第二十三章 冶煉

　　煉鋼鐵與制火藥都要提到日程上來，沐天波記得后世昆明祿勸縣便有鐵礦，為滇中礦床之一，儲(chǔ)量豐富，大概就在現(xiàn)在的武定府境內(nèi)，之前數(shù)月已然派了沐家的冶鐵作坊老師傅進(jìn)山尋礦，眼下已然有了些眉目，礦石樣本已經(jīng)被帶回，沐天波正著手準(zhǔn)備建工坊，煉鋼鐵。

　　以后銃炮的生產(chǎn)也會(huì)主要在新的鋼鐵工坊中進(jìn)行，伴當(dāng)營(yíng)這邊主要進(jìn)行新型產(chǎn)品的研制與實(shí)驗(yàn)，新工坊肯定得建在河流邊，眼下礦石冶煉要大量耗水，而且未來造銃造甲也離不開水力機(jī)械的輔助。

　　云南地勢(shì)崎嶇，水能資源豐富，可以大加利用，眼下造銃最麻煩的就是鉆槍管，此時(shí)已經(jīng)有人力鉆床，人用手柄搖動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭，還要不時(shí)停下調(diào)整角度給鉆頭上菜油潤(rùn)滑保護(hù)鉆頭，鉆槍管便需耗時(shí)一月。

　　眼下的人力鉆床就算使用學(xué)徒鉆槍管，也需要一個(gè)人看顧一個(gè)鉆床，要是使用了水力鉆床，可以設(shè)計(jì)成一個(gè)鉆床多個(gè)鉆孔的形制，一個(gè)鉆床就可同時(shí)鉆多個(gè)槍管了，而且人力需要休息，水力卻是不竭的，生產(chǎn)效率可以大大增加。

　　更有造甲冶鐵之事，眼下小規(guī)模的鐵匠作坊都是鐵匠人力鍛打生鐵，將生鐵鍛打脫碳成為熟鐵，再鍛打淬火成精鐵鑄甲，鐵匠們辛苦非常，用水力就可大量鍛造出熟鐵，不過構(gòu)造水力機(jī)械還需要兩個(gè)傳教士幫忙。

　　想獲取恒定的水能資源，需要筑壩攔水沐天波是知道的，可要將水力鍛錘使用曲柄，將水輪的圓周運(yùn)動(dòng)通過連桿轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，不僅需要構(gòu)造專門的軸承與齒輪，各種部件的大小與放置距離都是要計(jì)算力距的，沐天波對(duì)此有些一知半解。

　　華夏之地雖然自漢代就有水排了，但水力器械發(fā)展一直不快，究其原因就是因?yàn)槿A夏一直不缺少人力，沒有發(fā)展機(jī)械的源動(dòng)力，反觀英國(guó)之所以發(fā)生工業(yè)革命，便是因?yàn)樗c法國(guó)爭(zhēng)霸，作為島國(guó)的英國(guó)人力與物產(chǎn)都不是法國(guó)的對(duì)手，有使用機(jī)械的源動(dòng)力。

　　兩個(gè)傳教士卻是知道歐洲的水力鍛錘如何制作，眼下他們還在培訓(xùn)教習(xí)班，之前沐天波窮搜沐家的各種產(chǎn)業(yè)，找了幾十個(gè)年輕的教書先生或是識(shí)字的成人，交由傳教士們培訓(xùn)，用的教材便是幾何原本之類的西學(xué)書籍，算是高級(jí)班。

　　再過個(gè)把月沐天波就打算讓傳教士們帶著他們做出水力鍛錘，有了這個(gè)經(jīng)驗(yàn)再往后制作水力機(jī)械就輕松多了，眼下這兩個(gè)傳教士的小教堂已然蓋好，但跟著他們做禮拜的信教者還是寥寥無(wú)幾，讓沐天波心中暗自松了一口氣，沐天波同時(shí)也在攛掇他們找更多的耶穌會(huì)教士來昆明。

　　鋼鐵冶煉的流程，說白了便是用鼓風(fēng)機(jī)讓燃料充分燃燒，高溫火焰融化鐵礦，其間加入木炭粉等，最后讓爐渣析出，剩下的鐵碳混合物便是生鐵了，生鐵鍛打脫碳便是熟鐵。

　　又有灌鋼法與炒鐵法，灌鋼法便是生鐵入爐加溫加入鋼，人為改變鐵料的含碳量成鋼，炒鋼用的柳木棒，兩種方法的原來都是往生鐵中加?xùn)|西改變鐵料的含碳量，因?yàn)楝F(xiàn)在的鐵水只是半液態(tài)的，所以灌鋼法與炒鐵法都需要熟手根據(jù)經(jīng)驗(yàn)操作，很難量化統(tǒng)一。

