我的爷爷朱元璋 第108节

　　冶铁所位于京城远郊的一座山脚下，四周绿树成荫，环境清幽，还有河流，跟想象中糟糕的环境不太一样，朱雄英到达时，工匠们正在忙碌地工作着，铁锤的敲击声和熔炉的呼呼声交织在一起。

　　朱雄英和蒋瓛等人下马后，把骑乘的马匹拴在了马桩上，没有过多停留，在来迎接的工部官员的引领下，直接走进了冶铁所。

　　“院”“所”和“局”这三种子单位，一般都是各部下属的专营产业，以工部为例，因为涉及到的工程和采购的方方面面，所以下面的子单位也很多，有文思院、皮作局、鞍辔局、宝源局、颜料局、军器局、织染所、杂造局、竹木局、柴炭司、铸炮所等等以“院、局、所”命名的子单位，主官一般都是大使，副官则是副使。

　　这些子单位通常由正八品的大使管理，而这里的“大使”，在明代跟后世的意思完全不一样，指的是子单位的主管官员，通常有正九品和不入流两种。

　　在冶铁所大使的带领下，朱雄英边走边观察着四周的一切，心中不禁感叹这里的工匠们虽然技艺精湛，但所使用的工具和技术在他看来却十分落后，车床什么肯定是没有的，先进的高炉也没有，都是一堆形状各异的石头炉子。

　　在一位老工匠的引领下，朱雄英来到了熔炉旁，只见炉火熊熊燃烧着，铁水在炉中翻滚着，发出耀眼的光芒，上面还有人从二层一个类似滑梯的东西，用铲子铲了铁砂往熔炉里面送材料。

　　“介绍一下吧，这些炉子都叫什么。”

　　“这个是大鉴炉，是以耐高温的牛头石为内壁，用简千石作为炉门。每一百斤铁砂配二百斤煤炭，能出四十斤铁，一炉会下三百斤铁砂和六百斤煤炭。”

　　朱雄英看了看，这炉子确实够大，配套的就得十来個人忙前忙后，有在上面送料的，还有鼓风的，以及收铁的。

　　他点点头，又问道：“那上面这个送的料是什么？”

　　“黑沙，就是粗铁矿砂。”

　　工匠带着他们转向了另一侧稍矮的炉子，介绍道：“这个是熔铁炉，没用牛头石，而是鸡眼砂石、火砖、红砖三层隔热制造的，主要用来生产生铁。”

　　“然后这个是白作炉，是用来炒钢的。”

　　炒钢法，字面意思看起来好像炒的是钢，实际上还是铁，只不过是把生铁炒成熟铁，早在王莽篡汉之前就有这项工艺了，白作炉的作用就是把生铁加热成半液态，然后工匠对其进行不断的搅拌翻炒，跟锅里炒菜差不多，这样的话，半液态的生铁里面的碳分和杂质就能不断接触空气氧化，也就能得到质量相对好一点的熟铁了，而熟铁一般就用来制作器具从西汉到明初，如今炒钢法经历了上千年的演变，技术可以说是已经趋近于完美了，没有什么太多的改良空间，所以生铁到熟铁这一步，其实大明的工业能力是没问题的。

　　而跟炒钢法齐名的，还有灌钢法，这个都是写在课本里的，不过朱雄英却并没有见到冶铁所里有什么灌钢法的痕迹，所以忍不住问道：“那现在可还用灌钢法？”

　　工匠们面面相觑，最后还是老匠人回答道：“若不是有紧急任务，肯定是不用团钢的。”

　　冶铁所的大使咳嗽了一声：“军器局对军械质量有要求，我不让他们用团钢糊弄。”

