第518章周密准备！高炉炼铁与坩埚炼钢！

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    第518章周密准备！高炉炼铁与坩埚炼钢！(第1/2页)
    朱高炽在李铁匠等一众老匠人的陪伴下，开始巡视起了这些高炉。
    李铁匠正是先前对朱高炽提出质疑的老匠人，打了一辈子铁，从洪武开国进铁厂当学徒，到后来掌炉炼铁，经他手炼出的铁能装满十座库房，对炼铁炉的脾气、特性摸得比自己的孩子还熟。
    当初朱高炽提出拆旧炉建新炉时，他是第一个站出来反对的，怕的就是新炉不靠谱、砸了匠人的饭碗；如今却是最积极参与建炉的人，从高炉的高度、容积，到炉壁的厚度、出铁口的位置，都带着老匠人反复测算，生怕出半点差错。
    而这些高炉也是他领着百名老匠人一起商议规划，然后带着铁厂内的匠人铸就而成——先是根据朱高炽给的图纸，敲定“高七丈五尺、容积二十立方米”的核心尺寸；再细分分工，老匠人负责画样、监工，年轻匠人负责搬砖、砌炉，连最基础的夯土都要求“每夯三层必浇水压实”；遇到“如何固定石墨石板”“怎么设计鼓风接口”这类难题，李铁匠就召集老匠人连夜开会，有时争论到后半夜，才敲定最优方案。
    这些高炉普遍高七丈五尺，比铁厂外的老槐树还高半截，站在炉下往上看，炉顶几乎要钻进云层里；高炉容积约二十立方米，能一次性装下三十石铁矿、十石焦炭，比这个时代最多只能装五石料的土炉大了四倍，是当之无愧的“高炉”。
    以往土炉炼一炉铁要六个时辰，按李铁匠的估算，这新高炉只需三个时辰就能炼一炉，且一炉铁的产量抵得上旧炉三炉，效率翻了六倍不止。
    石墨不算什么稀奇东西，山东、山西的矿坑里都能挖到，民间甚至有人拿它当“黑石头”写字、画画，只不过这个时代的人只知其表、不知其里，没发现它耐高温的特性。
    在朱高炽眼里，这玩意绝逼是眼下最好的耐火材料——不仅能承受上千度的高温灼烧，还能减少铁水与炉壁的粘连，避免铁料损耗，至少朱高炽现在受限于技术，只能先开发它这一个核心用途，至于做铅笔芯、导电材料这些后世用法，眼下还没条件实现。
    其实若只是建造一座炼铁的小高炉，直接使用粘土筑造，或者用红砖砌都没很大问题，之前津铁坊的小炉就是这么建的，勉强也能炼铁。
    但关键是朱高炽希望提高它的使用寿命——旧土炉最多用半年就会被高温烧裂，得反复修补，既耽误工时又浪费材料。
    于是在高炉内衬中，他特意要求大幅度使用石墨：从炉膛内壁到出铁口，都镶嵌了一层厚厚的石墨石板，连炉顶的排烟通道都铺了石墨碎料。
    这种现代炼钢炉才用的高级耐火材料，在明初被大规模用在高炉里，就是希望这些高炉能用上三五年不用大修，既能稳定产量，又能减少后续的维护成本。
    李铁匠摸着高炉内壁的石墨石板，手指能感受到石板的光滑与坚硬，忍不住道：“殿下，这黑石头真是奇物！咱们试过用它垫在土炉里，烧了三天三夜都没裂，比粘土耐烧多了。有这东西衬着，这高炉别说用三年，就是用五年，我看都没问题！”
    朱高炽点头：“只要咱们后续好好维护，定期检查石墨的损耗，这些高炉就能一直为咱们炼好铁。将来水师要造巨舰、铸火炮，都得靠这些高炉撑着。”
    一旁的老匠人也纷纷附和，语气里满是自豪——他们亲手建的高炉，用了“奇物”石墨，不仅规模大，还耐用，将来定能成为大明最好的炼铁炉，而他们这些建炉的匠人，也能跟着名留青史。
