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大周工程师-第51部分
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众人见面行礼完毕，武炎之一看，贾司马40余岁，中等个，黑瘦，人倒是非常精干。
一路上，武炎之问了些邢州的情况。只听得贾司马说道：“启禀王爷，本周共九个县，户数48235，口数253478。这产铁的地方，主要是在沙河县一带……”
他把本州的情况大致介绍一下。
以前讲过，在唐代，在州一级，长史和司马虽然是副职，不过却没有什么权利。主要是各曹参军判案（事），录事参军勾检，州长史和司马附属，刺史作为长官签字。
因为古代行政管理，副职（通判官）实行联署制，一般并不分管具体业务，所以就没有实权。
当然，长官可以根据情况，安排他们代替自己执行某项任务。
武炎之听了这邢州的情况，知道在河北各州，其实都非常大。这将近5万户的州，当时在全国，已经算很大州了。
刺史的任务，按照官方的说法是：“清肃邦畿，考核官吏，宣布德化，抚和齐人，劝课农桑，敦谕五教。”
从上面可以看出刺史的职能，字面意思也比较好理解。其中最后一条：敦谕五教，指的是：“父义、母慈、兄友、弟恭、子孝”五种伦理道德。
从以上职能可以看出，古代刺史具有管理社会治安（包括军事）、发展农业经济、安抚百姓、管理官吏、宣扬道德、社会家庭和谐等等。
要说起来，这只能比后世的高官市长还要宽泛。后世的官员，一味追求单纯的经济增长指标，丢失了为官之根本。
武炎之既然为政一方，不论时间长短，干半年还是一年，他心里已经打定主意，要为邢州百姓做几件实事。
不求流芳于千古，但求不留骂名于现任！
……
州衙刺史居住的别院，早已经打扫干净。
有人帮着安放行李，武炎之精神很好，便在州衙里面随意查看起来。
因为刺史留洛阳，没有交割工作，就只有本州代理刺史事务的长史刘云华，向其交割事务。
不过现在肯定不是时候，他司马贾珏、录事参军邓壅陪着武炎之。
这录事参军，其级别只比各曹参军高一阶，也就是与他们级别实际上一样的。唐（周）代实行州县两级管理，各曹参军事与录事参军自然就相当于一个县令。请百度一下“扔书网”感谢亲们的支持！
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第146章 石炭场
上次河北契丹叛乱，孙万荣的叛军攻占了冀州，杀害军民官吏上万人。不过对邢州的影响不大，因为那里还隔着好几百里。
如今叛乱已经平定，百姓春季的种子已经全部种下，长出了幼苗，他们忙于春耕。
武炎之在来的路上已经看到了他们忙碌的景象。他的主要任务，是要把钢铁产量提上来。
唐代的产铁，主要是在河北，占全国的七成以上。这里有一个大的铁矿脉，南北走向。主要从北往南横跨三个州：邢州、洺州、相州，也就是邢台、邯郸、磁县一线，横跨数百里。
……
邢州沙河县，上午。
此处有一个冶监，专门负责管理此地的采矿和冶炼业。
“启禀王爷，本县所辖诸采矿场，去年一年，共产铁310万余斤。公家之矿场产铁250万斤；私家矿场60余万斤，收税12万余斤。”沙河冶监之监王进汇报道。
武炎之知道，这河北铁业的管理与铜和金银等差不多。
这里采铁矿场，几处较大的场也是国有，其余一律私营。同时，当时对于金属矿的开采和冶炼，管理比较松泛。只有在产量比较大的地方，才会设立冶监，管理并收税，其实主要是收税，谈不上管理。
对于没有设立冶监的县，金银铜铁等所有金属，是听任百姓自己开采的，就连20％的税也不用交。
“你们对铁的冶炼，采用木炭吗？”武炎之问道。
