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第259章 隻要鋤頭揮得好,沒有牆腳挖不倒!

第259章 隻要鋤頭揮得好,沒有牆腳挖不倒!

自主冶煉!

無論是生産制造75毫米火炮,還是105毫米榴彈炮,材料問題必須實現自主生産,光靠買永遠成不了氣候。

别人想什麽時候卡你脖子,就什麽時候卡你脖子,和平時期賣你一噸三萬銀元,面對如此高價伱沒有任何辦法,戰争時期直接斷供,你同樣沒有辦法。

而這,就是目前國内鞏縣、漢陽、太原三大兵工廠面臨的頭等問題,太原兵工廠能造105毫米榴彈炮及炮彈,鞏縣和漢陽能造75毫米山野炮及炮彈,其炮管所用之炮鋼,百分百依賴于進口。

随着全面抗戰爆發,中華對外連接通道會迅速中斷,一旦兵工廠炮鋼消耗完畢,就會陷入無鋼可用的尴尬狀況。

到時候,價格昂貴不說,就算能買到炮鋼,又能買到多少?

一千噸,還是一萬噸?

要知道,高強度炮鋼屬于特種鋼鐵類型,與迫擊炮所用鋼材有着極大差距,對于任何一個可以生産炮鋼的國家而言,這種高端金屬是絕對的頂級戰略資源,一旦遇到緊急情況會大概率中斷炮鋼流出。

中華永遠不可能靠着買而強盛,自主生産是唯一的選擇。

而這,正是餘華必須研發氧吹爐和電渣重熔技術的原因。

不能因爲暫時能買到便放棄自主研發,更不能因爲日本人的潛在威脅而不敢研發。

當然,餘華并不準備把氧吹爐和電渣重熔交給南京,當前适合這兩項技術的目标,唯有根據地。

根據地能以最快速度将氧吹爐和電渣重熔技術投入使用,并且将其用好。

若是交給南京,最終結果隻有一個,洩露給日本人。

“氧氣頂吹轉爐技術?讓我想想,如果我沒記錯的話,鋼鐵行業已經淘汰了轉爐煉鋼工藝,目前全世界主流煉鋼法全是平爐煉鋼,隻有極少數落後國家例如蘇聯及加盟國采用轉爐煉鋼工藝,餘華,你應該明白轉爐煉鋼的自身缺陷。”莊前鼎聽到自主研發這番話,面容露出短暫的錯愕表情,随即反應過來,感受到餘華眼中的認真與嚴肅,随即回應道。

莊前鼎可不是随便用個專業詞語就能糊弄的普通老百姓,他是橫跨諸多領域的頂級專家,關于冶金工程和煉鋼領域,莊前鼎的學術水平雖然達不到歐美頂級冶金學家的程度,但作爲資深冶金學家毫無問題。

放在國内,可謂首屈一指。

轉爐煉鋼,這種已經淘汰的煉鋼工藝,他可謂熟悉的不能再熟悉。

世界上最早誕生的現代煉鋼法便是轉爐煉鋼,1856年貝斯麥發明底吹酸性轉爐煉鋼法,可以生産大量鋼鐵,令鋼鐵從高貴的奢侈品轉變爲廉價消耗品,促進歐洲第二次工業革命。

不過,這種貝斯麥轉爐存在巨大缺陷,由于無法去除硫和磷,原料要求極其嚴格,必須是優質的低磷低硫鐵礦石。

問題來了,全歐洲哪兒去找大量的低硫低磷鐵礦?

