¿Cómo puedo producir acero en masa sin carbón?

coque de petróleo

Necesitan mucho aceite, pero dices que tienen mucho aceite. Entonces pueden hacer coque de petróleo, coque de petróleo . Es un poco más difícil de hacer, pero no prohibitivamente difícil. El proceso estaría disponible antes de la producción de acero a gran escala, por lo que no habría problemas de arranque. Tenga en cuenta que produce MUCHO más CO2 que el uso de carbón, como la mitad más por peso, así que espere un peor efecto invernadero. También utilizará el aceite como combustible, por lo que necesitará mucho. Honestamente, tener tanto petróleo y nada de carbón no es muy creíble, pero esa es una cuestión diferente. Si tienen varias veces más aceite que el que tiene la tierra, estarás bien.

Aquí hay una imagen del proceso general.

Y una imagen de cómo funciona específicamente el coker.

Los sistemas anteriores eran aún más simples.

Como efecto secundario, tendrán mucha nafta, diesel, gasolina y metano, por lo que pueden estar usándolo como combustible para motores de vapor.

Alternativamente, puede hacer coque a partir de madera, pero necesita una cantidad absurda de madera, como más de la que la mayoría de los países pueden producir de manera sostenible. Como más bosque que cualquier otro bioma terrestre combinado.

Acero Crisol

La principal razón para usar carbón o coque es que se quema de una manera que alea el hierro con el carbono. El petróleo crudo no se quema, sino el vapor que sale de él, lo que significa que no puede simplemente sumergir el mineral de hierro en el petróleo y quemarlo, porque el calor estaría por encima del mineral. Tampoco existe una buena manera de quemar petróleo debajo del mineral de hierro de una manera que permita un intercambio del carbón del petróleo con el hierro fundido.

Dicho esto, los aceros de crisol sellados que se ven en los períodos clásico a alto-medieval no fundían el mineral dentro del carbón/carbón, sino que mezclaban el mineral y el carbón dentro de un crisol y luego calentaban el crisol desde el exterior. En este caso, el combustible puede ser cualquier cosa con suficiente calor, incluido el aceite quemado, y el hierro se alea con el carbono del carbón para fabricar acero al carbono.

Normalmente, hacer hierro a partir de carbón y mineral de hierro de alta calidad requiere alrededor de 50-60 partes de carbón y 2 partes de mineral de hierro (en peso) para obtener 1 parte de acero refinado. Por lo tanto, técnicamente se puede hacer acero usando solo carbón vegetal, pero se quedaría sin árboles muy rápido tratando de producir acero en masa de esta manera. Al usar el método del crisol, solo necesita una pequeña cantidad de carbón. Se necesitan alrededor de ~2-3 partes de carbón vegetal por 75 partes de mineral de hierro (por peso). Y todo el calor se puede obtener de lo que probablemente será su fuente de energía más barata: su petróleo.

La razón por la que este método ya no se usó durante la revolución industrial fue que conduce a más impurezas porque las impurezas normalmente fluyen de una floración a medida que se calienta, o de la ventilación de escoria de un horno de chimenea, mientras que un crisol sellado las mantiene juntas. de manera que necesite mantener el hierro completamente fundido durante un período de tiempo mientras las impurezas se separan para que puedan separarse. Esto significa que necesita un poco más de mano de obra que un horno de pila para obtener un acero inferior. Incluso cuando elimina las impurezas de silicato y oxígeno con un crisol sellado, el azufre y el fósforo son más difíciles de manejar. Para esto, necesita un mecanismo de explosión caliente que anule el punto de un crisol sellado.

Aquí tienes una opción de construcción mundial:

R: producción en masa de acero wootz

Un sitio de excavación en Merv de alrededor del año 900 d. C. nos muestra que el acero de crisol sellado podría producirse en grandes lotes colocando muchos crisoles en un gran horno subterráneo. Este método no solo funcionaría para sus propósitos, sino que también ayudaría a evitar el desperdicio de combustible, ya que los hornos subterráneos retienen el calor mucho mejor que la variedad de la superficie. Si bien muchas personas afirman que el alto horno fue la razón del auge del acero, el factor mucho más importante fue en realidad la invención de mejores herramientas para trabajar el acero. Las prensas de rodillos de la era industrial, las prensas de troquel, los calibres de alambre, los tornos de metal, etc. permitieron a las personas omitir la muy laboriosa tarea de martillar el acero en las formas necesarias. Agregue a esto un martillo mecánico para separar las impurezas de sus discos y podrá producir grandes cantidades de acero de damasco con muy poco carbón. Ganó' t tomar un temperamento, así como el acero de la era industrial; por lo tanto, no espere tan buena resistencia a los impactos/vibraciones o elasticidad, pero aun así se adaptará a una amplia gama de usos.

B: Sustituya el coque por carbón vegetal en un horno de chimenea o de floración.

Antes de 1700, así es como se fundía normalmente el acero. Si bien esto sería muy malo para sus bosques durante un período de tiempo considerable, el carbón vegetal se puede usar absolutamente en lugar del coque para producir acero en masa. Los hornos tatara tradicionales todavía se usan en Japón hoy en día para producir lotes de acero de más de 1 tonelada usando solo carbón vegetal. El acero producido por estos hornos produce pequeñas cantidades de tamahagane con alto contenido de carbono, como se usa en la fabricación de Katana, y el resto se vende para fabricar una amplia gama de productos de acero al carbono producidos en masa, como cuchillos de cocina.

C: Avance hacia un método de producción de acero más moderno.

Si desea producir en masa acero de calidad de la era industrial, debe hacer lo que hacemos en la producción de acero más moderna. Primero comience con acero de crisol como se describe anteriormente, pero use crisoles abiertos con respiraderos de escoria que pueda soplar con oxígeno caliente hasta que se eliminen todas las impurezas (incluido el carbono). Esto creará un hierro muy suave pero puro. Luego, en la etapa final, agrega su carbón al crisol y lo sella para reintroducir el carbón en la etapa final de fundición. Esto produciría acero que será de una calidad superior a la de la revolución industrial temprana porque se puede controlar con mucha más precisión el contenido final de carbono, y se puede fabricar con muy poco carbón vegetal y depende principalmente de la quema de aceite.

Otra solución de avance es usar coque de petróleo como se describe en la respuesta de John, pero podría decirse que este es un avance más difícil ya que las refinerías de petróleo necesarias para fabricar las cosas son comparativamente más complejas y difíciles de hacer sin un marco de edad industrial ya existente para respaldar su fabricación. .

Antes de utilizar el carbón como fuente de carbono cuando se fabricaba el acero, solían utilizarse árboles. Se agregaron troncos al metal fundido. Cuando el suministro de árboles no pudo sostenerse, se empezó a utilizar el carbón.