坩埚是什么?它为啥能承受一千多度的铁水,到底是用什么材料做的

坩埚是什么?它为啥能承受一千多度的铁水,到底是用什么材料做的

由于熔炼炉低,鼓风能力一般,熔炼后的铁在熔炼炉中的滞留时间很短,所以熔炼后的铁水都是没有液化的、像海绵一样的固体块状。而且只能一次一次的炼,不能实现连续生产,产量很低。后来,炉子就被设计得越来越高,鼓风也越来越好,就能锻造出一块生铁来。

除了这个简易的块炼铁炉之外,古人常用的炉子还有两种,一种是炼铁高炉,另外一种就是坩埚炉了,这两种高炉都是在炼铜竖炉和熔铜坩埚的基础上发展出来的。

中国古代的熔铜技术,使用的是“内加热”,也就是将铜料和木炭放入炉中,然后通过鼓风的方式,将里面的金属熔化。“内加热”的熔炼铜的热效率高于“外加热”,且能获得更好的熔炼结果。

所以后来的人们在使用冶铁采用的也是“内加热”技术。人们会将破碎的铁矿石和木炭放入炉子里,然后也是通过鼓风的方式进行燃烧熔炼,但由于铁的熔点比铜的熔点要高很多,所以在冶炼铁的时候采用冶铜的熔炉就存在着耐火度等一系列问题。

所以随着时间长河的流逝,冶炼铁的工艺也在不断革新、改进,后来也有了冶铁专门用的“炉子”——高炉和坩埚炉。那古时候熔炉、高炉、坩埚炉在冶铁方面又有什么不同的性质呢?

古代使用的“炉”

熔炉

春秋战国初期,冶铁用的是草泥质熔铜炉。这种材料的耐火能力很差,炉子能够使用的时间也很短,当时的人们没有从熔炉的材料入手,只是单纯地加厚而已。在延长炉龄方面效果不显著,所用的冶铁材料对炉壁的腐蚀仍比较严重,无法实现降渣精炼。

后来,炉壁的材质从“泥”变成了“砂”,这一改革,就使炉壁的耐火性大大增加,但是砂质太多,韧性又变差了,于是人们又开始想办法。

所以第三次人们终于把重点放在了材料的使用上,他们将泥质材料与砂质材料相结合,充分发挥了泥质材料的韧性,砂质材料的“高耐火”的优势,来构筑一座有着多层材料的冶铁熔炉。

从炉内到炉表依次为:第一层是炉衬层,含大量细小砂粒;第二层是一种含大量粗砂的、具有一定抗热性能的的砂质炉层,当炉衬被腐蚀掉后,仍然可以依赖于这一层不停地进行熔炼。

第三层为厚泥质耐火砖层,用于维持骨架结构和保温,第四个层面为草泥表壳层。这种熔炉的构造和材质,基本上满足了那个时候冶炼铁的需要,并一直持续到了西汉。

到了汉朝,又有了一种用煤或者木炭、石英砂和黏土等掺杂而成的黑色耐火材料,这是在连炉材料上的一个创新,这种比用黏土和石英砂等包裹混合的材料更加坚硬。

而在熔炉的四周,都修筑着这样的黑色耐火材料,这就意味着,炼铁的工匠们,也认识到了这种黑色的耐火材料的特性。随后,这种新的黑色材料被大量运用,不光是城镇作坊,就连一些深山老林里的熔炼作坊里,也被大量采用。

炼铁高炉

慢慢的,冶铁熔炉就这样在战国时代得到了发展,出现了“炼铁高炉”,最终在西汉时代趋于完善。在鼓风技术的限制下,汉代的炼铁高炉从其外形出发,以椭圆形断面的方法,增加了炼铁的产量。然而,由于炉身太高,与当年的鼓风装置不符。

所以即使对鼓风装置进行了些许改进,也无法让高耸的高炉获得足够的空气,这就导致了炉温不足,乃至“冻结事故”。比如古荥镇的高炉遗址,就是一个很好的例子。因为高炉太大,导致高炉内的空气质量和温度都不能满足要求,所以有时会出现冻结事故。返回搜狐,查看更多

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