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明末之虎-第76部分
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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。（未完待续。）
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第一百三十八章 上品青锋
让人激动的炼铁终于正式开始了。
“祖师爷爷保佑，我等恭诚以祷，烧石成纯铁，炼铁成精钢。。。。。。”高炉前的一个香案上，摆着一幅太上老君木框像，颜均双手捻起三注香，在一对大红香花蜡烛上点燃了，虔诚的举过头顶，嘴中念念有词，引着一众工匠，虔诚地拜了三拜，再恭敬地插到画像前的香炉里。
在明朝各地的铁匠行中，基本都是以太上老君为祖师爷。可见在古代中国，冶炼行业与道教炼丹有相同的起源。在二月十五老君诞辰时，前一天铁匠各家都为祖师暖寿，吃长寿面，诞辰当天带家中男丁到大堂烧香拜寿，隆重举办祭拜仪式。
据说，因为太上老君是铁匠的祖师，道士自然成了铁匠们的师弟，所以道士化缘到铁匠铺，要主动向师兄问好，铁匠则予以热情接待。道士若不守规矩，铁匠就要罚道士跪在打铁炉前认错；要是道士还不认错，铁匠可以用钳子、铁铲打道士，甚至将火炉翻过来套在道士头上，俗称“戴纱帽”。
“嚓！”
颜均右手握着一把解首刀，猛地一挥，将左手中抓着的一只公鸡，一刀斩去鸡头，将淋漓的鸡血，遍洒高炉周围，以祭祀四方土地神位。
“炼铁开始！”
在震耳欲聋的鞭炮声中，颜均纵声大喝。
一筐筐的木炭被塞入高炉的下方，一车车铁矿石被与木炭混堆放在一起，另有石灰石作为造渣剂，混入其中。
在明朝，铁匠们一般用黄土混合草灰作造渣剂。赵士桢在他的著作中说，这种作法，是为了让生铁撒去铁尿，从而减少杂质。
古人只有实际经验，却不明白造渣剂的原理，故这种作法，比后世用石灰石作造渣剂的效果，却是差了很多。
当木质推拉鼓风箱开始被数名铁匠一同用力拉动后，在新鲜空气的劲力吹拂下，高炉内的优质木炭开始猛烈地燃烧，与木炭混堆的铁矿石立刻猛烈地发生了还原反应，矿石迅速变红，变软，液化，一股火焰冲天而起，从炉顶飘出。
颜均欣喜地发现，李啸设计的这个高炉，仅仅过了半天时间，铁矿便已软化成水，这大大超出了他的原有估计，要知道在明朝，高炉出铁，一般最快也要三天。
李啸之所以出铁如此之快，关键秘诀在于，从鼓风箱鼓入的空气，在进入高炉内部前，它的的温度已经过高温预热，在长长的进气道下方，设有和进气道上下叠立的隔离地火池，池中内盛燃煤，空气在进炉前，就被加热到八百至一千度，而不是象明朝人一样，直接朝高炉中鼓入冷风。
空气预热，这是现代钢铁生产中，提高炼铁效率地最关键一步。李啸印象中，这是英国人在十六世纪下半叶，为提高钢铁产量而想出的招数，在以前全世界都没掌握这门技术。
李啸本打算，模仿后世的生产方法，专门建一个蓄热室，利用产生的高温废气来加热空气进气道，从而更节约煤炭使用。只不过，现在毕竟是试验性质，李啸不想把装置弄得过于复杂，以致让这些本来就被自已弄得目瞪口呆的明朝工匠们，无法消化更多的新奇技术。
还是等这座高炉用个十六次后，到了寿命，工匠们也接受理解了现在的作业方式，自已再来采用蓄热室装置吧，李啸心下暗想。
这时，从高炉侧面的观察口就可以看到，铁水聚在炉底，呈现出迷人的橘红色。“李大人，铁汁已成，可以开炉出铁了！”颜均一脸激动的神色。
