歐洲煉鐵技術的進步-向高爐發展的過程
由古代至中世紀歐洲所用的煉鐵爐是兩種很不相同的爐子,一是bowl爐和dome爐為代表的爐床爐,另一種就是筒形爐(豎形爐),兩者均是煉鐵用爐。爐床爐稱為萊恩爐或ruppenfeuer爐,豎形爐又稱之為鐵片爐或沃爾夫爐。
萊恩爐在歐洲各地使用,以科爾西勘鍛冶及卡塔蘭鍛冶最有名。科爾西勘鍛冶用埃爾巴島的輝鐵礦,首先將礦石焙燒、燒結、還原、粉碎,在蹄形爐內煉制成還原鐵,這種科爾西勘的萊恩法20世紀初還有些地方存留著(圖1)。
圖1 科爾西勘冶煉法爐子
卡塔蘭鍛冶的發源地是加泰羅尼亞比利牛斯山脈,由巴斯克人的煉鐵匠傳入相鄰的法國各地。煉鐵爐是四方形的爐床,中間裝有垂直的隔板,在風口的相反方向是裝料口,以隔板分開,風口一側裝入木炭與粉礦,另一側裝填鐵礦石。將中間隔板拔出時,還原氣氛的火焰向礦石方向吹去,在木炭和粉礦一側噴水、冶煉6h可得到150kg鐵,所得鐵的收得率是30%。卡塔蘭冶煉法在阿里埃日縣1840年還有49個地方在生產,產量為6000t鐵。由礦石直接煉鐵的低筒型爐,20世紀初在瑞典好像保持著原貌,稱為農夫爐而留存著(圖2)。這樣的爐子是北歐的芬蘭、瑞典、挪威等國自古使用的,也稱之為奧斯蒙爐,在芬蘭至今仍留存著,與現代的高爐共存。
圖2 瑞典的農夫爐
瑞典有關煉鐵技術的起源有著各種說法,7世紀時曾被稱為鐵的母國。原料是用沼鐵礦,爐體形狀下面的澆口杯是四方形,上面是圓形。筒形爐體,高1.0668m(3.5ft)、上部直徑0.7620m(2.5ft)。兩個腳踏風箱送風,升溫燃料不是木炭,而是柴,柴在爐內炭化,在粉碎的礦石周邊堆積,煉制生鐵。14世紀以來,奧斯蒙鐵由德國商人在呂貝克等地冶鍛加工,從這里再輸出。了解更多的有關世界著名鋼廠(瑞典烏德霍姆UDDEHOLM工具鋼、日本大同模具鋼、德國葛利茲模具鋼、美國熔爐斯伯粉末工具鋼、日本不二越高速鋼、日立模具鋼等)的最新產品動態資訊,敬請關注東莞市弘超模具科技有限公司模具鋼材專業網站www.syfukang.com。
鐵片爐是否是在沒有筒形爐的地區由古老的煉鐵爐發展起來的呢?此點尚不明確,在羅馬等地筒形爐與鐵片爐兩者均有。鐵片爐后來成為高爐發展的原形爐,是歐洲產業革命具有原動力作用的爐型(圖3)。
圖3 Agricola的鐵片爐
鐵片爐在德國大規模開采鐵礦的地區使用,爐體高度增加,產量也增大。這樣的地區從奧地利中部直到南斯拉夫最西部的Noricum,這個地區是以出產優質鐵礦而知名的,羅馬帝國末期的日耳曼民族大遷移之前,由凱爾特人操作煉鐵業。以后斯拉夫及各日耳曼種族為爭奪這個地區的統治權反復爭斗,結果在788年由Frankish Kingdom的領袖統治了Noricum地區,這里便由Frankish人管轄。在Noricum生產的鐵,除了制作武器,還制造犁以及牛馬的蹄鐵等。在建立起歐洲中世封建社會經濟基礎的同時,村村興起鍛冶工業,制造蹄鐵等,走向工業化大量生產。Noricum以后成為施蒂里亞和克恩滕那樣歐洲知名的煉鐵業中心。圖4為羅馬帝國的軍團和鐵產地,見題圖(+軍團,○中的數字是軍團編號;----Populonia帝國的版圖(最大時);▲鐵產地)。
10世紀以后,歐洲各地煉鐵業興盛,中世紀在歐洲的煉鐵業發展中,修道院起了不小的作用,修道士們提倡熱愛勞動,又有知識,對于利用機械提高勞動生產率都有貢獻。
施蒂里亞及克恩滕的鐵片爐,是從爐頂交替裝入鐵礦石和木炭,下部的風口用風箱吹入空氣,18h作業后爐底生成鐵塊(土鋼,300kg),從爐體下部取出。
在誕生了高爐以后鐵片爐仍留存至19世紀中葉,最早鐵片爐的高度在3.05m(1Oft)以下,以后發展到5.79~7.32m(19~24ft)。16世紀的標準高度是3.3m。薩克森人亞格雷柯拉的名著“De re metallica”中對中世紀的煉鐵技術有詳盡描述。作者推測鐵片爐的爐底一定有除濕的空洞(風箱煉鐵爐形狀像小船那樣的部件)。
把鐵片爐的作業條件做些改變,也即降低風口使之緩緩傾斜,礦石的裝入量少些,不斷的排渣,進行冶煉,澆注鐵塊時也不中斷作業,連續地送風,這種爐子稱為Blauofen,這種爐子與鐵片爐高度相同,可作為鐵片爐用,也可作為高爐使用。
在克恩滕地區,16世紀的鐵片爐發展轉向高爐,建立只有冶制生鐵用的筒形爐,這種爐有封閉的爐胸,稱為Flossofen。高度為3.66~4.27m( 12~14ft)。有風口1個,爐腹直徑0.91m(3ft),爐床直徑0.46m(18in),爐子用耐火的花崗巖做成,此種爐子不久以后增加高度,向高爐發展。更多信息
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