第214章 大明的技术瓶颈

　　经过老工匠的一番解释，朱雄英才明白了过来，灌钢法其实是一种取巧的办法，也就是将生铁和炒钢法获取的熟铁再次放到一起去炼，从而获得品质较好的熟铁，甚至是“伪钢”。

　　说是“伪钢”，是因为灌钢法原理是让生铁里的碳分进入熟铁扩散，跟真正通过锻打来脱碳获得的钢材完全是两码事，沈括《梦溪笔谈》说的很清楚了“世间锻铁所谓钢铁者，用柔铁屈盘之，乃以生铁陷其间，泥封炼之，锻令相入，谓之‘团钢’，亦谓之‘灌钢’.二三炼则生铁自熟，仍是柔铁”。

　　所以虽然灌钢法弄出来的看起来像是钢，但本质上还是铁，不是钢，适用的情况是需要短时间内大量获取品质更高的铁，用来打造甲胄、兵刃，从而与快速爆兵相匹配。

　　而数量上的猛增，往往就意味着质量上的严重下滑，用灌钢法获得的铁打造的军械，肯定是没法跟纯手工锻打获得的钢材制作的军械相媲美的，所以话本里常常会出现千锤百炼的宝刀，一刀就把普通腰刀砍断的描述，倒也不算特别夸张到了明朝中叶倭寇作乱的时候，倭寇的武士刀，就经常能做到这种效果，明军的刀在质量上完全无法与倭寇的刀相媲美，因此更多地会采用火铳和狼铣（带枝桠的竹子做成的长矛）来扬长避短。

　　而出现这种情况的根本原因，就是日本的工匠虽然跟大明的工匠一样缺乏优质铁矿，但他们会把伴生矿石的粉末加入到武士刀里，然后不厌其烦其反复锻打上千次，再进行淬火，成品如果不行，那就继续锻打，主打的就是一个不计成本，毕竟在日本武士刀的价格是极其昂贵的，一把好的武士刀更是被争相追捧，可谓是有市无价，而大明的工匠们则必须要考虑成本的问题，因为明军所需要的是成本能够控制的制式装备，是要量产的，而不是个体化定制的优质武器。

　　“那现在生产军械用的钢材，一般都锻打多少次？”了解了这些情况后，朱雄英问道。

　　“标准是百炼钢。”冶铁所的大使小心翼翼地解释道，“非是匠人们不出力，而是锻打费力，加上淬火后也有失败的几率，上头每年都有固定的产出任务，所以委实做不到千炼。”

　　这么走一圈问一问，基本的情况朱雄英就已经了解了，大明现在的钢铁工业能力怎么说呢，肯定不算差，甚至是世界一流水平，各种类型的铁都能大量生产的同时还能保障基本的质量，但是钢材却由于炉温有限，只能通过人工锻打获取，而且由于各种因素限制，单位钢材的锻打次数还不够多，因此获取的钢材数量和质量都很有限。

　　“带我去看看仓库。”

　　当冶铁所的仓库打开的时候，哪怕有心理准备，朱雄英还是觉得场面挺震撼的，一排又一排的仓库里，堆满了数不完的铁锭，既有精铁锭，也有白口铁的铁锭，这些铁锭作为明军的战略储备，完全可以保证在短时间内就能制作出大量的铁质甲胄、兵刃，而不受原材料产出的限制。

　　“所以现在主要是获取钢材困难，要么手工锻打获取质量相对好的百炼钢，要么用生铁和熟铁混合获取质量相对较差的团钢，没有既能大量产出又能获得优质钢材的法子？”

　　这种既要又要的办法，显然给工匠们问的有点尴尬，要是有法子不早就用了吗？不过他们肯定不敢顶撞圣孙，所以也只能说没有这种法子。

　　朱雄英却不气馁，而是看着熊熊燃烧的大鉴炉，若有所思地问道：“那你们有没有想过提高炉子的温度？”

　　“试过，用木炭能提高一些，但是很有限，而且木炭比煤炭贵得多，若是加大力度鼓风的话也能提高一些，可鼓风一样受到人力限制造不大。”

