第一百三十七章 新式炼铁

李啸一行人,离开了济南,随后一路南行,三天后,便到了单县铁龙城。

“大人请看,那便是我军建好的铁龙城!”有随从兴奋地叫起来。

李啸远远地看到,前面不远处出现的那座巍峨雄峻的高城时,心下十分激动。

这座按李啸之意设计规划的雄城,周长12里,城高为15米,墙面马道宽6米,全城皆包青砖,开有东、西、北三座城门,每座城门都建有瓮城、并且暗藏了千斤坠之类的守城机关,铁龙城四周皆挖有宽阔的护城濠,正好利用单县南部的太行堤河的河水进行填充,使其环城而过。

而在城墙之上,诸如雉堞,女墙,羊马墙,角楼,炮台,射孔等防御措施,统统按制修建,以保证城池的防御能力。

算起来,从五月初到九月下旬,用了近五个月的时间,这座关于李啸军未来命运的铁龙城,在充足资金的保证下,才终于修建完毕。

李啸心下暗叹,这般雄峻的铁龙城,北面那周长不过4里的单县县城,与之相比,何其寒酸简陋。

李啸等人首先看到,北门外的官道的两边,已修建了十几家大大小小的商铺,店铺伙计此起彼伏的吆喝声中,铁龙城的百姓们,进进出出地采买物品与各类商货,整条官道,已颇有一些熙攘的感觉。

而远处铁龙城东西两侧,可影影绰绰地看到,两处皆有大批的百姓劳工,在挖矿、碎矿、洗矿,然后再装车运入城中。

再行进到北门外时,驻守铁龙城的将领王义守,铁主城主管吴亮等人,已率着一众铁龙城的将领官员,分列城门两边,欢迎指挥使李啸到来。

李啸与王义守吴亮等人亲热拥抱,笑语寒暄,一诉离别之情。随后,在众人的簇拥下,一同进入铁龙城内。

进入城来,李啸看到,铁龙城内,有四条阔达10米宽的呈十字交叉状的中央主干道,全部用宽阔的青石板铺就,把整个城堡规划为东北,西北,西南,东南四个大区。

李啸看到,东北区作为军队驻屯地,已环修了一圈内墙,将其与其他三个区隔开,只有两处路径通往外面的大道,这样的做法,可以以确保军事机密不会轻易泄漏。

其中,军营,马厩,校场,武库,粮仓之类建筑,均已修好,大队的铁龙总军兵正在校场中喊着口号进行训练,而在靠近军队建筑的一侧的空余地方,则修建了沿着一条小街分列的各类官署,里面包括给李啸单独居住的府邸,以及民政司、商业司、工业司、监抚司、安全司等各类官府机构。

李啸站在十字街道的中央,又大略地看了了其他的三大区的情况。

西北区,是李啸打算将它建成火炮厂、火铳厂、弹药厂、维修厂等与李啸军最为密切相关的军工产业的地方。现在厂房均已修建好,只是里面都还是空荡荡的,没有设备也没有工人。

当然,这是没办法的事情,在钢铁生产都尚未解决的情况下,造枪造炮之类,还只能是空中楼阁。

西南区,这块被李啸设定锻冶基地的地方,将来要用于打制各种盔甲、刀剑、盾牌、以及各种生活器具等物品。此时,这块锻冶基地,也与西北区一样,在没有合格的钢铁供应的情况下,除了厂房外,也都是空荡荡的一片。

李啸注意到在西南区与东南区靠近主街的地方,修建了大批的普通民居,还有学堂、澡堂、水井、以及公共厕所之类的日常建筑。

李啸的目光,集中在东南区。

他看到,东南区内,修建了大量的巨大仓库,应该是用来贮装矿石,以及将来要炼出的生铁、熟铁、钢材、以及作为燃料的煤炭所用。其中,贮存铁矿石的两个巨大的仓库,已装得满满当当。

李啸又注意到,铁场作头颜均,正带着十几名工匠,热烈地讨论高炉设立的要点。

李啸脸上,露出淡淡的微笑。

他知道,现在,终于轮到自已这个前世学过钢铁冶炼专业的大学生来一显身手了。

李啸走过去,颜均等人这才发现竟是指挥使李啸到来,人人一脸慌乱,便要急急下拜。

李啸扶住他们,然后拍拍颜均的肩膀,微笑着对他说道:“颜作头,这个高炉的设计,就让本官与你们一起完成吧。”

颜均等人面面相觑,没听错吧,指挥使李大人,竟还懂得炼铁?

