我的科学时代 - 第327章 正儿八经的钢！

    第327章 正儿八经的钢！
    火红色高温铁水接触废钢，似如海浪般翻涌飞溅，剧烈沸腾，待在炉前安全区域之外的工人们只觉一股滚滚热意扑面而来，笼罩全身。
    这是钢铁的炽热。
    根据地所用废钢绝大多数来自收购，以太行实业公司的名义，通过高价方式收购废钢，在陕西和山西建立了一条类似后世废旧金属回收产业链，无论是根据地百姓，亦或者根据地之外的商人和百姓，非常乐意把得来的各种废钢卖给太行实业公司。
    至于这些废钢怎么来的……
    英雄不问出处，废钢不问来路。
    凭借太行实业公司建立的这条废钢收购产业链，根据地电炉钢厂才有源源不断的废钢供应，当前试验炉废钢供应亦然。
    当然，只要首次冶炼试验成功，便可建立起一条钢锭供应正循环体系，摆脱废钢供应完全依赖于外界收购的处境。
    “停止注入铁水，加入主渣料和混合熔剂。”待转炉内的铁水高度达到限位值，装入总量约占70%左右，伫立于主控室内时刻观察的余华，立即给出新的指令。
    收到指令的起重工孙鸿，停止倾倒铁水，将盛铁桶放在限定区域，而后吊运装有造渣料和混合溶剂的漏斗，来到转炉上方，打开底部漏斗，加入渣料。
    主渣料为石灰石，混合溶剂则是生白云石和萤石。
    前者用于脱磷和脱硫，乃是转炉炼钢法主造渣剂，缺陷在于容易出现熔解缓慢的情况，后者类似催化剂，加速石灰熔解成渣，并降低钢水喷溅，两者缺一不可。
    钢水喷溅可不是开玩笑的，稍不注意，就有可能引起致命的生产事故。
    三种辅助冶金材料，经过冶金学界无数科学家一次又一次次试验，耗费无数资金和心血，甚至血的代价才最终得来。
    伴随着三种造渣原料添加进转炉，炉体内部顿时发生变化，石灰石在高温和助熔剂作用之下，与铁水混合，不断吸收其中的硫磷元素。
    整个钢铁冶炼过程之中，硅和碳属放热元素，锰属于有益元素性质，即可在钢水之中降低其含量，亦可增加锰冶炼高锰钢，磷硫属于有害元素性质，必须尽可能去除或降低其成分含量。
    磷的主要害处在于降低钢的塑性和韧性，使之出现冷脆性，而硫的主要害处在于使钢热脆性变大。
    “炉体回转垂直，空分机供应氧气，氧枪高枪位。”余华见状，转头向主控室的两名操作员命令道。
    主控室设立两个操控台，一个负责转炉，一个负责氧枪，整座试验炉拥有正式操作资格的人员，包含余华在内总共三人。
    一般而言，氧枪喷头与转炉液态熔池表面之间的高度分为高中低三处，吹炼效果不同，高枪位化渣，中枪位降低喷溅，快速脱碳，低枪位化二渣，按照造渣方法不同制定枪位配置。
    造渣分为单渣法和双渣法，单渣法通常在冶炼过程中只造一次渣，枪位选择高+中结合。
    双渣法顾名思义，在冶炼过程中造两次渣，枪位先用高+中，再用低+中，冶炼过程复杂，通常用于硅钢和炮钢的冶炼。
    首次冶炼试验选择的是单渣法，暂时不上双渣。
    得到余华的命令，经过重重选拔和严格培训的年轻转炉操作员点了点头，面容严肃，双手紧握操纵杆，缓缓前推，以每秒两度左右的转动速度，使得转炉回归九十度垂直角。
    “嗡！”与此同时，处于最低功率怠速状态的空气分离设备，逐渐提升到最高功率，满负荷运转，向试验炉全力供应纯氧。
    这边，随着转炉垂直正对上方的氧枪，年轻操作员控制氧枪上升处于最高枪位，三孔喷头瞄准一片火红的转炉内部，待气压表显示的工作氧压达到8个标准大气压，随即按下供氧按钮。
