第42章 高爐煉精鋼
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城南工坊的建設,在春末夏初的豔陽下,如火如荼地進行著。夯土圍牆已然高聳,核心試驗區的幾座磚石廠房也初具規模,青磚灰瓦,在周圍的曠野中顯得格外醒目。王掌櫃以“江南富商周某”的身份,坐鎮工坊,調度著數百名工匠、力役,將李瑾那份詳盡的規劃圖,一點一滴變為現實。工坊內晝夜不停,夯聲、鋸木聲、號子聲交織,吸引了周圍不少好奇的目光,但都被“修建貨棧與南方物產加工場”的說辭搪塞過去。偶爾有縣衙的胥吏前來巡查,也被王掌櫃以不菲的“茶水錢”和氣地打發走了。
李瑾並未頻繁親臨,他如今身份不同,目標太大。他主要通過李福和王掌櫃秘密安排的心腹賬房傳遞消息、下達指令。他將大部分精力,投注在了兩件至關重要的事情上:第一,完善那份準備呈遞給皇帝、為工坊尋求“官方庇護”的密奏;第二,也是更具挑戰性的——整理、推演並準備試驗“高爐煉鋼”與“灌鋼法”改進工藝。
鋼鐵,是工業的骨骼,更是軍國利器。唐代的冶鐵煉鋼技術已相當發達,百煉鋼、灌鋼法(將生鐵和熟鐵合煉)等工藝成熟,能夠鍛造出精良的刀劍甲胄。但受限於爐溫、燃料、鼓風技術以及對碳含量的精確控製,產量、質量穩定性以及獲取優質“精鋼”(高碳鋼)的效率仍有很大提升空間。尤其是適用於製造精密器械、堅韌工具、乃至未來可能的火器部件的“勻質高碳鋼”,更是難得。
李瑾並非冶金專家,但他擁有超越時代的基本原理認知。他知道,提高爐溫是核心,而提高爐溫的關鍵在於改進鼓風設備(強化空氣流量和預熱)、使用高熱值燃料(焦炭,或優質煤炭替代部分木炭)、以及優化爐膛結構和耐火材料。唐代已有利用水排(水力鼓風機)的記載,但多用於大型官營冶鐵,且效率有待提高。至於“高爐”,此時的豎爐煉鐵已具雛形,但與後世成熟的、能連續出鐵水的高爐尚有差距。
他結合記憶中的碎片知識(如古代中國冶金史、簡易高爐原理圖)和唐代現有的技術條件,開始繪製“試驗性小型高爐”及配套“熱風爐”、“水力/畜力活塞式鼓風機”的草圖。他沒有好高騖遠,目標是建造一座高約兩丈、爐膛內徑三尺左右的小型高爐,能夠使用本地易得的鐵礦石(需先破碎、洗選、燒結成塊)、木炭與初步煆燒過的“石炭”(煤)混合燃料,配合改進的鼓風,嚐試冶煉出品質更優、含碳量更可控的“高碳生鐵水”,再通過後續的炒煉、灌煉等工序,獲得性能更好的鋼。
這需要試驗,大量的、可能失敗的試驗。耐火磚的配方、爐膛的傾斜角度、風口的布置、燃料的配比、鼓風的風壓與風量……每一個細節都可能影響成敗。他將這些技術要點分解、簡化,用唐代工匠能理解的術語和圖示記錄下來,並標注出關鍵的控製參數和可能的風險。
