第479章 鋼材
這是一個技術停滯不前的年代。
在這個年代,由於大明帝國的國土面積廣闊,人口相對稀疏,再加上路引制度導緻陸路交通極為閉塞,這個帝國在建立之初的三十餘年,一直沒有進行有效的、大規模的技術交流,匠戶制度下不管是父死子繼還是師死徒繼,都存在著“代代留一手”的情況,有的技術留著留著就斷了傳承,這使得冶金領域的技術發展速度極其緩慢,幾乎是凝滯,甚至是倒退的狀態。
這時候,在冶金領域使用最廣泛的燃料,其實就是煤炭。
說來很奇怪,但其實一點都不奇怪的一件事,那就是在這個時代,幾乎沒有人想過,煤炭還能變成什麽。
“煤炭的產物”這個命題,放到後世,很多人都能想到一大堆,汽油、柴油、煤油、尿素、甲醛、瀝青、塑料、合成纖維.
但這都是第二次工業革命以後的科技產物了,在第一次工業革命階段,其實煤炭最重要的產物,就是焦煤。
焦煤其實就是煤在隔絕空氣的條件下,加熱到一千度左右,然後經過乾燥、熱解、熔融、粘結、固化、收縮等階段最終製成的,這一過程叫高溫煉焦,然後煉製出來的焦煤主要用於高爐煉鐵和用於銅、鉛等有色金屬的鼓風爐冶煉,薑星火雖然化學學的一般,但也大概記得,是起還原劑、發熱劑的作用。
而煉鐵的高爐采用焦煤代替煤炭和木炭,為現代高爐的大型化奠定了基礎,是冶金史上的一個重大裡程碑。
但在現在的工匠眼裡,卻完全意識不到這一點,原因也很簡單,煤炭的主要作用就是在冶煉過程中,作為跟木炭一樣的燃料,起到給冶鐵高爐加熱的作用。
而對於工匠來說,他們用的煤炭的價格其實是很貴的,不能隨意浪費,是必須要愛惜一點使用的,隨意給霍霍了那就太可惜了,畢竟這玩意兒比木炭要難獲得,大明南方的煤礦並不多,產量也不高。
但工匠們哪知道,如果不霍霍一下,把煤炭扔進密閉空間去幹燒,是無法獲得焦炭的。
總而言之,之所以沒人嘗試,或者有人嘗試了但是沒有傳播出來,主要原因就是煤炭對於工匠們來說,就已經足夠了。
不過工匠們考慮的問題,對薑星火來說都不是問題。
這就像是對於一個家庭來說,一袋米、一捆柴都很重要,不能輕易浪費,但對於一個國家來說,如果能用這種微小的代價就嘗試出新的技術路線,是完全可以通過“浪費”來試錯的。
“派人去袁珙負責的化肥工坊,那裡是不是有小規模的製備焦炭設置?
讓他們送焦炭過來,如果沒有就現在開始煉製。
”
雖然現在的化肥工坊,主要的生產過程就是把從萬裡石塘的鳥糞島定期運來的鳥糞稀釋,加入各種有用沒用的其他物品,製成化肥裝袋貼簽然後售賣。
但在最初試驗的時候,為了獲得合成氨來展示化肥的功效,是有一條土法煉焦線的,當時隻是為了通過綠礬液體來收集氨氣,並非是為了煉製焦炭,焦炭隻是副產物,薑星火也從來沒想過用焦炭來提高爐溫,繼而製造液態鋼的事情。
畢竟穿越者也不是百科全書,很多串聯的知識點,在隻想做一件事情的時候,是很難意識到它的其他作用的,所以薑星火也下意識地忽略了這一點,直到現在才想起來。
雖然現在的化肥工坊,已經不需要這種低效的製取手段,但是怎麽說呢這種有紀念意義的裝置,還是被保留了下來,就像是很多名人保存完好的故居,意思是差不多的。
煉焦有兩種,一種是土法煉焦,一種是正經的焦爐煉焦。
化肥工坊裡保存的,就是土法煉焦的小爐子和長條埋焦設施。
土法煉焦的實際過程,隻能用“樸實無華”四個字來形容,所謂的長條埋焦設置,不過是一個堆放成長方形的池子,四周頂底都用耐火磚密封,然後點燃煤炭,經一段時間把煤氣全部燒完,不再冒煙,就煉成焦炭了
有什麽技術難點?
