正文 第一百零九章 发展工业

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 为了增加粮食储备，以防灾年、战争、灾荒，夏雪按照后世的粮食储备方法新建了许多粮食仓库，并派重兵保护。


 为了把这些仓库建设得更加利于长久储存粮食，防虫、防鼠、防雨、防火、防潮、防霉等，也为了把仓库建设的更加坚固、耐用、防守严密，夏雪不得不新建了几个水泥厂，生产未来时代常用的建筑材料水泥、混凝土等。


 水泥生产好在技术比较简单，以石灰石和粘土为主要原料，经破碎、配料、磨细制成生料，然后喂入水泥窑中煅烧成熟料，再将熟料加适量石膏等磨细就成了。有了水泥，混凝土也就有了。


 隋朝古代的建筑胶凝材料主要用糯米石灰浆。糯米石灰浆是糯米汁与石灰浆掺和的砖石结构胶粘剂。其制法为：在铁锅上加接木桶，放入糯米和水，用文火熬炼糯米成汁，随时用耙推搅，不使停滞。用瓢勺取验其浓淡，以滴下成丝为度，取出存放在瓦缸内备用。将糯米汁与石灰浆掺和，称为对浆。其法为：将石灰用水化开，使之溶化匀净，去掉杂质，再以糯米浓汁兑入其中，掺和搅勻。


 糯米石灰浆不但产量小，而且还浪费糯米等粮食资源，当然不行。夏雪生产出了后世常用的建筑胶凝材料水泥，不但原料丰富、产量大、更加坚固结实，而且不怕水，在建设晒盐的盐田池也需要用到，包括修建水库、水坝、河堤、水渠、房屋、马路、城池、厂房等等都需要大量用到，所以，对于建设水泥厂夏雪几乎是和建设盐田晒盐池同步进行的。


 而修建各种建筑设施也需要大量的钢筋、钢铁，所以，大型新技术炼钢厂也在同时加紧建设。


 鉴于隋朝末年工业科技非常落后，基础太差，那些未来的自动化技术、人工智能、纳米技术、基因技术、量子技术、航天技术、核能技术等等高精尖科技根本就不用考虑，夏雪根据实际只能先按照十八世纪、十九世纪、二十世纪的一些比较粗糙落后的工业技术作为参考，先建立基本的工业基础。好在夏雪是个“学霸”，除过化学生物专业外，对科技发展、工业制造、化学实验、物理工程等等都深入学习过。


 炼钢技术，由于隋朝没有电力、没有自动化控制，只能参考十八世纪、十九世纪、二十世纪的炼钢技术，虽然这些炼钢技术相比未来还比较落后，但相比隋朝末年，当时在全世界都是最先进、最顶尖的技术了。


 隋朝末年，主要制钢工艺是炒钢法和灌钢法，其次还有百炼钢法和炒铁渗碳法，其缺点是:（1）含碳量一般较低。（2）碳分布往往不够均匀。（3）钢中所含杂质往往较多。（4）生产率很低。


 八闽当时炼钢技术更落后，许多人是把铁矿石放在简单的火坑里，加上木炭燃烧加热升温，得到的温度在铁的液化点之下，产品铁块中含有渣，再把铁块中的渣用锻打的方式挤出，锻成块炼铁。这种半凝固态冶炼不但效率极为低下，劳动强度大，而且熟铁品质很差。


 为了提高炼铁效率和质量，为了得到液态的铁水，需要提高炉子的温度，想提高炉温就需要增大炉子高度，所以夏雪首先要建设炼铁高炉。经过研究，夏雪设计的炼铁高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹 、炉缸5部分。


 炉子高了，炉内的料层对空气流通的阻力增大，因此必须强制向炉内鼓风，虽然这时没有电力，不过由于八闽水力非常丰富，夏雪设计出利用水力进行鼓风的方式。


 用这种方法得到了熔融状态的铁水。由于这种方法需要使用大量的木炭作为还原剂及燃料，为了防止造成森林的枯竭，因为夏雪以后要大力发展和建造海军战舰和海上贸易货船，需要大量木材。所以，夏雪决定改用焦炭作为炼钢燃料，反正天使国的煤炭资源很丰富。


 焦炭是在烟煤在隔绝空气的条件下，加热到950-1050℃，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成的，热值更高，而且还起到还原剂、发热剂和料柱骨架作用，更适合高炉炼铁。