“回禀王爷，有采用木炭的，也有烧石炭（煤炭）的。采用石炭，虽然花费少些，不过炼出来的铁并不太好，会变脆。还需要重新炼制才行。”
武炎之一听，这是当然了，那用的煤，肯定是含硫过高，才造成这种现象。
要练出好的钢铁，必须要采用焦炭。于是他说道：“这附近可有生产石炭的地方？”
“当然有，本县一共有四处，附近的县就更多了。就是那石炭，也分两种，一种烟尘很少，非常好烧。另外的一种会结焦，烟尘也非常大。”
“走，你带我们去看看！要炼出好钢，必须采用这石炭，而且还要再冶炼一次。”武炎之边走边说道。
旁边这些人也听不明白，不过判官蒋士鹏知道，自己的主公从来不说没有把握的话。
于是武炎之带着姚宽和玉飞、蒋士鹏、卢宏、顾志文等人，在冶监王进等人的带领之下，赶往附近的采煤场。
一行人骑着马，十多里的路程，居然倾刻间就到。武炎之一看，这里是一个露天采煤场，十几人在忙碌着。
他心里想，可惜现在的人口并不多，工业化还没起步，要不这样大的一个露天采煤场，一年可是要挣不少钱的。
因为他这个成本，可比井工煤矿（地下）开采的成本低了很多。而且没有瓦斯爆炸的危险，安全性也高了很多。
“启禀王爷，此处采矿场，今年才刚刚开挖十余天。冬天大雪覆盖，天气太冷，加上销量不大，是没有开采的！”王进说道。
武炎之等人下马，四处看了看。
“王爷，此处的石炭，就是烧了会粘在一起的！还有几间房子，里面还有火炉，我等去瞧一瞧吧！”王进道。
这十几个人干活，专门有一个妇女在做饭。
那些干活的人，以及若干孩童，看见突然之间来了许多官员、衙役，都吃惊不已。
几个衙役正在给他们做了解释工作。
那做饭的女人正在门外淘米。
“白家娘子，此乃东莱王，快快见过！”一名县里跟着护卫的典狱说道。
那30来岁的白家娘子，自然没有见过如此大的官，就是县官，一年也难得见到一次。
她吓得急忙跪地磕头：“妾拜见王爷！”
她旁边还有一个四五岁的小男孩，流着鼻涕，脏兮兮的。他胆怯地倚靠在她母亲后边，傻傻的盯着众人。
“娘子免礼！我们也就是看看这炉子而已！来，小朋友，我送你一样东西！”武炎之掏出两枚银币递给小朋友。
那小朋友去却不敢接！
“快接住吧！这可是王爷的赏赐！很难得！”蒋士鹏在一旁说道，他示意那女人赶紧接过。
于是那个女人，示意他的小儿子接过银币，然后又道了谢。
武炎之随后在她的带领之下，在屋里的炉子和灶屋的火灶里面仔细查看了一下煤炭燃烧情况。
发现这果然是焦煤，看着似乎还不错，感觉应该是优质的焦煤。在这种条件之下，也没有什么化验设备，也判断不出来。
反正自己要冶炼的钢材，也不是什么特种钢材，主要是制作兵器盔甲，影响并不大。
“这石炭可以使用，不过要先修建炼焦炉。”
“炼焦炉？”
众人不知是什么东西。
武炎之看大家很疑惑，便大略解释道：“就是要修建几个大的封闭的炉子，把这石炭放在里面先烧一下，然后再用它来炼铁！”
他如此一讲，周围的人便大致明白了意思。
先前讲的是朋友已经汇报过，这里的水泥窑已经建成，可以进行试生产。这次武炎之，又带了若干烧制水泥的熟手来。
“走，我们去先去看看水泥窑，接下来在烧制耐火砖，修建炼焦炉。同时要一并修建炼钢用的转炉。”武炎之说道。
……
这里先说一下炼焦和炭的作用。
大家都知道，这煤的主要成分是炭，跟木炭一样。
不过，这煤炭是经过亿万年才变成的。它里面除了炭以外，还包括其他许多炼钢不需要的或是有害的物质，比硫、焦油等等。
这东西必须通过炼焦再去掉，否则他们对铁或者钢的危害很大。
那么怎么炼焦呢？炼焦是指炼焦煤在隔绝空气条件下加热到1000c左右（高温干馏），通过热分解和结焦产生焦炭、焦炉煤气和其他炼焦化学产品的工艺过程。
冶金焦炭含碳量高，气孔率高，强度大（特别是高温强度）。
