变成刺眼的白色。
“再等两个时辰,便可出铁!” 朱由检下令道。
两个时辰后,工匠们再次打开出铁口。这一次,伴随着一阵 “滋滋” 的声响,一股炽热的铁水如火龙般喷涌而出,橘红色的铁水温度极高,落在预先铺好的砂模中,发出刺耳的声响,蒸汽弥漫开来。
“出铁了!真的出铁了!” 工匠们欢呼雀跃,脸上洋溢着激动的笑容。徐光启也长舒一口气,眼中满是欣慰。
朱由检走上前,看着砂模中逐渐冷却的生铁锭,满意地点点头。这些生铁锭表面光滑,色泽均匀,没有明显的砂眼与气孔,质地远优于传统生铁。他拿起一块冷却后的生铁锭,掂量了一下,约重五十斤,密度极大,手感沉重。
“很好!” 朱由检高声道,“按此标准,继续出铁!炼出的生铁,一部分送往平炉炼钢,一部分直接用于铸造齿轮、工具等配件,务必加快进度!”
“遵旨!” 工匠们齐声应道。
解决了鼓风问题后,高炉的出铁量日益稳定,从最初的每日一万斤,逐步提升至两万斤、三万斤,最终稳定在每日五万斤,达到了设计的理论产量。大量的生铁被源源不断地炼出,堆积在料场中,如同一座座黑色的小山。
接下来,便是平炉炼钢的攻坚。
平炉炼钢的原理,是利用矿石中的氧气氧化生铁中的碳分,同时通过熟铁调整含碳量,最终得到钢材。朱由检提供的配比是:生铁 3 份、熟铁 2 份、铁矿石 1 份。熟铁则来自大明现有的铁匠铺,通过传统的炒钢法炼制而成,质地柔软,含碳量极低。
首批炼钢试验,徐光启亲自操作。他将生铁、熟铁、铁矿石按比例装入平炉,点燃炉火,启动鼓风器。平炉的温度较高炉更高,才能让矿石中的氧气充分释放,与生铁中的碳分发生反应。
然而,首次炼钢却以失败告终。
当炉门打开时,炼出的并非预期中的钢材,而是一块质地坚硬、脆性极大的 “硬铁”含碳量过高,韧性不足,无法用于锻造枪管。
“陛下,这是为何?” 徐光启面带沮丧,“配比都按您的要求执行,为何会出现这种情况?”
朱由检仔细观察着那块 “硬铁”,沉吟道:“是矿石的氧化反应不够充分。平炉的密封性能不足,部分氧气泄漏,导致生铁中的碳分未能完全氧化。看来,我们需要改炉的密封结构。”
他当即拿起纸笔,绘制了平炉的改良图纸:“在炉门处加装耐火泥密封垫,炉身顶部增加一个排烟罩,既能减少氧气泄漏,又能回收热量,提升炉内温度。同时,将矿石的比例提高至 1.5 份,增强氧化效果。”
徐光启接过图纸,立刻组织工匠对平炉进行改造。工匠们用耐火泥精心制作了密封垫,安装在炉门内侧,又在炉顶搭建了排烟罩,将烟囱与排烟罩连接起来。经过三天的改造,改良后的平炉正式投入使用。
这一次,朱由检亲自坐镇指挥。他盯着平炉的温度计,当温度达到一千六百度时,下令:“保持这个温度,持续鼓风三个时辰!”
三个时辰后,炉门打开,一股银白色的钢水缓缓流出,落在砂模中。与生铁水的橘红色不同,钢水的色泽更亮,流动性更强,冷却后形成的钢锭表面光滑,质地均匀。
朱由检拿起一块钢锭,用铁锤轻轻敲击。钢锭发出清脆的声响,没有丝毫断裂的迹象。他又让工匠将钢锭加热至通红,进行锻打。钢锭在铁锤的捶打下,逐渐变形,却始终没有开裂,展现出极佳的韧性。
“成功了!我们炼出钢材了!” 徐光启激动得热泪盈眶,声音颤抖。
朱由检也露出了笑容。这块钢材的含碳量属于中碳钢,既具备足够的硬度,又有良好的韧性,恰好适合锻造枪管、齿轮等精密部件。这标志着大明的钢铁工业,正式从传统的生铁冶炼,迈入了现代化的炼钢时代。
随着平炉炼钢技术的成熟,钢厂的钢材产量也逐步提升,每日可产出钢材五万斤。这些钢材被分为两部分:一部分送往工部火器工坊,用于锻造燧发枪的枪管;另一部分则用于制造齿轮、轴承、工具等工业配件,为蒸汽机、机床等设备的研发奠定基础。
而枪管的锻造,又迎来了新的挑战。
燧发枪的枪管需要具备极高的精度与强度,不仅要能承受火药爆炸时的巨大压力,还要保证弹丸的飞行稳定性。朱由检深知,传统的手工锻打无法满足要求,必须采用水压锻造法,利用水的压力,将钢坯挤压成枪管形状,确保枪管的壁厚均匀、内壁光滑。
为此,朱由检特意设计了一台简易水压锻造机。这台机器由一个巨型齿轮、杠杆组成,通过水压推动活塞挤压钢坯。这种水压锻造机,虽然原理简单,却能产生巨大的压力,远超手工锻打的力度,是制造精密枪管的关键设备。
在工部火器工坊的后院,这台水压锻造机已安装完毕。铁缸高达两丈,直径一丈,由厚厚的熟铁板焊接而成,外面用铁箍加固,确保不会因水压过大而破裂。活塞下方连接