第四章 炼出钢铁
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朱慈烺将汤若望和孙和鼎等人带到了火炮厂，突然想起一件事，问汤若望道：“根据朝廷兵部的记载，当年你们在京城炮厂造了二十门火炮，为何没有下文了？”
“生铁，太子殿下懂么。因为你们的生铁不好，容易炸膛，成本太高了。”汤若望用生硬的中国话回答朱慈烺。
“略懂。哦，原来大明火炮不行，是这个原因。你有办法改进么？”朱慈烺点点头，问汤若望。
朱慈烺在现代的一个月，学习了一点科学知识，钢铁是近代工业之母，武器离不了，一旦生铁质量过关，这时代各种有趣的创新和发明其实都可以应用。比如想要制出近现代的弓弩出来，首要就是炼出更好的铁，弄出更好的木料。还有西洋火炮，其实明末近代意义的火炮已经成熟，可问题在于，由于炮身的铸铁工艺技术不过关，不但精度极差，射程也不如意，时不时还炸膛，有是还不如满清铁骑的射箭好用。而且明末火炮虽然有了应用，但是真正大规模的应用却没有真正铺展开。其中最大的难题，也就在于此。
汤若望道：“这些年欧洲的炼铁技术进步很快。改进的方法是有的，太子殿下，您得给我一些匠人和时间。”
朱慈烺笑答：“这个没有问题。”
于是，朱慈烺派满黑龙招来匠人们，对汤若望说：“这些工匠，现在都能干活，比如铁匠，先前派人让他们搭建了高炉炼铁，让他们做了一些简单的铁器，他们现在制的东西或许我们用不上，可该做的还要做，不但要做，还要不断提高，改进工艺，三个臭皮匠就是一个诸葛亮，一步步让他们制更加复杂的东西，这样等到将来的时候，你们肯定需要一些特别的铁器，到时都可交给他们完成。这些人，以后就都归你管了，你好生对待他们。”
”这些人，看起来很能干，比二十年前的人好多了。“汤若望说。
”那当然，这些人都是经过精挑细选的。“朱慈烺说。
朱慈烺带着汤若望等人到了高炉设置的地点，那是不远处一处河流，当地人称这河为拒马河，名字很好懂，就是说河很宽，马儿过去不。这高炉，足有三丈，是工匠们根据朱慈烺的要求堆砌而成，这炉子极大，在半腰时，又让人沿着炉壁堆砌了石屋，屋里已堆了不少的焦煤。
火炮厂的高炉与寻常造作局的高炉不同，一方面是增加了长度，另一方面炉壁也加宽了不少，这种高炉已经颇有些近代高炉的雏形了，炉底四周和上部为碳砖，下部为粘土砖；整个炉子足足有四人高，半个屋子大，下方有一个进风口，值得一提的，则是木匠们做出来的鼓风机。
汤若望一看，大喜过望。他仔细研究了半天，这鼓风机和高炉一样，同样巨大，采取的是水排动力，即选择湍急的河流的岸边架起木架，在木架上直立一个转轴，上下两端各安装一个大型水轮，在下水轮的轮轴四周装有叶板，承受水流，是把水力转变为机械转动的装置；在上卧轮的前面装一鼓形的小轮，与上卧轮用“弦索”相联；在鼓形小轮的顶端安装一个曲柄，曲柄上再安装一个可以摆动的连杆，连杆的另一端与鼓风箱相连。这样，当水流冲击下卧轮时，就会带动上卧轮旋转。使得和它相连的连杆运动，连杆往复运动，使排扇一启一闭，进行鼓风。
过了一些日子，汤若望根据自己的认识和灵感，在鼓风箱进行了某些改进，采取的是双向鼓风，里头的活塞也想办法充实。风力更大。利用水利鼓风，不但解决了人力紧张的问题，同时也大大提高了效率。
对高炉改造得差不多了，那天，汤若望请朱慈烺他们来参观。一切准备就绪，他自信满满地命令道：“开火！“
不一会，排水的风轮与鼓风箱已经连接在了一起，高炉中的焦煤也已经引燃。鼓风机在水流的带动下，开始咔咔随着曲柄运动起来。
水流湍急，鼓风机的出风也是连绵不绝，而且风力极大，出风的箱口正对高炉的风口。顿时，原本只是冒着黑烟并没有完全燃烧的焦煤迅速开始啪啪作响，炉子里的焦煤立即燃烧。
