屈窦说着,往后招了招手,先前一直躲在冶铁高炉后的屈入墨,缓缓走了出来。
屈入墨,本是兵户之女,并非足不出户的大家闺秀,之前,屈入墨还一直在苏州城中摆摊,售卖木质首饰来着。
兵户之女,没有那么多讲究,再说,现在也缺人,所以屈窦在征得苏文铤的同意之后,就将屈入墨叫来杂造局,帮忙冶铁炼钢。
屈入墨在爹爹的耳濡目染之下,对冶铁一道,早已烂熟于胸。不仅仅是冶铁,因屈窦还是一个熟手木匠,所以,屈入墨也会一些木匠活,那些拿去苏州城售卖的木质首饰,就是屈入墨自己制作的。
而且,屈窦也不怕屈入墨在千户所中受到欺辱,因为在这里,她老爹是二把手,屈入墨在千户所中,就像将军的女儿到了军营,谁敢欺负。
至于军营之中不能出现女人这一点,更是被屈窦与苏文铤丢到了爪哇国,就连卫所制都败坏了,谁还注意这些,再说,这不缺人么。
再者,屈入墨平时只呆在杂造局,不出去外面,杂造局有一道门直通千户所中间的小院,屈窦和苏文铤划拨了一间厢房出来,当做屈入墨平时休息之所,来回千户所,也有马车接送,这就更安全了。
屈入墨顺着爹爹的召唤,慢慢从高炉后面转身走出,走到屈窦身边。
大壮抬头一看,女子……如仙女姐姐般的女子啊!不知怎的,大壮心中异常火热,心里激动不已,心中娶媳妇儿的念头井喷……
屈入墨到底不是大门不出二门不迈的大家闺秀,经过刚开始的羞涩后,屈入墨很快就调整过来,脸露甜甜微笑,道“你们好,以后你们就是我的师弟了!”
这就算互相认识了,接下来,则开始轰轰烈烈的冶铁大业。
“千户大人,这就是冶铁的高炉。”
大壮等人,在屈入墨的指点下,开始装填炉料,屈窦则以手点指,给苏文铤进行介绍。
苏文铤走上高炉旁边的阶梯,想要上去看看这高炉究竟是何模样,屈窦则紧跟苏文铤身后,一来,保护千户大人的安全,二来,也可及时解答千户大人的疑惑。
炼钢,其实可以分为两个大过程冶铁,和炼钢。
炼钢之前,得需要有铁水。
所谓炼钢,就是通过各种方法,去出铁水中的硫、磷、氮等元素,控制含碳量,控制硅、锰、铬、镍等元素含量,以达到生产各种性能不同钢材的过程。
所以,第一步是要有铁水,这个过程叫做冶铁。
高炉冶铁法,在秦汉时期,已经是一种高效而经济的冶铁方法。
到了明朝,苏文铤现在所见的高炉,已经是一种更加成熟的冶铁方式。
“千户大人,小心!”
炉子旁的台阶很高,站在上面,可以看见炉中景象,苏文铤倾斜着身体观看,引得身后的屈窦直冒冷汗。
“那种黄色和红色的砖头,是耐火砖吗?”
苏文铤随手一指炉中,身体半靠在高炉上面,随口问道。
“是的大人,那就是耐火砖!”屈窦看了一眼后答道。
屈窦很不明白,怎么千户大人会对高炉感兴趣,站这么高,实在太危险了。
这个时期的耐火砖,是利用富含三氧化硅的黏土烧制而成,有的还渗入了石英砂、草拌泥等。据史载,这种耐火砖可以承受一千四百多度的高温。
要是仔细研究一下,说不定这种耐火砖,可以承受的高温,会超过一千五百度,超过一千五百度的炉温,都可以炼钢了。
但实际上,因为古代的鼓风装置不行,冶铁炉的炉温可能才一千二百度左右。
苏文铤和屈窦,在高炉旁高高的台阶上观看高炉内部,大壮等人,则在屈入墨的指点下,持续不断,往高炉内填装炉料。
焦炭、铁矿、石灰石等,并且,苏文铤注意到,这些原料,已经经过加工,虽然还没有达到“粉末”的程度,但也是比较细碎的小颗粒。
苏文铤走下炉子旁边的台阶,来到地面。屈窦跟在苏文铤身后,暗自松了一口气,遇到一个好奇心重的上官,作为下属,实在心累!
苏文铤转到高炉后面,见高炉下部的位置,有一根很粗的管子,这种管子看起来也像是使用耐火砖堆砌而成。
“千户大人,这是高炉的鼓风管。”屈窦在旁解说。
“嗯?”
苏文铤点头,顺着鼓风管,往管子另一端看去,这管子,竟延伸到了杂造局外面,穿透墙壁,不知道外面又是什么模样。
“千户大人,这边有一道小门,可以去到外面。”屈窦指着一道小门说道。
“那出去看一看,见识一下你们是如何送风的。”
屈窦推开小门,两人出得门外,却见此处已是千户所的边缘,前方不远处,就是千户所高高的围墙,围墙内,则有一条五六米宽的小溪。
溪流奔腾,哗哗声入耳,这条溪流乃是人工挖掘而成,目的,就是为了给一些水动装置动力。
一架水车,被安装在小溪旁,水流带动水车,水车带动几根木质“连杆”,来回做往复运动,“连杆”末端,连着几个木制风箱。
这是一个古代版本的水排鼓风器阵列组!
