从那以后,燃料上的突破就陷入了瓶颈期,为了获得更高的炉温,获得更高品质的钢材,西方人又开始从鼓风器具和冶铁炉两方面着手,冶铁炉的结果就是贝塞麦转炉的出现,而鼓风机则一开始是通过畜力带动水车,水车带动鼓风机,后来有了用于抽水的纽科门蒸汽机,就直接用蒸汽机带动水车了。
先获得液态钢,然后再用笨办法去脱磷,这样就得到了低磷钢。
3直接用铜炮
从燃料上讲,木炭炼铁这条路,大明走不通,只适用于英国或日本这种森林覆盖率高的岛国,而姜星火又不希望有限的铜资源被投入到军事工业里,所以,只能选择用铁炮,尝试煤炭炼铁的新方法,这也跟胡元澄的思路不谋而合。
结合刚才观察到的实际情况,姜星火大约明白了这玩意的运作原理,他刚才看到的,就是在炉底处的出铁水、炉渣口,是敞开式的装置,铁水、炉渣一齐出,炉渣随风吹飘而散。
这东西其实跟往泥巴里戳根木棍,是一个原理,只能说治标不治本,通过这种办法获得的钢材,算是勉强达标,但要说性能多好,那也不用指望。
而恢复宝钞的币值有两种办法。
不过灌钢法这玩意咋说呢.
正面评价,肯定是提高了生产效率,低成本高产出,但从负面意义上,那就是和稀泥,是不利于产出高品质钢材的,因此在姜星火前世,很多论坛上也讥笑正是灌钢法的大规模使用,才让华夏的武器,出现了类似于“考古式修仙”一样的“考古式宝刃”,也就是说,在宋代以后,都是时间越往前的武器,质量就越好,唐刀更是成为绝唱。
这里面有两个主要原因,其一是刚才说的,由于华夏储藏的铁矿石品位不太行,所以冶炼出来的铸铁非常脆,是很不适合作为火铳或大炮的发射管的,如果用料薄了,很容易就会发生炸膛,而如果厚了,那就会严重影响武器性能。
——“鸡蛋灌饼”。
事实上,想要完全去除或者一步脱硫脱磷姜星火不会,但只要能获得液态钢,脱磷的办法还是有几种的,难一点的譬如氧吹除磷、镁还原除磷,当然了,没有镁和高压氧气其实都无所谓,因为还有简单一点的办法——大明现在总有石灰石吧?
为什么非得要低磷铁?因为贝塞麦开始试验的时候就用的磷、硫低而且锰高的生铁作原料,初步成功了,改用其他生铁时,炼得的钢水都不行,虽然通过加镜铁(锰系铁合金,是一种脱硫脱氧剂,因其断面具有镜面样光辉,故称镜铁)能够有效缓解,但最重要的,还是要低磷铁,即便是后来英国人托马斯发现,当使用碱性耐火砖砌衬时,在转炉冶炼过程中使炉渣成为高碱性,可为铁矿石脱磷,也就是改进的“贝塞麦-托马斯法”,可铁矿石还是有严格的品质要求。
“从煤上着手?”
可对于这些治炼的工匠们,姜星火的威望却远超其他人。
因为掌握不好这个度,一开始灌钢法很麻烦,要灌入很多次生铁,后来灌钢技术在宋代以后不断被改进,减少了灌炼次数,到了现在永乐时期的大明,基本上都是一次成,之所以能一次成,就是因为现在的灌钢法,已把柔铁屈盘改为薄熟铁片,进一步增加了生熟铁的接触面,加速其“生熟相和,炼成则钢”的进程,泥封也改为草泥混封,密闭性更好。
炒钢法是华夏古代把生铁变成熟铁的主要方法,大约发明于西汉后期,原理就是把生铁加热成半液态,并不断搅拌,就像是炒肉的动作一样,使生铁中的碳分和杂质不断氧化,从而得到熟铁。
“以炒钢法和灌钢法为主。”
现在的问题就是,煤炭都是高磷高硫的,铁矿石的品位也不好,怎么才能解决炼出来的铁含硫、磷过高,极其容易炸膛的问题。
第一种,是姜星火现在正在做的,也就是通过纳钞中盐、发行国债等手段,回笼在市场上过度泛滥的宝钞,减少宝钞的总量这个道理很简单,只要宝钞的总量减少了,那么宝钞的币值就上升了。
“熔铁炉每次正常下料多少?正常出铁量是多少?几个人干,分别都做什么?”