與此同時,他讓王掌櫃秘密搜羅長安及周邊州縣的冶鐵、鑄銅匠人,尤其是那些“善於琢磨、不墨守成規、且願意簽下嚴格保密身契”的。最終,選定了三位年約四旬、經驗豐富但各有“怪癖”的匠師:一位姓趙,曾因私自改進祖傳灌鋼法被原東家驅逐;一位姓錢,癡迷於研究各種鼓風機關;還有一位姓孫,對辨識礦石、燃料頗有心得。三人皆因各種原因落魄,被王掌櫃許以重利、提供獨立工舍、保障家小生活,並承諾其“奇思妙想”若成功可得重賞的優厚條件招攬至工坊,直接入駐核心試驗區,由他們牽頭組建最初的“冶鐵試驗組”。
當李瑾第一次在工坊核心區秘密改建出的“圖紙房”內,向趙、錢、孫三位匠師展示他那套“古怪”的高爐與鼓風設備草圖,並解釋其中“預熱鼓風以增爐溫”、“以特定比例混合木炭石炭”、“控製‘黑金’(指碳)入鐵之多寡可得不同剛柔之鐵”等理念時,三位匠師最初是震驚、懷疑,甚至覺得這位年輕得過分、穿著儒袍的“東家”(他們不知李瑾真實身份)在異想天開。但當李瑾用炭筆在木板上畫出簡單的氣流、熱量循環示意圖,並用他們熟悉的冶鐵術語解釋為何“熱風”能助燃、為何“石炭”煆燒後去雜可增熱、為何爐膛形狀影響鐵水流動與反應時,三人眼中的疑慮漸漸被一種混合了狂熱與敬畏的光芒取代。
“東家……不,先生!” 趙匠師聲音發顫,指著熱風爐的草圖,“此物……此物若成,豈非能將冷風變為暖風甚至熱風吹入爐中?尋常水排、皮橐之風,入爐即冷,確是大耗火力!若能預熱……乖乖,這爐子怕是要燒得通紅透亮!”
錢匠師則癡迷地看著那活塞式鼓風機的結構圖:“以水車或牲畜拉動此杆,推動皮碗往複,風力集中且可調……妙!比某之前所想的翻板風箱,似乎更省力,風壓也更大!隻是這皮碗密封、連杆鉸接,需得精巧……”
孫匠師則更關注燃料和礦石處理:“先生所言,將石炭先置於無明火之窯中煆燒,去其煙毒硫氣,所得‘焦炭’(李瑾借用的名詞)更耐燒、更純淨……此理某細思,確有可能!還有這礦石,需破碎、水選、再以粘土粘結煆燒成塊……這是為了去雜、均勻,使其在爐中受熱反應更勻?”
見三位匠師迅速理解了核心原理,並開始思考具體實現的細節和難點,李瑾心中大定。他將整理好的、分門別類的“試驗要點”和“問題記錄簿”交給他們,鄭重道:“諸位師傅,此非憑空妄想。我年少時曾得海外奇人傳授殘卷,於金石冶煉之道略有耳聞。然紙上得來終覺淺,能否成事,全賴諸位師傅之手藝、經驗與巧思。工坊之內,一應物料、人手,任憑三位調用。但有所需,可直接尋王總管。唯有一條,所有試驗過程、數據、成敗,皆需詳細記錄於此簿,不得外泄一字。若能成功,不僅三位可名留匠史,得享厚報,於國於民,亦是莫大功德!”
“先生放心!” 三人齊聲應諾,眼中燃燒著技術探索者特有的光芒。他們一生與火爐鐵水為伴,追求技藝突破幾乎成了本能。李瑾提供的思路,為他們打開了一扇前所未有的大門,哪有不全力以赴之理?