有铁匠穿上了肥厚的布衣作防护，又用湿巾蒙脸，手持长柄铁钳，把高炉下部出铁口的活门打开，顿时铁水跳跃着奔流而出。
这些铁水混合着炭渣，铁重而渣轻，炭渣大都浮在面上，大块的炭渣，在沟槽上就被一块生铁做的挡板挡下来，铁匠们拿着长铁棍子，把炉渣扒到一边。
铁水直接从通过沟槽流入已被烧得炉火熊熊的炒铁炉。铁水流完后，三名壮汉用厚布包着口鼻，缓缓地用力推动炒铁炉上的绞盘把柄，三根熟铁棍子与铁水充分搅合，橘红的铁水迸飞，发出啵啵的声响。
高炉炼出的是生铁水，含碳量在百分之三左右，生铁熔点约1100－1200摄氏度，而纯铁则高达1535度。当碳与氧气结合，生铁水中的碳含量逐渐降低，它的熔点就逐渐提高了，于是炒铁炉中的铁水变得浓稠，由清汤到酱汁，由酱汁到果冻……最后聚成一个个外形很可爱的铁团儿，颇有点像魔幻世界的怪物史莱克。
在场的工匠一阵欢呼，可用于打铁的熟铁终于炼好了。
这一次炼制，起码打造了一万五千斤熟铁，却只花了不到一天的时间。
明朝时，在福建漳州，有最大规模的10立方米高炉，一次能出一万斤铁，这在当时已是顶尖水平了。而李啸这次试验性质的炼铁，却一下子就把产量提升了近三分之一，而时间却缩短了一半不止！
其实李啸还没有让这座高炉产能最大化，30立方米的高炉有效容积约为20立方米，即使以较低的利用系数，比如2~3计算，每天最少也能炼出将近6吨的熟铁。
这种所谓“熟铁”，其实并不是现代教科书意义上的熟铁。李啸前世学过的钢铁知识中，国际冶金界没有生、熟铁这种说法，现代钢铁工业上，含碳量小于002％的国内称熟铁，国外称纯铁，质地非常柔软；含碳量在002％－211％的叫做钢；含碳量在211％以上的国内称作生铁，国外称铸铁。
而在中国古代，以高炉直接从铁矿石炼出来的称作“生铁”，以经过炒铁炉炒炼的为“熟铁”。这种“熟铁”的碳含量，和炒炼时间成反比，炒得久，碳氧化得多，铁的碳含量越低，反之亦然，所以其碳含量能在001％－15％之间浮动，包含了现代意义上的“纯铁”和“钢”。
所以古代中国，那种用柳木棍炒铁的方法，也等于是在炒钢。只不过工艺很难把握，炒出的成品以熟铁和中低碳钢为主，若是中了****运的话，能碰上一两块高碳钢，这个概率，大概与彩票中奖差不多。
笼统的说，钢铁产品中，碳含量越低越柔软，越高则越脆、硬。中低碳钢柔软，用来制作刀剑则不锋利，古人也把它视作“熟铁”，只有高碳钢的韧性、硬度、强度符合制作武器的需求，古人才认为那是“钢”。
碳含量地高低决定了钢铁质地的软硬程度。明朝时，低水平的铁匠，可以通过锻锤敲打，来发现哪块成品胶质熟铁是高碳钢。而高水平有经验的铁匠，在长期的打铁生涯中，已炼就了一双能够分辨那是块无甚大用的软铁，那块是能制作宝刀宝剑的好钢的毒辣眼睛。
颜均就是那种高水平的工匠，他观察良久，然后用铁钳夹起一个怪物史莱克，把这只铁质史莱克上上下下地看了一遍，一脸激动的神色，。
“李大人，您恁的厉害！这第一炉炒铁就出上品精钢，我颜均色打铁三十年，都从未有过这般运气啊！”
他经验丰富，看得真切，这是块相当不错的高炭熟铁，又韧又硬，可以打造成相当锋利的刀剑。
李啸微微一笑：“颜作头，这不过是概率罢了，不足为奇。你试想，以前你在辽东时，你每炉能炒多少？我炒一炉又是多少？这么多铁，工人们从炒铁炉里夹出来的有先有后，铁也就生熟不等，从熟铁到高碳钢都有，总能碰上几块好钢。”
颜均恍然大悟。自已以前炒铁时，是先将生铁捶成碎片，和木炭一起放入比这个小得多的炒铁炉里，然后风箱从炉子顶上鼓风。
因为鼓的是冷风，要烧许久，生铁方可融化，再拿棍子搅拌，直到铁凝聚成团，最后取出锻打挤渣。
