火紅色高溫鐵水接觸廢鋼,似如海浪般翻湧飛濺,劇烈沸騰,待在爐前安全區域之外的工人們隻覺一股滾滾熱意撲面而來,籠罩全身。
這是鋼鐵的熾熱。
根據地所用廢鋼絕大多數來自收購,以太行實業公司的名義,通過高價方式收購廢鋼,在陝西和山西建立了一條類似後世廢舊金屬回收産業鏈,無論是根據地百姓,亦或者根據地之外的商人和百姓,非常樂意把得來的各種廢鋼賣給太行實業公司。
至于這些廢鋼怎麽來的……
英雄不問出處,廢鋼不問來路。
憑借太行實業公司建立的這條廢鋼收購産業鏈,根據地電爐鋼廠才有源源不斷的廢鋼供應,當前試驗爐廢鋼供應亦然。
當然,隻要首次冶煉試驗成功,便可建立起一條鋼錠供應正循環體系,擺脫廢鋼供應完全依賴于外界收購的處境。
“停止注入鐵水,加入主渣料和混合熔劑。”待轉爐内的鐵水高度達到限位值,裝入總量約占70%左右,伫立于主控室内時刻觀察的餘華,立即給出新的指令。
收到指令的起重工孫鴻,停止傾倒鐵水,将盛鐵桶放在限定區域,而後吊運裝有造渣料和混合溶劑的漏鬥,來到轉爐上方,打開底部漏鬥,加入渣料。
主渣料爲石灰石,混合溶劑則是生白雲石和螢石。
前者用于脫磷和脫硫,乃是轉爐煉鋼法主造渣劑,缺陷在于容易出現熔解緩慢的情況,後者類似催化劑,加速石灰熔解成渣,并降低鋼水噴濺,兩者缺一不可。
鋼水噴濺可不是開玩笑的,稍不注意,就有可能引起緻命的生産事故。
三種輔助冶金材料,經過冶金學界無數科學家一次又一次次試驗,耗費無數資金和心血,甚至血的代價才最終得來。
伴随着三種造渣原料添加進轉爐,爐體内部頓時發生變化,石灰石在高溫和助熔劑作用之下,與鐵水混合,不斷吸收其中的硫磷元素。
整個鋼鐵冶煉過程之中,矽和碳屬放熱元素,錳屬于有益元素性質,即可在鋼水之中降低其含量,亦可增加錳冶煉高錳鋼,磷硫屬于有害元素性質,必須盡可能去除或降低其成分含量。
磷的主要害處在于降低鋼的塑性和韌性,使之出現冷脆性,而硫的主要害處在于使鋼熱脆性變大。
“爐體回轉垂直,空分機供應氧氣,氧槍高槍位。”餘華見狀,轉頭向主控室的兩名操作員命令道。
主控室設立兩個操控台,一個負責轉爐,一個負責氧槍,整座試驗爐擁有正式操作資格的人員,包含餘華在内總共三人。
一般而言,氧槍噴頭與轉爐液态熔池表面之間的高度分爲高中低三處,吹煉效果不同,高槍位化渣,中槍位降低噴濺,快速脫碳,低槍位化二渣,按照造渣方法不同制定槍位配置。
造渣分爲單渣法和雙渣法,單渣法通常在冶煉過程中隻造一次渣,槍位選擇高+中結合。
雙渣法顧名思義,在冶煉過程中造兩次渣,槍位先用高+中,再用低+中,冶煉過程複雜,通常用于矽鋼和炮鋼的冶煉。
首次冶煉試驗選擇的是單渣法,暫時不上雙渣。
得到餘華的命令,經過重重選拔和嚴格培訓的年輕轉爐操作員點了點頭,面容嚴肅,雙手緊握操縱杆,緩緩前推,以每秒兩度左右的轉動速度,使得轉爐回歸九十度垂直角。
“嗡!”與此同時,處于最低功率怠速狀态的空氣分離設備,逐漸提升到最高功率,滿負荷運轉,向試驗爐全力供應純氧。
這邊,随着轉爐垂直正對上方的氧槍,年輕操作員控制氧槍上升處于最高槍位,三孔噴頭瞄準一片火紅的轉爐内部,待氣壓表顯示的工作氧壓達到8個标準大氣壓,随即按下供氧按鈕。
頃刻間,一道尖銳而高頻的聲響,頓時響徹廠房,進入所有人耳畔。
高壓純氧于金屬管道内高速向前運動,頃刻間達到音速,跨越短短數米距離來到拉瓦爾噴管結構的噴頭部位,由于氣流截面積陡然增加,純氧運動速度和壓力激增,瞬間提升一個數量級,從幾百米每秒來到數公裏每秒。
前進,沖擊!