也沒啥,最多就是弄個側壁的導火道,讓煤炭燃燒產生的廢氣與未燃盡的大量煤裂解產物形成的熱氣流,經長條埋焦設置側壁的導火道繼續燃燒,並將部分熱傳入裡面,然後從孔洞裡注水熄焦,冷爐,扒焦。
土法煉焦結焦的時間相對比較長,成焦率也低,煤耗更是高的沒眼看,而且環境汙染賊嚴重。
但是無所謂,正經的冶鐵場,薑星火肯定會讓他們想辦法改進出來專門用於煉焦的焦爐的,對於這些人的聰明才智和動手能力,薑星火沒有懷疑過,他們缺的或許隻是思路上的指引。
這些拿過來用的焦煤,隻是薑星火用來給他們看,怎麽用新的燃料,把爐火的溫度提高到足以熔化出鋼水的地步的。
薑星火和胡元澄出去說話了,內裡的工匠們議論紛紛。
“焦炭?
聽著是把煤炭又燒了一次,是不是跟木頭燒成木炭,是一個道理?
”
“木頭燒成木炭還能接著燒,煤炭燒成焦炭,那不就是一堆黑疙瘩了?
還能接著燒?
”
“誰知道呢,不過上頭這些大人物要怎麽弄,咱就怎麽弄吧,混口飯吃,計較那麽多幹嘛。
”
“我們這些熟鐵不夠吧?
還需要往裡放生鐵?
”
有人立即說道,他們剛剛也看了,若是大規模的煉,怕是這裡的不夠,因為剛剛送走了一批熟鐵。
雖然這個時代,工匠們無法直接得到液態鋼,但是基本常識還是知道的,生鐵含有其它雜質較熟鐵要多些,同樣的道理,把生鐵回爐的話,最後得到的鐵水,裡面的雜質也要比熟鐵的鐵水要多些.事實上在現代煉鋼也是,除非是特種鋼,不然的話理論上都是可以用熟鐵回爐的,隻不過很少有人這麽做就是了,都是有成套的設備和工藝幾步就到位的。
“老師傅,你說這能行不?
”
這時候,工匠們看向了一直在角落裡沒說話的那個面色蠟黃,穿著棉襖的老人。
老人皺了皺眉,對那個瞎折騰的安南人,他看不順眼,因為他一眼就能判斷出來,想要靠著減少冶鐵爐的對空氣接觸面積來提高爐溫是不可行的,以前不是沒人想過這個法子,早就折騰個遍了,卻無一人成功。
但國師不一樣。
國師的威望,又豈是這些安南人能夠比的?
所以,他並不敢質疑薑星火的決定,隻是努了努嘴,說道:“且看看吧。
”
這時候,薑星火正在和胡元澄討論煉焦設施的建設。
畢竟總用土法煉焦,產出比實在是太低,想要實現正規化的持續冶煉,肯定是要弄正兒八經的煉焦爐。
但這東西薑星火也不太懂,隻是翻書的時候有個大概的概念,嗯,原子彈他也有個大概的概念.總之吧,先描述出來,然後讓胡元澄去弄就是了。
事實上,焦爐也不是隻有一個模樣,畢竟煤焦化技術的應用在他前世已經有了幾百年的歷史,爐子的結構形狀也經歷了許多變化,一開始的煉焦是仿造燒木炭的過程采用成堆乾餾,還比較原始;到了後來開始演變成磚砌的半封閉式長窯爐,也就是類似於現在化肥工坊用的土法煉焦;再往後,開始采用全封閉式圓窯,即俗稱的“蜂窩爐”,其技術特點是炭化和燃燒在一起,靠燃燒一部分煤和乾餾煤氣直接加熱其餘的煤而乾餾成焦。
而薑星火認知裡的小時候在農村見的焦爐,則是十九世紀中期以後的產品了,也就是從窯爐發展到外部加熱的炭化室煉焦階段,並且出現了倒焰爐,這個版本的焦爐是將成焦的炭化室和加熱的燃燒室用牆隔開,在隔牆上部設有通風通道,炭化室內煤的乾餾氣經此通道直接流入燃燒室,並且與來自燃燒室頂部風道的空氣混合,自上而下地流動燃燒.至於後來的版本,也就是一個逐步完善的過程,比如回收化學品的改動,還有利用煙氣廢熱的改動,總體來講變動不大了。
“要建一個煉焦的工房,你準備怎麽做?
