第一百三十七章 新式炼铁
李啸一行人，离开了济南，随后一路南行，三天后，便到了单县铁龙城。 “大人请看，那便是我军建好的铁龙城！”有随从兴奋地叫起来。 李啸远远地看到，前面不远处出现的那座巍峨雄峻的高城时，心下十分激动。 这座按李啸之意设计规划的雄城，周长1２里，城高为15米，墙面马道宽6米，全城皆包青砖，开有东、西、北三座城门，每座城门都建有瓮城、并且暗藏了千斤坠之类的守城机关，铁龙城四周皆挖有宽阔的护城濠，正好利用单县南部的太行堤河的河水进行填充，使其环城而过。 而在城墙之上，诸如雉堞，女墙，羊马墙，角楼，炮台，射孔等防御措施，统统按制修建，以保证城池的防御能力。 算起来，从五月初到九月下旬，用了近五个月的时间，这座关于李啸军未来命运的铁龙城，在充足资金的保证下，才终于修建完毕。 李啸心下暗叹，这般雄峻的铁龙城，北面那周长不过4里的单县县城，与之相比，何其寒酸简陋。 李啸等人首先看到，北门外的官道的两边，已修建了十几家大大小小的商铺，店铺伙计此起彼伏的吆喝声中，铁龙城的百姓们，进进出出地采买物品与各类商货，整条官道，已颇有一些熙攘的感觉。 而远处铁龙城东西两侧，可影影绰绰地看到，两处皆有大批的百姓劳工，在挖矿、碎矿、洗矿，然后再装车运入城中。 再行进到北门外时，驻守铁龙城的将领王义守，铁主城主管吴亮等人，已率着一众铁龙城的将领官员，分列城门两边，欢迎指挥使李啸到来。 李啸与王义守吴亮等人亲热拥抱，笑语寒暄，一诉离别之情。随后，在众人的簇拥下，一同进入铁龙城内。 进入城来，李啸看到，铁龙城内，有四条阔达10米宽的呈十字交叉状的中央主干道，全部用宽阔的青石板铺就，把整个城堡规划为东北，西北，西南，东南四个大区。 李啸看到，东北区作为军队驻屯地，已环修了一圈内墙，将其与其他三个区隔开，只有两处路径通往外面的大道，这样的做法，可以以确保军事机密不会轻易泄漏。 其中，军营，马厩，校场，武库，粮仓之类建筑，均已修好，大队的铁龙总军兵正在校场中喊着口号进行训练，而在靠近军队建筑的一侧的空余地方，则修建了沿着一条小街分列的各类官署，里面包括给李啸单独居住的府邸，以及民政司、商业司、工业司、监抚司、安全司等各类官府机构。 李啸站在十字街道的中央，又大略地看了了其他的三大区的情况。 西北区，是李啸打算将它建成火炮厂、火铳厂、弹药厂、维修厂等与李啸军最为密切相关的军工产业的地方。现在厂房均已修建好，只是里面都还是空荡荡的，没有设备也没有工人。 当然，这是没办法的事情，在钢铁生产都尚未解决的情况下，造枪造炮之类，还只能是空中楼阁。 西南区，这块被李啸设定锻冶基地的地方，将来要用于打制各种盔甲、刀剑、盾牌、以及各种生活器具等物品。此时，这块锻冶基地，也与西北区一样，在没有合格的钢铁供应的情况下，除了厂房外，也都是空荡荡的一片。 李啸注意到在西南区与东南区靠近主街的地方，修建了大批的普通民居，还有学堂、澡堂、水井、以及公共厕所之类的日常建筑。 李啸的目光，集中在东南区。 他看到，东南区内，修建了大量的巨大仓库，应该是用来贮装矿石，以及将来要炼出的生铁、熟铁、钢材、以及作为燃料的煤炭所用。其中，贮存铁矿石的两个巨大的仓库，已装得满满当当。 李啸又注意到，铁场作头颜均，正带着十几名工匠，热烈地讨论高炉设立的要点。 李啸脸上，露出淡淡的微笑。 他知道，现在，终于轮到自已这个前世学过钢铁冶炼专业的大学生来一显身手了。 李啸走过去，颜均等人这才发现竟是指挥使李啸到来，人人一脸慌乱，便要急急下拜。 李啸扶住他们，然后拍拍颜均的肩膀，微笑着对他说道：“颜作头，这个高炉的设计，就让本官与你们一起完成吧。” 颜均等人面面相觑，没听错吧，指挥使李大人，竟还懂得炼铁？ 不过看上去，李啸的神情，并不象是开玩笑的样子，各人略一思索，便一同拱手言道：“既然大人亲来主管炼铁事项，我等悉听安排便是。” 李啸等人安顿下来后，他开始仔细考虑如何用新式方法，来进行钢铁工业的规模化生产。 李啸知道，这个明末时代，工匠中能达到的最先进技术，也不过就如《天工开物》所讲的那些炼铁手段了。而且，由于明朝各地钢铁生产，基本是处于一个封闭与孤立的状态，先进技术交流不充分，工匠所能采用的方法，许多甚至还没有达到《天工开物》里面的标准。 