不得已,人們隻能繼續追求新的煉鋼法,不久之後,冶金學家托馬斯發明堿性轉爐,通過呈堿性的耐火磚爐襯和生石灰,使得整個冶煉過程在堿性環境下進行,鐵礦石的磷與石灰石結合融入鋼渣,解決鐵礦石高磷問題,使得原料要求猛地下降一個程度,最終令第二次工業革命的發展到達高潮,成爲歐洲乃至世界主流的煉鋼法。

然而,托馬斯堿性轉爐仍舊存在緻命問題,這種堿性轉爐對生鐵成分有嚴格要求,且不能大量使用廢鋼。

是的,不能大量使用廢鋼。

由此導緻了市面上廢鋼越來越多,多到人們不得不重視且解決的程度,到了1888年,法國人馬丁利用蓄熱原理,創造堿性平爐。

平爐煉鋼對原料要求低,容量大,生産種類多,無論是生産工藝難度,還是生産成本,遠遠高于堿性轉爐。

平爐煉鋼一經問世,迅速取代堿性轉爐成爲主流煉鋼法。

就目前而言,轉爐煉鋼的缺陷依舊沒有解決,不能大量用廢鋼,轉爐必須采用堿性爐,若不然就得使用低硫低磷的鐵礦石。

無論是哪種,皆不符合國内情況。

中華鐵礦含硫量不算特别高,但絕對不符合貝斯麥轉爐的原料要求,用堿性轉爐吧,問題在于不能大量用廢鋼。

餘華聽到莊前鼎這番話,面色不便,迅速拿起剛才的筆和紙,迅速書寫起來,這是整個氧氣煉鋼内部的變化規律和反應過程,通過數學模拟計算的過程。

還是那句話,能用數學說話,就絕不用嘴多逼逼。

數分鍾過後。

“教授,這是學生經過計算的轉爐氧氣吹煉内部金屬成分的變化規律和反應過程,可以作爲參考,利用氧氣的氧化性,不僅鐵水的含碳量和雜質成分會迅速降到标準範圍内,且大量氧化反應爲放熱反應,既可以促進燃料燃燒,亦可加速煉鋼效率。”

餘華将滿是化學符号和漢字的草稿紙,遞向面前的莊前鼎:“氧氣煉鋼可以彌補轉爐煉鋼法所有的缺陷。”

莊前鼎點了點頭,面色肅穆,接過已經寫有一系列數據的草稿紙,雙眼透出一股前所未有的審視之色,以專業的學術角度去對待這份草稿紙。

嚴謹,苛刻!

這種新型煉鋼法必須通過最嚴謹的論證與測試。

轉爐氧氣吹煉内部金屬成分的變化規律和反應過程:

設煉鋼原料爲:鐵水、廢鋼、生鐵及鐵合金。

鐵水溫度爲:1250攝氏度。

鐵水成分含矽、錳、碳、磷、硫。

造渣材料:石灰、白雲石、螢石。

氧化劑爲氧氣、鐵礦石。

冷卻劑:廢鋼。

矽的氧化規律:吹煉初期,由于矽與氧的親和力大,會大量氧化,在氧化反應過程中釋放熱量,爲爐内主熱源之一。

在保證供氧的情況下,爐内矽元素會在5分鍾内氧化到很低的水準,且直到吹煉結束也不會産生矽的還原。

反應式如下:

2(Cao)+(2FeO·SiO2)=(2CaO·SiO2)+2(FeO)

2(FeO)……

“有點意思……”莊前鼎眉頭挑了挑,繼續看了下去。

錳在吹煉初期會迅速氧化,但氧化速度低于矽,氧化放熱屬爐内次級熱源之一,反應方程式如下。

碳在吹煉初期生成一氧化碳和二氧化碳,鐵水碳含量迅速降低,反應方程式如下。

磷的氧化規律表現爲吹煉過程中的脫磷速度,在氧化反應過程釋放熱量,爲爐内主熱源之一,脫磷反應方程式如下……

時間慢慢流逝,莊前鼎表情由鄭重向凝重轉變。

餘華看着陷入深思的莊教授,沒有出聲打擾,他知道這篇草稿紙記載的内容,對于這個時代的鋼鐵行業和冶金學家有着堪比重磅炸彈般的威力。

确切的說,應該是核武器。

利用氧氣煉鋼的概念早已流傳于冶金學界,氧氣比空氣具有無與倫比的優越性,這是所有冶金學家夢寐以求的煉鋼法,事實上,早在1856年貝斯麥創造轉爐煉鋼的時候,就開創了利用氧氣煉鋼的設想。

