鐵匠馮火山主持下,一座肚皮寬大,頸部逐漸收窄,外觀有點類似景德鎮花瓶的高爐,在這片鋼鐵廠離河岸不遠的位置,沉積巖臺地的地基上樹立起來了。
沒錯,確實是馮火山主持修建的,楚風只是按照現代冶鐵工藝,提了一些修改方案。
哪個穿越者回到宋代,想通過“發明”高爐煉鐵來撈第一桶金,他一定會活活氣死的,因為高爐早就普及了。
北宋元豐年間,朝廷軍器監在汴河兩岸架設高爐,煉鐵的紅光映日,晝夜不息。生產的高峰期,僅華北地區年鋼鐵產量就達到了15萬噸;要知道,大英帝國在整整七百年后才達到7.6萬噸的鋼鐵年產量,那時候它已經開始了工業革命。
整個宋朝期間,包括了北宋初年和南宋時期國土面積狹小,包括了戰亂時期生產遭到破壞的不利因素,居然能達到3.5-7萬噸平均鋼鐵年產量!
南宋時期福建鋼鐵產業發達,有的大型高爐,一次就可以冶煉上萬斤生鐵;馮火山作為船場的鐵匠把頭,也曾主持一次性澆鑄千斤大鐵錨。
高爐的建造并不復雜,五十年代末的“大躍進”,號召全國人民煉鋼鐵,甚至有的小學學生、生產隊村民、副食品商店售貨員都組成一個個煉鐵小組,建造高爐來煉鋼煉鐵。
那些高爐的技術水平大約也就和宋代差不多吧,理論上是能夠煉鐵的,但是技術掌握不過關,所以大多不了了之。
琉球史上第一座高爐,高四丈五尺,高爐容積約15立方米——比這個時代任何一座高爐都大,但要是在二十一世紀,國內200立方以下的高爐都必須強制關停,倭國甚至已經在使用5000立方米的高爐了。
技術進步的速度真快。
但這并不表示楚風休息了大半個月。首先他根據土著人提供的線索,找到了高鋁粘土,這玩意氧化鋁含量高,研磨后加上石灰石煅燒,就是耐火水泥;直接壓制成磚,在1300度的高溫下可以燒制成耐火磚。
其實這個時代的小高爐,直接使用粘土筑造,或者用紅磚砌都沒很大問題,關鍵是楚風希望提高它的使用壽命。于是在高爐內襯中,使用了現代煉鋼爐才用的高級耐火材料。
鼓風機也是個大問題。現代高爐都是專用的風機,馬力強大,但在宋代,還是使用的風箱。風箱有兩種類型,一種像手風琴,上下是木板,四周圍著折疊的皮革,用的時候一下一下的踩踏鼓風,另一種是個大木箱子,有活門,推拉鼓風。
第一種風箱使用久了皮革會老化,楚風害怕到時候換都來不及,送風不足高爐炸爐,滾熱的鐵水流出來附近的工人全得成焦炭。還是活門推拉的保險,用水車提供動力,利用偏心輪把旋轉運動變成往復運動。整個高爐布置了四臺風箱、四個風道,另外做了兩臺備用的風箱,以防意外。
進氣道最后入爐前的一段并在一起,下方設有和進氣道隔離的火池,內盛燃煤,空氣在進爐前,就被加熱到八百至一千度。
空氣預熱,這是現代鋼鐵生產中,提高煉鐵效率的最關鍵一步,楚風印象中,至少在明末以前全世界都沒掌握這門技術。
龐大的爐身外,還用扎實的木頭搭建了支撐點落在地面的獨立式檢修塔。另用滑槽、滑車和滑輪組組成了爐頂上料系統。
高爐煉出的鐵水是含碳量高、雜質多的生鐵,但是已經可以用來鑄造大型鐵件,比如鐵錨之類的東西,于是在出鐵口外接一條溝槽,平時封閉,如有需要就打開,燒紅的鐵水直接注入模具,澆鑄大型鐵件。
高爐旁邊修建了一臺大型炒鐵爐——就是亨利.科特在1784年發明的反射式攪煉爐。這臺炒鐵爐的外形有點像功夫茶的茶杯,是焰、鐵隔離的反射爐型。它用耐火磚整體建造,爐床底部中間凹陷,四周是拱形爐壁,下部為燃燒室,進風道在燃燒室底部。
它的結構可以看作三層樓,三樓和二樓互相隔離,一樓和二樓之間是多個可翻動的鐵柵欄。使用時鐵水從高爐流到三樓,二樓煤炭躺在鐵柵欄上燃燒,加熱樓上的鐵水,煤炭燒過后翻翻鐵柵欄,炭渣就掉進了一樓的除渣室,鐵柵欄放平,又能從斜向下45度的進煤道向它上面添加煤炭。