焦炭是高炉炼铁的重要燃料和还原剂，也是整个高炉料柱的支撑剂（支撑铁矿石）。
也就是说，炭不单是燃料，还是还原剂，可以将铁矿石里面的氧元素（o），还原成一氧化碳（co）二氧化碳（co2），蒸发掉。
这里要说一下，其实这焦炭，也就是在炼铁的时候使用。现代的炼钢，是对铁水加以再冶炼，只需控制氧气吹入量即可，是不需要再添加任何燃料的，主要依靠其自身的化学反应。
（铁水在密闭的炉子内，靠自身的化学反应，温度可以提高两百摄氏度多以上。再吹入氧气，还原去掉多余的炭，钢就炼成了。）请百度一下“扔书网”感谢亲们的支持！
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第147章 炼钢1
修建炼焦炉，这水泥自然必不可少，还有耐火砖。
好在水泥的生产，已经在洛阳附近进行了一年多，附近的州也有推广。工匠们已经积累了比较多的经验。
至于耐火砖，也没有什么难度，毕竟炼铜炼铁，已经有一千多年的历史，他们已经掌握了这个技术。就是利用特别的石头，来烧制这耐火砖。
而且武炎之是学习的这个专业，这东西更是小儿科。
不过，要设计并建造出一座炼焦炉或者炼钢炉，并非易事。尽管武炎之需要的只是一种简易的炼焦炉和钢炉。
它没有采用最原始的土法炼焦，那种方法炉子没有密闭，温度也不高，还要靠自身的燃烧，焦炭的质量很差不说，杂质很多，出焦率还低。
武炎之准备建造的炼焦炉，界于土法炼焦和后世的机械化炼焦之间。他要求必须密闭，以提高出焦率和焦炭质量。
炼焦炉由炭化室、燃烧室、蓄热室、斜道区、炉顶、基础、烟道等组成。炭化室中煤料在隔绝空气条件下受热变成焦炭。
在看过水泥窑之后，武炎之作了安排，要求他们尽快烧制水泥。另外再选窑，烧制一批质量更好的耐火砖。
这耐火砖，多采用粘土砖，华夏富有粘土矿。粘土砖主要由莫来石、玻璃相和方石英及石英（最高可达30％）所组成。通常以硬质粘土为原料，预先煅烧成熟料，然后配以软质粘土，以半干法或可塑法成型，温度在1300～1400c烧成粘土砖制品。
……
武炎之回到县城，把早已画好的炼焦炉、转炉的图纸，又拿出来仔细看了看。
这若干图纸，是他这几个月，在旅途中和家里，日夜赶制的。因为他平时忙也没有时间。
他这个图纸，是严格按照正规的制图标准绘制的，这个世界几乎没有人能看得懂。
白纸、炭笔、直尺和圆规，还有他自制的量角器。
“郎君，你这画的是什么呀？”李茵在旁边问道，她脸色不大好，开始有些呕吐，大夫把完脉之后，说她怀孕了。
武炎之觉得自己运气还好，盼儿和李茵接连怀孕，这当然是好事。
“这个东西你看不懂，简单的说就是一个大炉子！这个是用来烧煤炭的！这个圆桶状的炉子，是炼钢的！
对了，你已经有身孕，可要注意多休息。如今这天气乍暖还寒，很容易着凉的！”武炎之倒是和声细语。
希望她生个儿子！他暗自想道。
虽然他没有特别喜欢儿子的想法，不过，李茵是正妻，他的儿子是嫡出，具有至高的地位。
别人的儿子都是庶出，当然，正妻如果死了以后，继妻的子女也是嫡出。
“郎君，妾觉得，那房子作为王府有些小，不如你再重新设计一所房子吧？”李茵趴在武炎之背上撒娇道。她知道如今自己和武炎之的家底，再大的房子也修得起来！
她自小住在宫内，平时在东宫和宫内各宫殿往来非常频繁。她对于武炎之花了不少钱买的房子，并不太买账。
其实那座房子啊，也也算不错了。只不过当时因为家里人多，自己身份又不同，不好住在以前顾志文帮着看的那所房子里面。他是临时买了一所大房子。
当然这房子，与武炎之现今的郡王身份是不大相匹配的。
“好啊，设计房子好办！来我教你画房子……”武炎之便教李茵画起图来。