    顷刻间，一道尖锐而高频的声响，顿时响彻厂房，进入所有人耳畔。
    高压纯氧于金属管道内高速向前运动，顷刻间达到音速，跨越短短数米距离来到拉瓦尔喷管结构的喷头部位，由于气流截面积陡然增加，纯氧运动速度和压力激增，瞬间提升一个数量级，从几百米每秒来到数公里每秒。
    前进，冲击！
    三股氧气流似如长剑般直刺转炉，吹拂于铁水表面，纯氧与高温铁水产生最剧烈和最直接的氧化反应，铁水温度迅速暴增。
    氧气转炉炼钢法的主热源，基本来自于入炉铁水的物理热与化学热，温度约一千三百摄氏度左右，配合高纯度氧气吹炼产生的氧化左右，最终温度能够达到一千七百摄氏度左右，无须补给额外热量，如此方可节约能源。
    比起当前世界工业国主流的平炉炼钢，氧吹炉炼钢工艺技术领先的地方绝不仅仅只是产量。
    试验炉内，正值吹炼初期的铁水化学成分不断变化，硅和氧气生成二氧化硅，向外释放高额化学热，铁水之中硅含量以肉眼可见的速度降低，随后，石灰石与助熔剂等渣料加速熔解化渣，于铁水表面形成一层薄薄的高碱性炉渣。
    有了这层炉渣开始，铁水内部杂质元素似如找到家般，迅速靠拢凝聚，炉渣厚度增加。
    时间慢慢推移，两分钟过后，伴随着铁水之中的硅降低到最低程度，锰和磷相继进入高温氧化放热阶段，使得铁水温度进一步升高，使得熔池温度控制在1550摄氏度左右。
    到了这一步，整个吹炼过程已经来到中期阶段。
    现在，铁水之中的硅、锰、磷和硫等杂质元素，已经在高温和渣料、助熔剂作用之下，统统转化为高品质炉渣。
    炉渣的好坏，可以客观反映钢水质量和洁净度，从某种意义上讲，炼钢就是连渣。
    “下降到中枪位，冷循环功率达到最高，对铁水进行快速脱碳。”
    主控室内，余华抬起右手，看着手表显示的时间，已经过去十分钟，随即向氧枪操作员给出指令。
    按照余华构建的试验炉钢水冶炼动态数学模型，经过十分钟吹炼的铁水，内部化学杂质已经转换为炉渣，现在要做的就是把铁水转变成钢水！
    铁变钢，核心在于碳含量。
    碳含量低于0.25%的钢叫做低碳钢，力学性能较低，一般称之为‘软钢’。
    碳含量在0.25%—0.65%区间的叫做中碳钢，具有良好的力学性能和化学性能，主要应用于各种机械零件，军工领域生产所需的枪管钢，炮钢，装甲钢等等特种钢材，皆是基于中碳钢框架延伸改进，添加各种改善材料力学性能的有益元素，例如锰、镍、钨、铬、钼、钒等，成为人们常说的合金钢和结构钢。
    另外，素有钢铁贵族之称的硅钢，同属于中碳钢框架。
    含碳量在0.6%—1.7%区间的叫做高碳钢，业内常称之为工具钢，具有极佳的力学性能和化学性能，但韧性和塑性较低，通常用作金属切削工具，例如车刀、铣刀、铰刀、镗刀等等刀具。
    当然，与中碳钢一样，添加各种有益元素可以使其成为高碳合金钢，例如高碳钨钢，高碳锰钢等等。
    而首次冶炼试验选择的目标，便是应用最广泛的中碳钢。
    “是！”
    年轻氧枪操作员立即点头，操控氧枪喷头下降高度，由于缺乏炉内实时观察设备，氧枪喷头的具体位置，仅能通过操控台的下降速率人为估算，基本以感觉就可以的感觉作为判断标准。
    很不正规，但胜在实用。
    毕竟罗马不是一天建成的，这些钢铁厂配套设施和仪器，得一步一步发展才能拥有，一步登天无异于痴人说梦。
    事实上，除了氧枪喷头高度不能精确控制之外，还有钢水成分和碳含量无法动态精确测量等等问题存在，动态精确测量可以随时随地掌握钢水的成分和碳含量，某种元素少了，那就添加，某种元素多了，那就降低，如此达到冶炼专属钢种的目标。