说也奇怪，从前在造作局的时候，在官吏的皮鞭之下，这些工匠做事都只是应付，有一日没一日的混日子，这铁炼的如何，和他们一点关系都没有，反正只要完成了数量，质量如何，官吏不会管，他们更懒得计较。得过且过，若是真要形容，那么他们从前的生活状态就是如此。而现在，他们的心境有些不同了，一方面是太子让人家好饭好菜地供养，又不必动辄打骂，而且还可以接家眷来，照样也是白米饭供养，不只如此，有儿女，朱慈烺还让人教授读书。他们的工作状态完全不一样了。
不一会，整改后的炉顶上开始冒出烟来，烟雾腾腾，整个炉子里通红一片。
这些场景，看得朱慈烺目瞪口呆，他很兴奋，知道汤若望这是在让人炼制焦炭，只要焦炭练好了，生铁也就可以练成好钢。有了好铁和好钢，大明的火炮质量就可以大大提高，忍不住夸赞汤若望和孙和鼎。
孙和鼎有点想哭，眼前这位大明太子，竟然懂得这么多东西，他心想，要是他的父亲孙元化遇到的是朱慈烺，那该多好。
“取碳。”过了半个时辰，炉内的温度持续升高，孙和鼎命人去取焦炭，拿去炼铁。
孙和鼎一声令下，早有几个铁匠拿出特制的钳子，将滚烫的焦炭取出来，接下来的事情也不小，还需粘结、固化、收缩，这些铁匠们倒是在行，忙活了半个时辰，焦炭的样品便送到了朱慈烺和汤若望、孙和鼎的眼前。
孙和鼎左右看了看，见碳身乌黑，没有什么杂质，便派人递到汤若望的手中，问道：“汤神父，你来看看，这焦炭拿去炼铁，效果会如何？”
汤若望接过焦炭，眼睛都瞪大了。见识过多少焦炭，今日炼出来的焦炭和往日竟是大大不同，色泽乌黑发亮，通体看不到丁点杂色，实在让人叹为观止。他点点头道：“这焦炭已是极品，若是拿来炼铁，铸成炮管，应该不会再炸膛。”
朱慈烺笑道：“两位先生真是奇才，这大明炮厂，以后一切听你和孙顾问指挥，就用这焦炭先炼一炉铁看看，有了这高炉和鼓风机，火候应当不成问题，焦炭也是极品，能不能炼制出好铁，就看诸位了。”
汤若望大喜过望，立刻来了精神，火炮厂的工匠们也打起精神，有人去搬铁矿石来，有人准备好焦炭，有人去清洗炉子，一番忙碌，又是一两个时辰过去。随即大家熟稔的开始生炉，放入铁石，燃起焦炭。
等待之中，炉内的温度开始升高，直到达到了临界点。
紧接着，赤红的铁水自一处槽口流淌出来。
若说铁水，明代的工匠都见过，可是全部融化为铁水，见到的人倒是不多，孙和鼎和汤若望笑了，他们都知道，一旦融为铁水，就意味着大量的杂质从铁中脱离。
孙和鼎道：“铁化作了水，能炼出更好的铁来。”
朱慈烺哈哈大笑，说：”铁炼好了，就叫钢吧！“
“叫钢好，叫钢好！！”孙和鼎拿出随身的笔记本，记录了下来，这是他的习惯。
大明的火炮厂里，竟然把生铁练成了较纯的钢，朱慈烺有点不解，问汤若望：“汤神父，你怎么知道这好铁，哦，不是，是钢的炼法？”
汤若望笑道：“大明以前生铁的质量不行，我观察了一段时间，要么是火候问题，要么就是焦炭的问题。在这两个方面下功夫，钢铁的质量自然就高了。”
汤若望跟朱慈烺说，到火炮厂后，他亲自来考察过，年老的铁匠们向他诉苦：“大……大人，小人们该死，几番锻造，虽然改进了不少，可是依旧出不了你要的好铁，火候不足，去除不了杂质，虽然百锻成钢，可是先天不足，很多都废了。”
汤若望便去看了看铁匠们用的风箱，顿时就傻眼了：明末的风箱很古老，是用木头和牛皮制成，炼铁用的还原剂是木炭，也不是焦炭，他一个人静了静之后，就想到了答案：要建高炉通风，升高温度，利用焦炭炼铁。因为焦炭和木炭是有区别的，焦炭火力均匀，而木炭有坚木和松木之分，难以保持平稳火力。