他暂时哪里想换房子！他想，要是当上亲王，朝廷按例会赏赐房子的，哪用自己花钱。那可要好几万贯！
虽然几万贯对于自己，也不是好大的数目，不过自己既然想上位，这钱就要花在刀刃之上！打点下属和结交友人，都需要花钱，这钱哪能乱用？
……
下午，沙河县驿馆。
武炎之把所有的下属、县里的官员通通叫来，给他们讲解这炼焦炉、炼钢用的转炉。
他先讲解这炼焦炉：“诸位想必也知道，用石炭炼出来的铁，会很脆，杂质很多。
因此呢，我们就需要把这石炭先炼一炼，把里面不需要的东西，清除掉。这是炭就变成焦炭了！然后再用这焦炭来炼铁，就非常好。你们也知道，这焦炭可是比木炭温度高很多的！”
他这么一讲，大多数人也都能听得明白。古代的冶炼技术，无非就是一个字：“烧”！
至于为什么要烧，那金银铜铁的化学成分有何不同，他们是不知道的。
“不过呢，这烧也不是简单的事，还是有很大的危险，特别是在炉子里面的气体，不但能够燃烧，而且还能够爆炸，所以呢……”他先把安全性讲了一些。
至于在修建炉子，自然有尚方监自己带的工匠负责，这些人都是老手，技艺非常高的。
虽然他们没有制造过武炎之这个炉子，不过其他的炉子，人家是建造过很多的。
这些人都看不懂自己的图，不过到底是搞工程的，对他仔细讲过几遍之后，那些人都是陡然间明白了。
最后讲到这炼钢用的转炉，可就有些麻烦。尽管这王进和冶监的若干位官员，都是冶铁炼铜的高手，可并不知道这铁水，为什么在转炉里面就会变成钢。
（钢：钢，是对含碳量质量百分比介于002％至211％之间的铁碳合金的统称。含炭量比这个低的，就是熟铁，比如铁丝。含炭比这个高的自然是生铁。）
至于传说中的炒钢技术（就是不断加温，不断翻炒铁水，使铁水变成钢），据说古代未必有这项技术。而即使有，那可能是个别工匠偶然间使用。因为他们发现了，通过不断翻炒，生铁会变软，变成钢（硅、锰、磷、硫、炭等会不断减少，因为他会被氧化）。
不过，实际上炒钢本来也存在问题，用什么工具来炒？边加温边炒？如何保持温度？
反正在古代，真正大规模炼钢使用的是“灌钢法”。
这个灌钢法可是有依据的，在书上可以找到记录。
再讲一下灌钢法：简单的说，就是把钢冶炼出的、含炭量很高生铁水，浇筑在含碳极低的熟铁块上，通过不断的冶炼捶打，生铁里的炭会渗透进熟铁里面，这样就变成钢了。
这项技术，是中国早期炼钢技术一项最突出的成就。由北齐著名冶金家綦母怀文发明，这人也当过刺史。
不过要指出一点，从他这个炼钢工艺可以看出，用此法炼钢，速度极慢，产量极低。
它主要是用来打造刀剑等兵器的。请百度一下“扔书网”感谢亲们的支持！
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第148 章 炼钢2
采用灌钢法炼钢，需要千锤百炼，还需要大量的人力，所以主要是做兵器，并非他用。
此外的所有铁器，几乎都是铁制，唐朝的甲制共有13种，其中明光铠、光要铠、细麟铠、山文铠、乌锤铠和锁子甲都是铁甲，由铁制成。
当然这个是熟铁，很软，便于加工成盔甲。
前面讲过，所谓的熟铁，就是将那铁水，再重新冶炼，将里面的碳全部还原掉（利用氧气当中的氧进行还原成二氧化碳co2），当然古人不懂这个技术，他们不知道适可而止。
如果那个炭，恰好保留一定的比例（002％——211％），是可以变成钢的。当然，这要保证铁水均匀的流动。要不然钢的含碳就不均匀，可能有些地方是生铁，有些地方变成熟铁。
武炎之也不好给他们讲氧气什么的，只是说用这个转炉，可以控制里面的温度，加入生石灰，使铁水的温度升高，在某个特定的温度之下，那铁水就变成钢了。
这里要介绍一下转炉炼钢法。