苏文铤连连点头,耐着性子,听屈窦讲解了半天原理。其实,作为一个现代人,这点原理难不住苏文铤,恐怕一个初中生都可以说的头头是道。
不过苏文铤没有打断屈窦,让他说吧,屈窦说得如此起劲,作为一个长官,这点小小的表现需求,还是要满足下属的。
回到杂造局,苏文铤继续绕着高炉观看。
高炉前面,左侧有一条出铁管道,管道下面,放了许多结构复杂的东西。
“千户大人,这是泥范,用来浇铸生铁片的。”屈窦在一旁解释道。
所谓的泥范,就是用泥做的模具,当然,这不是普通的泥,它在铁水高温的侵蚀下,不会变形与开裂,这是属于古代劳动人民的智慧结晶。
“嗯。”
苏文铤点头,又走到高炉右侧,这里,也有一条出铁水的管道,管道下面,则是一个方塘,方塘旁边,堆放了大量柳木棍。
“千户大人,此为炼制熟铁的方塘。”屈窦解释道。
苏文铤知道,屈窦他们使用的炼钢方法,是灌钢法,灌钢法,又叫生熟法,也就是说,用生铁夹熟铁,一起加热炼钢,再经过手工锻打,就可以得到品质较好的钢,这种钢,古代称之为“宿铁”!
杂造局这一套冶铁装置,不仅仅是高炉本体,它一炉的料,可以生产生铁,并浇铸成薄片,易于之后的灌钢法炼钢。
同时也生产“熟铁”,方法是让铁水流入方塘,趁热,用柳木棍搅拌即可,待冷却后,那就是一方塘的“熟铁”。
以前,若要炼制“熟铁”,都是将冷却凝固的铁水,再次加热,融化或半融化后,再行炼制。而这套方法,铁水从高炉里流出,趁热就处理了,节省了时间与再次加热的耗费,既经济又高效。
这套方法,乃是宋应星天工开物中记载过的方法,不过,这种方法,早就开始使用了,宋应星只是记录而已。
只不过,这样生产出来的生铁,就是我们熟知的那个生铁,但是,产出的“熟铁”,却不是现代意义上的熟铁。
产出的“熟铁”,只是一个泛指,反正不是生铁就是“熟铁”,“熟铁”的含碳量很低,并且其中的其他杂质,如硫、磷、硅、锰,含量也非常低。
但是,因为柳木棍的搅拌,其中留下了大量氧化物,加之含碳量底,因此不能用来铸造刀剑鸟铳等兵器。
苏文铤看完冶铁装置,大壮他们也将炉料装填完成。
点火,开始冶炼。
苏文铤则返回静止空间,查阅资料,看能不能在现有基础上,改善冶铁质量,缩短冶铁时间。提高效率。
经过一番查询后,苏文铤弄清了高炉冶铁的三个要素,只要将这三个要素吃透,应该就能想出改善方法。
高炉冶铁三个要素,一为“筑炉之术”,二为“原料加工”,三为“鼓风之术”。
目前的高炉构筑技术,已经相当成熟了,筑炉使用的耐火砖,甚至可以承受一千四百多度的高温,而目前的炉温,才一千二百度,还有提升的空间。
所以,筑炉之术,或者说耐火砖,暂时不需要改进。
原料加工这一块,古人已经意识到,将原料碾碎,可以增加冶铁质量,缩短冶铁时间。但是,古人们只是将之碾成碎块,还不够碎,将之碾成粉末小颗粒,效果会更好。
这是一个改善的方向,可以在杂造局后面,小溪边,构架一台水力碾压机,直接将矿石等原料碾磨成粉!
至于第三个要素,鼓风之术,目前使用的水排鼓风器阵列组,经过几千年的演化发展而成,已经是一种高级的鼓风技术。
但如果想要提高炉温,恐怕不是很够。
苏文铤倒是想到了一个替换方案,使用静止空间中的五轴联动数控机床,加工出一台风车,内装离心风扇,使用齿轮传动,并用水力或者畜力驱动,经过大小齿轮的传动,可以获得很高的转速。
这种装置,可以参考抽油烟机,如果将抽油烟机的离心风扇扩大几倍,并多加几组,那么风力,一定会十分凶猛。
可以轻松秒杀古代版的水排鼓风器阵列组。
甚至,风力太猛,还会导致炉温飙升,超过耐火砖承受阀值,将高炉烧毁,也不无可能。
因为焦炭燃烧的温度,还可以大幅提高,如果氧气足够,提高到两千多度,都没有问题。
而现在的炉温才一千二百度,由此可见,增加炉子供氧量,或者说增强通风,可以显著提高炉温!
但是,这套离心风车的方案,被苏文铤否了。
为什么?
因为这种东西,太过超前,现在不适合拿出来使用,等以后势力强大了,倒是可以造出来用一用,现在么,就显得太过惊世骇俗。
否了这套方案,苏文铤立即又想到另外一套方案,那就是预热!
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