这时的生产条件，实在过于简陋，导致生产出来的生铁含很多杂质，加碳的标准不一，没有专业工具，铁中气泡含量过大，结构强度低，远远达不到应用要求。
经过三天的反复琢磨，对照补锅炉原理，汤若望、孙和鼎和一批老铁匠分析炉高与炉坛、风箱与炉心的比例尺寸，以及火力调控等因素，最后决定：炉高三丈，直径一丈，风箱一丈二尺，每次用八人手扶横杆，往返跑动推拉。风箱的活塞用土粗布和鸡毛按尺寸手工缝制而成。
土高炉的草图出来后，朱慈烺让砌匠用青砖为主料，用当地的灰甲泥，掺少量石灰、细黄土合水拌匀为砌料。炉心用锤反复锤糯，粘贴于炉心周围壁上，使此形成坚硬不易开裂的炉心。风箱多用古樟树、板栗树、元珠树为原料，用四圈铁箍箍紧，避勉漏气通风。
然后，他们反复试验，专攻技术难关，如看火喉大小、风力强弱、燃料添加等，边试验边实践，吸取经验教训，不断改正提高。
土高炉原来用人工送风，一推一拉，强弱不匀，根本达不到炼钢高温，后来就改成了水风车送风。
其实就创新来说，此时的大明并不比西方落后，炼钢早已有了灌钢法和焦炭炼钢法，而这些方法在西方直到工业革命之后才出现。汤若望让这些铁匠们养成一种练了一炉铁之后进行记录的习惯。这一次的火候大致是多少，风力多大，熔炼了多少时间，铁水的色泽，添加的焦炭多少，都需要有经验的老匠记录下来，再根据炼出钢铁的好坏，继续进行修正，以此来提高。
经过十来天的不断尝试，工匠们渐渐掌握了规律，炼出来的钢铁不但在使用焦炭炼铁法大量降低成本以及产量大大提高，而且钢铁的质量大大提高。
听完汤若望、孙和鼎带领匠人们炼钢的故事，朱慈烺不禁竖起了大拇指，说：“你们真是了不起，以后为大明军制造新枪新炮的任务，就交给你和孙顾问。说实话，我对大明火炮厂现在生产的枪炮，一点也满意啊。比如大明产的那些三眼铳，受药不多、放弹不远，打出去不迅不直，且无猛力，装药太紧，还容易颠倒炸裂。火炮就不必说，名字听上去很威风，什么大将军炮、灭虏炮、攻戎炮，实际上火力和威力和西洋红衣大炮几乎存在天壤之别。”
朱慈烺将汤若望和孙和鼎等人带到了火炮厂，突然想起一件事，问汤若望道：“根据朝廷兵部的记载，当年你们在京城炮厂造了二十门火炮，为何没有下文了？”
“生铁，太子殿下懂么。因为你们的生铁不好，容易炸膛，成本太高了。”汤若望用生硬的中国话回答朱慈烺。
“略懂。哦，原来大明火炮不行，是这个原因。你有办法改进么？”朱慈烺点点头，问汤若望。
朱慈烺在现代的一个月，学习了一点科学知识，钢铁是近代工业之母，武器离不了，一旦生铁质量过关，这时代各种有趣的创新和发明其实都可以应用。比如想要制出近现代的弓弩出来，首要就是炼出更好的铁，弄出更好的木料。还有西洋火炮，其实明末近代意义的火炮已经成熟，可问题在于，由于炮身的铸铁工艺技术不过关，不但精度极差，射程也不如意，时不时还炸膛，有是还不如满清铁骑的射箭好用。而且明末火炮虽然有了应用，但是真正大规模的应用却没有真正铺展开。其中最大的难题，也就在于此。
汤若望道：“这些年欧洲的炼铁技术进步很快。改进的方法是有的，太子殿下，您得给我一些匠人和时间。”
朱慈烺笑答：“这个没有问题。”
于是，朱慈烺派满黑龙招来匠人们，对汤若望说：“这些工匠，现在都能干活，比如铁匠，先前派人让他们搭建了高炉炼铁，让他们做了一些简单的铁器，他们现在制的东西或许我们用不上，可该做的还要做，不但要做，还要不断提高，改进工艺，三个臭皮匠就是一个诸葛亮，一步步让他们制更加复杂的东西，这样等到将来的时候，你们肯定需要一些特别的铁器，到时都可交给他们完成。这些人，以后就都归你管了，你好生对待他们。”
”这些人，看起来很能干，比二十年前的人好多了。“汤若望说。
”那当然，这些人都是经过精挑细选的。“朱慈烺说。