看着对方镇定的神色,姜星火觉得,这应该是心里有底的意思。
别的不说,他们这些工匠的晋升等级就是在姜星火的提议下,才一力实施的,虽然现在只是草创,很多东西不完善,但工部毕竟有了这么个东西,也算是给工匠们一些奔头。
这当然不是两句废话。
姜星火没见过这个时代的冶金工业都是怎么运作的,这时候倒是充满了好奇,见国师想看,这些人也不敢怠慢,带着姜星火去观察送料场。
姜星火断定道:“不要把主要精力放在改进冶铁炉了,从冶铁炉上面动脑筋应该是不行的,因为无论如何改进冶铁炉,炉温都不够得到液态钢水。”
“这个叫甑炉,底厚如蒸饭用的大木甑,又叫冲天炉,易搬动,两三个人就能抬起来把铁水倾倒出来,跟熔铁炉一样,也是用来炼生铁,但这种小炉子主要是做白口铁。”
跟贝塞麦炼钢法虽然途经不同,但结果是一样的,都能获得低磷钢,这就是殊途同归。
所以,在铁不行的条件下,贝塞麦炼钢法是用不了的。
而提高炉温不行,这路子里面就俩个主要的材料,一个是铁,一个是煤。
但是这些思路,按照过去的经验,都是错误的啊!
煤又没有其他种类,就算有,也得重新挖掘,能不能用还不知道呢。
所以,没有合适的理由,胡元澄也没有前往国师的府邸拜访,两人算是颇为陌生。
至于所谓的尖端技术保密.
好吧,大明铸炮也没啥尖端技术,再者说,胡氏父子这辈子是肯定跑不出大明了,用人不疑疑人不用的道理还是不消说的。
“代差”这个判断标准,也很简单,那就是什么时候能够稳定获得1600度高温。
铁的话,熟铁虽然比生铁含硫量低,但熟铁太软了,很难用来当炮管,所以生铁不行,熟铁不行,最终的结果,就是把铁进化成钢,不铸铁炮,而是铸造钢炮。
姜星火点了点头,这两种经典的冶炼方法,他还是知道的。
姜星火听罢点了点头,看来胡元澄也意识到了问题所在。
不是做不出来炉子,而是压根就没有低磷铁!
答案不难,公元1709年。
这位国师大人,还真是孜孜不倦地寻找改进的思路。
胡元澄虽然被授予了工部的官职,但仅仅是大使。而“大使”这个词,在明代跟后世的意思完全不一样,指的是子单位的主管官员,通常有正九品和不入流两种,胡元澄是前者。
理解了鸡蛋灌饼的操作手法,就基本理解了灌钢法是怎么弄的,工艺过程基就是将熔化的生铁与熟铁合炼,熟铁就是“饼”,生铁就是“蛋”,正如鸡蛋液体会均匀的渗透到整个饼里一样,生铁中的碳分也会向熟铁中扩散,并趋于均匀分布,且可去除部分杂质,而成较好的熟铁乃至钢材。
这些冶铁场的工匠们目瞪口呆地看着姜星火。
“稍矮一点的是熔铁炉,高六尺和高八尺的都有,三层结构,内层用鸡眼砂(一种耐火的砂石),中层用火砖,外层用红砖,这个路子主要是用来熔炼铁水产出生铁的。”
事实上,明代是中国火炮技术发展的转折点,在明初和明初以前,中国的火炮技术依然领先于世界,但在短短的一二百年里,就开始大幅落后于世界了,在明朝的中后期,不仅要从安南和鲁密(指奥斯曼土耳其)进口火铳,更是要从葡萄牙和西班牙的手里进口大炮。
这种方法适用于含磷较高的钢水,说白了就是往钢水里撒石灰石粉末,没有任何技术难度,跟往水里撒面粉没有任何本质区别。
果然,胡元澄用基本听不出来口音的汉话,开始给姜星火逐个介绍铸炮所这座冶铁场的器具。