同樣是水力鼓風,與高爐不同,它的側面還修了個高高的煙囪。
明代的炒鐵爐是用人力攪拌,爐邊總有一位身強力壯的大漢,拿著根熟鐵做的炒鐵棒,揮汗如雨的來回攪動。
熱愛機械的楚風顯然不會讓工人們做這種嚴重損害健康的工作,他在爐頂上做了個支架,正中懸掛著一個大圓滾子,下面有三根熟鐵棍子斜斜地伸向爐床,仍舊是水車提供動力,就有了機械化的炒鐵設備。
以往生鐵是冷卻成錠后再加熱,煉成熟鐵;楚風現在使用的技術,是把高爐出來的生鐵水直接炒成熟鐵,本來是要到明朝才會出現的方法,宋應星在《天工開物中有記載。
熟鐵就可以直接制作鋤頭鐵锨之類的農具了,當然,制作過程需要鍛打、滲碳和淬火,熟鐵柔軟,可鍛性強,加工性能優越。
楚風又修筑了一字兒排開的六臺鍛爐,這東西的基本結構,和所有農村鐵匠修理鋤頭鐵锨等農具的鍛爐沒有什么區別,就是要加大、加厚,加大是為了鍛造大型鐵件,加厚是為了保溫,畢竟這是長時間使用的,節約燃料嘛。不用說,依然采用水力鼓風機,當然和高爐、炒鐵爐的鼓風機比起來,這些就是孫子輩的小不點了。
每臺鍛爐邊上都有一臺水力鍛錘,鍛錘下是厚厚的鐵砧,砧下墊著厚實的柞木墩子,再下面是水泥、石子澆鑄的基座。多層復合受力結構,能夠承受鍛錘落下的巨大沖擊力。
三個大的鍛錘重兩百五十斤,沖程三尺,每分鐘落錘50次;三個小的重八十斤,沖程二尺,每分鐘落錘150次。大鍛錘用于粗加工,小鍛錘則是精加工——實際上也精不到哪兒去,畢竟仍是錘子敲,說到底,水力鍛錘的加工技術,和鐵匠們一錘一錘敲打,實質上沒有區別,僅僅是效率提高。
可惜,現在的技術條件不能沖壓,更不能精密鍛造,否則楚風就有金屬機床可用了。
高爐、鼓風機、水力鍛、炒鐵爐,這些東西還在馮火山的認知內,但煉鋼法的改進終于讓他徹底認不出來了。
楚風用高鋁粘土燒制了很多大土鍋,幾個窯場的主管徐財旺,以前曾在瓷窯干過,這事兒他是當仁不讓。先把粘土粉碎加水過篩成細泥,再像塑瓷胎那樣在飛速旋轉的木盤上手工成型,最后放到專門的高溫窯中燒制十個小時,土鍋就新鮮出爐了。
只是馮火山不明白,這些土鍋子能拿來煉鋼嗎?那不和炒菜差不多了。
宋末的鋼,主要有炒鋼、百煉鋼、灌鋼三種工藝。
炒鋼實際上就是炒鐵,楚風那炒鐵爐就能生產,其實出的主要是熟鐵,還有少量中低碳鋼,質量很不穩定;
百煉鋼用炒鋼作為原料,加熱后反復折疊鍛打,或用數種成分不同的原料反復疊鍛得到的,工藝復雜成本高,只適合制造寶刀寶劍;
灌鋼法在《夢溪筆談有記載:“世間鍛鐵所謂鋼鐵者,用柔鐵屈盤之,乃以生鐵陷其間,封泥煉之。鍛令相入,謂之團鋼,亦謂之灌鋼。”
這三種工藝都不適合大規模工業化生產。
楚風要煉的,是坩堝鋼。自從春秋時發明坩堝煉鋼法以來,到漢朝最為興盛,用它煉出的鋼鐵制成堅固的魚鱗甲、鋒利的環首刀,才有了戰無不勝的大漢軍,才有了將匈奴從蒙古高原打到歐洲的輝煌勝利,才有了“犯漢者,雖遠必誅”的赫赫聲威!
也許是五胡亂華的戰爭,也許是其它什么莫名其妙的原因,坩堝法在南北朝時期失傳了,反而墻內開花墻外香,在印度得到發展,阿三們用此法煉制的烏茲鋼,制作的大馬士革軍刀鋒利無比,曾經斬下無數十字軍的頭顱。
坩堝法在人類社會中使用了兩千多年,直到十九世紀中后期才被馬丁-西門子平爐煉鋼法逐漸取代,但二十世紀興起的轉爐、電爐又可以看作坩堝法的變種,坩堝法在兩千年后煥發了新生。
高爐、水車、炒鐵爐、工人宿舍、冷卻水塔,都一一建起來了,鐵廠通向村子的路上,還起了一座大門。
國人喜歡亂寫“到此一游”,楚風也有此雅興,于是靠著大路的門頭上,掛起了五個雞抓狗刨的大字:“琉球鋼鐵廠”。