”
“還請國師示下。
”胡元澄恭謹地回答道。
薑星火聞言搖了搖頭,說道:“說說你自己的想法。
”
胡元澄對此基本可以稱得上一無所知,當然不會有什麽太好的想法,但薑星火之所以這麽問他,就是暗示他,自己不需要他表現成為一個提線木偶來讓自己放心。
胡元澄大概說了說想法,薑星火不置可否地點了點頭,然後說道。
“找個房間,先給伱畫個圖紙。
”
到房間門口的時候,他止住了腳步。
薑星火這時候在腦海裡想了想,才進到屋子裡,然後就坐在桌案前,提筆畫了起來。
一支毛筆,一疊宣紙,薑星火花費了小半個時辰的時間,總算把自己能想到的圖樣都畫好附上標注了,然後交給了胡元澄。
胡元澄仔細看了一番後,點點頭說道:“明白國師的意思了。
”
“焦煤到了嗎?
”
“剛到,沒敢打擾國師。
”
薑星火滿意地說道:“那就趕緊拿焦煤試試吧。
”
幾車還冒著熱乎氣的新鮮焦煤被送了過來,然後就在眾人的注視目光中,送入了冶鐵爐裡。
所有人都在猜測,這種新燃料,能否將爐火的溫度,加熱到足以把鋼材熔化成水的地步。
胡元澄也不例外,雖然他覺得這樣從未有人嘗試過,但既然是薑星火如此鄭重其事吩咐的事情,哪怕在別人看來希望渺茫,也必須要去嘗試。
但在此之前,胡元澄還有點事情,他出門吩咐外面的小吏道:“馬上去找人,按照圖紙,趕緊在那邊修一個煉焦室出來,記住,要快,這幾日就要弄出來。
”
小吏轉身欲走,胡元澄又拉住他的袖子,想了想補充道。
“另外,都要用最好的材料,最快速度,最堅固的磚石,來乾活的人,我要求是最精細機靈的。
”
胡元澄對著他又叮囑了幾句,然後揮了揮手,示意小吏離開。
隨後,重新回到熔鐵爐旁的胡元澄,他的目光也跟著眾人一起看向爐子。
“轟—!
”
“滋啦—!
”
熔鐵爐裡突如其來的響動聲震耳欲聾,嚇得站在旁邊圍觀的人一跳。
畢竟,這個時代的煉鐵爐,是從來不用焦煤的,所以有點狀況,也實屬平常。
胡元澄愣了半晌,然後轉頭看向身側的人:“國師?
”
熔鐵爐裡什麽情況誰都不知道,因為隻有頂部的進料口,和下面的出料的小孔,所以這時候拿著鏟子在天橋送料的工匠,也不敢繼續有動作了。
“繼續加。
”
薑星火神情自若地說道:“炸不了,往裡加,除了送料的人都往外站點就是了。
”
胡元澄連忙應道:“是!
”
然後眾人便繼續投入到了工作中。
薑星火靜默地等待著。
片刻後,熔鐵爐的火焰果然出現了以前從未有過的異常!
嗯,其實一般人不知道的是,爐火的顏色,是能夠直觀地判斷出溫度的。
雖然這時候的工匠們沒有具體攝氏度之類的概念,但老祖宗口口相傳下來的東西,還是形成了口訣。
直觀一點,按不同的攝氏度,其實就是這種演進。
600攝氏度:暗紅色
700攝氏度:深紅色
1000攝氏度:橘紅色
1100攝氏度:純橘色
1200攝氏度:金橘色
1300攝氏度:金白色
1500攝氏度:純白色
1600攝氏度:白藍色
在場的所有工匠所背誦的口訣,最多,就是到金白色。
饒是如此,也極少有人在實際冶煉過程中見過金白色的火焰。
這當然不是玄幻或是修仙小說裡小嘍囉們沒見過異火,而是現實世界真的沒人見過,原因就在於,生鐵的熔點是1100-1200攝氏度,雜鐵的熔點是1200攝氏度,而煤炭或木炭所能提供的熱量,也隻夠加熱到這個範圍,所以這些工匠平常最多就是把生鐵給熔煉了,根本沒有熔煉鋼材(1400攝氏度)或是熟鐵(1400-1500攝氏度)的能力。
而今天令他們震驚的是,跟木炭和煤炭完全不同,隨著焦煤的使用,剛一開爐,下面的火焰就直接變成了金白色!
“金白色的火!
”
工匠們目瞪口呆地看著這副奇景。
要知道,以往都是他們用最好的炭,才能極小概率下見到金白色的火焰,通常或深或淺的橘色火焰就已經到頭了,而現在,才一開始不一會兒,直接就出現了金白色火焰!
這說明了什麽?