之所以未能實現的緣故,很簡單,技術條件不允許。

從氧氣煉鋼的設想到首次工業化應用,曆史上整整花費了150年時間。

到十五分鍾過後,莊教授終于放下草稿紙,雙眼看向餘華,一副見了鬼的表情。

震撼,

驚訝,

不可思議,

還有疑惑。

他無法想象,餘華是如何做到的。

“莊教授?”餘華适時詢問道。

“很早就知道氧氣煉鋼的好處,沒想到利用氧氣煉鋼的效率竟然會達到這種程度,爐内反應隻需要20分鍾,這是氧氣煉鋼工業化應用的一大步,餘華,就憑借這張草稿紙,你就能立即成爲一名炙手可熱的冶金學家。”莊前鼎感慨道:“真不知道你是怎麽做到的。”

作爲理論資深冶金學家的莊前鼎,當然曉得氧氣煉鋼的設想,隻不過,這個設想已經被冶金學界很多人忽視,在沒有解決大規模制取氧氣的情況下,談氧氣煉鋼都是妄想。

整個冶金學界,僅有極少數人在堅持氧氣煉鋼的道路。

而餘華這份氧氣煉鋼的變化規律和反應過程,理論層面非常詳細和全面,反應方程式極其嚴謹,每一個數據全部正确,即便連莊前鼎都找不到挑刺的地方。

這張草稿紙,堪稱氧氣煉鋼向工業化應用的突破性進展。

“學生在聽了您講過的煉鋼發展和平爐煉鋼工藝,又去圖書館尋找冶金工程的書籍,最終基于貝斯麥先生的氧氣煉鋼構想,用數學模拟了這個過程。”餘華解釋道。

莊前鼎心中感慨過後,立即回到理性狀态,想要實現氧氣煉鋼還有兩個核心問題需要解決:“餘華,氧氣煉鋼好是好,不過,如果利用氧氣煉鋼的話,你該如何解決氧氣的制取與吹送?目前不具備大量制取氧氣的基礎條件,工程上也沒有找到一種行之有效的氧氣吹送方法,按照這張紙上的2T級轉爐,每噸金屬每分鍾供氧強度必須達到1.5立方米的要求,對氧氣吹送是一個嚴格考驗。”

怎麽實現氧氣的制取和吹送?

制取和吹送是一個動态過程,一旦開始煉鋼,那就意味着24小時運轉,氧氣的制取總量必須滿足煉鋼需求總量,氧氣的吹送則需要确保安全且時刻流動。

工作原理誰都會,技術上則是一個超級大難題。

“教授,氧氣的制取與吹送,學生采用空分設備和氧槍予以解決。”餘華面容嚴肅,對于莊前鼎教授給出的兩個關鍵問題,給出答案:“目前,這兩項技術的研制進度非常可觀,學生已經研發出滿足要求的氧槍,能将氧氣以超音速噴射出去,進入爐内實現氧氣吹煉,這是氧槍和轉爐的簡圖。”

話落,右手執筆,在草稿紙上勾勒出三孔噴頭氧槍和轉爐的簡圖,氧槍包含内部結構。

莊前鼎接過氧槍簡圖,看了一下内部結構,多年的機械工程經驗告訴他,這個氧槍能夠滿足氧氣吹送的要求。

結構巧妙,頂吹方式簡單方便,整個設計堪稱完美。

“機械工程角度沒有問題,這是一套非常優秀的設計,空分設備呢?每小時制氧量能到多少?”莊前鼎予以高度的評價和贊肯,目光看向餘華,連忙問道。

言語透出一絲急切,想要知道餘華在空分設備上有沒有突破性進展。

純氧制取來自于空分設備和實驗室電解,這是常識。

不過,莊前鼎很清楚世界範圍内的空分設備,全都達不到氧氣煉鋼的标準,當然,如果錢多的話,倒是能用笨辦法,一台不夠上十台,隻要能湊夠轉爐煉鋼的氧氣需求總量。

假設工業級氧氣轉爐30噸級,每噸金屬每分鍾耗氧量3立方米,每小時氧氣需求總量爲5400立方米,按照目前最先進的空分設備每小時制氧15立方米計算,隻需要360台空分設備就夠了。

盡管從投資成本上來說這是一個災難,但至少能勉強運轉不是?

