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以木炭未鼓风的温度,铁矿石最多是还原成海绵状生铁,还原铁水是不可能的,而纯铁熔点在一千五百度以上,化成铁水更难,因此这个时代的冶铁工匠见到铁水绝对是个奇迹。可温度远远高于木炭的焦炭热鼓风冶炼也带来了一个麻烦:之前用于木炭炼铁炉的炉壁材料无法承受这样的火温,不需多久便一一烧穿。
如果没有改变历史,古代工匠们依旧要靠反复锻打才能去除生铁里的杂质,但这个过程也会去掉生铁里的碳。所以,冶炼的后半段是如何把碳渗回去,对此各国工匠有各种各样的办法,然而这些办法都不具备大规模、低价格的可能。真正可以大规模生产钢的办法是1740年由英国钟表匠本杰明·亨斯曼第二次发明的坩埚法[注],以及后来贝塞麦转炉炼钢等现代炼钢法。
按照那篇英国近代钢铁生产技术论文对坩埚法的描述:一个坩埚炉一次只能容纳一个九千克的坩埚,一天最多生产三至四次,每年只能生产十六至十八吨坩埚钢,一个有五个坩埚炉的工厂每年只能有八十吨的产量。三十年后,技术进步使得坩埚容量增加至十八千克,但五孔式坩埚炉的产量每年也不过三百二十吨。
当然,这些数字熊荆是记不住的,却足以给他留下坩埚法产量太低的印象,加上成本上的考虑,虽然造府已用寻煤时发现的石墨制造了几个石墨坩埚,可熊荆还是把精力投在贝塞麦转炉上。至于高磷生铁的危害,他绞尽脑汁后只能借鉴汉阳铁厂当年的教训,在炉壁内改用碱性炉衬去除生铁里的磷,然后什么是碱性炉衬,什么是酸性炉衬,只能是工匠自己慢慢摸索了。
摇篮式的化铁炉里,新的炉衬颜色有些白,这些是集全府之力找到的耐火新材料。
“炉砖只铺了一半?”新炉衬熊荆不认识,他只觉得这有些像大理石。
“是的,殿下。”与熊荆一起入炉查看的,除了欧丑,还有陶尹、集尹以及少集尹,前者听名字就知道是烧陶的,和孔铁官一样,而后两者,他们的职责是负责全国矿产的探矿采集。所以叫集尹。
两人的想法很简单:王太子殿下既然能弄出烧化恶铁的火,那自己无论如何也要找到能耐受住这种火焰的土石,更烈的炉火下,钜铁无论如何都是能练出来的。
“殿下,此种耐火石与黑墨一般酥松,需与黑墨炉一样铸烧方可成型,今尚有一半炉衬还未烧成。”炉衬现在由陶尹负责,集尹找来的耐火石他试烧过,确实烧不化。
“何时才能烧成?”熊荆追问。他的手指抚在炉底的吹气口上,从这里吹进来的空气将与生铁里硅和碳剧烈燃烧,变成钢的时间非常之短,而炉的容积每次可以冶炼六百公斤钢。
“殿下,下月便可成。”陶尹是个老实人,经年累月的在炉火边,他的肤色好似黑陶。
“那就下月试炼。”熊荆站了起来,又看向钢液的倾倒口。炼钢结束后,整个化铁炉可以旋转往外倒出钢液,这些钢液将顺着沟渠流入安置好的沙范里。
这是没有办法的办法,造府还没有做出齿轮,没有齿轮就不能轧钢,不能轧钢就只有把钢水倒入剑模或者其他沙范里,然后再锻打成形。炼焦、炼铁、炼钢、烧玻璃,这些固然是大事,但齿轮、轴承,这些小东西同样很重要。
淖狡见了‘距造出钜铁已是不远’的熟铁,心下已有些满意;熊荆知道下个月可以进行转炉试炼,也没有说什么。只是心里他知道成功的机会不大,虽然转炉炼钢用的生铁是特意挑选过的木炭生铁,可谁又能保证它是低磷的呢?
“殿下,是否可先试黑墨炉?”熊荆在意转炉,欧丑却马上想试炼坩埚。
“是可以试一试。”熊荆并不反对,“第一次试炼,你务必要小心。”
“唯。”欧丑揖道,又问:“殿下能否亲临?”
“不佞恐怕来不了。”坩埚冶炼是盖盖炼的,来了也看不到什么,熊荆拒绝之后又道:“然则……你记住,铁中碳不可超过百二,碳多则钢硬,碳少则钢软。若入炉的是纯铁,那就应该再加碳;若是生熟铁混合入炉,不佞就不知道是否要加碳了。”
“殿下,如此说来只可将纯铁入炉冶炼?”熊荆知道的就这么多,而且还是纯理论,欧丑听来则是金科玉律,用心默记之后才再问。
“最好如此。”生熟铁混炼成钢,说是这样说,可谁也能拿不准比例。最笨的办法是把生铁练成不含什么杂质的纯铁,然后再加入碳,坩埚如果是加盖密封闷烧,碳就能渗到纯铁里。“只是如此一来成本就高了。”熊荆对坩埚钢有些忧虑。
“钜铁难得,一炉铁水可铸数柄钜铁宝剑,其价值数十金。”欧丑劝道。“殿下不必过虑。”
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