為什么？

    面對孟慶宇的疑惑，鄭振東同樣想知道答案。

    看著同樣露出疑惑的鄭振東，武進步稍作沉思后，并沒有直接給出答案，反而反問道：“你們知道煉鐵和煉鋼的區(qū)別嗎？”

    “知道呀，我們上學的時候學過！”鄭振東點了點頭，回答問題的同時，腦子中便想起在學校學習過的知識。

    在工業(yè)革命以前人們偏向使用純鐵，而這時候的純鐵一般是煅鐵。

    現(xiàn)在使用純鐵已經(jīng)非常少了，之所以如此是因為人們找到了更好的材料，那就是碳鋼。

    鑄鐵與碳鋼的區(qū)別就在于含碳量，一般來說鑄鐵含碳量高，鋼含碳量低。

    從鑄鐵變成鋼的過程就涉及到后來的轉爐與平爐，讓我們來看看這個過程。

    實際上由鐵變成鋼實際上有兩種路線，一種是從鑄鐵出發(fā)，既然鑄鐵含碳量高，那么我們想方法降低鑄鐵的含碳量即可。

    還有一種是從純鐵出發(fā)，通過增加純鐵中的含碳量得到鋼。

    實際上由于西方最開始使用的是純鐵，因此在制鋼的嘗試中，首先走了后一條路線。

    這條路線是鍛打與熱處理路線，實際上在鐵的鍛造中由于采用鐵塊本身的含碳量不同，再加上制造與熱處理工藝的變化，在漫長的鐵器時代中人類是偶然可以做出鋼的。

    當然那時候人類根本意識不到含碳量對鐵基合金強度的影響，因此能不能煉出鋼完全看人品與經(jīng)驗。

    這古代的冶煉和現(xiàn)在做的化合物結晶一樣都有點玄學的意思，為了煉出強度較好的鐵合金古人也是求神拜佛，無所不用，甚至還有以人祭劍的。

    實際上古代那些名劍，用今天的觀點來看應該就是碳鋼。

    在歷史上，第一種有意識規(guī)模化生產(chǎn)的鋼材是所謂的大馬士革鋼。

    類似于阿拉伯數(shù)字不是阿拉伯人發(fā)明一樣，大馬士革鋼實際上也來源于印度。

    而由于東方冶煉技術的特點，這種鋼的制備方法走的是鑄鐵出發(fā)路線。印度人首先煉出鑄鐵，然后反復加熱冷卻，減少含碳量，最后得到1.5%含碳量的鋼，實際上這是一種鑄鋼。

    大馬士革鋼被作為優(yōu)良武器被阿拉伯人采用，并逐漸傳到了歐洲。這大概是在公元7世紀的時候。

    大馬士革鋼因為有獨特的花紋而文明，但是實際上，這是由于但是冶煉技術不足不得已而為之的。

    印度人冶煉出來的鑄鋼被稱為烏茲鋼，阿拉伯人從印度人手中購買鋼錠后再用于打造武器。

    由于烏茲鋼含碳量變化較大，不同的鋼錠反復折疊鍛打后導致武器表面出現(xiàn)隨機的花紋。

    而中世紀的歐洲由于還沒有掌握鑄鐵技術，因此他們制作鋼采用了另一種工藝，那就是滲碳法，在生鐵的基礎上在鍛打時候加入碳形成鋼，這種鋼和今天的低碳鋼成分接近。

    當然制作鋼是非常昂貴的，當年的鋼鐵價格非常之高，因此很多武器上，只有刀刃那一部分是鋼，其他部分還是鐵。

    可見，在工業(yè)革命以前，制鋼的效率都是非常低下的，無論是鍛打還是滲碳都是間歇操作，根本無法以持續(xù)產(chǎn)量進行。

    這一切都在工業(yè)革命期間有了改變，在工業(yè)革命階段，煉鋼爐先后由攪煉爐演變?yōu)槠綘t，轉爐徹底造就了現(xiàn)在的可見，在工業(yè)革命以前，制鋼的效率都是非常低下的，無論是鍛打還是滲碳都是間歇操作，根本無法以持續(xù)產(chǎn)量進行。