三股氧氣流似如長劍般直刺轉爐,吹拂于鐵水表面,純氧與高溫鐵水産生最劇烈和最直接的氧化反應,鐵水溫度迅速暴增。
氧氣轉爐煉鋼法的主熱源,基本來自于入爐鐵水的物理熱與化學熱,溫度約一千三百攝氏度左右,配合高純度氧氣吹煉産生的氧化左右,最終溫度能夠達到一千七百攝氏度左右,無須補給額外熱量,如此方可節約能源。
比起當前世界工業國主流的平爐煉鋼,氧吹爐煉鋼工藝技術領先的地方絕不僅僅隻是産量。
試驗爐内,正值吹煉初期的鐵水化學成分不斷變化,矽和氧氣生成二氧化矽,向外釋放高額化學熱,鐵水之中矽含量以肉眼可見的速度降低,随後,石灰石與助熔劑等渣料加速熔解化渣,于鐵水表面形成一層薄薄的高堿性爐渣。
有了這層爐渣開始,鐵水内部雜質元素似如找到家般,迅速靠攏凝聚,爐渣厚度增加。
時間慢慢推移,兩分鍾過後,伴随着鐵水之中的矽降低到最低程度,錳和磷相繼進入高溫氧化放熱階段,使得鐵水溫度進一步升高,使得熔池溫度控制在1550攝氏度左右。
到了這一步,整個吹煉過程已經來到中期階段。
現在,鐵水之中的矽、錳、磷和硫等雜質元素,已經在高溫和渣料、助熔劑作用之下,統統轉化爲高品質爐渣。
爐渣的好壞,可以客觀反映鋼水質量和潔淨度,從某種意義上講,煉鋼就是連渣。
“下降到中槍位,冷循環功率達到最高,對鐵水進行快速脫碳。”
主控室内,餘華擡起右手,看着手表顯示的時間,已經過去十分鍾,随即向氧槍操作員給出指令。
按照餘華構建的試驗爐鋼水冶煉動态數學模型,經過十分鍾吹煉的鐵水,内部化學雜質已經轉換爲爐渣,現在要做的就是把鐵水轉變成鋼水!
鐵變鋼,核心在于碳含量。
碳含量低于0.25%的鋼叫做低碳鋼,力學性能較低,一般稱之爲‘軟鋼’。
碳含量在0.25%—0.65%區間的叫做中碳鋼,具有良好的力學性能和化學性能,主要應用于各種機械零件,軍工領域生産所需的槍管鋼,炮鋼,裝甲鋼等等特種鋼材,皆是基于中碳鋼框架延伸改進,添加各種改善材料力學性能的有益元素,例如錳、鎳、鎢、鉻、钼、釩等,成爲人們常說的合金鋼和結構鋼。
另外,素有鋼鐵貴族之稱的矽鋼,同屬于中碳鋼框架。
含碳量在0.6%—1.7%區間的叫做高碳鋼,業内常稱之爲工具鋼,具有極佳的力學性能和化學性能,但韌性和塑性較低,通常用作金屬切削工具,例如車刀、銑刀、鉸刀、镗刀等等刀具。
當然,與中碳鋼一樣,添加各種有益元素可以使其成爲高碳合金鋼,例如高碳鎢鋼,高碳錳鋼等等。
而首次冶煉試驗選擇的目标,便是應用最廣泛的中碳鋼。
“是!”