　　提高温度，要么是改动炉子里的燃料，要么就是改动风箱，在宋代以前，华夏冶铁用的燃料基本都是木炭，可随着不断的砍伐，现在木炭的供应量已经严重不足了，对于民间来讲，柴火能凑合用，但工业炼钢显然不能凑合，都得用上好的木炭，上好的木炭也不是说没有，可性价比在哪呢？

　　费时费力弄出上好的木炭，还得大量供应，这里面的成本是相当巨大的，而如果说增加了这么多成本，能够产出优质钢材倒也能接受，问题是即便用了木炭，也只能增加炉子的温度，但还是达不到能够把铁直接融化成钢水的温度，所以相当于增加了成本却一无所获。

　　因此，工匠们使用煤炭也就完全可以理解了，毕竟这东西跟木炭相比，开采和处理的成本要低得多，不过煤炭也会带来另一个问题，那就是能获取的煤炭基本都是高磷高硫的，会导致铁变得非常的脆。

　　冶铁所的大使带着朱雄英去看了风箱，在大鉴炉的两侧都有，相当于一个小小的隔间，空间非常狭窄，风箱是用一整個大树挖出来的，然后上面用蜡进行密封防止漏风，两个人打着赤膊汗流浃背，正在奋力地鼓风。

　　这种作业，显然比在厨房做饭给灶台鼓风要累的多，因此哪怕是青壮男子，也干不了多久就要轮换，否则话很容易在高温缺氧的环境下昏厥过去。

　　而工匠们也告诉朱雄英，人力鼓风比水力的力道要大得多，所以想要提高炉温，鼓风上的改良空间并不大，现在的鼓风器具已经算是很完善的了。

　　不过朱雄英也没打算在这上面改动，他的思路是燃料。

　　朱雄英仔细观察着熔炉的结构和操作过程，心中暗暗思索，如果能将焦煤作为燃料引入熔炉中，提高炉温，或许就能冶炼出更纯净的铁水，进而制造出高质量的钢材。

　　“你们想过用焦煤来炼钢吗？”

　　“焦煤？”

　　对于这个词汇，军器局冶铁所的工匠们显得很茫然，他们倒是知道煤炭，但焦煤是什么？

　　朱雄英从外面的垃圾堆里翻出来了焦煤，看着眼前这些烧完后扔掉不用的煤炭，工匠们纷纷蹙起了眉头。

　　煤炭都烧完了，还有什么用？

第215章 焦煤炼钢法，工匠们的震惊！

　　夏末的阳光透过云层，斑驳地洒在冶铁所外的空地上，朱雄英手持一块焦黑的煤炭，在众工匠和蒋瓛等人疑惑的目光中，他解释道：“这是焦煤，也就是煤炭经过高温干馏后得到的产物，它的热值比普通的煤炭要高很多，如果用它来作为熔炉的燃料，我有信心可以提高炉温。”

　　工匠们面面相觑，圣孙说的话他们前半句没太听懂，但是后半句听懂了，不过他们从未听说过煤炭烧完后还有这种用途，更别提实际应用了。

　　但在场的每一个人都清楚，这位圣孙殿下是有些说法的，既然说了，那不妨信一信。

　　实际上，焦煤是煤在隔绝空气的条件下，加热到一千度左右，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成的，也就是所谓的高温炼焦不过这个过程不复杂，正常使用煤炭也有可能形成当然了，如果大量制取，肯定要通过炭化室，从常温到三百度是煤的干燥脱气，三百度到五百度是半焦形成，五百度到一千度就是焦煤形成了。

