冶金工业：从自家后院铁匠铺到大规模生产，保尔·柯察金的现代化之路

当他回顾过去时，他不会后悔自己无所作为、浪费了光阴，也不会为自己是个卑鄙的人、过着平庸的生活而感到愧疚。

名不见经传的高级冶金工程师巴维尔·柯察金或许曾经说过：金属冶炼自古以来就是帝国的核心技术，是一个不传之秘。

如果想在灾难发生后尽快恢复现代生活水平，冶金行业必须放在重建的首位。

光在自家后院开个铁匠铺很难成就大事，需要从小事做起，然后做大做强。

一旦自杀小队从城市废墟中回收了大量金属，工作就可以开始了。

最容易处理的是铝，只需用木炭即可将其熔化。

拿一个大的金属桶（比如钢制汽油桶），在桶内垫上耐火泥，看上去跟街上卖烤红薯的烤炉很像。

将回收的废铝和木炭放入这个简易熔炉，点火后不断向内吹气，铝会很快熔化，可以直接用来铸造零件。

通过使用水力风箱，炮管甚至能够熔化钢铁。

这个桶显然不够强大，无法处理大量的回收钢材，但可以借助小型熔炉建造大型装置。

如果你还记得我们之前说的涡流效应的话，你可以自己造一个超大型电磁炉来炼钢。

这个大家伙的学名是中频感应炉，最外面是一个钢制的保护壳，里面装着感应线圈（一般是铜管做的），靠近老钢的地方也衬有耐火衬（上图是用于钢材热处理的，不需要衬里）。

将电源频率提高到300~2000HZ。在此条件下，涡流发热可以成功熔化钢。

收集到的废钢在钢管内熔化，需要吹入空气（压力容器技术提高后，吹入氧气效果最好），将废钢中的碳元素全部除去，再按比例添加碳（焦炭、石墨等）。在掌握实时测量钢水碳含量的技术之前，先除碳再加碳是唯一可行的炼钢方案。

必须注意的是，返回炉内的废钢必须经过严格处理，不含铁锈、油、水、其它金属等，吹氧时，向钢液中加入石灰石，可以有效地将炉渣粘结在钢水表面，便于清除。确认炉内钢水几乎不含碳后，停止供氧，并加入一定量的碳。

上一篇我们讲了弧焊，下面我们来把弧焊机扩展成一个大熔炉。

此炉温度高达3000℃，能轻易改变炉内化学气氛（酸碱度），不但能轻易去除碳，磷、硫等杂质也可以轻松去除，这是炼钢最高品质的技术方案，唯一的缺点就是建造成本太高了。

万一末世之后收集的废金属不够的话，就需要从铁矿石开始，这就需要一个综合的过程。

收集到的铁矿石经过粉碎、精选（详情请参阅磁性选矿机）、烧结（将矿粉粗略烧成块状）、高炉出铁，然后用于炼钢。

引进高炉是十分必要的。

图中是我国炼钢大跃进时期用过的高炉，当然不是很可靠，但已经很接近要求了。

不需要钢壳，用耐火砖砌一个很高的炉子，在炉子里层层堆放焦炭和铁矿石烧结矿，加入一定量的石灰石，用大火点燃即可。

如果不出意外的话，很快就能在出料口收集到炽热的铁水，除去炉渣后就可以开始炼钢工序了。

大家有没有觉得这个跟我们之前讲的石灰窑很像呢？确实是很像。

把铁水放进中频炉或者电弧炉去冶炼，有点浪费能源，最节能的方式是转炉。

转炉是一个旋转的大型钢桶，转炉本体由钢板制成，还设有防火内衬，炼钢时靠铁水本身的温度和化学反应的热量加热，不需要外界热源。

转炉按炉衬耐火材料的性质不同，分为碱性转炉（以镁砂或白云石为炉衬）和酸性转炉（以硅质材料为炉衬）。

它还向炉内吹入空气(最好是氧气)，以除去杂质。与电炉相比，炉温不易控制，炉温过高时需准备一些废钢补充冷却。进气方式可以是顶部吹，也可以是从底部吹。现在常用的是顶底联合吹炼，从顶部吹高压氧气，从底部吹氮气或氩气，这样可以使炉内钢水比较均匀。底吹的难度很大，需要恰到好处的气压，才能使气嘴前形成一个蘑菇状的保护壳。这种技术只有在改造后期才能发展起来。

钢冶炼到所要求的质量后，经过连铸（在热状态下把钢水浇铸成一定形状的连铸坯）、轧钢（把连铸坯轧成板材、线材、管材等）即可使用。

从零开始，经过上述过程，我们生产出来的钢材勉强达到地钢的标准。在当今社会，它肯定达不到标准。如果我们用它来制造火车、坦克、摩天大楼，那肯定是粗制滥造。但不要灰心。按照这个循环，钢铁的质量完全可以提高。用不了多久，我们就能迎来另一个钢铁时代。

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