年輕氧槍操作員立即點頭,操控氧槍噴頭下降高度,由于缺乏爐内實時觀察設備,氧槍噴頭的具體位置,僅能通過操控台的下降速率人爲估算,基本以感覺就可以的感覺作爲判斷标準。
很不正規,但勝在實用。
畢竟羅馬不是一天建成的,這些鋼鐵廠配套設施和儀器,得一步一步發展才能擁有,一步登天無異于癡人說夢。
事實上,除了氧槍噴頭高度不能精确控制之外,還有鋼水成分和碳含量無法動态精确測量等等問題存在,動态精确測量可以随時随地掌握鋼水的成分和碳含量,某種元素少了,那就添加,某種元素多了,那就降低,如此達到冶煉專屬鋼種的目标。
然而,試驗爐還不具備這個條件,首次冶煉試驗完全依賴于餘華構建的鋼水冶煉數學模型計算數據,如果數學模型和現實之間差距甚遠,那便意味着試驗失敗。
這邊,氧槍操作員心中計算下降速率,感覺噴頭差不多下降到中槍位高度,随即按下暫停開關。
轉爐上方,與中槍位誤差約五厘米的氧槍噴頭,持續噴出高超音速狀态的純氧,以更高的沖擊力沖擊熔池鐵水,使之翻滾攪拌,進入快速脫碳階段。
熔池鐵水在純氧沖擊下沿順時針快速運動翻湧,内部碳元素不斷生成一氧化碳和二氧化碳,一股股棕色有害煙霧冒出,沿着排氣管道而行,通過煙囪向外排出。
塞上明珠榆林,第一次有了重工業的味道。
這是污染,亦是……
希望!
……
五分鍾過後,處于快速脫碳階段的熔池内,溫度來到1600攝氏度,鐵水含碳量持續下降,最終突破2%關鍵節點。
現在,鐵水轉變爲鋼水。
但還不夠!
餘華面色平靜,雙眼注視轉爐,腦海思維計算機啓動,調用70%以上的計算資源,持續推演鋼水冶煉數學模型,引入所有變量因素和相關數據,實現最大限度模拟現實轉爐内部反應。
1.5%碳含量,高碳鋼區間。
1.3%碳含量,高碳鋼區間。
0.8%碳含量,高碳鋼區間。
0.59%碳含量,進入中碳鋼。
“停止供氧!”腦海之中鋼水碳含量達到0.55%,轉瞬,右手高高舉起的餘華,猛地放下,向氧槍操作員給出指令。
早已準備就緒的氧槍操作員,毫不猶豫按下開關,關閉供氧。
“嗡!”氧槍供氧時極具穿透力的尖銳轟鳴聲消失,廠房内忽然間陷入短暫的安靜,唯有轉爐内鋼水翻滾和空氣分離機運轉聲。
待在四周的工人和戰士們經過短暫愣神,立馬反應過來,明白發生了什麽,面露激動之色,全部嚴陣以待。
最重要的時刻來了!
“爐體傾轉,擋渣球準備,出鋼水。”餘華沒有耽擱,擡手看了看時間,向轉爐操作員和各個生産小組下達新的命令。
鋼水冶煉數學模型的碳含量數據最終定格于0.55%,力學性能和化學性能優于電爐鋼廠所煉電爐鋼20%以上,完全可以滿足單杠柴油機活塞、曲軸、齒輪和低膛壓迫擊炮管需求。
當然,這是模拟計算結果,實際誤差值究竟是多少并不清楚,餘華希望誤差值能在1%以下。
總冶煉耗時33分鍾,現在,出鋼水,澆鑄原形鋼錠。
楊志和一衆紅軍戰士們凝望試驗爐,俗稱‘鋼包’的盛鋼桶來到出鋼水口,内部裝有脫氧劑,與此同時,轉爐操作員控制爐體傾轉角度,擋渣球裝置進入準備狀态。
擋渣球裝置,主要防止鋼渣與鋼水大量混合,由七十年代日本冶金界設計,結構上就是一顆由白雲石和鐵芯構成的球體,技術含量一般,設計極爲精妙,餘華毫不客氣把這個精妙設計用了起來。
此時此刻,所有人屏氣斂息,連大氣都不敢喘。
出鋼口金屬擋闆打開,一團紅色火焰似如爆炸般轟然冒出,向上翻騰,聲勢浩大,還未等衆人反應過來,短短一秒過後,熾熱且滾燙的鋼水沿着溝槽快速流淌,進入位于正下方的鋼包之内。
“出來了,鋼水出來了!”看着這一幕,最近距離的工人和戰士熱淚盈眶,情不自禁發自源于内心最深處的呼喚。