这样一次不过炒几十百多斤铁，而李大人的炒铁炉，直接用高炉炼出的铁水，一次试验性质的炒铁，便是一万五千斤，相当于以前炒百多炉的铁，从这炉熟铁中，得到几块精钢，实在不值得惊讶。
要知道，李啸这种高炉出来直接进炒铁炉的冶炼方式，只在一些明朝当时的特大型钢铁工坊才有实行，颜均原先所在辽东铁岭红印山铁场，还是那种最为原始的融化生铁冶炼熟铁的作坊式的铁场，自然得到精钢的机率极低。
“李大人，您看好了，我给您打出一柄宝剑来！”颜均看着这块高炭钢，越看越喜欢，不觉已是手痒。
李啸笑道：“好，今天天时已晚，各位也辛苦了，先去休息吧。明天打好后，我再来欣赏下颜作头的锻打手艺。”
颜均忙道：“大人，这样吧，我等先把其余铁块趁热打成铁锭入库，再去休息不迟。”
李啸点头同意，这时，一众工匠们，纷纷把那些胶铁史莱克，粗粗打制成熟铁锭，然后按品质的不同，分放入不同的仓库中，以备日后使用。
次日天刚放亮，在一众工匠兴奋的叫喊声中，颜均开始锻造宝剑。
他高兴地夹起精钢，先放到火上烧得通红，再用錾子敲下大约四斤重的一块，便就其放到铁砧台上，用精锻锤敲打。
颜均与另一名工匠配合，一个夹铁，一个挥锤，精钢很快被锻锤敲成了薄薄的一片，随着温度降低，钢铁烧透的金红色渐渐消退，颜均又把它放到锻炉上烧得红热，拿錾子敲了中间几下，铁钳一用力，就从中间折弯了叠在一起，再放到锻炉下敲打。然后铁片再次被敲薄，再次折叠，冷了就放到锻炉上加热……颜均这种反复折叠锻打的方式，就是所谓的制造百炼钢。
这种方法里，指每回炉加热一次叫做一炼，回炉百次称百炼。当然，真正要达到百炼的程度，是相当少的，可以说基本不存在，因为所花的时间与精力成本实在太高。在明朝，一般普通士兵的刀最多打个10炼，甚至只有7…8炼，而将官的刀也只有20…30炼，只有高级将军的刀才有50炼以上。
看到颜均这般没效率地作业，一旁的李啸却在想，以后一定要改进锻冶的作业方式，这样的全凭人力敲击的生产方法，实在是太慢太没效率了。
现代工业中，由于有电力装置和车削机床可用，那些金属加工厂的效率与现在的明朝工匠相比，两者的效率，可谓一个天上，一个地下。当然，李啸没那本事能自已发电，他想到的办法，便是使用水力锻锤。
如果能成功导入每分钟敲击60至100下水力锻锤装置，李啸可以保证，比现在的人力敲打，效率至少提高十倍。
颜均打制得很辛苦，整整花了六个时辰，总共十二个小时的时间，到了深夜时分，换了多名工匠轮流打制作业，才总算把这把50炼的宝剑，打制成型。
宝剑成型后，颜均随后开始淬火，他稳稳的平夹剑身，只把剑尖和两侧的刃部浸入水中，一阵白雾滋滋响着腾起。这种淬火方式为局部淬火，这样就只有锋刃部经过淬火变硬，剑脊仍然相对柔软，这样就得到了外硬内软的宝剑。
颜均这样做是很有道理的，因为钢件经过淬火，从金相学上看，维氏硬度400左右的奥氏体，转变为1000左右的马氏体，简单的说，就是剑刃变硬了，而剑身却依然相对柔软，这样的宝剑在斫击时，比全淬火的剑更具弹性，更加锋利，而且不易断裂。
“真是好剑！”
在一众工匠的惊呼声中，颜均颇有些洋洋得意地看着手里这把青光莹莹流光盈彩的好剑，只见那宝剑上云纹若隐若显，如流水、如星汉，寒光闪闪、青气盈然，让人望之心醉。
李啸见得颜均打制出来这般好剑，心下亦是极为喜欢。
他从一旁笑吟吟地递把一个上好精铜睚眦红缨剑柄，连同鲛鲨剑鞘，一同递给颜均。
原来，在颜均打制宝剑时，李啸便已令人从单县县城买回这个在当地最好的剑柄与剑鞘。
颜均笑着接过，很快把剑柄安装牢固，然后他反复用砂轮打磨剑刃，给宝剑开锋。
