第522章 巨大成功!大明工業的未來!
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匠人不知道的是,生鐵熔點本就比純鐵低,當碳與氧氣持續結合、生鐵水中的碳含量逐漸降低時,鐵水的熔點也在隨之提高,質地也從脆硬慢慢向堅韌轉變。
在場的老匠人隱約明白其中關聯——鋼鐵產品中,碳含量的高低直接決定了性能:碳含量越低,鋼鐵越柔軟,適合打造鋤頭、犁鏵這類需要彎折卻不易斷的農用工具;碳含量越高,鋼鐵則越脆硬,雖鋒利卻易折,需在“韌”與“硬”之間找到平衡。
像刀劍、盔甲這類既要硬度能抵禦衝擊,又要韌性能承受彎折的兵器,就必須用碳含量適中的高碳鋼,而以往要得到這樣的鋼,需經過反複鍛打,耗時耗力。
那麽,這一係列從未試過的流程下來,真能煉出合格的鋼嗎?
在場眾人心裏都打著鼓,連周顯都往前湊了幾步,目光緊緊盯著炒鐵爐的方向。
不用懷疑,因為李鐵匠已經給出了答案。
他站在炒鐵爐旁,雙眼緊盯著爐內鐵水的變化,待鐵水從亮紅轉為暗紅、表麵泛起一層薄殼時,立刻拿起長嘴鉗,穩穩地從炒鐵爐中夾起一個拳頭大小的通紅鐵團兒。
鐵團兒剛離開爐口,便散發出刺眼的紅光,李鐵匠快步走到鍛錘旁,將鐵團兒放在砧台上,對著負責操控鍛錘的工匠點頭:“打!”
鍛錘落下,“哐當”一聲巨響,鐵團兒被砸得扁了幾分,表麵的氧化鐵皮簌簌脫落。
李鐵匠卻沒停,依舊指揮著鍛錘反複敲打,還時不時用長嘴鉗翻動鐵團兒,將表麵的鐵屑一一敲落。
這一幕引起了所有人的好奇,連朱高熾都往前走了幾步,想看清鐵團兒的變化。
隨著鍛錘的每一次敲擊,火星四濺,卻再也沒在鐵團兒表麵留下凹陷痕跡——以往用舊爐炒出的鐵,敲上十幾下就會出現裂紋,可這塊鐵,任憑鍛錘反複捶打,依舊保持著完整的形狀,甚至在錘擊下愈發光亮。
待鐵團兒冷卻幾分,李鐵匠拿起它,用手指彈了彈,發出“當當”的清脆聲響,再試著掰了掰,鐵團兒微微彎曲卻沒有斷裂——這塊鐵又韌又硬,堪稱是極品!
很顯然,這是一塊上等的好鋼!
不是隻能做農具的軟鐵,也不是一折就斷的脆鐵,而是足以鍛造寶劍、打造盔甲的高碳鋼!
李鐵匠舉起這塊鋼,聲音因激動而沙啞:“是精鋼!真正的精鋼啊!”
四周一片嘩然!原本還在小聲議論的人群,瞬間爆發出震天的驚呼:
“我的老天爺啊!這竟然是精鋼!”
“你們看見了嗎?看見了嗎!鍛錘砸上去都沒痕跡啊!”
“這第一爐就炒出精鋼了啊!以前咱們煉十爐都未必能出一爐好鋼!”
這是什麽神跡啊!
數千匠人全都陷入了震撼之中,有人忍不住揉了揉眼睛,以為自己看錯了;有人激動得手舞足蹈,甚至當場跪倒在地,對著高爐磕頭;還有年輕匠人衝上前,圍著李鐵匠手裏的精鋼,恨不得湊上去摸一摸——他們這輩子都在跟鐵打交道,卻從未見過如此優質的精鋼,更沒想過,隻用半天時間,靠一座高爐、一座炒鐵爐,就能煉出這樣的寶貝!
周顯拿著一塊剛敲下來的鋼屑,反複查看,手指能感受到鋼屑的堅硬與光滑,心裏徹底服了——之前朝臣們還質疑朱高熾“浪費國庫”,可現在,光是這一爐精鋼,就足以抵得上舊爐半個月的產出,更別說這鋼的質量遠超以往。
照這個速度,大明水師的火炮、邊軍的盔甲,很快就能用上最優質的鋼材,朝廷花的錢,何止是“值了”,簡直是賺翻了!
常茂和康鐸更是激動得拍起了手——他們太清楚好鋼的重要性了!
以前軍中的兵器,用不了多久就會生鏽、卷刃,火炮更是容易炸膛,可要是用這種精鋼打造兵器,士兵們上了戰場,就能多一分勝算!