　　在現(xiàn)在的技術(shù)條件下，因?yàn)闇囟冗_(dá)不到，幾乎得不到完全的鐵水，只能是半液態(tài)的鐵水，明末天工開物中記載的冶鐵法已然是這個(gè)時(shí)代最系統(tǒng)全面的冶煉方法了。

　　眼下大明的冶鐵中心便是廣東佛山鎮(zhèn)，作為明代四大名鎮(zhèn)之一的佛山在天啟年間就日產(chǎn)鐵料六七千斤，眼下鑄炮流行的失蠟法，泥模法都是來自佛山，天工開物中記載的冶鐵法現(xiàn)在已然部分出現(xiàn)在佛山。

　　其方法便是將煉鐵爐與炒鐵爐相結(jié)合，煉鐵爐出來的鐵料直接進(jìn)炒鐵爐，取消了二次的加溫，降低了能耗，形成了半連續(xù)系統(tǒng)，而沐天波想要采取的冶煉方法是坩堝冶煉法，以粘土燒制耐火磚，用石墨燒制坩堝，造煉鐵爐。

　　煉鐵高爐并不新鮮，但天工開物中的高爐都是開放樣式的，沐天波卻打算造全封閉帶蓄熱室的，加裝一個(gè)水排鼓風(fēng)機(jī)，將原本在爐頂部的廢熱氣抽到蓄熱室中，蓄熱室用耐火磚構(gòu)造，內(nèi)中堆砌成密集蜂窩狀孔型，為的是用磚壁吸附保存廢熱氣。

　　還可分成進(jìn)出氣管道兩組，用閘門控制切換，一組進(jìn)新鮮空氣時(shí)另一組導(dǎo)出廢氣，反復(fù)切換加熱，最終蓄熱室的耐火磚會(huì)被持續(xù)加熱，新鮮的空氣被水排鼓風(fēng)經(jīng)過蓄熱室內(nèi)變?yōu)楦邿峥諝猓岣郀t內(nèi)溫度。

　　這種方法的目的就是給爐內(nèi)加溫，類似的方法便是歷史上1828年蘇格蘭人發(fā)明的熱風(fēng)爐，用高溫空氣加溫，就算沐天波的這個(gè)坩堝高爐還是煉不出完全的鐵水提升鋼鐵品質(zhì)，煉出來的鐵也肯定比現(xiàn)在的品質(zhì)要高，而且肯定可以節(jié)約不少燃料。

　　原理很簡(jiǎn)單，關(guān)鍵便是耐火材料的使用，這個(gè)只能是通過大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)了，用石墨，瓷土，粘土按不同比例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，眼下沐天波已然讓李有金他們搭起了封閉高爐，實(shí)驗(yàn)坩堝與耐火磚的材料比例，這個(gè)還需要慢慢來，更不能假以西人之手，在沐天波眼中這才是真正的軍國(guó)利器。

　　還可對(duì)煤炭進(jìn)行脫硫處理，北方鐵料不如南方，便是因?yàn)楸狈揭辫F用煤炭，而北方煤炭多硫，會(huì)讓鐵質(zhì)變脆，煤炭脫硫在歷史上由英國(guó)人在1709年發(fā)明，方法也很是簡(jiǎn)單，就是加入石灰石，石灰與螢石，具體比例也只能實(shí)驗(yàn)了。

　　煤炭脫硫不僅可以降低煤炭的含硫量，更可以讓煤炭完全燃燒，更進(jìn)一步地提高高爐的溫度，產(chǎn)出更加優(yōu)質(zhì)的鐵料。

　　此時(shí)硝石制取就頗為麻煩，需要在水中溶解多次煮沸后加入雞蛋清，紅蘿卜吸附其中雜質(zhì)，之后冷卻放入大翁中漏水，取出純硝曬干，百斤硝土出硝三十斤。

　　硫磺也要每十斤加二斤半牛油與一斤麻油煎煮，加入柏葉吸附冷卻獲得，木炭也要用清明前后的柳碳制取，用麻桿灰碳的話威力會(huì)大減。

　　沐天波打算未來沿用這個(gè)構(gòu)成比例，還可培養(yǎng)硝化細(xì)菌，后世魚缸中便多放此物，此時(shí)可以用大量腐爛魚蝦，加上人畜糞尿，再蓋上秸稈草木灰，便可培養(yǎng)出硝化細(xì)菌產(chǎn)出硝土了。