李啸当然知道现代高炉是怎么样子以及如何运作，只不过李啸并不认为自已能在短时间内把现代技术完全照搬过来。还是结合当代的实际工业水平，一步一步加以改进来做，才是更现实的方法。 李啸决定，在建高炉前，首先建起了一座炭窑。 李啸这样做，是为了保证试验炼铁的效果，因为木炭的纯净度比煤与焦炭都要高得多，而含杂质量却比这二者皆要少，现在用来试验性质的炼铁，却是最合适不过。 然而，李啸的炭窑设定，是各位明朝工匠前所未见的古怪模式，让一众工匠感觉十分新奇。 李啸设计的炭窑，半截埋在地下，半截露在外面，用一名工匠的话来说，这炭窑，象一只巨大的乌龟。 李啸闻言大笑。 李啸这样做，是有他的设计道理的。 因为炭窑半埋地下可以有效的保温，更好地提高原料利用率。它的具体结构，则是类似一座二层小楼，一楼用来烧火加热，二楼放置烧制木炭的原料木材。 李啸让工匠们用城墙包砖剩余的砖头来修建，三天后，一座炭窑便建好了。 随后，从附近各地荒山上，砍下木材，经简单晾晒后，便搬进窑的上半部，窑的下层则放入放入从单县县城煤行买的煤块。 接下来，李啸让工匠在一楼的火嘴处点火，引燃煤层，这时二楼窑中木材开始被火炙烤，这些犹然有些发湿的木材，水分蒸发后，混合其他挥发物，形成冷白的烟雾，从烟囱中冒出，迅速被寒风刮散。 温度渐渐升高，此时一楼的煤炭已经烧尽，二楼窑内木材自身开始氧化发热，木质材料发生热分解反应，其组成开始发生了变化。其中的不稳定成份，如半纤维素，发生分解生成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物质。 木材自身分解发热把窑内温度推到了最高点，大约摄氏400度，木质材料急剧地进行热分解，木材表面有粘稠的油状物流出，那是反应生成的大量醋酸、甲醇和木焦油，时不时的还会鼓起一个气泡，则是甲烷、乙烯等可燃性气体。这些物质，在炉内缺氧的环境下缓慢燃烧，释放热量、保持窑温。 此时，冒出的烟也开始变化，开始先变黄，后变青，渐渐变成淡青色的透明状烟雾。 见到烟雾变成透明，工匠们便开始封窑，把窑顶的烟囱堵住。 这样，窑内的木柴开始在非常缺氧的环境下继续化学反应，固为彻底堵住了氧气，窑内氧化反应就慢慢停下来，窑温逐渐变低。 又过了三天，李啸让工匠打开窑顶透气，随后又冷却了两天，李啸便让人开窑取炭。 工匠们打开窑门，一股呛人的烟气扑面而来，让在场的工匠皆咳嗽不止。 一名年纪较大的老工匠命令大家，赶紧把嘴闭住，包上湿巾，然后弓背屈膝，把一段一段乌黑发亮的木炭从窑内捞出来。 两个多时辰后，挥汗如雨的工匠们终于取完了所有的木炭。 木炭总重，整整五千斤。 李啸带有试验性质的烧炭大获成功。 可用于冶炼优质铁料的木炭，就这样烧成了。它的炭含量极高，磷、硫等杂质含量低，还原性强，还具有疏松多孔的结构，燃烧充分，供热均匀，在高炉炼铁中比焦炭更加优秀。 而在木炭烧制的这几天里，一座由青砖搭建，并且内外糊满的拌了盐泥的红色粘土，高约六丈，容积约30立方米的炼铁高炉，也在李啸的指导下，在铁龙城东南区靠近城墙角的位置，拔地而起。 这一座肚皮宽大，颈部收窄，外观有点类似景德镇花瓶的高炉，炉身有一多半是在地下，炉身如瓶，其口广丈许，底厚三丈五尺，因为要方便加料，故炉身大半在坑里。其中炉口瓶颈最窄处，仅容一人钻入，远远看去，有点象个酒瓶，也极象现代社会行为艺术的荒诞派作品。 相比明朝那些容积最大只有10立方米的炼铁高炉，这座高炉在颜均和众铁匠看来几乎是庞然大物，而在李啸看来，不过是小儿科罢了，与后世的炼铁高炉，实在是不堪对比。 因为在李啸前世生活的二十一世纪里，中国国内基本上都是3000多立多米的大型高炉，200立方以下的高炉都必须强制关停，日本甚至在二十世纪八十年代就已在使用5000立方米的高炉。 真正让李啸忧心的是，现代钢铁工业中，高炉的内部结构中，所用的构建砖均为高铝粘土所制的耐火砖，这种砖头能保证高炉可以长期使用，而现在在单县这样的平原地带，李啸实在没办法在附近找到高铝粘土，只能用普通的青砖敷盐泥代替。 这样一来，因为炉壁青砖的主要成份是二氧化硅，当石灰等造渣剂加入炉中后，将与铁水中的磷等杂质产生磷酸，而这个磷酸会与酸性炉壁发生激烈反应，导致高炉内壁的侵蚀与破损。