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    然后就是坩埚炼钢了，这是比之炒钢法更为先进的炼钢方式——炒钢法只能靠人工搅拌控制温度，钢的成分不稳定；而坩埚炼钢能将铁矿与焦炭密封在坩埚内，在高温下充分反应，炼出的钢纯度更高、成分更均匀，韧性和强度都远超炒钢。
    可惜的是，这种工艺对耐火材料要求极高，普通粘土、红砖根本承受不住坩埚炼钢时的高温，很容易开裂导致钢水泄漏，好在朱高炽从山东找到了石墨，正好解决了这个关键难题。
    这些石墨经过粉碎，与少量粘土混合调成糊状，再由匠人们按照固定尺寸塑胎成型——有的做成能装十斤铁料的小型坩埚，有的做成能装五十斤铁料的大型坩埚，塑好的胎体要先阴干七日，再放到专门的窑子里，用千度高温烧制十几个小时，待胎体完全硬化、石墨与粘土紧密结合，那就是耐高温、抗腐蚀的石墨坩埚了。
    烧好的石墨坩埚通体乌黑，敲起来声音清脆，匠人用它装着红热的铁料试验，哪怕灼烧两个时辰，坩埚也没有丝毫开裂，完全能满足炼钢需求。
    这从古至今的炼钢工艺，分为炒钢、百炼钢和灌钢三种，各有局限。
    炒钢实际上就是“炒铁成钢”，用炒铁炉将生铁加热到半熔融状态，再靠工匠用铁勺反复搅拌，让生铁中的碳含量降低，最终得到熟铁或少量中低碳钢。
    但这种工艺全凭工匠经验控制，温度高了会把铁炒成废渣，温度低了碳含量降不下来，炼出的钢质量极不稳定，大多又冷又脆，强度根本达不到兵器、火炮的要求。
    现如今大明军中的制式火器，比如迅雷铳、洪武大炮的炮管，基本上全都是用这种炒钢炼出的熟铁制造——熟铁韧性差、强度低，火炮发射时承受不住火药爆炸的冲击力，用不了几次就会炸膛，炸伤炮手的事屡见不鲜，当然不足为奇了。
    百炼钢则是在炒钢的基础上进一步加工，以炒钢作为原料，将其加热到赤红状态后，反复折叠锻打，有时还会用数种成分不同的铁料反复叠锻，通过锻打排出铁中的杂质，让钢的组织更致密。
    但这种工艺极其复杂，一块百炼钢往往需要锻打数百次，耗费大量工时，成本更是炒钢的十倍不止，根本不适合大规模生产，只能用来制造宝刀、宝剑这类精密兵器。比如演义中常出现的“百炼刀”，那就意味着是削铁如泥的宝刀，寻常士兵根本用不起。
    灌钢法在沈括的《梦溪笔谈》中有明确记载：“世间锻铁所谓钢铁者，用柔铁屈盘之，乃以生铁陷其间，封泥炼之。锻令相入，谓之团钢，亦谓之灌钢。”
    简单来说，就是将熟铁（柔铁）弯曲盘绕，中间嵌入生铁，外面用泥密封后加热，让生铁熔化后渗入熟铁中，再通过锻打让两者融合成钢。
    这种工艺比百炼钢效率高些，但依旧依赖人工锻打，且每次只能炼制小块钢料，同样不适合大规模工业化生产，最多只能满足小规模兵器制造的需求。
    朱高炽现在要的，则是坩埚炼钢，是能实现大规模工业级别的炼钢！
    他要的不是一次炼几斤、几十斤钢，而是一次炼几百斤、几千斤钢，能批量供应水师造巨舰、军工铸火炮、民间造农具的钢，只有这样，才能支撑大明的工业发展，才能为远征美洲提供足够的物资基础。

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