Wie kann ich Stahl ohne Kohle in Serie produzieren?

Petrolkoks

Sie brauchen viel Öl, aber Sie sagen, sie haben viel Öl. So können sie Koks aus Petroleum, Petrolkoks . Es ist nur ein wenig schwieriger zu tun, aber nicht unerschwinglich schwer. Das Verfahren wäre vor der großtechnischen Stahlproduktion verfügbar, also kein Bootstrapping-Problem. Beachten Sie, dass es VIEL mehr CO2 produziert als die Verwendung von Kohle, etwa halb so viel mehr nach Gewicht, also erwarten Sie einen schlimmeren Treibhauseffekt. Sie werden das Öl auch als Brennstoff verwenden, also brauchen Sie viel davon. Ehrlich gesagt, so viel Öl und keine Kohle zu haben, ist nicht sehr glaubwürdig, aber das ist eine andere Frage. Wenn sie mehrmals mehr Öl haben als die Erde, wird es Ihnen gut gehen.

Hier ist ein Bild des gesamten Prozesses

Und ein Bild, wie der Koker konkret funktioniert.

Frühere Systeme waren noch einfacher.

Als Nebeneffekt werden sie viel Naphtha, Diesel, Benzin und Methan haben, also können sie das als Treibstoff für Dampfmaschinen verwenden.

Alternativ können Sie Cola aus Holz herstellen, aber Sie brauchen eine absurde Menge Holz, wie mehr, als die meisten Länder nachhaltig produzieren können. Wie ein Wald, der größer ist als jedes andere Landbiom zusammen.

Schmelztiegel Stahl

Der Hauptgrund für die Verwendung von Kohle oder Koks ist, dass es so verbrennt, dass das Eisen mit Kohlenstoff legiert wird. Rohöl brennt nicht, sondern der Dampf, der davon austritt, das heißt, Sie können Ihr Eisenerz nicht einfach in Öl eintauchen und verbrennen, weil die Hitze über dem Erz wäre. Es gibt auch keine gute Möglichkeit, Öl unter Eisenerz so zu verbrennen, dass ein Austausch des Kohlenstoffs des Pertrols mit dem geschmolzenen Eisen möglich ist.

Allerdings schmolzen die versiegelten Tiegelstähle, die Sie in der klassischen bis hochmittelalterlichen Periode sehen, das Erz nicht in der Kohle/Holzkohle, sondern mischten Erz und Holzkohle in einem Tiegel und erhitzten dann den Tiegel von außen. Der Brennstoff kann in diesem Fall alles mit ausreichender Hitze sein, einschließlich brennendem Öl, und das Eisen legiert sich mit dem Kohlenstoff aus der Holzkohle, um Ihren Kohlenstoffstahl herzustellen.

Normalerweise erfordert die Herstellung von Eisen nur aus Holzkohle und einem hochwertigen Eisenerz etwa 50-60 Teile Holzkohle und 2 Teile Eisenerz (nach Gewicht), um 1 Teil raffinierten Stahl zu erhalten. Technisch gesehen kann man Stahl also nur mit Holzkohle herstellen, aber bei dem Versuch, Stahl auf diese Weise in Massenproduktion herzustellen, würden einem sehr schnell die Bäume ausgehen. Durch die Verwendung der Tiegelmethode benötigen Sie nur eine geringe Menge Holzkohle. Es braucht ungefähr 2-3 Teile Holzkohle auf 75 Teile Eisenerz (nach Gewicht). Und die Wärme kann vollständig aus Ihrer wahrscheinlich billigeren Energiequelle bezogen werden: Ihrem Öl.

Der Grund, warum dieses Verfahren von der industriellen Revolution nicht mehr verwendet wurde, war, dass es zu mehr Verunreinigungen führt, da Verunreinigungen normalerweise aus einem Vorblock fließen, wenn er sich erhitzt, oder aus dem Schlackenabzug eines Stapelofens, während ein versiegelter Tiegel sie alle zusammenhält in einer Weise, dass Sie das Eisen für eine gewisse Zeit vollständig geschmolzen halten müssen, während sich die Verunreinigungen abscheiden, damit sie weggebrochen werden können. Das bedeutet, dass Sie etwas mehr Arbeit benötigen als ein Stapelofen, um einen minderwertigen Stahl zu erhalten. Selbst wenn Sie die Silikat- und Sauerstoffverunreinigungen mit einem verschlossenen Tiegel entfernen, sind Schwefel und Phosphor schwieriger zu handhaben. Dazu benötigen Sie einen Heißwindmechanismus, der die Spitze eines verschlossenen Tiegels negiert.

