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  • 1 # 指尖時

    鍊鐵用的裝置叫高爐,也稱為鼓風爐。它的形狀像一個筒。鍊鐵的方法就是從爐頂加入礦石、焦炭和石灰石,從爐底部向爐內通入加壓空氣,在焦炭燃燒時,礦石、石灰石與焦炭一起發生反應,最終形成鐵水和爐渣。

    高爐內有這樣幾個區域,爐底是接裝鐵水的地方,叫爐缸,爐缸上面的部分叫爐腹,爐腹再往上的一段叫爐身(有時還可以再細分)。在爐身的頂部有一個加料裝置,爐料(也就是礦石、焦炭和石灰石)就是從這裡進入爐中的。在爐缸的上部沿爐子四周排列著十幾到幾十根鼓風的管子,管子接到爐子的風口,經過預熱的空氣和噴入爐內的燃料(如油或天然氣等)就是透過這些管子噴入爐內的。此時進入爐內的預熱空氣可達900至1250攝氏度高溫,這樣的高溫氣體進入爐內後會與焦炭發生劇烈反應,生成煤氣(一氧化碳)同時沿爐子內部上升,達到1650攝氏度,使爐料變成鐵水和渣。爐腹是高爐最熱的部位,因為那裡是空氣與焦炭激烈反應(也就是燃燒)的地方。為了保護外殼為鋼板的爐子不被燒壞,人們在爐子的內部砌上耐火材料。在爐壁內還嵌有冷水迴圈系統、噴水裝置等。由礦石生成的鐵水聚集在爐缸內,爐缸裝著出鐵水的出鐵口和出渣的出渣口。因為爐渣比鐵水要輕,是飄浮在鐵水上的,所以出渣口在出鐵口的上方。大型高爐的出鐵口和出渣口都不只一個。看看示意圖吧。

    高爐的生產是連續性的,一經點燃,沒有特別情況就一直燃燒下去(通常高爐從開爐到停爐的時間可達十年以上)。爐身內會按層次地加裝焦炭、礦石、石灰石。焦炭則是在爐底被點燃繼而被熱空氣吹得劇烈燃燒,使礦石熔化出鐵水,焦炭的灰燼則與石灰石、鐵礦石殘渣形成爐渣。熾熱的煤氣從燃燒區上升並加熱了爐中添入的新爐料,然後再從爐頂的煤氣管道匯出。根據高爐的規模大小,出鐵的多少及次數也不一樣,一般的每晝夜出鐵6~12次。大型高爐有2~5個鐵口,輪流開口出鐵。每次出鐵間隔30~60分鐘。放出來的鐵水要流進鐵水罐,然後被運到鍊鋼廠進行鍊鋼,也可以就近進行生鐵的鑄造。出鐵時用電鑽將出鐵口打通,讓鐵水順著鐵水溝流入鐵水罐。出完鐵水後,用一種叫泥炮的機器將封堵出鐵口用的堵口泥打進出鐵口,封住這個出口。出鐵後過一會兒就開始排放爐渣。爐渣有專門的渣罐來盛接,裝滿後運走。因為高爐是連續作業的,所以下面出渣時,爐內的劇烈燃燒依舊,當爐渣快出完時,正在爐渣上面熊熊燃燒的爐料也到了出渣口附近,此時的場面將非常壯觀——有火焰從出渣口噴出。這時就要將出渣口封堵住。一般高爐有兩個出渣口,現代一些巨型高爐減少了出渣量,便不再設出渣口,讓爐渣隨著鐵水一起從出鐵口流出,然後再清理掉爐渣。高爐出鐵出渣的地方也叫高爐出鐵場,這裡是高爐最繁忙的地方。我們一般在電影電視上看到工人們揮汗在爐前工作的景像,其實都是在高爐出鐵場拍攝的。鐵水罐和爐渣罐大多是靠火車來運輸的,因此在高爐的旁邊總是有火車和鐵軌的。

    在18世紀以前,人們鍊鐵還沒有使用焦炭而是使用煤或木炭。那時的高爐也很小,到20世紀初,美國的大型高爐也還只是日產幾百噸鐵。19世紀中期,人們發明了熱風吹入高爐的方法而不再吹冷風,20世紀初革新了高爐鼓風機,高爐鍊鐵便得到了迅速的發展。現代的高爐高度為20多米到30多米,真徑6到14米,每天可生產1千到1萬噸生鐵。

    過去的小型高爐爐壁沒有冷卻裝置,19世紀60年代高爐開始使用水進行冷卻。冷卻的方法有多種,而且因為高爐各區域的溫度不一樣,所採取的冷卻方式也有所不同。有的地方用水箱,有的地方噴水,有的地方通風等等。帶走高爐熱量的水經冷卻後再重複使用。

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