这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硫、硅、锰、炭、磷等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量（含1％的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。
因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。
开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。
几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。
磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。当磷于硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成了。
……
那些人听了个糊里糊涂，不过，咱们听得这小炉子炼钢，居然片刻就好，都有些半信半疑。
这可比那什么灌钢法，效率提高了千倍万倍！
“这个炼钢的方法，我说多了你们也听不懂，到时候一试便知！先把这炉子造起来再说。
蒋判官已经把制作炼钢炉外壳的钢料准备好，我看也已经基本成型了，只等耐火砖烧好之后，把炉子砌好，再把口子封上即可。”武炎之说道。
他这个炉子当然并不大，他算了一下，刚好6000斤铁水左右。
虽然看着这6000斤很小，不过要知道，此时大周一年的生铁产量，也不也不过一千万斤左右。
就这一个小炉子，要正常运转起来，一天生产10万斤一点问题没有。因为那一炉铁水，几分钟就好了，加上其他杂七杂八的时间，炼一炉钢也要不了一个小时！
虽然，这炉子制造本身是很麻烦的，也要一些技术，造价也高，管理难度也大，不过用久了也就习惯了。按照他的计划，就在邢州及附近两个州，要一共建立三座冶钢炉。
今后要逐步加大这里的生铁开采量，推广铁器的使用。
要知道，现在即便是铁器，也是高档物资。由于铁器是高档物资，这就造成工业、农业的发展大大受限，珠江三角洲的农业发展有很大的问题。
当然，开采铁矿的人力是个问题，不过武炎之早就想好了，今后，要用俘虏来才行！
至于这俘虏的来源，当然只有打仗，而且必须打胜仗！
不过，很多事情也不是自己能够掌握的。自己现在虽然是个部长，或者是兼着两个部的部长，但是权力着实有限。
在封建社会，大事情必须皇帝准许。
……
沙河县城在沙河边上，沙河是漳河的一条支流。河面不甚宽，河水也不多，水面也浅。
武炎之与众人，沿着河边，骑马来到綦阳村。
这里有几个很大的国有采矿场。武炎之上学的时候学过，知道这里主要为接触交代型矽卡岩铁矿床，也称邯邢式磁铁矿。
这里的磁铁矿品位很高，品位在50％的也比较多。
实际上，当时的铁价很高，主要交通运输方便，20％也有极大的开采价值，这与现在我们的商业品位不同，现在的铁并不值钱。
而邢州、洺州、相州，就是当时出铁最方便的地区，一是品位高；二是储量很大；三是运输方便。
当然，南方的和州（马鞍山）一带，也有巨大的铁矿可开采，交通也比较便利。
“王爷，这个采场，一共有5000多人！”王进指着无边的工棚介绍道。
武炎之放眼望去，这采矿场确实非常大，绵延数里。
他们的采矿方法，是露天开采，是采用最原始的人工剥离法。就是先用铁凿子凿出小凹槽，再用大铁楔子配合大锤开山掘石。
这种开山掘石的方法，现在南方少数地方还可以见到，当然已经非常少�
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