钢的产品是钢（注：生铁经过脱碳等处理后即成为钢，钢铁的区别在于含碳量不同）。
综上所述：炼钢和炼铁是钢铁生产中的两个阶段，一般是先炼铁，而后进一步进行炼钢，最后得到各种钢材。
如果把生产钢材的过程比作蛋炒饭，那么炼铁就可以看做是蒸米饭的过程，而炼钢就是把做好的大米饭拿过来炒的过程。
想到这里，郑振东就简单的把自己所学的知识复述了一遍。
“你说的这些都对。”武进步肯定的点了点头，然后语气萧索的说道：“咱们钢铁厂既没有平炉，至于转炉那就更没有了，所以根本炼不了钢，只能炼铁！”
郑振东不免有些惊讶，赶紧追问道：“没有平炉？怎么会这样？我知道咱们没有转炉，怎么连平炉都没有啊？”
武进步叹道：“咱们厂现在没有技术呀，你也知道咱们国家跟西方国家的关系不好，所以他们对我们实行技术封锁，我们得不到先进的技术。
再加上咱们资金紧张，根本经不起折腾和浪费，所以暂时就只能光炼铁不炼钢了。”
郑振东听到这里点了点头，接着也跟着叹气，想着以后看看有机会能不能改变这种现状。
三人又聊了几句，郑振东看时间不早了，便开口道：“小孟，等周末有时间，伱喊上老刘，咱们到时候聚一下！”
孟庆宇点点头，道：“嗯，好的东哥，等晚上下了班，我就跟老刘说！”
三人站起身走到水池，把饭盒清洗干净。
然后郑振东在武进步和孟庆宇的陪同下，走到食堂兑换处换了一些饭票，这才往外走去。
出了食堂后，郑振东笑着拍了拍孟庆宇的胳膊，道：“行了，小孟，我先去上班了，咱们有空再聊！”
“好的东哥，那我也去上班了，咱们回聊，等有空的时候，我去工程指挥部看你！”
说完这句话，孟庆宇点了点头，然后拿着饭盒往东面走去。