不过看上去,李啸的神情,并不象是开玩笑的样子,各人略一思索,便一同拱手言道:“既然大人亲来主管炼铁事项,我等悉听安排便是。”

李啸等人安顿下来后,他开始仔细考虑如何用新式方法,来进行钢铁工业的规模化生产。

李啸知道,这个明末时代,工匠中能达到的最先进技术,也不过就如《天工开物》所讲的那些炼铁手段了。而且,由于明朝各地钢铁生产,基本是处于一个封闭与孤立的状态,先进技术交流不充分,工匠所能采用的方法,许多甚至还没有达到《天工开物》里面的标准。

李啸当然知道现代高炉是怎么样子以及如何运作,只不过李啸并不认为自已能在短时间内把现代技术完全照搬过来。还是结合当代的实际工业水平,一步一步加以改进来做,才是更现实的方法。

李啸决定,在建高炉前,首先建起了一座炭窑。

李啸这样做,是为了保证试验炼铁的效果,因为木炭的纯净度比煤与焦炭都要高得多,而含杂质量却比这二者皆要少,现在用来试验性质的炼铁,却是最合适不过。

然而,李啸的炭窑设定,是各位明朝工匠前所未见的古怪模式,让一众工匠感觉十分新奇。

李啸设计的炭窑,半截埋在地下,半截露在外面,用一名工匠的话来说,这炭窑,象一只巨大的乌龟。

李啸闻言大笑。

李啸这样做,是有他的设计道理的。

因为炭窑半埋地下可以有效的保温,更好地提高原料利用率。它的具体结构,则是类似一座二层小楼,一楼用来烧火加热,二楼放置烧制木炭的原料木材。

李啸让工匠们用城墙包砖剩余的砖头来修建,三天后,一座炭窑便建好了。

随后,从附近各地荒山上,砍下木材,经简单晾晒后,便搬进窑的上半部,窑的下层则放入放入从单县县城煤行买的煤块。

接下来,李啸让工匠在一楼的火嘴处点火,引燃煤层,这时二楼窑中木材开始被火炙烤,这些犹然有些发湿的木材,水分蒸发后,混合其他挥发物,形成冷白的烟雾,从烟囱中冒出,迅速被寒风刮散。

温度渐渐升高,此时一楼的煤炭已经烧尽,二楼窑内木材自身开始氧化发热,木质材料发生热分解反应,其组成开始发生了变化。其中的不稳定成份,如半纤维素,发生分解生成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物质。

木材自身分解发热把窑内温度推到了最高点,大约摄氏400度,木质材料急剧地进行热分解,木材表面有粘稠的油状物流出,那是反应生成的大量醋酸、甲醇和木焦油,时不时的还会鼓起一个气泡,则是甲烷、乙烯等可燃性气体。这些物质,在炉内缺氧的环境下缓慢燃烧,释放热量、保持窑温。