在場的人也不是傻子,很清楚地就意識到了它所代表的的含義,那就是焦煤的下限,就已經是煤炭和木炭的上限!
這簡直就是顛覆他們的認知!
“我的乖乖啊,我活了大半輩子,還是第一次見到一開始就冒金白火的啊!
”
“是撒,誰能想到用焦煤能取得這麽高的熔煉效率啊!
”
“難怪國師說用焦煤可以解決燃眉之急呢。
”
“哈哈,這是我見到的最厲害的煉鐵方法了。
”
這絕對是不可思議的事情,而更不可思議的還在後面,那就是火焰的顏色,還在變化!
金白色的火焰,其中的金色開始緩緩褪去。
火焰,漸漸變成了純白色!
這時候的眾人,已經徹底驚呆了,連話語都沒了聲息。
“呼~”
看著眼前的這一幕,胡元澄長長吐了一口氣,這時候他才感覺到自己的手心裡已經布滿了汗水。
那位穿棉襖的老師傅更是喜悅地走近了,盯著熔鐵爐裡那團火焰仔細瞧了又瞧,然後甚至癡迷地忍不住伸手想觸摸它。
就在這時候,他聽到薑星火輕輕咳嗽了一聲。
那老師傅立馬縮回了手掌,尷尬笑了兩聲,退回到了旁邊。
而就在這個時候,一陣劈啪爆鳴從熔爐底部傳來。
“這是——”
一個在爐頂的天橋負責送料的學徒工激動地朝他們叫道:“鐵開始化了!
”
細心的工匠低頭觀看出料孔,果然,焦黑的小孔裡出現了廢料以外的滲出液。
“真的成了,太好了!
”
“哈哈哈哈!
”
“終於成功了,這樣一來,以後就能直接熬出鐵水了!
”
一群人歡呼雀躍起來。
“別急,現在還不算成功。
”
薑星火擺了擺手,製止了眾人的狂喜,然後繼續說道:“這隻是個初步的成果,距離徹底成功還差著一段距離呢,我估計最少還得接著熬小半個時辰,將焦煤其中蘊藏的能量消耗殆盡,然後才能算是真正成功了。
”
胡元澄聞言,立馬嚴肅了神情,問道:“國師,需要我們做些什麽?
”
“不,不用,我會教你怎麽控制的,你隻要照做就可以了。
”
薑星火微笑了起來。
雖然薑星火沒親自煉過鋼水,但是說實話,這些人也一樣沒煉過,薑星火比他們的優點,就在於前世好歹是親自見過農村土法煉鋼的,而且在之前的某一世裡,經營過化工廠,也算是沾點邊,多少懂點相關知識。
很快,在薑星火的指導下,火焰的顏色,果然開始了另一重蛻變!
火焰中的純白色,開始慢慢出現了妖冶的藍色!
“這”
周圍的眾人都驚呆了,這種事,在他們看來簡直匪夷所思,這世上誰見過這種白藍火?
還真是頭一遭!
如果非要鑽牛角尖,那可以說閃電擊中物體瞬間,或許會產生藍火,但眼前的這可是人為的!
完全由人操控的!
薑星火停了停又指著那堵牆說道:“鼓風箱純靠人力的話,效率還是太低了,如果能用水車帶動牽引,風助火勢,這爐火的熾熱程度,還能再上一層樓!
”
聽到這句話,眾人皆是信服,畢竟國師這種奇人,既然說了,那就一定有他的道理。
隨著天橋上的送料工匯報鋼水已然成型,眾人紛紛感歎不已。
薑星火卻沒有理會眾人的感歎,繼續解釋道:“這鋼水裡,是可以加入別的礦石的,譬如有一種礦石,弄成粉末,加入到鋼水之中,或許會有令凝固的鋼材變得堅硬、抗腐蝕的效果。
”
“還有這種東西?
國師,您這是從哪裡弄來的啊?
”胡元澄好奇地追問道。
薑星火笑眯眯地拍了拍他的肩膀,然後湊近他,悄悄說了幾句。
胡元澄臉上浮現驚訝之色,說道:“國師,您.真的確定?
”
薑星火點了點頭,說道:“我相信自己的眼睛,你隻管照做就行了。
”
“那好!
那屬下稍後就鬥膽試驗一番。
”
又過了一陣子,隨著燃料逐漸不足,爐溫開始逐漸下降,但這個時候,鋼水也煉出來了,鋼水被澆入到了模子之中,這些模子本來是給生鐵煉出的鐵水準備的,如今也隻能湊合著用了,沒用多久,這些鋼水就凝固成了鋼錠。
看著鋼錠,老師傅嘖嘖稱奇。
“純鋼。
”
“什麽意思?