终于全部制作工艺完成，颜均将宝剑装入李啸递过来的鲛鲨剑鞘，插剑入鞘，恭敬地将剑递给李啸。
“咝。”
李啸右手一拔，在轻微的剑啸声中，将宝剑拔出一半。
他看到，这把宝剑青莹如玉，用手抚摸，刀面竟如少女的肌肤一般，滑柔如缎。
李啸屈指向剑脊上轻轻一弹，便听得“铮”的一声龙吟之音，袅袅方散。
“真真好剑，颜作头辛苦了。以本官之意，便将此这上品青锋，命名为龙吟剑吧。”李啸笑道。
颜均抹了一把满脸的汗水，大笑道：“只要大人喜欢，取什么名字都好。”
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第一百三十九章 奋发的梦想
钢铁试制的大获成功，无疑给将来的各项钢铁产业以及火器研制，提供了一个坚实的基础。
只是现在的钢铁生产，其实还有个重大问题。
那就是，现在这种全凭炒铁炉碰运气般地生产高碳钢材，产量实在太少，还有要努力想办法，才能实行合格钢材的量产化。
李啸所想到的办法，便是坩埚炼钢。
这种在后世已是常见的炼钢方式，在这明朝时代，想做成功，却是十分困难的事情。
坩埚炼钢的关键在于那个坩埚，而坩埚的关键又在于他的耐火材料，或者说是高温耐火砖。铁料含碳量越高，则熔点越低，而钢的含碳量比生铁低的多，起码要达到1600c，钢料才会融化成钢水。而坩埚材料他虽然知道――石墨、瓷土、粘土，混合均匀以后塑成型状，小火烘干，再用焦炭烧到最高温度，方可炼出钢来。
现在的问题是，李啸知道这个比例，但诸如石墨、瓷土之类，一时还没找到原料产地。其中瓷土还好找，鲁南一带就有，只是石墨矿，李啸回忆前世的知识，在山东当地，他处难寻，唯有青州府的莱西县当地所产最多，据说石墨探明储量68711万吨，现保有储量63993万吨。
李啸下定决心，等返回赤凤卫后，就开努力去莱西地区探寻并开采石墨矿，尽快把能用于炼钢的坩埚制作出来。
不过这样的钢材生产，对于李啸来说，还是可以下一步再着手解决的事情，现在的当务之急，就是把整套钢铁工业建立并运作起来。
李啸立刻着手，开始规划铁龙城的各项生产事宜。
他打算，现在这座高炉在用到十六次后，便立刻拆除，然后重新兴建两座带蓄热室，用高铝钒土制成内壁的更加完善的炼铁高炉。
那么一年之内，情况正常的话，应该可以有一百五十天出铁，这也是明朝各地铁矿出铁时间，如果建设了两个同样30立方米容积的高炉的话，每次出铁量约为12至15吨，一年的出铁量，便是1800至2000吨。
这是一个相当惊人的数字，要知道明朝在万历年间，一年的全国总共出铁量，也不过16万吨，铁矿消耗32至40万吨。李啸仅有两座高炉，便有这样高额的产量，无疑已是远超这个时代。
更何况，还在铁龙城东南区内，还有大片大片的空地，将来兴建更多的高炉与炒铁炉，皆不成问题。
只不过，以后的钢铁生产，李啸决定用焦煤来代替木炭。
他心下很清楚，若只用木炭烧制，这木材消耗未免太过巨大，就算把单县一地的木头都砍光了，也生产不了多长时间。李啸在想，从现开在始，只有将来要炼制高品质钢材时，方可用木炭，若只炼成熟铁和普通的中低碳钢，则还需早日用焦煤代替方好。”
李啸所忧虑的事情，就曾困扰了大英帝国很长时间。
当时英国为了增加钢铁产量，迅速成为欧洲第一流的大国，全国各地都开始兴建高炉炼铁，结果整个英国国内的森林木材几乎砍光，最后实在是不敷使用了，才最终开始用焦煤炼铁来代替，没想到却最终另辟蹊径。
炼铁高炉采用焦炭代替木炭，为现代高炉的大型化奠定了基础，是冶金史上的一个重大里程碑，使人类终于能够实现大规模的钢铁生产。
李啸把自已的想法对工匠们一说，颜均便急忙说道：“大人所说的可是炼铁的焦煤？”