此时,冒出的烟也开始变化,开始先变黄,后变青,渐渐变成淡青色的透明状烟雾。

见到烟雾变成透明,工匠们便开始封窑,把窑顶的烟囱堵住。

这样,窑内的木柴开始在非常缺氧的环境下继续化学反应,固为彻底堵住了氧气,窑内氧化反应就慢慢停下来,窑温逐渐变低。

又过了三天,李啸让工匠打开窑顶透气,随后又冷却了两天,李啸便让人开窑取炭。

工匠们打开窑门,一股呛人的烟气扑面而来,让在场的工匠皆咳嗽不止。

一名年纪较大的老工匠命令大家,赶紧把嘴闭住,包上湿巾,然后弓背屈膝,把一段一段乌黑发亮的木炭从窑内捞出来。

两个多时辰后,挥汗如雨的工匠们终于取完了所有的木炭。

木炭总重,整整五千斤。

李啸带有试验性质的烧炭大获成功。

可用于冶炼优质铁料的木炭,就这样烧成了。它的炭含量极高,磷、硫等杂质含量低,还原性强,还具有疏松多孔的结构,燃烧充分,供热均匀,在高炉炼铁中比焦炭更加优秀。

而在木炭烧制的这几天里,一座由青砖搭建,并且内外糊满的拌了盐泥的红色粘土,高约六丈,容积约30立方米的炼铁高炉,也在李啸的指导下,在铁龙城东南区靠近城墙角的位置,拔地而起。

这一座肚皮宽大,颈部收窄,外观有点类似景德镇花瓶的高炉,炉身有一多半是在地下,炉身如瓶,其口广丈许,底厚三丈五尺,因为要方便加料,故炉身大半在坑里。其中炉口瓶颈最窄处,仅容一人钻入,远远看去,有点象个酒瓶,也极象现代社会行为艺术的荒诞派作品。

相比明朝那些容积最大只有10立方米的炼铁高炉,这座高炉在颜均和众铁匠看来几乎是庞然大物,而在李啸看来,不过是小儿科罢了,与后世的炼铁高炉,实在是不堪对比。

因为在李啸前世生活的二十一世纪里,中国国内基本上都是3000多立多米的大型高炉,200立方以下的高炉都必须强制关停,日本甚至在二十世纪八十年代就已在使用5000立方米的高炉。

真正让李啸忧心的是,现代钢铁工业中,高炉的内部结构中,所用的构建砖均为高铝粘土所制的耐火砖,这种砖头能保证高炉可以长期使用,而现在在单县这样的平原地带,李啸实在没办法在附近找到高铝粘土,只能用普通的青砖敷盐泥代替。

这样一来,因为炉壁青砖的主要成份是二氧化硅,当石灰等造渣剂加入炉中后,将与铁水中的磷等杂质产生磷酸,而这个磷酸会与酸性炉壁发生激烈反应,导致高炉内壁的侵蚀与破损。青砖敷盐泥这种传统的中国古代炼铁方法,其实有相当的危险性,直接导致了明朝各地炸炉事件的频发。

按李啸心下估计,现在这座高炉,很可能用个不到二十次就会有烧塌的危险。

这高铝矾土,李啸记得在中国当代矿产物志中记载过,在鲁南地区是有出产的,尤其是临沂山区更是极多,只是李啸现在只能控制这铁龙城及附近三十里的范围,无法伸手捞过界,故暂时无法彻底解决这个问题。

李啸在心中暗下决心,以后一定要想办法解决这个问题,力求让高炉安全使用时间,能达到临近现代工业的水平。虽然明朝的工人没有什么劳保制度,但李啸还是希望尽力保证这些工人的人身安全,毕竟每个工人的后面,都是有指望他工资活命的一家老小。

为了保证安全,李啸对铁匠们反复叮嘱,这样的一座高炉,只能用上十六七次,便要务必拆了重新搭建。

李啸为了安全起见,又对高炉附设的鼓风机,做出了重大改进。

在明朝的时候,炼铁鼓风所用的还是折叠皮革所制成的地风箱,外型象个大型的手风琴。使用地时候用脚一下一下地踩踏鼓风。这种鼓风机最大的问题就是容易在高温中老化,万一因为鼓风不力,而导致这座没有使用高铝粘土耐火砖的高炉炸炉崩塌,滚热的铁水能把附近的工匠瞬间汽化。