　　朱雄英知道，要想让这些工匠信服，光靠说是不够的，必须付诸实践，于是，他指示工匠们准备一个小型的炉子，打算亲自试验给他们看。

　　工匠们搬来一个貌似煮饭锅的小炉子，叫做“甑炉”，听工匠说是用来炼白口铁的，这种铁通常都是用来做器具的次要部位。

　　在工匠们的协助下，甑炉很快准备就绪，朱雄英亲自将焦煤放入炉中，点燃火焰，随着火焰的升腾，炉温迅速上升，比平时使用普通煤炭时更加炽热。

　　当然不是有人用手摸了，而是里面的铁矿石，明显融化的比平常炼白口铁还要快。

　　不过，这种小小实验虽然能够证明焦煤对于提高炉温有帮助，但可能是由于炉子太小且鼓风不足的原因，所以铁矿石只融化成了铁水，但并没有融化成钢水。

　　受到鼓舞的工匠们准备进一步实验，开始将大鉴炉熄火，然后等待冷却后，将里面的煤炭和铁矿石、铁水、炉渣都清理出来，重新用焦煤铺进去，然后开炉炼铁。

　　这個过程相当漫长，以至于都到了下午才开始。

　　阳光照射在树梢上，形成一道耀眼的光晕，躲在阴凉处等了好久的工匠们都围在了炼钢炉旁，他们的脸上虽然看不出什么，但双眼中却难掩期待，有不少人更是紧紧地抿着嘴唇显得很紧张。

　　随着炉温的逐渐升高，工匠们的脸上开始露出震惊的表情，从来都没有人想过，焦煤蕴含着的力量竟然会比煤炭强这么多，焦煤使得炼钢炉内的火焰比以往任何时候都要猛烈，炉火的颜色也变得更加深邃，仿佛蕴含着无穷的能量。

　　其实，这就是一层窗户纸的事情，就像是人类科技的很多进步，原理说穿了都很简单，可这么多年来，就是没人捅破这层窗户纸。

　　随着炉温的持续升高，工匠们的震惊也越发强烈，他们开始兴奋地交流着，仿佛发现了新大陆一般。

　　“天哪，这温度……”一位老工匠喃喃自语，他的眼睛紧紧盯着炉内翻滚的火焰，脸上写满了不可思议。

　　“俺从没见过这么高的温度！”另一位工匠也感叹道他的语气中充满了敬畏。

　　过了很久，炼钢炉的炉门被铁钳子拽着缓缓打开，一股热浪扑面而来，工匠们却不约而同地向前靠近，想要一睹即将出炉的钢水。

　　炉内的钢水开始缓缓流动，发出耀眼的光芒，工匠们可以清晰地看到钢水的每一个波纹，仿佛它们都在跳动着，就像是有生命一样。

　　“这焦煤太神了！”一位年轻的工匠激动地喊着。

　　工匠们的震惊不仅仅是因为焦煤带来的高温，更因为它所带来的可能性，他们都意识到有了这种燃烧能带来更高温度的能源，他们将能够直接获取钢水。

　　不要小看“直接获取钢水”这六个字的意义，对于重工业来说，这就是跨越式的进步，量产铁和量产钢是完全不同的两个概念，这意味着将为大明未来的冶铁业发展开辟新的道路，这是前所未有的。

　　朱雄英趁热打铁，继续说道：“如果能够大量使用焦煤来炼钢，那么钢材的质量和产量都将得到显著提升。”

　　工匠们纷纷点头称是，此时他们对朱雄英佩服得五体投地，虽然用焦煤代替煤炭只是一个很小的改动，但效果却是毋庸置疑的，他们这些人在冶铁所摸爬滚打了这么多年，也没有发现焦煤的功效，如今圣孙可谓是一语点醒梦中人。