李啸一惊，忙说道：“正是。”
颜均便说道：“大人要以此物来炼铁，却是易得，此物在山西之地有人专门将煤制成焦煤贩卖，小人往日在辽东铁岭红印山铁场，东家便是从山西买焦煤炼铁。”
“哦，颜作头可知价格多少？”
“据小的了解，1000斤焦煤价格为10两银子。”
李啸倒吸了一口气，他心下暗算，炼一吨生铁一般需要焦煤一吨左右，若年产2000吨生铁，则要2000吨焦煤，按一吨焦煤20两算，合计买焦煤就要4万两银子。
李啸心下庆幸，幸亏自已在金汤城外的边界山处发现了大批的煤矿，且有宋大这样的焦炭冶炼专家，又有四轮马车方便长途运输，这样一来，倒让李啸节省了一笔相当可观的费用。
当日在宣府镇时，李啸听宋大介绍过焦煤的生产。具体步骤如下：
首先，让工人们把挖好并碾碎的煤块，进行洗煤。
李啸知道这一步的目的，是为初步除杂，去掉煤中的灰分，石块、泥土等等。因为这类物体多含有硫和磷等杂质，对于炼铁极为有害，为了除去这些杂质，就需要对原煤进行人工洗选，洗选后所得净煤又叫洗煤或者精煤。
然后，要建一座炼焦窑。这种炼煤窑的外形，与普通的砖窑颇为相似。
接下来，精煤晒干后入窑，在炉窑内不隔绝空气的条件下，借助窑炉边墙的点火孔人工点火，将堆放在窑内的精煤点燃，靠精煤自身燃烧热量逐层将煤加热，这是直接加热。随后，煤燃烧产生的废气与未燃尽地大量煤裂解产物形成的热气流，经窑室侧壁地导火道继续燃烧，并将部分热传入窑内，此为间接加热。
经过直接与间接两道加热，八百摄氏度的高温燃气流则夹带着未燃尽地煤裂解物从窑顶开孔处排入大气。这个过程延续八到十天，焦炭就制成了，随后，可命工人从人工点火孔注水熄焦，待窑炉冷却后，便可开门，扒出制好的焦煤。
李啸相信，现在随着宣府的流民到来赤凤卫，从宣府镇一同运回来的大批焦煤与硫磺，应该也快到达了。
李啸决定，以后铁龙城内所产的钢铁，分用途的不同，而选择不同的钢铁来生产，能期各尽其用。
下面是李啸决定的钢铁使用分类。
1、诸如生活用具与各类农具等物品，用焦煤炼制的中下等品质熟铁来制作。
2、李啸军的全体士兵所用的铠甲与盾牌，则都用焦煤炼制中上品高炭熟铁来生产。
3、全军的武器与火器，都用焦煤所制的高碳钢来制造。
4、高级将领的铠甲与武器，则用纯净木炭生产的精钢来制造。
李啸决定，把赤凤卫的铁匠总头张铜柱等人调到铁龙城来，只留几名徒弟在赤凤卫继续开铁匠铺，由其负责整个锻冶场的具体运作。
李啸初步的铁龙城人力规划如下：
1、现在赤凤卫城已近修建完成，可把3000多名流寇俘虏调回铁龙城，从其中选出这半年多时间中，表现较好的500人，与另外的500名河南百姓一起，作为冶炼辅助人手以或搬运工，作为对他们良好表现的一种奖励。选择剩下的2500余俘虏中，1500余人安排去挖矿，1000余人碎矿并洗矿。
2、而锻冶场，则除了那些剩余的河南与单县百姓外，再招2000流民工人，用师傅带学徒的形式运作，大批量打制生活用具、盔甲、武器等各种物品。
3、火器总头赵杰，从火器部队调出到铁龙城，暂时招200名流民工人，利用大量运至的硫磺，在暂不能研制火炮火铳的情况下，优先研制颗粒火药。毕竟现在所使用的粉末状黑火药，配比与混合均有问题，常常导致哑火，且上次在宣府作战中，竟共总有十根鲁密铳炸膛，这个火药的安全与稳定问题，却是现在要研究的重点。
在人力安排完成后，李啸开始设立工匠等级制度，大致分为作头，匠头，匠丁，学徒四种。并以此来决定每个�
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