朱慈烺带着汤若望等人到了高炉设置的地点，那是不远处一处河流，当地人称这河为拒马河，名字很好懂，就是说河很宽，马儿过去不。这高炉，足有三丈，是工匠们根据朱慈烺的要求堆砌而成，这炉子极大，在半腰时，又让人沿着炉壁堆砌了石屋，屋里已堆了不少的焦煤。
火炮厂的高炉与寻常造作局的高炉不同，一方面是增加了长度，另一方面炉壁也加宽了不少，这种高炉已经颇有些近代高炉的雏形了，炉底四周和上部为碳砖，下部为粘土砖；整个炉子足足有四人高，半个屋子大，下方有一个进风口，值得一提的，则是木匠们做出来的鼓风机。
汤若望一看，大喜过望。他仔细研究了半天，这鼓风机和高炉一样，同样巨大，采取的是水排动力，即选择湍急的河流的岸边架起木架，在木架上直立一个转轴，上下两端各安装一个大型水轮，在下水轮的轮轴四周装有叶板，承受水流，是把水力转变为机械转动的装置；在上卧轮的前面装一鼓形的小轮，与上卧轮用“弦索”相联；在鼓形小轮的顶端安装一个曲柄，曲柄上再安装一个可以摆动的连杆，连杆的另一端与鼓风箱相连。这样，当水流冲击下卧轮时，就会带动上卧轮旋转。使得和它相连的连杆运动，连杆往复运动，使排扇一启一闭，进行鼓风。
过了一些日子，汤若望根据自己的认识和灵感，在鼓风箱进行了某些改进，采取的是双向鼓风，里头的活塞也想办法充实。风力更大。利用水利鼓风，不但解决了人力紧张的问题，同时也大大提高了效率。
对高炉改造得差不多了，那天，汤若望请朱慈烺他们来参观。一切准备就绪，他自信满满地命令道：“开火！“
不一会，排水的风轮与鼓风箱已经连接在了一起，高炉中的焦煤也已经引燃。鼓风机在水流的带动下，开始咔咔随着曲柄运动起来。
水流湍急，鼓风机的出风也是连绵不绝，而且风力极大，出风的箱口正对高炉的风口。顿时，原本只是冒着黑烟并没有完全燃烧的焦煤迅速开始啪啪作响，炉子里的焦煤立即燃烧。
说也奇怪，从前在造作局的时候，在官吏的皮鞭之下，这些工匠做事都只是应付，有一日没一日的混日子，这铁炼的如何，和他们一点关系都没有，反正只要完成了数量，质量如何，官吏不会管，他们更懒得计较。得过且过，若是真要形容，那么他们从前的生活状态就是如此。而现在，他们的心境有些不同了，一方面是太子让人家好饭好菜地供养，又不必动辄打骂，而且还可以接家眷来，照样也是白米饭供养，不只如此，有儿女，朱慈烺还让人教授读书。他们的工作状态完全不一样了。
不一会，整改后的炉顶上开始冒出烟来，烟雾腾腾，整个炉子里通红一片。
这些场景，看得朱慈烺目瞪口呆，他很兴奋，知道汤若望这是在让人炼制焦炭，只要焦炭练好了，生铁也就可以练成好钢。有了好铁和好钢，大明的火炮质量就可以大大提高，忍不住夸赞汤若望和孙和鼎。
孙和鼎有点想哭，眼前这位大明太子，竟然懂得这么多东西，他心想，要是他的父亲孙元化遇到的是朱慈烺，那该多好。
“取碳。”过了半个时辰，炉内的温度持续升高，孙和鼎命人去取焦炭，拿去炼铁。
孙和鼎一声令下，早有几个铁匠拿出特制的钳子，将滚烫的焦炭取出来，接下来的事情也不小，还需粘结、固化、收缩，这些铁匠们倒是在行，忙活了半个时辰，焦炭的样品便送到了朱慈烺和汤若望、孙和鼎的眼前。
孙和鼎左右看了看，见碳身乌黑，没有什么杂质，便派人递到汤若望的手中，问道：“汤神父，你来看看，这焦炭拿去炼铁，效果会如何？”
汤若望接过焦炭，眼睛都瞪大了。见识过多少焦炭，今日炼出来的焦炭和往日竟是大大不同，色泽乌黑发亮，通体看不到丁点杂色，实在让人叹为观止。他点点头道：“这焦炭已是极品，若是拿来炼铁，铸成炮管，应该不会再炸膛。”