现在这种可拆卸的活动式推拉木箱鼓风机,便是李啸经熟思后所设计的新式鼓风设备。

外形上,它象一个大抽屉一般,上面有木制把手,可推拉鼓风。而且一旦发现有破损,因是可拆卸木质结构,可以很方便地立即更换破损部件。

颜均与铁匠们用近乎崇拜的眼神看着李啸。

真正让他们感到震撼的,其实并不是这座炼铁高炉,而是在高炉旁边新建立的炒铁炉。

颜均他们所知道的明代炒铁炉,也就是《天工天物》上面所记载的那种开放式炒铁炉,是一种完全用人力搅拌制作的设备,炉形与一个水水缸类似,炉边总有一位身强力壮的大汉,拿着根柳木棍做的炒铁棒,挥汗如雨的来回搅动,使生铁液中的碳氧化,而成熟铁。只不过,这种方法,极没效率也极损害工匠的健康。

此种方法,与当时的欧洲常用的,熟铁入炉加温渗碳炼成钢的灌钢法不同,被称为炒钢法。

那为什么这种用柳木棍搅拌炼制熟铁的方法,会在中国这般普及呢?这是因为,这种简陋的方法,还有个意外的好处。

那就是,搅拌的同时也会逐渐烧去柳木棍,相当于是往生铁中混入单质碳,藉由这个步骤,有时可以碰运气般地,直接炒出含碳量低于生铁,却高于熟铁的钢来,甚至有机会炒出中碳钢与高碳钢。用明朝工匠的说法来说,便是祖师爷爷开了眼,赏给辛苦作业的工匠的礼物。

只是这种炒钢法作业方式,这种碰运气般炼钢的生产作业方法,比起当时欧洲已是规模化的炼钢工业来说,实在是太过原始与简陋。

随着时代的继续发展,中国原本就简陋的炼铁技术,自清朝以后,却更加衰败不堪,与近代工业迅猛发展的欧洲诸国,形成了鲜明而可悲的对比。

甲午战争时,在朝鲜作战的绿营清军惊恐地发现,自已的大刀竟然常被日军的刺刀一磕就断,这让本来就士气低沉的绿营更加畏日如虎,遇之即溃。而日军则轻蔑地称这些不堪一战装备极差的中国军队为“支那垃圾军”。

让颜均与众铁匠十分惊奇的是,李啸设计的这座炒铁炉完全颠覆了他们对炒铁炉的原有认知。

这座李啸设计的炒铁炉,外形有点像功夫茶的茶杯,它用敷盐泥青砖整体建造,炉床底部中间凹陷,四周是拱形炉壁,下部为燃烧室,进风道在燃烧室底部。是一种前所未见的火焰与铁矿隔离的反射炉型。

它的结构可以看作上中下三层,顶层和次层互相隔离,中间是多个可翻动的铁栅栏。使用时铁水从高炉流到顶层,次层铺堆的煤炭平躺在铁栅栏上燃烧,加热楼上的铁水,煤炭烧过后翻翻铁栅栏,炭渣就掉进了底层的除渣室,铁栅栏放平,又能从斜向下45度的进煤道向它上面添加煤炭。

接下来,李啸设计了一个支架,安放在炒铁炉的正中央上方,支架下面安插着有三根熟铁棍子斜斜地伸向炉床,外面使用绞盘推用,有三个把柄向外伸出,可以由三个壮汉离着一段距离共同推动炒铁,这样改进后,虽然仍是人力推动,但可以有效维护工匠的身体健康,也可以使炒铁更有效率。