Hier haben Sie die Wahl zum Weltenbau:

A: Massenproduktion von Wootz-Stahl

Eine Ausgrabungsstätte in Merv von etwa 900 n. Chr. zeigt uns, dass versiegelter Tiegelstahl in großen Chargen hergestellt werden konnte, indem viele Tiegel in einen großen unterirdischen Ofen gestellt wurden. Diese Methode würde nicht nur für Ihre Zwecke funktionieren, sondern hilft auch, Brennstoffverschwendung zu vermeiden, da unterirdische Öfen die Wärme so viel besser speichern als ihre oberirdischen Varianten. Während viele behaupten, dass der Hochofen der Grund für den Stahlboom war, war der viel wichtigere Faktor tatsächlich die Erfindung besserer Werkzeuge für die Stahlbearbeitung. Walzenpressen, Gesenkpressen, Drahtlehren, Metalldrehmaschinen usw. aus dem Industriezeitalter ermöglichten es den Menschen, die sehr mühsame Aufgabe des Hämmerns von Stahl in die benötigten Formen zu überspringen. Fügen Sie dazu einen mechanischen Hammer hinzu, um die Unreinheiten von Ihren Pucks zu brechen, und Sie können mit sehr wenig Holzkohle sehr große Mengen Damaststahl herstellen. Es gewann' t nehmen Sie ein Temperament sowie Stahl aus dem Industriezeitalter; Erwarten Sie also keine so gute Schlag-/Vibrationsbeständigkeit oder Federung, aber es wird dennoch für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet sein.

B: Ersetzen von Holzkohle durch Koks in einem Stapel- oder Blockofen.

Vor dem 17. Jahrhundert wurde auf diese Weise normalerweise Stahl geschmolzen. Während dies über einen längeren Zeitraum sehr schlecht für Ihre Wälder wäre, kann Holzkohle durchaus anstelle von Koks für die Massenproduktion von Stahl verwendet werden. Traditionelle Tatara-Öfen werden heute noch in Japan verwendet, um Stahlchargen von mehr als 1 Tonne nur mit Holzkohle herzustellen. Der von diesen Öfen produzierte Stahl produziert kleine Mengen von Tamahagane mit hohem Kohlenstoffgehalt, wie es bei der Katana-Herstellung verwendet wird, und der Rest wird für die Herstellung einer breiten Palette von Massenprodukten aus Kohlenstoffstahl wie Küchenmessern verkauft.

C: Sprung nach vorn zu einer moderneren Stahlproduktionsmethode.

Wenn Sie Qualitätsstahl aus dem Industriezeitalter in Massenproduktion herstellen möchten, müssen Sie das tun, was wir in der moderneren Stahlproduktion tun. 1. Beginnen Sie wie oben beschrieben mit Tiegelstahl, verwenden Sie jedoch offene Tiegel mit Schlackenöffnungen, die Sie mit Sauerstoff heißstrahlen können, bis alle Verunreinigungen (einschließlich Kohlenstoff) entfernt sind. Dadurch entsteht ein sehr weiches, aber reines Eisen. Dann geben Sie in der Endphase Ihre Holzkohle in den Schmelztiegel und verschließen ihn, um den Kohlenstoff in der Endphase des Schmelzens wieder einzuführen. Dies würde Stahl von höherer Qualität als die frühe industrielle Revolution ergeben, da Sie Ihren endgültigen Kohlenstoffgehalt so viel genauer kontrollieren können und er mit sehr wenig Holzkohle hergestellt werden kann, die sich hauptsächlich auf das Verbrennen von Öl stützt.

Eine weitere Lösung für einen Sprung nach vorne ist die Verwendung von Petrolkoks, wie in Johns Antwort beschrieben, aber dies ist wohl ein schwierigerer Sprung nach vorne, da die zur Herstellung des Zeugs erforderlichen Ölraffinerien vergleichsweise komplexer und ohne einen bereits bestehenden Rahmen des Industriezeitalters zur Unterstützung seiner Herstellung vergleichsweise komplexer und schwieriger herzustellen sind .

Vor der Verwendung von Kohle als Kohlenstoffquelle bei der Stahlherstellung wurden früher Bäume verwendet. Scheite wurden in das geschmolzene Metall gegeben. Als die Versorgung mit Bäumen nicht aufrechterhalten werden konnte, begann man Kohle zu verwenden.