”
“鋼裡的雜質,已經徹底燒光了。
”
事實上,這個狀態的鋼材,裡面當然還有很多雜質,隻不過,這是他們肉眼不可見的了。
對於這個時代的工匠們來說,這就已經是徹徹底底的純鋼了,以後隻需要通過冷加工,就能獲得他們想要的東西。
“那豈不是意味著已經成功用焦煤煉出鋼了?
”
“嗯。
”
薑星火點了點頭,看著眼前那團鋼材,臉上也露出了一絲微笑。
就像人類有基因鎖一樣,在不同的時代,同樣有著科技鎖的存在。
而人類製造出鋼水,進而低成本高效率地得到鋼材,就是工業革命時代最重要的科技鎖之一。
有了鋼材,就有了蒸汽機、鐵甲艦、火車.等等一系列在農業時代根本造不出來的東西。
別小看眼前的這些不起眼的鋼錠,這才是真正的通往未來的無價之寶。
跟銅相比,鋼更加堅硬、耐用,可以承受非常高的溫度和強度,是鑄炮的不二選擇。
當初薑星火在研究出輕型野戰炮,並決定用其替代傳統的大炮時,也考慮過要加入鋼鑄炮管做的大炮的事情,可惜的是,因為缺乏相關工藝,手搓鋼成本太高、耗時太長,根本無法做到批量列裝,所以他隻能放棄。
畢竟,用手搓的方式,就算勉強弄出來,效率也低,甚至連鑄銅炮的十分之一的效率都比不上,因此一直拖延至今都沒有辦法實行。
直到現在,批量製造鋼材的辦法,終於出現了。
這一刻,薑星火感慨萬千。
“國師,您早就料到了,是嗎?
”
胡元澄看著薑星火,眼睛裡閃爍著興奮激動的光芒。
“嗯。
”
薑星火簡單應道,然後揮了揮手。
在場的工匠立即散去,隻留下了幾名人幫助把熔鐵爐徹底關閉,以防發生危險。
這時候胡元澄才迫不及待地道:“國師,您這次來,其實就是為了帶我們冶煉出更好的鋼,可剛您說的那件事”
胡元澄很想知道,薑星火對於這些方面,到底有多重視。
“當然。
”
薑星火理所當然地說道:“你應該知道這種在鋼材裡添加其他物質的工藝的價值,隻是,現在的工藝還太粗糙,所以,有些東西也得慢慢摸索。
”
胡元澄又問道:“國師,那您覺得,要多久才能煉出這種所謂的‘合金鋼’呢?
”
看似是疑問句,其實,這是胡元澄在試探,薑星火是否要給他設定一個期限,若是有期限,他心裡清楚了,也好接下來辦事。
“不好說。
”
薑星火沉吟了一下,然後說道:“這要看運氣了,不過既然有了焦煤,我想最多一兩年吧。
”
胡元澄心中松了口氣,國師並沒有強迫他在多久之內弄出來,看來還是很清楚其中的困難的。
胡元澄猶豫片刻,還是說道:“國師,您看我還有機會嗎?
”
薑星火當然清楚對方口中的“機會”是什麽,作為一個亡國之人,想來這句話在他的心中,已經埋了好久了。
“你想從這條路走下去?
”
“是,也不瞞國師,在下早已厭倦朝堂的爾虞我詐,想找個安身立命之處。
”
胡元澄毫不掩飾心中的渴望,誠懇地說道:“而且很多東西我想跟您學學。
”
“你是個能做事的人,倒是跟你弟弟不一樣。
”
胡元澄輕咳兩聲,這話倒是不好接。
其實他說的都是大實話,胡元澄本來就不喜歡那些勾心鬥角,當初不跟弟弟爭皇位也是一樣的道理,每天坐鎮皇宮中,聽那些大臣們爭論,他都嫌煩。
如今換個環境,他反而更樂意做個閑雲野鶴般的人物,無拘無束地活著,有一技之長,有自己為之奮鬥的事業,就挺好。
但很多時候,他又知道這對於他們這種猶如無根浮萍一般的亡國之人,其實都是不切實際的妄想,可他實在是不甘心,所以就趁著這個機會,向薑星火求教,想要博取一個改變人生軌跡的機會,也許能改變他的未來。
薑星火沒說什麽,隻是拍了拍他的肩膀。
(本章完)