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有了铁以后,炼钢就成了大问题,按照古老的灌钢法需要将生铁融化后灌注到熟铁之中形成钢,但熟铁需要从生铁经过锻打而成耗时费力,钢的质量也难以稳定,但要上转炉工匠们的能力又不足。这样颠覆性的炼钢设备,可是直到二百多年以后才被发明出来的,现在要制作无异于天方夜谭。
为了改变炼钢的效率和质量问题,朱聿键这位唐王住到了青山寨,一门心思的考虑冶炼问题,将其他工坊、商铺和农庄都扔给了张书堂和宋献策等人进行管理。
朱聿键抵达之后,对炼铁和炼钢技术进行了深入研究,又与那些工匠们进行探讨,朱聿键决定全面改进炼铁和炼钢设备,将这两个过程连接起来,以便高效的产生钢材。
很快两座新的炼铁高炉先被建设了起来,因为水泥和新型耐火砖的使用,高炉被制造的非常大。其高度已经超过了二十米,直径达到了七米,其造型也不再是传统的陡坡式,而是成了中间宽两边细的枣核型,它不但有了80度的炉腹角度和宽炉喉,其料线高度也达到了15米,同时朱聿键还设计了封闭式炉头,以提高冶炼效率。
除了这些改进之外,新高炉顶部加装了引管,将高炉炼铁产生的煤气引了出来送入炼钢炉。同样做法的还有那些加大的炼焦炉,炼焦炉顶部的导气管被增加了一个喷淋塔,利用喷头的水雾将多余的二氧化硫变成硫酸,而剩下不溶于水的一氧化碳也被引到炼钢炉之中。
朱聿键考虑到空气分离机无法制造,没办法使用氧气吹炼的转炉法,所以他在青山寨设计建造了平炉。
平炉的炉膛是用耐火砖砌成的槽,上面有同样使用耐火砖制成的炉顶盖住。平炉的前墙上有装料口,工人可以从这里将炉料装入炉膛,熔炼时可以关上耐火砖贴层的炉门以隔绝空气。炉膛的两端都筑有炉头,炉头各有两个孔道,供从高炉和炼焦炉引来的煤气和热空气导入进行燃烧。
冶炼的时候将生铁、铁矿石、废钢、石灰石和生石灰放入炉膛,加上煤气的燃烧,起内部温度可以高达1800摄氏度。热量直接由火焰传给炉料,使炉料迅速融化。同时由一部分融化的生铁生成氧化亚铁,将硅、锰等杂质直接氧化变成炉渣。由于炉内放有过量的石灰石,磷和硫等杂质也能变成磷酸钙和硫化钙等炉渣,其次碳也能进行氧化并生成一氧化碳从融化的金属中冒出来,形成二次燃烧给炉内加温,让冶炼的工作可以联动进行。
为了加强冶炼效果,朱聿键让木匠在水流湍急的瀑布下设立水车,用来带动鼓风机,将空气和煤气加压吹入炉中。经过这样的设计,全世界第一套近代化的炼铁炼钢联动设备算是建立了起来。
新设备很快被建造了出来,看着这些巍峨的高炉和平炉,朱聿键心中也没底,他所拥有的的只是理论知识,在实际中能否应用还是个未知数。不过朱聿键现在财大气粗,他也不怕浪费钱财,所以才直接搞了这么一套设备来做实验。
在朱聿键的指挥下,高炉首先开始了工作,随后平炉也开始进行操作。因为新高炉需要十几个小时才能熔炼一炉铁水,朱聿键却等不了这么长时间,所以平炉的第一次炼钢,使用了老高炉出产的铁水。
工人们将各种填料从装料口堆入平炉之中,随后滚烫的铁水也被导入炉膛,光着膀子的工人打开闸板,将炼焦炉和高炉中的煤气送入平炉之中。因为有着高达1500摄氏度的铁水,那些煤气不需要点燃就会自己燃烧起来。平炉中的温度在快速升高,很快就达到了熔炼的温度,那些被填入的废钢和铁矿石都开始融化了。
所有工匠不管是否休息,都守在了冶炼厂中,他们对朱聿键能够设计如此复杂的炼铁炼钢设备都感到非常佩服。不管这些设备最终是否能够练出合格的钢材,至少他们知道这个从未做过铁匠的唐王,绝对是冶炼方面的高手。
第八十章 打造兵器
天色渐渐迟暮,温度也在快速下降,深秋时节的山里,夜晚已经降到了零度以下,可是在炼钢炉旁忙碌的工人们却依然个个光着膀子。炼钢的高温补足了气温的不足,这样的工作越是气温低就越舒服。
已经在平炉前站了十几个小时的朱聿键,丝毫没有困倦的感觉,他要等待着炼钢的结果,看看自己的理论是否能够实际应用。
“出钢水了,出钢水了。”平炉上的炼钢工人们大喊起来,此时炉头冒出的气体已经变成了黑褐色。朱聿键曾经嘱咐过工人们,一旦出现这样的蒸汽,说明炉内已经开始生成四氧化三铁蒸汽,也就是炼钢成功的时候了。操作导气管的工人赶快隔绝了煤气的输入,不多久下面的工人用长长的钩子打开炉门,火红色的钢水沿着陶制引流管道,流入了翻砂坑之中,那里有着早已准备好的一个个钢锭铸模。