鋼水,象征着未來的鋼水,曆史性的時刻悄然誕生。
看着源源不斷流淌而出的鋼水,在場每一個人似如着了魔般,全都陷入癡迷狀态,一股莫名之感自靈魂深處湧動,傳遍全身,呈明黃色極度耀眼的鋼水遠遠比任何絕世美女更具吸引力。
它是如此的澎湃有力,它是如此的明媚動人……
鋼水出爐的消息一經傳出,如同重磅炸彈般席卷三岔灣所有人,整個三岔灣瞬間沸騰起來,無數軍工局工人和紅一師戰士們激動萬分,以各自的方式慶祝此刻。
1937年8月3日上午10:20分,世界上由氧氣頂吹轉爐冶煉的第一爐鋼水誕生,地點——中華陝北榆林三岔灣。
“加入擋渣球,準備好圓錠模具。”餘華面色沉穩且冷靜,并不在意周圍工人戰士們的情緒,透過爐口看着爐内熔池已經減少四分之三,繼續說道。
鋼水出爐值得慶祝,但誰都可以慶祝,唯獨他不能。
首次冶煉試驗,還沒有結束。
總調度員點頭,迅速揮舞旗幟,向擋渣球生産組和鋼水澆鑄生産組傳達各自的指令。
很快,直徑8厘米的擋渣球放入轉爐出鋼口位置上方,抵擋周圍爐渣,與此同時,處于待命狀态的鋼水澆注生産組立即忙碌起來,檢查圓形鋼錠模具有無問題。
圓形鋼錠模具内徑80毫米,長度2.4米,總共九十套,采用并聯方式連接提高澆注效率,這些圓錠澆注完成将會送往柳樹溝工業區,進行回火鍛壓和軋制,轉變爲無縫鋼管,經過一系列處理成爲合格的标準迫擊炮管胚料。
數分鍾過後,鋼水倒完,裝着兩噸明黃色鋼水的鋼包由十噸級行車緩緩吊起,離開轉爐,來到澆注區上空。
起重組和澆注組不斷溝通聯系,鋼包逐漸下降高度,來到澆注口上方,角度傾斜,水口對準位置,轉瞬,溫度高達一千五百攝氏度的鋼水頓時流出,沿着澆注口進入一個個圓錠模具之内。
兩噸鋼水澆注完畢,場面壯觀至極,九十套圓錠模具燃起滾滾烈焰,内部鋼水進入冷卻階段。
“餘副組長,我們接下來要做什麽?”見到下方澆注區的場景,同樣待在主控室内的楊志,出聲好奇道。
餘華聞言,笑着回應道:“等真正的試驗檢測結果,煉出了鋼,那麽首次冶煉試驗通過,進行二十四小時試生産,如果煉的是鐵,那就宣告失敗,找出問題修改。”
盡管餘華非常清楚煉出的是鋼,但在沒有正式試驗檢測結果出爐之前,他必須持以最基本的嚴謹。
“原來如此,那我們煉出的肯定是鋼。”楊志聞言,點了點頭,一雙目光凝望着澆注區九十套圓錠模具,輕聲呢喃,心中充滿期望。
按照每套模具二米四長度計算,一根圓形鋼錠能造出四根迫擊炮管,這裏的圓錠理論上能造出三百六十根炮管。
三百六十根炮管,從某種意義上講,這就是三百六十門迫擊炮!
廠房内經過第一爐鋼水流出的喜悅之後,再次陷入滿是期待的等待之中,所有人目光聚集于正在冷卻的圓錠模具之上,明白這些成品質量最終決定首次冶煉試驗是否成功。
是鋼?
還是鐵?
圓錠模具内鋼水冷卻結晶,逐漸形成晶粒,幾個小時過後,脫模的時間到了,随着第一套圓錠模具打開,呈火紅色的圓錠映入衆人眼簾,負責最終試驗結果檢測的兩名工人掄着大錘上前,對着火紅圓錠展開最簡單的質量檢測。
這個年代檢測是鋼還是鐵,最簡單的辦法就是——砸!
生鐵會崩碎,鋼鐵會變形。
“咚咚咚!”大錘狠狠砸在圓錠表面,沉悶而有力的聲音傳出,火紅色圓錠表面微微變形,呈不規則形态的氧化鐵散落,圓錠本體沒有出現任何崩碎現象。
一錘不足以蓋棺定論,兩名工人在大家注視之下賣力掄着大錘,一次次錘擊圓錠。
看着圓錠遭受錘擊的表面,圍在四周的戰士們和工人們盡量保持沉默和紀律,可沒過多久,他們再也忍不住心中的情緒。
這是鋼!
正兒八經的鋼!
(本章完)