朱慈烺笑道：“两位先生真是奇才，这大明炮厂，以后一切听你和孙顾问指挥，就用这焦炭先炼一炉铁看看，有了这高炉和鼓风机，火候应当不成问题，焦炭也是极品，能不能炼制出好铁，就看诸位了。”
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等待之中，炉内的温度开始升高，直到达到了临界点。
紧接着，赤红的铁水自一处槽口流淌出来。
若说铁水，明代的工匠都见过，可是全部融化为铁水，见到的人倒是不多，孙和鼎和汤若望笑了，他们都知道，一旦融为铁水，就意味着大量的杂质从铁中脱离。
孙和鼎道：“铁化作了水，能炼出更好的铁来。”
朱慈烺哈哈大笑，说：”铁炼好了，就叫钢吧！“
“叫钢好，叫钢好！！”孙和鼎拿出随身的笔记本，记录了下来，这是他的习惯。
大明的火炮厂里，竟然把生铁练成了较纯的钢，朱慈烺有点不解，问汤若望：“汤神父，你怎么知道这好铁，哦，不是，是钢的炼法？”
汤若望笑道：“大明以前生铁的质量不行，我观察了一段时间，要么是火候问题，要么就是焦炭的问题。在这两个方面下功夫，钢铁的质量自然就高了。”
汤若望跟朱慈烺说，到火炮厂后，他亲自来考察过，年老的铁匠们向他诉苦：“大……大人，小人们该死，几番锻造，虽然改进了不少，可是依旧出不了你要的好铁，火候不足，去除不了杂质，虽然百锻成钢，可是先天不足，很多都废了。”
汤若望便去看了看铁匠们用的风箱，顿时就傻眼了：明末的风箱很古老，是用木头和牛皮制成，炼铁用的还原剂是木炭，也不是焦炭，他一个人静了静之后，就想到了答案：要建高炉通风，升高温度，利用焦炭炼铁。因为焦炭和木炭是有区别的，焦炭火力均匀，而木炭有坚木和松木之分，难以保持平稳火力。
这时的生产条件，实在过于简陋，导致生产出来的生铁含很多杂质，加碳的标准不一，没有专业工具，铁中气泡含量过大，结构强度低，远远达不到应用要求。
经过三天的反复琢磨，对照补锅炉原理，汤若望、孙和鼎和一批老铁匠分析炉高与炉坛、风箱与炉心的比例尺寸，以及火力调控等因素，最后决定：炉高三丈，直径一丈，风箱一丈二尺，每次用八人手扶横杆，往返跑动推拉。风箱的活塞用土粗布和鸡毛按尺寸手工缝制而成。
土高炉的草图出来后，朱慈烺让砌匠用青砖为主料，用当地的灰甲泥，掺少量石灰、细黄土合水拌匀为砌料。炉心用锤反复锤糯，粘贴于炉心周围壁上，使此形成坚硬不易开裂的炉心。风箱多用古樟树、板栗树、元珠树为原料，用四圈铁箍箍紧，避勉漏气通风。
然后，他们反复试验，专攻技术难关，如看火喉大小、风力强弱、燃料添加等，边试验边实践，吸取经验教训，不断改正提高。
土高炉原来用人工送风，一推一拉，强弱不匀，根本达不到炼钢高温，后来就改成了水风车送风。
其实就创新来说，此时的大明并不比西方落后，炼钢早已有了灌钢法和焦炭炼钢法，而这些方法在西方直到工业革命之后才出现。汤若望让这些铁匠们养成一种练了一炉铁之后进行记录的习惯。这一次的火候大致是多少，风力多大，熔炼了多少时间，铁水的色泽，添加的焦炭多少，都需要有经验的老匠记录下来，再根据炼出钢铁的好坏，继续进行修正，以此来提高。
经过十来天的不断尝试，工匠们渐渐掌握了规律，炼出来的钢铁不但在使用焦炭炼铁法大量降低成本以及产量大大提高，而且钢铁的质量大大提高。
听完汤若望、孙和鼎带领匠人们炼钢的故事，朱慈烺不禁竖起了大拇指，说：“你们真是了不起，以后为大明军制造新枪新炮的任务，就交给你和孙顾问。说实话，我对大明火炮厂现在生产的枪炮，一点也满意啊。比如大明产的那些三眼铳，受药不多、放弹不远，打出去不迅不直，且无猛力，装药太紧，还容易颠倒炸裂。火炮就不必说，名字听上去很威风，什么大将军炮、灭虏炮、攻戎炮，实际上火力和威力和西洋红衣大炮几乎存在天壤之别。”