    然而，试验炉还不具备这个条件，首次冶炼试验完全依赖于余华构建的钢水冶炼数学模型计算数据，如果数学模型和现实之间差距甚远，那便意味着试验失败。
    这边，氧枪操作员心中计算下降速率，感觉喷头差不多下降到中枪位高度，随即按下暂停开关。
    转炉上方，与中枪位误差约五厘米的氧枪喷头，持续喷出高超音速状态的纯氧，以更高的冲击力冲击熔池铁水，使之翻滚搅拌，进入快速脱碳阶段。
    熔池铁水在纯氧冲击下沿顺时针快速运动翻涌，内部碳元素不断生成一氧化碳和二氧化碳，一股股棕色有害烟雾冒出，沿着排气管道而行，通过烟囱向外排出。
    塞上明珠榆林，第一次有了重工业的味道。
    这是污染，亦是……
    希望！
    ……
    五分钟过后，处于快速脱碳阶段的熔池内，温度来到1600摄氏度，铁水含碳量持续下降，最终突破2%关键节点。
    现在，铁水转变为钢水。
    但还不够！
    余华面色平静，双眼注视转炉，脑海思维计算机启动，调用70%以上的计算资源，持续推演钢水冶炼数学模型，引入所有变量因素和相关数据，实现最大限度模拟现实转炉内部反应。
    1.5%碳含量，高碳钢区间。
    1.3%碳含量，高碳钢区间。
    0.8%碳含量，高碳钢区间。
    0.59%碳含量，进入中碳钢。
    “停止供氧！”脑海之中钢水碳含量达到0.55%，转瞬，右手高高举起的余华，猛地放下，向氧枪操作员给出指令。
    早已准备就绪的氧枪操作员，毫不犹豫按下开关，关闭供氧。
    “嗡！”氧枪供氧时极具穿透力的尖锐轰鸣声消失，厂房内忽然间陷入短暂的安静，唯有转炉内钢水翻滚和空气分离机运转声。
    待在四周的工人和战士们经过短暂愣神，立马反应过来，明白发生了什么，面露激动之色，全部严阵以待。
    最重要的时刻来了！
    “炉体倾转，挡渣球准备，出钢水。”余华没有耽搁，抬手看了看时间，向转炉操作员和各个生产小组下达新的命令。
    钢水冶炼数学模型的碳含量数据最终定格于0.55%，力学性能和化学性能优于电炉钢厂所炼电炉钢20%以上，完全可以满足单杠柴油机活塞、曲轴、齿轮和低膛压迫击炮管需求。
    当然，这是模拟计算结果，实际误差值究竟是多少并不清楚，余华希望误差值能在1%以下。
    总冶炼耗时33分钟，现在，出钢水，浇铸原形钢锭。
    杨志和一众红军战士们凝望试验炉，俗称‘钢包’的盛钢桶来到出钢水口，内部装有脱氧剂，与此同时，转炉操作员控制炉体倾转角度，挡渣球装置进入准备状态。
    挡渣球装置，主要防止钢渣与钢水大量混合，由七十年代日本冶金界设计，结构上就是一颗由白云石和铁芯构成的球体，技术含量一般，设计极为精妙，余华毫不客气把这个精妙设计用了起来。
    此时此刻，所有人屏气敛息，连大气都不敢喘。
    出钢口金属挡板打开，一团红色火焰似如爆炸般轰然冒出，向上翻腾，声势浩大，还未等众人反应过来，短短一秒过后，炽热且滚烫的钢水沿着沟槽快速流淌，进入位于正下方的钢包之内。
    “出来了，钢水出来了！”看着这一幕，最近距离的工人和战士热泪盈眶，情不自禁发自源于内心最深处的呼唤。
    钢水，象征着未来的钢水，历史性的时刻悄然诞生。
    看着源源不断流淌而出的钢水，在场每一个人似如着了魔般，全都陷入痴迷状态，一股莫名之感自灵魂深处涌动，传遍全身，呈明黄色极度耀眼的钢水远远比任何绝世美女更具吸引力。
