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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02%的国内称熟铁,国外称纯铁,质地非常柔软;含碳量在02%-11%的叫做钢;含碳量在11%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01%-5%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
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