核心試驗區的“一號高爐”工程,隨即在絕對保密中啟動。趙、錢、孫三人帶著精心挑選的十餘名簽了死契、沉默肯幹的學徒,在王掌櫃調撥的泥瓦匠、鐵匠配合下,開始依據李瑾修改後的最終圖紙,建造這座承載著超越時代期望的煉鐵爐。李瑾則通過李福,不斷傳遞他根據前世模糊記憶和邏輯推演提出的修改建議,比如耐火磚的接縫處理、風口的傾角微調、出鐵口與出渣口的位置等。
就在高爐主體即將完工,開始砌築內部耐火層和安裝鼓風設備時,李瑾等待的“官方東風”,終於來了。
經過數次修改斟酌,他那份關於“獻琉璃精製之法、建工坊以利宮廷、試驗奇技巧思”的密奏,通過東宮渠道,悄然呈遞到了皇帝李治的案頭。李治覽罷,沉思良久。對於李瑾“知恩圖報、願獻奇術、並自籌資金建坊”的忠心,他頗為讚許。琉璃之美,他早已見識,若能得更大、更精、更多樣的製品充盈宮室,自然樂見。更重要的是,李瑾在奏折中隱約提及,此工坊將來或可“試製利農、利工、利兵之新器”,甚至可為牛痘推廣、軍中防疫提供特製器皿,這無疑打動了他。如今太子病體漸安,朝局稍穩,若能有這樣一個不費朝廷帑銀、又能產出實用之物、還能讓李瑾這等“有巧思”的臣子一展所長的所在,似乎並無不可。
不過,帝王心術,講究平衡與掌控。李治將奏折扣下,先召來了長孫無忌、於誌寧密議。
“李瑾此請,二位愛卿以為如何?” 李治將奏折內容簡略告知。
於誌寧是東宮首僚,李瑾如今是他下屬,且此議對東宮(太子)有間接好處,自然傾向於支持:“陛下,李瑾忠心可嘉,其人所獻琉璃,確係珍品。若其能自籌資金建坊,改良工藝,既可供奉內廷,亦可售賣獲利,補貼用度,更可試驗有益之巧技,似是一舉多得。臣以為,隻要嚴加管束,不使其與民爭利過甚,或可準其試行。”
長孫無忌則考慮得更深更廣,他撫須緩緩道:“陛下,李瑾年輕,有奇思,肯任事,確是難得。其所言琉璃、奇技,或有所成。然,私營工坊,規模漸大,恐非長久之計。一則有與民爭利、聚斂之嫌;二則其術若真有大用,如那‘牛痘’一般,則不宜盡操於私人之手。老臣以為,不若仿將作監下屬‘百工署’之例,許其以‘供奉’之名建坊,所出精品優先供應宮中,餘者方可發賣。並可派一可靠官員或內侍,參與監管賬目、稽核產出,使其雖為私營,實帶‘官督’之性質。如此,既可勵其忠心,用其才智,又可防微杜漸,將利國奇技,納於朝廷掌控之中。”
李治聞言,深以為然。長孫無忌的建議,既給了李瑾施展空間,又套上了籠頭,將潛在的利益和風險都控製在可接受範圍內。“司徒老成謀國,此言甚善。便依司徒所言,準李瑾所請。著內侍省與將作監,各派一員,協同東宮(於誌寧),對李瑾所建工坊行‘稽核監理’之責,一應產出,需報備在案,優先供應宮禁。其坊可掛‘內廷供奉’之牌。具體章程,由司徒與於卿擬定。”
有了皇帝的口諭和“內廷供奉”這塊金字招牌,城南工坊的性質瞬間發生了微妙變化。雖然依舊是王掌櫃出麵經營,賬目獨立,但有了官方背景,采購某些受限原料(如大量石炭、優質黏土)、招募特殊匠人,都順利了許多。於誌寧指派了一名東宮屬吏,內侍省和將作監也各派了一名品階不高、但人精似的宦官和匠官,隔三差五來“巡視”,實則更多是了解情況、看看有無新奇玩意可上報,順便收取些“常例”。王掌櫃應對得體,賬目清晰,招待周到,偶爾送上些工坊試製的、不算最頂級的琉璃小件,倒也相安無事。