青砖敷盐泥这种传统的中国古代炼铁方法，其实有相当的危险性，直接导致了明朝各地炸炉事件的频发。 按李啸心下估计，现在这座高炉，很可能用个不到二十次就会有烧塌的危险。 这高铝矾土，李啸记得在中国当代矿产物志中记载过，在鲁南地区是有出产的，尤其是临沂山区更是极多，只是李啸现在只能控制这铁龙城及附近三十里的范围，无法伸手捞过界，故暂时无法彻底解决这个问题。 李啸在心中暗下决心，以后一定要想办法解决这个问题，力求让高炉安全使用时间，能达到临近现代工业的水平。虽然明朝的工人没有什么劳保制度，但李啸还是希望尽力保证这些工人的人身安全，毕竟每个工人的后面，都是有指望他工资活命的一家老小。 为了保证安全，李啸对铁匠们反复叮嘱，这样的一座高炉，只能用上十六七次，便要务必拆了重新搭建。 李啸为了安全起见，又对高炉附设的鼓风机，做出了重大改进。 在明朝的时候，炼铁鼓风所用的还是折叠皮革所制成的地风箱，外型象个大型的手风琴。使用地时候用脚一下一下地踩踏鼓风。这种鼓风机最大的问题就是容易在高温中老化，万一因为鼓风不力，而导致这座没有使用高铝粘土耐火砖的高炉炸炉崩塌，滚热的铁水能把附近的工匠瞬间汽化。 现在这种可拆卸的活动式推拉木箱鼓风机，便是李啸经熟思后所设计的新式鼓风设备。 外形上，它象一个大抽屉一般，上面有木制把手，可推拉鼓风。而且一旦发现有破损，因是可拆卸木质结构，可以很方便地立即更换破损部件。 颜均与铁匠们用近乎崇拜的眼神看着李啸。 真正让他们感到震撼的，其实并不是这座炼铁高炉，而是在高炉旁边新建立的炒铁炉。 颜均他们所知道的明代炒铁炉，也就是《天工天物》上面所记载的那种开放式炒铁炉，是一种完全用人力搅拌制作的设备，炉形与一个水水缸类似，炉边总有一位身强力壮的大汉，拿着根柳木棍做的炒铁棒，挥汗如雨的来回搅动，使生铁液中的碳氧化，而成熟铁。只不过，这种方法，极没效率也极损害工匠的健康。 此种方法，与当时的欧洲常用的，熟铁入炉加温渗碳炼成钢的灌钢法不同，被称为炒钢法。 那为什么这种用柳木棍搅拌炼制熟铁的方法，会在中国这般普及呢？这是因为，这种简陋的方法，还有个意外的好处。 那就是，搅拌的同时也会逐渐烧去柳木棍，相当于是往生铁中混入单质碳，藉由这个步骤，有时可以碰运气般地，直接炒出含碳量低于生铁，却高于熟铁的钢来，甚至有机会炒出中碳钢与高碳钢。用明朝工匠的说法来说，便是祖师爷爷开了眼，赏给辛苦作业的工匠的礼物。 只是这种炒钢法作业方式，这种碰运气般炼钢的生产作业方法，比起当时欧洲已是规模化的炼钢工业来说，实在是太过原始与简陋。 随着时代的继续发展，中国原本就简陋的炼铁技术，自清朝以后，却更加衰败不堪，与近代工业迅猛发展的欧洲诸国，形成了鲜明而可悲的对比。 甲午战争时，在朝鲜作战的绿营清军惊恐地发现，自已的大刀竟然常被日军的刺刀一磕就断，这让本来就士气低沉的绿营更加畏日如虎，遇之即溃。而日军则轻蔑地称这些不堪一战装备极差的中**队为“支那垃圾军”。 让颜均与众铁匠十分惊奇的是，李啸设计的这座炒铁炉完全颠覆了他们对炒铁炉的原有认知。 这座李啸设计的炒铁炉，外形有点像功夫茶的茶杯，它用敷盐泥青砖整体建造，炉床底部中间凹陷，四周是拱形炉壁，下部为燃烧室，进风道在燃烧室底部。是一种前所未见的火焰与铁矿隔离的反射炉型。 它的结构可以看作上中下三层，顶层和次层互相隔离，中间是多个可翻动的铁栅栏。使用时铁水从高炉流到顶层，次层铺堆的煤炭平躺在铁栅栏上燃烧，加热楼上的铁水，煤炭烧过后翻翻铁栅栏，炭渣就掉进了底层的除渣室，铁栅栏放平，又能从斜向下45度的进煤道向它上面添加煤炭。 接下来，李啸设计了一个支架，安放在炒铁炉的正中央上方，支架下面安插着有三根熟铁棍子斜斜地伸向炉床，外面使用绞盘推用，有三个把柄向外伸出，可以由三个壮汉离着一段距离共同推动炒铁，这样改进后，虽然仍是人力推动，但可以有效维护工匠的身体健康，也可以使炒铁更有效率。 经过了二十多天的筹备，一切准备工作都做好了。 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。)