    這一切都在工業(yè)革命期間有了改變，在工業(yè)革命階段，煉鋼爐先后由攪煉爐演變?yōu)槠綘t，轉爐徹底造就了現(xiàn)在的鋼鐵工業(yè)。

    我們先來說說傳統(tǒng)的攪煉法，采用焦爐煉鐵，鐵中一般含有1%的硅，為了進一步得到鋼，需要進行精煉，一般來說，精煉分成兩部分，一部分是是將硅氧化，第二步將鐵中的碳氧化。

    在這個過程中，人類最初使用的爐形為反射攪煉爐。通過這種工藝可以將鋼材的含碳量控制在0.5%-1.2%左右這項技術成熟已經(jīng)到了1850年，攪煉爐的熔煉溫度可以達到1400c。

    18世紀反射攪煉爐煉鋼法，鐵塊加入爐內(nèi)，利用木炭的燃燒在爐內(nèi)形成高溫。

    空氣分兩部分進入，從風管進入的是熱風，用于木炭燃燒，爐頂部還有冷空氣路口，冷空氣進入后作為氧化介質，氧化鑄鐵中的硅與碳。

    但是隨著鐵被提純，熔點升高，導致鐵水有凝固趨勢，因此需要人工進行攪拌，所以稱為攪煉爐。

    在攪煉爐的基礎上，添加蓄熱技術就形成了現(xiàn)在的平爐。

    蓄熱技術最早由德國的西門子兄弟于1856年提出（這兩西門子不是我們熟悉的那個西門子）。

    所謂蓄熱就是用一部分蓄熱體，一般是無硅酸鹽材料，實現(xiàn)爐氣與熱風的換熱，節(jié)約熱風能量的消耗，由于蓄熱材料耐溫的限制，蓄熱技術最早被應用于玻璃工業(yè)上，因為玻璃融化溫度不高。

    但到了1867年前后，這項技術被法國人馬丁用于煉鋼，最后演化成現(xiàn)在的平爐，由于采用了蓄熱體進行換熱，平爐的溫度可以達到1700c左右，這個溫度已經(jīng)達到了鋼材的熔點，因此平爐已經(jīng)不需要進行攪拌了，同時冶煉含碳量更低的鋼也稱為了可能。

    馬丁-西門子平爐的結構是這樣的，下方的四個格子就是蓄熱體，兩兩一組，爐內(nèi)的煙氣首先經(jīng)過第一組蓄熱體對其進行加熱，但蓄熱體溫度達到要求后將爐內(nèi)煙氣通入另一組蓄熱體。

    此時空氣從已經(jīng)加熱的蓄熱體內(nèi)通過，空氣預熱，蓄熱體冷卻。隨后再對氣爐進行切換，重復以上過程，間接用煙氣對空氣進行換熱。幾乎與此同時，另一種煉鋼方法也開始普及開來，并最終沿用至今，那就是轉爐煉鋼。

    轉爐煉鋼是一個非常有意思的課題，在這里我們用反應工程的角度來分析一下這個過程。

    首先我們來做一個熱量核算，在這個系統(tǒng)中輸入的熱量有兩個來源：燃料燃燒放熱，另外就是氧化反應，由于空氣與碳反應是放出熱量的過程。

    這些熱量的用途有哪幾種呢，首先是鐵塊熔化需要熱量，另外就是空氣加熱與爐子散。

    煉鐵和煉鋼都是一種很常見的工藝，煉鋼主要是利用了氧化反應，煉鐵主要是利用氧化劑把硫、磷等雜質等雜質去除。

    煉鐵是用還原劑將鐵從礦石中還原出來：Fe2o3+3co=2Fe+3co2，主要原料：鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣。