　　而后，朱雄英又大概提了一下专门弄高温炼焦的炭化室的事情，就离开了冶铁所。

　　当夕阳的余晖洒满三大殿的重檐庑殿顶，朱雄英踏着长长的宫廊，稳步而回。

　　朱雄英步履虽稳，但心中却是波澜起伏，今天去冶铁所的行程让他对大明的建设有了更多的想法。

　　穿过层层宫门，他终于来到了奉天殿，朱元璋还在埋头批阅奏章，听到他的脚步声方才抬起头来。

　　朱雄英静静地等着，等着批完了奏章。

　　“皇爷爷，孙儿今日巡视了京城周边工部军器局的冶铁所，有些想法想与皇爷爷商议。”朱雄英躬身行礼后，开门见山地说。

　　朱元璋把手中的奏章整理好，示意他继续说。

　　当听到使用焦煤能够获得钢水的时候，朱元璋的眼眸中也闪过了一丝惊讶，朱元璋是带过兵打过仗的，大明可是百战艰辛才得以立国，因此朱元璋非常知兵更知道武器装备对于军队的重要性，而无论是什么武器装备，基础材料都是最重要的，钢不仅能够用来打造甲胄、制造刀枪，还能给火铳和火炮制造炮管，钢这个基础材料的获取进步了，几乎就代表着武器装备的全方位进步。

　　“除了可以扩大规模设立钢铁厂，孙儿今日看到京城周边地区，觉得还可以在那里建立水泥厂和沥青厂。”朱雄英的声音充满自信，“这样不仅可以为京城的建筑提供必要的材料，还能通过铺路来带动周边的经济发展。”

　　朱元璋微微皱眉，显然在认真思考这个提议：“这两个厂子，能有何用处？”

　　“皇爷爷，水泥和沥青都是铺路的好材料。”

　　朱雄英解释道：“水泥可以用来建造更加坚固的房屋和城墙、堤坝，而沥青则可以用来铺设更加平整的道路，方便百姓出行。”

　　水泥这个没什么好说的，技术含量其实很低，最难攻克的技术难点无非就是两个，第一个需要一千五百度以上高温，这个通过焦煤的制取能够一并解决，第二个则是原料，制作水泥的石灰石和黏土容易得到，但是与火山灰相似的辅料却没那么容易，现代工业体系下，可以用高炉生产的炉渣，这些都是工业副产品，废物利用，所以成本低、来源广泛，但是古代世界显然没有。

　　不过不要紧，虽然大明没有古罗马那种火山灰作为天然水泥的材料，理论上硬造水泥的话成本很高，但是却有时空虫洞来输入现代世界的技术，只要高炉弄出来，甚至不需要现代高炉，只要有近代钢铁工业的高炉，就足够用了，这样的话作为副产物，水泥的话，不仅造价低，而且可以说是要多少有多少。

　　沥青也同理，都是人类从很早时期就开始采用的了，只不过华夏因为地理条件和物产的原因，没有去点这些科技点，而是更钟爱夯土结构。

　　考古研究发现，早在公元前一千二百年，美索不达米亚地区的文明就已经开始应用天然沥青，在生产兵器和工具时用沥青作为装饰品，为雕刻物添加颜色，还用来给圣殿浴池和水箱做防水，而沥青是可以从松油和焦油中获取的，只要稍加研究就能搞出来，只不过一开始产量可能比较有限，毕竟大明在这方面的资源还是不算特别得天独厚。

　　但不管怎样，沥青费点劲，但水泥先搞起来肯定是没问题的。

　　而且，水泥后续还能弄出混凝土来。

　　当朱雄英解释完了水泥和沥青的获取原理以及作用以后，朱元璋也有些期待。

　　朱雄英顿了一顿继续说道：“而且，孙儿认为，这两个厂子的建立还可以吸引更多的工匠和工人前来，朝廷建立制度进行管理，也算是给工业开个好头。”

　　朱元璋听后，眼中闪过一丝赞许，他深知自家的大孙不仅有着出色的才智，还有着过人的远见，他点了点头道：“大孙，你的想法很好，咱会派人帮你详细规划，让户部给你拨钱，务必把这两个厂子建好。”

　　“另外，厂子建好以后，先弄一批出来，这样的话，也算是给大臣们打个样。”

　　朱雄英听后，心中一喜，再次躬身行礼：“是！”

　　“若是皇爷爷有兴趣，到时候用水泥铺一条路，再用石板路来对比；用钢筋和水泥建一截城墙，再用包砖夯土城墙来对比。”