“內廷供奉”的牌子悄悄掛上工坊大門一側,並未引起太大波瀾,但在有心人眼中,這已是一個明確的信號:這處工坊,背後有宮裏,甚至可能是皇帝的影子。那些原本有些蠢蠢欲動、想打探或分一杯羹的地方胥吏、豪強,頓時偃旗息鼓,觀望起來。
李瑾對此結果頗為滿意。官方監管雖有掣肘,但換來了保護傘和發展空間,利大於弊。他讓王掌櫃對三位“監理”恭敬有加,該給的好處不少,但核心試驗區的秘密,則嚴加封鎖,那三位“監理”的活動範圍也被限製在辦公區和已投產的玻璃坊外圍。
時間在忙碌中飛逝。五月末,芒種時節,城南工坊的“一號高爐”,在經曆了數次小型點火試驗、調整風道、修補耐火層後,終於準備正式進行第一次“出鐵”試驗。
這一日,天未亮,李瑾便以“休沐訪友”為名,悄然離開崇仁坊,在數名換了便裝的東宮侍衛(於誌寧特意撥給他“護衛安全”的)暗中保護下,從農莊密道進入工坊核心區。
試驗場氣氛凝重而熱切。高約兩丈的土紅色爐體靜靜矗立,旁邊連著略矮些的圓柱形熱風爐(以高爐廢氣預熱鼓風),以及由畜力(兩頭健牛)驅動的改良活塞式鼓風機。爐前堆放著處理好的鐵礦石團塊、木炭、以及孫匠師帶著人反複試驗燒製成的、黑亮堅硬、敲擊有金屬聲的“焦炭”。趙、錢、孫三位匠師帶著各自挑選的學徒,全身穿著浸過水的厚麻衣,臉上蒙著濕布,神情肅穆,如同即將進行一場莊嚴的儀式。王掌櫃也在一旁,額角見汗,既是緊張,也是爐前高溫烘烤。
李瑾站在稍遠的、搭了涼棚的觀察台上,同樣心潮起伏。他知道,這一步若能成功,意義非凡。這不僅意味著能得到質量更好的鋼鐵,更是對他帶來的知識、唐代工匠智慧以及這種“產學研”結合模式的一次重大驗證。
“吉時已到,開爐——!” 隨著趙匠師一聲沙啞的高喊,錢匠師指揮學徒驅動牛隻,活塞鼓風機開始發出“呼哧呼哧”的沉悶聲響,將空氣壓入熱風爐預熱,再送入高爐底部風口。孫匠師則親自監督,指揮學徒們通過爐頂的加料口,將按特定比例混合的焦炭、木炭、礦石團塊分層投入爐中。
爐內很快傳來“劈啪”的燃燒聲,煙囪冒出濃煙,隨即在鼓風機持續送風下,濃煙漸淡,火焰透過爐體上方的觀火孔,呈現出明亮的橙黃色,並逐漸向白熾轉變。熱浪滾滾襲來,即使站在觀察台上,也能感到撲麵而來的灼熱。
“風力穩!”
“爐火正!”
“加料!”
匠師們簡短而有力的指令在爐前回蕩。所有人都緊盯著爐火、風壓、以及爐體各處的狀況。李瑾也全神貫注,根據火焰顏色、煙塵狀況,結合前世模糊的常識,判斷著爐內反應。他注意到,使用了部分焦炭和熱風後,爐溫明顯高於尋常煉鐵爐,火焰更加白亮耀眼。
時間一點一滴過去。從清晨到正午,高爐持續燃燒。匠師們根據經驗和李瑾事先交代的注意事項,不斷調整著燃料配比和鼓風強度。爐體在高溫下隱隱發紅,但堅固的耐火層經受住了考驗。
終於,在午後未時左右,一直緊盯出鐵口的趙匠師猛地大吼一聲:“見紅了!準備出鐵!”
隻見那用特殊耐火泥封堵的出鐵口,被長長的鐵釺猛地捅開,一股熾熱耀眼的、金紅中帶著白亮的粘稠鐵水,如同地心奔流的岩漿,帶著令人窒息的高溫與光芒,轟然湧出,順著預先挖好並鋪了耐火砂的溝槽,奔騰流入下方早已準備好的、用耐火泥製好的“鐵水包”中!
鐵水!是鐵水!不是以往豎爐煉出的、需要再次破碎熔煉的鐵塊,而是可以直接澆鑄的液態生鐵水!而且,看其流動性、光澤和顏色,品質似乎極佳!