    主要設備：高爐

    煉鋼是用氧化劑將生鐵中多余的碳氧化掉：c+o2=co2。

    主要原料：生鐵、氧氣、適量造渣材料（生石灰）、脫氧劑

    主要設備是：轉爐煉鋼（為例）、電弧爐煉鋼、平爐煉鋼

    煉鋼工藝流程

    采礦（獲得鐵礦石）----選礦（將鐵礦石破碎、磁選成鐵精粉）---燒結（將鐵精粉燒結成具有一定強度、粒度的燒結礦）---冶煉（將燒結礦運送至高爐，熱風、焦碳使燒結礦還原成鐵水，并脫硫）---煉鋼（在轉爐內(nèi)高壓氧氣將鐵水脫磷、去除夾雜，變成鋼水）---精練（進一步脫磷、去除夾雜，提高純凈度）---連鑄（熱狀態(tài)下將鋼水鑄成具有一定形狀的連鑄坯）---軋鋼（將連鑄坯軋制成用戶要求的各種型號的鋼材，如板材、線材、管材等）。

    煉鐵與煉鋼的區(qū)別

    1、原料不同。煉鐵原料為鐵礦石、焦炭等，煉鋼原料為生鐵和廢鋼。

    2、設備不同。通常煉鐵用的設備是高爐，煉鋼用的是轉爐、電爐等。

    3、工藝不同。煉鐵是鋼鐵生產(chǎn)的上游、工藝不同。煉鐵是鋼鐵生產(chǎn)的上游工藝，煉鐵得到的生鐵是煉鋼工藝的原料，即煉鐵在前，煉鋼在后。

    4、產(chǎn)品不同。煉鐵的產(chǎn)品是生鐵（鐵水）或鑄鐵，煉鋼的產(chǎn)品是鋼（注：生鐵經(jīng)過脫碳等處理后即成為鋼，鋼鐵的區(qū)別在于含碳量不同）。

    綜上所述：煉鋼和煉鐵是鋼鐵生產(chǎn)中的兩個階段，一般是先煉鐵，而后進一步進行煉鋼，最后得到各種鋼材。

    如果把生產(chǎn)鋼材的過程比作蛋炒飯，那么煉鐵就可以看做是蒸米飯的過程，而煉鋼就是把做好的大米飯拿過來炒的過程。

    想到這里，鄭振東就簡單的把自己所學的知識復述了一遍。

    “你說的這些都對。”武進步肯定的點了點頭，然后語氣蕭索的說道：“咱們鋼鐵廠既沒有平爐，至于轉爐那就更沒有了，所以根本煉不了鋼，只能煉鐵！”

    鄭振東不免有些驚訝，趕緊追問道：“沒有平爐？怎么會這樣？我知道咱們沒有轉爐，怎么連平爐都沒有啊？”

    武進步嘆道：“咱們廠現(xiàn)在沒有技術呀，你也知道咱們國家跟西方國家的關系不好，所以他們對我們實行技術封鎖，我們得不到先進的技術。

    再加上咱們資金緊張，根本經(jīng)不起折騰和浪費，所以暫時就只能光煉鐵不煉鋼了?！?br/>
    鄭振東聽到這里點了點頭，接著也跟著嘆氣，想著以后看看有機會能不能改變這種現(xiàn)狀。

    三人又聊了幾句，鄭振東看時間不早了，便開口道：“小孟，等周末有時間，伱喊上老劉，咱們到時候聚一下！”

    孟慶宇點點頭，道：“嗯，好的東哥，等晚上下了班，我就跟老劉說！”

    三人站起身走到水池，把飯盒清洗干凈。

    然后鄭振東在武進步和孟慶宇的陪同下，走到食堂兌換處換了一些飯票，這才往外走去。

    出了食堂后，鄭振東笑著拍了拍孟慶宇的胳膊，道：“行了，小孟，我先去上班了，咱們有空再聊！”

    “好的東哥，那我也去上班了，咱們回聊，等有空的時候，我去工程指揮部看你！”

    說完這句話，孟慶宇點了點頭，然后拿著飯盒往東面走去。