    它是如此的澎湃有力，它是如此的明媚动人……
    钢水出炉的消息一经传出，如同重磅炸弹般席卷三岔湾所有人，整个三岔湾瞬间沸腾起来，无数军工局工人和红一师战士们激动万分，以各自的方式庆祝此刻。
    1937年8月3日上午10：20分，世界上由氧气顶吹转炉冶炼的第一炉钢水诞生，地点——中华陕北榆林三岔湾。
    “加入挡渣球，准备好圆锭模具。”余华面色沉稳且冷静，并不在意周围工人战士们的情绪，透过炉口看着炉内熔池已经减少四分之三，继续说道。
    钢水出炉值得庆祝，但谁都可以庆祝，唯独他不能。
    首次冶炼试验，还没有结束。
    总调度员点头，迅速挥舞旗帜，向挡渣球生产组和钢水浇铸生产组传达各自的指令。
    很快，直径8厘米的挡渣球放入转炉出钢口位置上方，抵挡周围炉渣，与此同时，处于待命状态的钢水浇注生产组立即忙碌起来，检查圆形钢锭模具有无问题。
    圆形钢锭模具内径80毫米，长度2.4米，总共九十套，采用并联方式连接提高浇注效率，这些圆锭浇注完成将会送往柳树沟工业区，进行回火锻压和轧制，转变为无缝钢管，经过一系列处理成为合格的标准迫击炮管胚料。
    数分钟过后，钢水倒完，装着两吨明黄色钢水的钢包由十吨级行车缓缓吊起，离开转炉，来到浇注区上空。
    起重组和浇注组不断沟通联系，钢包逐渐下降高度，来到浇注口上方，角度倾斜，水口对准位置，转瞬，温度高达一千五百摄氏度的钢水顿时流出，沿着浇注口进入一个个圆锭模具之内。
    两吨钢水浇注完毕，场面壮观至极，九十套圆锭模具燃起滚滚烈焰，内部钢水进入冷却阶段。
    “余副组长，我们接下来要做什么？”见到下方浇注区的场景，同样待在主控室内的杨志，出声好奇道。
    余华闻言，笑着回应道：“等真正的试验检测结果，炼出了钢，那么首次冶炼试验通过，进行二十四小时试生产，如果炼的是铁，那就宣告失败，找出问题修改。”
    尽管余华非常清楚炼出的是钢，但在没有正式试验检测结果出炉之前，他必须持以最基本的严谨。
    “原来如此，那我们炼出的肯定是钢。”杨志闻言，点了点头，一双目光凝望着浇注区九十套圆锭模具，轻声呢喃，心中充满期望。
    按照每套模具二米四长度计算，一根圆形钢锭能造出四根迫击炮管，这里的圆锭理论上能造出三百六十根炮管。
    三百六十根炮管，从某种意义上讲，这就是三百六十门迫击炮！
    厂房内经过第一炉钢水流出的喜悦之后，再次陷入满是期待的等待之中，所有人目光聚集于正在冷却的圆锭模具之上，明白这些成品质量最终决定首次冶炼试验是否成功。
    是钢？
    还是铁？
    圆锭模具内钢水冷却结晶，逐渐形成晶粒，几个小时过后，脱模的时间到了，随着第一套圆锭模具打开，呈火红色的圆锭映入众人眼帘，负责最终试验结果检测的两名工人抡着大锤上前，对着火红圆锭展开最简单的质量检测。
    这个年代检测是钢还是铁，最简单的办法就是——砸！
    生铁会崩碎，钢铁会变形。
    “咚咚咚！”大锤狠狠砸在圆锭表面，沉闷而有力的声音传出，火红色圆锭表面微微变形，呈不规则形态的氧化铁散落，圆锭本体没有出现任何崩碎现象。
    一锤不足以盖棺定论，两名工人在大家注视之下卖力抡着大锤，一次次锤击圆锭。
    看着圆锭遭受锤击的表面，围在四周的战士们和工人们尽量保持沉默和纪律，可没过多久，他们再也忍不住心中的情绪。
    这是钢！
    正儿八经的钢！
    (本章完)