 夏雪决定炼铁高炉采用焦炭代替木炭，为高炉的大型化奠定了基础，可以说是古代冶金史上的一个重大里程碑。


 高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂(石灰石)，从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。


 由于高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单 ，生产量大，劳动生产效率高，能耗低等优点，夏雪发明的高炉焦炭炼铁技术和隋朝原来的小作坊式的炼铁技术相比，无论在规模、生产率和装备条件上，都有了天壤之别。高炉炼铁厂建好以后，天使国的铁矿冶炼效率和质量大为提高，每天生产的生铁总量几乎是原来技术的几百倍。


 直接由炼铁高炉中生产出的是粗制铁，也叫生铁，生铁是含碳量大于2%的铁碳合金，生铁性能为坚硬、耐压、耐磨、铸造性好，但生铁脆，不能锻压。所以，为了其他更多用途，需要把大部分生铁进一步精炼成钢、熟铁。


 熟铁是用生铁精炼而成的比较纯的铁。含碳量在0.02%以下，又叫锻铁、纯铁。熟铁质地很软，塑性好，延展性好，可以拉成丝，强度和硬度均较低，容易锻造和焊接。


 钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。人们通常将其与铁合称为钢铁，为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢一般分碳钢和合金钢。碳钢是最常用的普通钢，按含碳量不同，碳钢又分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。随含碳量升高，碳钢的硬度增加、韧性下降。合金钢又叫特种钢，在碳钢的基础上加入一种或多种合金元素，使钢的组织结构和性能发生变化，从而具有一些特殊性能，如高硬度、高耐磨性、高韧性、耐腐蚀性等等。


 对于进一步将生铁精炼成钢和熟铁，夏雪对古代的炼钢技术和设备进行了改革。


 夏雪知道，如果把空气或氧气吹到足够数量的铁水中，那么它会引起液态金属的强烈燃烧，并维持和升高温度，使金属在不用燃料的情况下保持液态，并除去碳（部分）和磷、硫，把铁变成钢。这样不但效率高，而且节省燃料。于是夏雪又发明了的转炉炼钢，转炉炼钢只有三个阶段：1、装料；2、吹入氧气熔炼；3、出钢。程序简单效率高，工人们都非常高兴。


 不过夏雪很快就发现出了新问题，用此法炼出的钢太脆，一击就碎，经过分析，原因是矿石中含磷较高。铁矿中大多含磷比较高，此法只限于吹炼含磷少的生铁。


 夏雪经过认真研究，发现石灰石能使铁水脱磷，但必须把转炉原先的酸性硅酸质炉衬改为碱性炉衬。夏雪利用半个月时间在炼钢厂进行了实验，用碱性耐火砖砌衬，在转炉冶炼过程中与鼓风的同时添加石灰石使炉渣成为高碱性，结果炼出了脱磷的钢，获得了成功。


 从此天使国进入了以铁水作为原料高效精炼钢水的大生产时代，每天生产的钢铁已经比当时整个世界每天生产的钢铁总量都要多。


 夏雪在建设炼钢厂的同时建造了铸造、轧钢车间，这样进入炼铁厂的铁矿石经过几道工序后，最终就会变成自己需要的各种钢铁产品了，这样的流水线生产设计大大提高了生产效率。


 有了充足的各种性能的钢铁做后盾，夏雪信心大增，决定建造更先进的机床设备，为以后加工生产更先进、更精密的装备和武器打基础。机床是指制造机器的机器，亦称工作母机或工具机。一般分为金属切削机床、锻压机床和木工机床等。凡属精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需在机床上用切削的方法进行最终加工。


 夏雪决定首先制造的是不需要太高科技含量的普通车床、钻床、镗床、铣床、刨插床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床等。


 那些未来的高科技机床，比如智能机床、数控机床等她觉得目前根本不用考虑。


 在动力上，除过利用水力以外，夏雪设计了一种用脚踏板和连杆旋转曲轴，可以把转动动能贮存在飞轮上的车床上，并从直接旋转工件发展到了旋转床头箱，床头箱是一个用于夹持工件的卡盘，这样不但减轻了劳动强度，而且大大提高了工作效率。


 当然，这些先进冶炼钢铁的技术和锻造加工技术夏雪依然采取的是严格保密措施，全部封闭式生产，所有生产厂区外人不得进入，有专门的保安队进行巡逻检查。 　

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