经过了二十多天的筹备,一切准备工作都做好了。

望着这些凝聚着自已心血,新建成的炼铁高炉,炒铁炉,鼓风机等炼铁设备。李啸心下,十分激动。

这些设备,与现代炼铁工业对比,虽然还是简陋不堪,却已大大超越了明朝这个年代的实际工业水平。

李啸突然想起明朝一些名人对各地炼铁状况的评价。

当时的铁以福建的最为闻名,方以智曾经在《物理小识》说过:南方铁以闽铁为最上,广铁次之,而楚铁只可做锄。

茅元仪在《武备志》中则在说:制威远炮用闽铁,晋铁次之。

赵士桢则在《神器谱或问》说:制铳须用福建铁,他铁不可用。炼铁,炭火为上,北方炭贵,不得已用煤代替,故迸炸常多。

李啸在心下暗想,我所制的铁龙城钢铁,这质量与数量,定要均在那明朝最好的闽铁之上。各位大贤,承让了。

第三百四十六章 虾夷岛开发第四百一十九章 征伐苏禄国第五十八章 南撤第九十八章 汇合第八百二十七章 当道归降,齐攻阆中第二百二十四章 进京面圣第三百七十三章 分兵而动第八百五十五章 御驾亲征,彻底溃败第二百六十五章 铁模铸炮第六十四章 筑城规划第八百四十章 缅甸暴乱,莽白篡位第一百八十四章 九皋山之战(二)第七十二章 终胜第六百九十章 夜迫徐州 海路进攻第一百五十五章 世袭指挥使第八百三十章 先东后西,断不可返第五百八十章 营口登陆第四十五章 步兵第七百七十四章 西南为重,北面为辅第三十一章 训练第五百六十三章 不祥的兆头第五百三十八章 树倒猢狲散第八百八十六章 受九锡,灭大顺第三百一十九章 兵围赤嵌城第六百三十七章 臣,救驾来迟第六百三十六章 合宫自尽第一百零二章 堡情第二十六章 拉拢第三百八十三章 济南危急第四百六十八章 海参崴堡第九百零六章 合围击溃,一路追杀第六百五十三章 攘外还是安内第八百一十六章 岫岩城破,正面对决第二百三十四章 来自台湾的家信第四百六十三章 全省百姓我都要了第十二章 抢马第二十四章 报功第七百七十二章 用汉奸对付叛军第五百三十六章 杜度的遗嘱第九百一十四章 横行西域,两国震怖第一百九十二章 迫降蝎子块第九十八章 汇合第五百九十六章 孤军险境第六百八十八章 将计就计的口袋阵第二百九十一章 初挫敌锋第一百二十章 帝心第八百二十六章 标准化屠杀第二百九十二章 生死搏杀第七百六十八章 公主出家,新皇即位第四百五十七章 澳洲之主第三百七十五章 老子是汉人第六百七十七章 日暮途穷,安可回头第二百三十五章 中华牌卷烟第二百零一章 微服私访第七百七十三章 偷鸡不成蚀把米第十二章 抢马第二十二章 总兵第九百三十五章 刨二贼之墓,再攻乌思藏第八百一十二章 当道而轰,何人可挡第五百四十五章各怀心思第五百三十章 铁骑突出刀枪鸣第二百五十五章 片刻之欢第二百一十七章 无间道第三百四十九章 用鞑虏换奖赏第一百八十六章 中路敌灭第八百七十五章 雨夜血战第六百七十二章 坚壁清野第二百零四章 郑彩来访第五百零二章 沉着应对第六百七十五章 阵杀刘芳亮第四百九十章 头号敌人第九章 祖府第七百零六章 平定江南如卷席第四百二十三章 马京达努之挫第六百七十五章 阵杀刘芳亮第八百六十三章 海城陷落,直攻辽阳第七百九十九章 逼迫和谈第九章 祖府第八十六章 车马行第七百零三章 迁都之变第六百零九章 顺治登基第七百二十二章 下一个目标,左良玉第三百四十四章 铁模铸炮成功第七百九十二章 唇亡齿寒,入援莫氏第三百九十一章 渐占上风第三百三十三章 随机应变第四百六十八章 海参崴堡第六百四十七章 喋血雄关第八百三十三章 扬长避短 二次攻城第三百五十一章 雪域鏖杀第九百二十二章 都城破,准国亡第九百零一章 李自成死,罗尗城危第四百三十章 文官选拔第六百六十七章 暗夜之狼第一百四十章 鲁王之邀第二百一十五章 震天雷之威第一百一十一章 敌至第六十八章 面试第九百三十七章 夜袭遇挫第七百七十六章 胁迫归降