第二种,则是增加铜钱的供给总量,也就是让作为锚定物的铜钱自我贬值,倒也不需要铜钱跟上之前宝钞贬值的速度,那样也会玩崩,只需要让原来10文铜钱/100文面值的宝钞才能买到的物品,变成11文或12文铜钱买到就可以了,这样就会让铜钱和宝钞之间的实际价值比迅速缩小。
事实上来下面视察,如果不是完全形式主义的话,那么只要看看实际情况,问问问题,其实很容易就能了解到一些东西。
沈括《梦溪笔谈》卷三里详细记载了灌钢法的过程“世间锻铁所谓钢铁者,用柔铁屈盘之,乃以生铁陷其间,泥封炼之,锻令相入,谓之‘团钢’,亦谓之‘灌钢’.二三炼则生铁自熟,仍是柔铁”。
就在被否定的胡元澄有些缺乏思路的时候,姜星火却笃定地说道。
姜星火陷入了深思之中,见国师没说话,其他人也不敢言语。
现在大明基础材料跟不上,别说姜星火不记得,就算姜星火把贝塞麦转炉的图纸画出来,也白扯。
其中把柔铁屈盘起来是为了增加生熟铁的接触面,提高灌钢的效率,并促使碳分分布更均匀,封泥则可以促进造渣,去除杂质,并起保护作用。
“所以方才你想要提高炉温,目的是为何?”姜星火看完这些,最终问道。
胡元澄实话实说道:“找到能高效率出钢铁的办法,现在的炮都是用铜铸的,不是长久之计。”
毕竟在这个时代,铜就是货币,就是财富,这才是真正字面意义上的“烧钱”。
谁都知道液态钢具有极高的生产率和极低的成本,钢质量也优于半固态生产的普德林铁,若非如此,贝塞麦法也不会在一战前后成为世界上的主要炼钢方法,但没有低磷铁一切都白扯。
姜星火前世看三国的电视剧,都说凤雏狂,可人家在刘备面前也能短时间内把积压半年的活都干完不是?说明还是胸有成竹。
胡元澄点点头,回答道:“熔铁炉是最常用的,这个炉顶与送料场相平,料场架天桥从炉顶下料。”
铸炮一共三条路。
之所以英国人能做到,就是因为完全使用木炭来炼铁,当然了,万事万物都有代价,英国人的代价就是整个英伦三岛都被砍秃了。
东汉时期流行的神书《太平经》,也就是张角用的那个,里面就记录了“有急乃后使工师击治石,求其中铁,烧冶之使成水,乃后使良工万锻之,乃成莫邪(代指宝剑)耶”,叙述的是由矿石冶炼得到生铁,再由生铁水经过炒炼,锻打成器的工艺过程。
而主管者对自己主管业务的内容到底了不了解,能不能面面俱到,也很简单就能看出来其人的态度和能力。
焦煤炼铁→畜力水车→蒸汽机水车
当然了,不光是钢铁冶炼工艺的原因,其中也有燃料的因素在里面,宋代以前基本都是用木炭的,而宋代以后则是以煤炭为主,煤炭能让钢铁产量快速增加,但却会影响质量,因为华夏的铁矿普遍质量就不好,煤炭也基本都是含有高磷高硫的,二者相加,产出的钢铁质量降低是必然的。
有石灰石,就能脱磷。
“所以方才是在弄什么?”
而蒸汽机的发展,也是与煤铁工业密不可分的,譬如蒸汽机一开始的主要作用,就是用来给煤矿抽水和给冶铁鼓风,而前置科技点,也就是车床、镗床等技术,却是为了用于火炮炮管生产,才发明出来的。
此前对这些零散的知识点始终没有串联起来的姜星火,在此情此景的逼迫下,终于理解了这一切。
至此,他也拿到了开启第一次工业革命里重工业大门的那把最关键的钥匙。
(本章完)