“這就是學生面臨的難題,我采用渦輪增壓進氣結構,令壓縮機進氣量達到每小時1014立方米,但活塞式壓縮結構無法處理如此大量的空氣,必須采用一種全新的壓縮結構,學生的知識儲備不夠,暫時沒想到哪種壓縮結構符合要求,隻能過來求助您。”餘華透露自己面臨的難題,而後作揖行禮。

“記不記得我第四節機械工程選修課的内容?”

聽到這個問題,莊前鼎愣了一下,臉上浮現一抹淡淡的微笑,朝着餘華說道。

“第四節機械工程選修課……”

餘華陷入思索,腦海迅速給出這節課的相關知識點,猛地反應過來:“教授,您的意思是,汽輪機?”

“對,汽輪機本質上屬于透平機,以工質區分類型,以水爲工質叫水輪透平機,以蒸汽爲工質叫汽輪透平機,以燃氣爲工質叫燃氣輪透平機。”

莊前鼎點頭說道:“既然你已經采用了渦輪增壓作爲進氣結構,爲什麽不采用類似結構的透平機作爲壓縮結構。”

“學生受教了,我犯了一個思維僵化的錯誤,沒有靈活運用知識。”餘華聞言,頓時怔住,瞬間反應過來自己的問題。

不是沒有适合的壓縮結構,而是他腦子沒反應過來,依舊停留于借助參考資料的層面,在失去參考資料,甚至沒有參考資料的情況下,他忽然有些不知所措。

這個思維僵化的反應,對于一名普通穿越者而言極爲正常,但對于從事基礎科學和應用科學研究的餘華而言,則是徹徹底底的低級錯誤。

“哈哈,這是正常的,因爲你還處于學習階段,不過,也隻有現在才讓我感覺你是學生,我是教授,要不然我都以爲你小子是一個從事多年機械研究的資深學者。”

看着緻以學生禮儀的餘華,三十五歲的莊前鼎發出爽朗笑聲,說道:“接下來你準備怎麽做?”

“學生想請您加入新型空分設備研究項目,盡快搞定空分設備爲氧氣頂吹轉爐技術奠定物質基礎,氧氣轉爐相對于目前平爐煉鋼,有着全方位的碾壓,一座2T級氧氣轉爐鋼鐵年産量理論可達3萬—3.5萬噸,這項技術對中華極其重要。”餘華面色尊敬且認真,彎腰,向莊前鼎教授再次行禮,說出自己的想法。

邀請莊前鼎加入空分設備項目,以及後續的氧吹爐項目。

這是餘華的想法。

但,整個想法并不完全。

事實上,餘華最終想法是……

挖牆腳!

挖自己母校的牆腳!

莊前鼎教授的學業水平和綜合實力堪稱恐怖,橫跨機械、化工、冶金、航空動力等重要領域,擁有雙碩士學位,國立清華機械工程系系主任等資曆,這種尖端級科研人才的重要性不言而喻,如果挖到根據地,将對根據地的工業建立和發展有着極大幫助。

餘華之所以向莊前鼎教授透露氧氣轉爐的秘密,就是打着這個算盤。

古語雲:隻要鋤頭揮得好,沒有牆腳挖不倒。

氧氣轉爐,就是餘華的金鋤頭。

至于挖牆腳目的失敗,是否存在氧氣轉爐洩密的問題,餘華并不擔心,他相信自己的判斷,更相信莊教授。

不好意思了,我的母校,根據地更需要莊教授。

“加入空分設備項目?”莊前鼎怔了一下,看了一眼餘華,陷入思索。

(本章完)

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