“成功了!出鐵水了!” 爐前瞬間爆發出震天的歡呼!許多匠人學徒激動得熱淚盈眶,趙、錢、孫三位匠師更是互相拍打著肩膀,哈哈大笑,狀若癲狂。王掌櫃也長長舒了一口氣,抹去額頭的汗水,看向觀察台上的李瑾,眼中充滿敬佩。
李瑾也笑了,緊繃的心弦為之一鬆。但他知道,這僅僅是第一步。鐵水出來了,還要看其成分、性能。他快步走下觀察台,來到稍遠處已經準備好的炒煉爐旁。那裏,趙匠師已經指揮人,用長柄鐵勺舀起一勺鐵水,倒入一個淺底的炒煉爐中,加入碎礦石(氧化劑),用鐵棒不斷攪拌(炒),使生鐵中的碳氧化,降低碳含量,得到熟鐵或鋼。這是關鍵時刻,考驗匠師經驗和對火候、碳含量把控的時候。
鐵水在炒煉爐中沸騰、四濺,趙匠師全神貫注,根據鐵水的顏色、粘稠度、沸騰狀況,不斷調整著攪拌速度和氧化劑的添加。終於,他看準時機,猛地用鐵勺舀起一團已變得粘稠、顏色暗紅、火星四濺的半流體,迅速倒入旁邊準備好的模具中。
“嗤——!” 一陣白煙騰起,模具中的金屬迅速冷卻成形。
待其稍冷,趙匠師用鐵鉗夾出那塊仍發著暗紅光澤的金屬塊,放在鐵砧上,示意一名膀大腰圓的學徒掄起大錘。
“鐺!鐺!鐺!”
沉重的鍛打聲中,那塊金屬迅速延展變形,火星四射,卻沒有像劣質生鐵那樣脆裂,而是顯示出良好的延展性和韌性!趙匠師又取來一塊冷卻後的邊角料,用錘子敲擊,其聲清脆,斷口處呈現細密的銀亮光澤,與尋常熟鐵或低碳鋼的灰暗斷口明顯不同。
“成了!是精鋼!好鋼!” 趙匠師聲音顫抖,舉起那塊經過初步鍛打的鋼塊,在陽光下,其表麵隱約可見流水般的細密紋路,那是碳分布相對均勻的表現。
李瑾接過那塊尚有餘溫的鋼塊,入手沉甸甸,敲擊聲清越。他知道,雖然這“精鋼”的碳含量、均勻性、雜質控製與後世工業鋼不可同日而語,但比起唐代常見的百煉鋼、灌鋼法所得,其生產效率、材料利用率、以及性能穩定性,很可能已有了質的飛躍!更重要的是,這條路走通了!高爐+熱風+改良燃料+炒煉/灌煉的工藝路線是可行的!
“恭喜先生!賀喜先生!此鐵水易得,成鋼優良,實乃神術!” 三位匠師圍攏過來,激動萬分。
“是諸位師傅技藝精湛,不辭辛勞之功!” 李瑾鄭重向三人躬身一禮,“今日之功,當載入工坊史冊,三位師傅及所有參與之人,皆有重賞!然此術初成,尚需精益求精,探索最佳配比、工藝。望諸位再接再厲!”
“願為先生效力!” 眾人齊聲應諾,士氣高昂。
李瑾又仔細詢問了此次冶煉的詳細數據——燃料消耗、鐵水產出率、炒煉得鋼率、以及鋼塊的初步觀感性能,讓隨行的賬房詳細記錄。他知道,這些數據是未來改進的基礎。
離開工坊時,夕陽已將天邊染成絢爛的橘紅色。李瑾回頭望去,那座剛剛誕生了唐代第一爐“現代工藝”鋼水的高爐,在暮色中靜靜矗立,煙囪仍有嫋嫋餘煙,仿佛一個新時代的圖騰。
鋼鐵,文明的基石。有了它,工坊才能製造更精密的工具、更耐用的器械,甚至……為未來可能的更多“奇跡”,打下堅實的基礎。而這“高爐煉精鋼”的成功,如同一聲驚雷,雖暫時隻在城南一隅炸響,但其回音,必將穿透圍牆,震撼整個長安,乃至更遠的地方。
李瑾坐上馬車,嘴角噙著一絲篤定的微笑。玻璃、牛痘、鋼鐵……他播下的種子,正在這片古老的土地上,一顆接一顆地,破土發芽。
