Как я могу массово производить сталь без угля?

Нефтяной кокс

Им нужно много нефти, а вы говорите, что нефти у них много. Так что они могут делать кокс из нефти, нефтекокса . Это просто немного сложнее сделать, но не слишком сложно. Этот процесс будет доступен до крупномасштабного производства стали, так что проблем с запуском не будет. Обратите внимание, что он производит НАМНОГО больше CO2, чем при использовании угля, примерно в два раза больше по весу, так что ожидайте худшего парникового эффекта. Вы также будете использовать масло в качестве топлива, поэтому его нужно много. Честно говоря, такое количество нефти и отсутствие угля не очень правдоподобно, но это другой вопрос. Если у них нефти в несколько раз больше, чем на земле, то все в порядке.

Вот изображение всего процесса

И изображение того, как конкретно работает кокер.

Более ранние системы были еще проще.

В качестве побочного эффекта у них будет много нафты, дизельного топлива, бензина и метана, поэтому они могут использовать это в качестве топлива для паровых двигателей.

В качестве альтернативы вы можете производить кокс из дерева, но вам нужно абсурдное количество древесины, больше, чем большинство стран могут производить экологически безопасным способом. Как лес больше, чем любой другой наземный биом вместе взятый.

тигельная сталь

Основная причина использования угля или кокса заключается в том, что они сгорают таким образом, что железо сплавляется с углеродом. Сырая нефть не горит, а пар, исходящий от нее, горит, это означает, что вы не можете просто погрузить свою железную руду в масло и сжечь ее, потому что тепло будет выше руды. Также нет хорошего способа сжигания нефти под железной рудой таким образом, чтобы обеспечить обмен углерода бензина с расплавленным железом.

Тем не менее, герметичные тигельные стали, которые вы видите в периоды от классического до средневековья, не плавили руду внутри угля / древесного угля, вместо этого они смешивали активированную руду и древесный уголь внутри тигля, а затем нагревали тигель снаружи. Топливом в этом случае может быть что угодно с достаточной теплотой, включая горящее масло, а железо будет сплавляться с углеродом из древесного угля, чтобы сделать вашу углеродистую сталь.

Обычно для производства железа из древесного угля и высококачественной железной руды требуется около 50-60 частей древесного угля и 2 части железной руды (по весу), чтобы получить 1 часть очищенной стали. Таким образом, технически вы можете производить сталь, используя только древесный уголь, но у вас очень быстро закончатся деревья, пытающиеся массово производить сталь таким образом. Используя метод тигля, вам понадобится лишь небольшое количество древесного угля. Требуется примерно ~ 2-3 части древесного угля на 75 частей железной руды (по весу). И все тепло может быть получено из того, что, вероятно, станет вашим более дешевым источником энергии: вашей нефти.

Причина, по которой этот метод больше не использовался во время промышленной революции, заключалась в том, что он приводит к большему количеству примесей, потому что примеси обычно вытекают из блюма при его нагревании или из шлакового отверстия шахтной печи, тогда как герметичный тигель удерживает их все вместе. таким образом, что вам нужно держать железо полностью расплавленным в течение определенного периода времени, в то время как примеси отделяются, чтобы их можно было отделить. Это означает, что вам нужно немного больше труда, чем в штабельной печи, чтобы получить низкокачественную сталь. Даже когда вы удаляете примеси силиката и кислорода с помощью герметичного тигля, с серой и фосфором работать сложнее. Для этого вам нужен механизм горячего дутья, который сводит на нет смысл герметичного тигля.

Здесь у вас есть выбор построения мира:

A: Массовое производство стали Wootz

Место раскопок в Мерве примерно в 900 году нашей эры показывает нам, что герметичную сталь для тиглей можно было производить большими партиями, помещая множество тиглей в большую подземную печь. Этот метод не только подойдет для ваших целей, но и поможет предотвратить потери топлива, поскольку подземные печи сохраняют тепло намного лучше, чем их наземные разновидности. В то время как многие люди утверждают, что доменная печь была причиной сталелитейного бума, гораздо более важным фактором на самом деле было изобретение более совершенных инструментов для обработки стали. Роликовые прессы промышленной эры, штамповочные прессы, калибры для проволоки, токарные станки по металлу и т. д. позволили людям пропустить очень трудоемкую задачу придания стали необходимой формы. Добавьте к этому механический молоток для отбивания загрязнений от ваших шайб, и вы сможете производить очень большое количество булатной стали с очень небольшим количеством древесного угля. Это выиграло не закаляются так же, как стали промышленной эпохи; поэтому не ожидайте такой же хорошей устойчивости к ударам/вибрациям или упругости, но он все равно подойдет для широкого спектра применений.

B: Замена древесного угля коксом в дымовой трубе или блюм-печи.

До 1700-х годов сталь обычно выплавляли именно так. Хотя это было бы очень плохо для ваших лесов в течение любого серьезного периода времени, древесный уголь можно использовать вместо кокса для массового производства стали. Традиционные печи татара до сих пор используются в Японии для производства партий стали, превышающих 1 тонну, с использованием только древесного угля. Сталь, произведенная в этих печах, производит небольшое количество тамахагана с высоким содержанием углерода, который используется при изготовлении катаны, а остальное продается для изготовления широкого спектра изделий из углеродистой стали массового производства, таких как кухонные ножи.

C: Перейти к более современному методу производства стали.

Если вы хотите массово производить качественную сталь промышленной эпохи, вам нужно делать то, что мы делаем в более современном производстве стали. Во-первых, начните с тигельной стали, как описано выше, но используйте открытые тигли с шлаковыми отверстиями, которые можно продувать горячим кислородом до тех пор, пока не будут удалены все примеси (включая углерод). Это создаст очень мягкое, но чистое железо. Затем, на заключительном этапе, вы добавляете древесный уголь в тигель и запечатываете его, чтобы повторно ввести углерод на заключительном этапе плавки. Это позволит получить сталь более высокого качества, чем ранняя промышленная революция, потому что вы можете гораздо точнее контролировать конечное содержание углерода, и ее можно производить с использованием очень небольшого количества древесного угля, полагаясь в основном на сжигание масла.

Другим решением для перехода вперед является использование нефтяного кокса, как описано в ответе Джона, но это, возможно, более сложный шаг вперед, поскольку нефтеперерабатывающие заводы, необходимые для производства этого материала, сравнительно более сложны и трудны в производстве без уже существующей инфраструктуры промышленного века для поддержки его производства. .

До использования угля в качестве источника углерода при производстве стали использовались деревья. В расплавленный металл добавляли бревна. Когда поставка деревьев не могла быть устойчивой, начали использовать уголь.