朱高熾看著陷入狂喜的人群,臉上露出了笑容。
煉鐵需要的溫度大概是一千一百到一千三百度,足以讓鐵礦石熔融成生鐵;但煉鋼不同,要去除生鐵中多餘的碳、硫、磷等雜質,最起碼需要一千五百度往上的高溫,甚至要達到一千六百到一千七百攝氏度——這樣的高溫,才能讓雜質充分與氧氣反應,形成爐渣排出。
而遵化鐵廠以往的舊爐,靠人工拉皮囊鼓風,最多隻能把溫度升到一千兩百度,連煉鐵都得反複添料、耗時耗力,煉鋼更是想都不敢想,就算勉強嚐試,煉出的也隻是脆硬不堪的“偽鋼”,根本無法使用。
事實上,曆朝曆代的冶鐵業都長期受含磷量過高的困擾。
這問題根源有二:一是鐵礦質量,北方鐵礦多伴生磷礦,開采時很難完全分離,導致原料本身就含磷;二是鑄鐵技術,舊爐冶煉時無法精準控製溫度和反應過程,磷元素不僅沒被去除,反而會融入鐵水中,形成“冷脆鐵”。
北方的冬天尤其寒冷,氣溫低至零下十幾度,高含磷量的鐵器在低溫下會變得異常脆弱,稍一彎折就會斷裂——邊軍曾試過用舊爐鐵打造盔甲,結果冬天行軍時,盔甲鐵片被寒風一凍,竟能徒手掰碎,嚴重製約了鐵器在軍事、民生上的發展。
而冶鐵業裏比磷更可怕的殺手,那就是——硫。
硫在鐵水中會形成硫化亞鐵,這東西熔點極低,隻有一千一百九十八度,比鐵的熔點低了足足五百度。
用含硫量高的鐵打造器物,高溫下會變得極易碎裂,也就是俗稱的“熱脆”;就算在常溫下,也會因硫元素的存在變得疏鬆多孔,根本承受不住外力衝擊。以往舊爐用原煤煉鐵,原煤中本身就含有大量硫分,這些硫會隨著燃燒融入鐵水,導致煉出的鐵十有八九是“熱脆鐵”,能用來造農具就不錯了,想造兵器、火炮更是天方夜譚。
所以,在朱高熾看來,用原煤直接煉鐵,是一個完完全全的錯誤,相當於把整個冶鐵行業帶上了歧途!
其實解決含硫量超高的辦法並不複雜,核心就是煉製焦炭——將原煤隔絕空氣高溫加熱,讓煤中的硫分、水分、揮發性雜質充分燃燒或揮發,剩下的焦炭不僅含硫量極低,還能提供更持久、更穩定的高溫。
用焦炭來冶鐵,既能避免硫元素汙染鐵水,又能讓爐溫穩定在一千五百度以上,從根源上解決“熱脆”問題。
解決了硫的問題,再利用高爐內的氧化還原反應——通過鼓風裝置向爐內輸送充足氧氣,讓氧氣與鐵水中的磷、碳等雜質反應,磷會形成磷酸鐵進入爐渣,碳則會生成二氧化碳排出,最終得到去除了硫、磷等有害元素的純淨鐵水。
這才是冶鐵煉鋼最正確的做法,也是後世工業化冶鐵的核心原理。
而想要高效實現這一步,最常見、最成熟的方式就是——高爐煉鐵。
高爐憑借龐大的容積和穩定的熱循環,能讓焦炭充分燃燒,持續維持高溫,同時通過分層布料(上層鐵礦石、中層焦炭、下層石灰石),讓原料與焦炭、氧氣充分接觸,最大化提升反應效率。
更關鍵的是,高爐可以通過水力、機械等動力驅動鼓風,擺脫對人工的依賴,保證爐溫穩定,這是舊土爐完全無法比擬的優勢。
說起來,高爐的建造並不複雜,甚至可以說是“接地氣”。
在後世的五十年代末“***”時期,華夏曾號召全國人民參與煉鋼鐵,彼時不僅工廠建造大型高爐,連偏遠地區的小學學生、農村生產隊的村民、城鎮副食品商店的售貨員,都能組成一個個簡易煉鐵小組,用磚塊、黃泥、鐵絲網等簡易材料,搭建起一兩米高的小型高爐,靠著簡單的鼓風裝置,就能煉出鐵水。
雖然當時的“土高爐”存在技術粗糙、產量低等問題,但也從側麵證明,高爐的核心原理並不複雜,隻要掌握“高溫、密封、持續鼓風”的關鍵,就算是普通人也能搭建並使用。
放在技術條件更成熟的明初,有朱高熾提供的精確圖紙,有經驗豐富的工匠把控質量,有石墨這種優質耐火材料做內襯,建造高七丈五尺、容積二十立方米的高爐,更是水到渠成。
遵化鐵廠的工匠們或許不懂“氧化還原”、“含硫量”這些理論,但他們能通過實踐感受到——用焦炭、靠高爐煉出的鐵,比舊爐鐵更韌、更硬,能輕鬆打造出以往造不出來的兵器、農具。
這種肉眼可見的差距,比任何理論都更有說服力,也讓他們對新高爐、新工藝愈發信服。
朱高熾走到李鐵匠身邊,拍了拍他的肩膀:“李師傅,這隻是開始。等所有高爐、炒鐵爐都運轉起來,咱們一天能煉出的精鋼,能武裝一小支軍隊!”
李鐵匠用力點頭,手裏緊緊攥著那塊精鋼,眼眶都紅了:“殿下放心!從今往後,咱們遵化鐵廠,定能煉出更多好鋼,為大明打造最好的兵器!”
這麽好的精鋼,還能煉不出神兵嗎?
夕陽的餘暉灑在炒鐵爐上,爐內的鐵水還在繼續炒煉,鍛錘的“哐當”聲與匠人的歡呼聲交織在一起,回蕩在遵化鐵廠的上空。
這一爐精鋼的誕生,不僅打破了舊工藝的局限,更讓所有人看到了大明工業的未來——有了這樣的技術,這樣的產能,大明的鐵脈終將貫通,大明的疆土,也終將因這一塊塊精鋼,變得更加堅固。