随着钢水接触到空气,温度开始逐渐冷却下来,直到数个小时以后,才彻底冷却了。一个铁匠从翻砂坑里小心的取出一块钢锭,放在自己的锻铁炉里烧了烧,在铁砧上打了起来。只试了几下他就兴奋的喊道:“这可是好钢啊,几乎和五十次锻打的百炼钢差不多了。”
铁匠的惊呼让始终关注着炼钢的众人欢呼了起来,平炉炼钢法真的成功了。如果按照以前的灌钢法,想要制造如此好的钢材不但需要考较工匠的手艺,制造时间也要长出数十倍。而现在只要按照规定的数量将原料投入炉中,就能够很快将其变成最好的钢材,这如何不让他们兴奋。此时唐王在这些工匠们心中,已变成了神一般的存在。
在这个欧洲冶炼工业还普遍使用早期高炉和块炼炉冶炼生铁,用坩埚炼钢的时代,大明朝的冶炼技术本就已经超越了百多年,如今经过朱聿键的改进,华夏的钢铁冶炼水平与欧洲的差距,已经拉大到了至少三百年的程度。
在电子和高精密机械出现之前,一个国家的工业实力始终以钢产量为衡量标准。一个国家的钢产量越多,他的整体国力和军事能力也就越强,这是世界在十八世纪开始通行的准则,而有了这样的炼钢设备,只要再提前开始工业革命,华夏的强盛已经可以预见了。
在平炉炼钢成功之后,朱聿键开始着手为军队设计铠甲。他不是军工专家,对冷兵器还是热兵器都没有什么研究,不过他记得在华夏历史上曾经有一种推崇备至的冷锻瘊子甲,据说防御力绝佳。
在与工匠们探讨之后,朱聿键才知道冷锻瘊子甲是将材料经过反复冷锻制造甲片,然后再用皮索穿接起来。因为金属材料在冷锻的过程中有硬化现象,所以防御力非常强。这种铠甲的防御力的确很好,对近距离的硬弩都有很强的防御力,但是冷锻甲片制作不易,耗时太长根本无法普及。
朱聿键琢磨了一番之后,决定采用热锻来代替冷锻。热锻的硬度、韧性和强度都不及冷锻,但胜在制造速度快,尤其是在钢材充足的情况下更是如此。为了增强甲片的强度,朱聿键决定采用夹钢工艺,将钢片与熟铁重叠锻打,然后再进行淬火和回火处理,这样热锻甲片的强度、硬度和韧性基本上就与冷锻甲片差不多了。
这样的铠甲虽然结实,却不能全身着装,因为瘊子甲的重量比较大,步兵长期穿戴消耗体力,同时关节处难以弯曲,身体的灵活性不好。因此朱聿键设计的新式铠甲只保护脖颈和主躯干,腰部以下只有半尺长的甲裙,四肢却不受保护。为了加强四肢保护,这套铠甲的四肢部分被锁子甲覆盖,以防止弓箭的射入。
比起铠甲头盔要简单得多,朱聿键采取了后世钢盔的制式,制式在后部多了一圈护颈甲,同时设计了面目狰狞的面甲。在冷兵器作战下,双方交战距离非常近,带上这样的面甲,可以对敌人起到震慑作用。
防护是第一位的,武器自然也不能太差,弓箭朱聿键不懂,只是要求工匠们不要顾及成本,以最好的材料制造复合反弯弓,同时箭只制造两种款式,采用钢制三棱,带倒刺的破甲箭和普通钢制箭头的轻箭。轻箭的射程远,可以对付那些没有铠甲的军队,而破甲箭虽然射程短了些,却可以对付那些防护力强的精锐部队。
短兵方面只有两种,只使用长枪的长枪兵和使用钢刀盾牌的朴刀兵,这样可以形成远近搭配的冷兵器作战模式,至少在缺少火器的这个时代,战斗力还是很强的。这些武器和铠甲都采用平炉炼制的精钢制造,其威力绝对比官军用得还要好。
有了这些优质的武器,田见秀对唐勇的战斗力信心大增,在请示了朱聿键之后,他又加练了两千新兵,打算将整个伏牛山和南阳府的唐王产业全都保护起来。
朱聿键很清楚河南省南部的南阳府和伏牛山区,对自己将来对抗农民军非常重要,他必须将这里建设成最坚固的前进基地。河南省在未来的十几年中会遭遇大量天灾,百姓们将会流离失所,粮食极度短缺。不过这种情况是在河南北部和中部地区,南阳府境内因为有多条河流可以用于灌溉,情况会好上许多。
未来朱聿键需要以南阳府和伏牛山区囤积大量粮食,帮助整个河南省渡过难关,并阻止农民军的进入。如今他以部分老农建立起来的育种所,开始对小麦进行良种选育,希望能够慢慢提升小麦的亩产。同时伏牛山区开始扩大土豆种植面积,以增加粮食产量。
除了吃饱饭的问题,盐的运输问题同样很大,因为地处内陆运输成本高,河南盐价始终居高不下。在平时这样的情况尚能忍耐,一旦大量流民出现,盐的问题就会日益尖锐起来。
第八十一章 天启帝病重
朱聿键对手边的替代物品清点之后,发现了那些一直舍不得吃的辣椒。他忽然想起从清代开始美洲的辣椒引入中国,为了降低盐的需求量,内陆各省份都开始种植辣椒以代替盐,这才