第478章 钥匙

    胡元澄在安南国的时候，就对冶金和火器都非常感兴趣，是主抓这两个方面的，而冶铁场的这一次冶铁技术改进的尝试，其实就是他所一手推动。

    当然了，阻力也很大，有很多老师傅和下面的官吏，都对此不理解。

    但对于冶铁场仅有的几个官吏来说，又不需要他们去干活，所以也就是看个热闹，可冶铁场的工匠们，却是要实实在在地干活受累的，再加之传统的办法用了这么多年了，如今突然来了个安南国的降人就要指导他们弄新东西，这不是瞎折腾是什么？

    在一些老师傅看来，安南人就是蛮夷，懂个屁！既然要用钢，那就得先把生铁给搞定，不要总想着走捷径，那是绝对不行的。

    世界上要是有那么多的捷径可以走，哪还需要他们这一代代传承下来的手艺？

    不过，官是官，吏是吏，民是民，在这个时代敢以民抗官的人，毕竟是少数中的少数，这个身穿棉袄面色蜡黄的老师傅，你让他反抗胡元澄是不敢的，但嘴巴碎点，胡元澄能把人怎么样？

    胡元澄当然有把人开没出冶铁场，亦或是鞭打一顿的权力，可要是这么做了，怕是给了下马威，丢了人心。

    本来你的尝试就失败了，大家伙陪着你干是支持伱，但这是看在你官身份上，如果论起私下的交情，这老师傅这么多年亦是有不少威望和人情在的，说一句怪话就把人打伤乃至打死，以后谁还敢跟你干？就算不敢明面反对，怕是也都阳奉阴违，出工不出力了。

    胡元澄心里清楚，这时候也在两难之际，若是在安南国内，那他自然干脆打杀了，否则有损于威望，可这是在大明，他也是初来乍到若是事情闹大了，传到了大明的高层耳朵里，怕是不仅对他不利，他丢了官职还是小事，影响到胡氏一族在大明的存亡，才是大事。

    恰在此时，有人发现了在冶铁场的炉房外瞧着的姜星火等人，方才解了胡元澄的两难。

    “见过国师！”

    不仅是胡元澄，甚至连那些工匠们，以及那个穿棉袄，脸色蜡黄的老师傅，一听到这个消息，都连忙走过来朝着姜星火作揖问好，神态恭敬无比，甚至隐约间有一丝畏惧。

    在百姓面前，姜星火平日里极少露面，而且他的身份又特殊，所以即使在大明各地的百姓都听说过大名鼎鼎的国师，但见到的人却不多。

    可对于这些治炼的工匠们，姜星火的威望却远超其他人。

    别的不说，他们这些工匠的晋升等级就是在姜星火的提议下，才一力实施的，虽然现在只是草创，很多东西不完善，但工部毕竟有了这么个东西，也算是给工匠们一些奔头。

    胡元澄在大明也算是待了一阵子了，知道对方不喜奢侈享受，平日里住的院落，甚至比普通人家的还要朴素，更不喜欢别人打扰他的清净。

    所以，没有合适的理由，胡元澄也没有前往国师的府邸拜访，两人算是颇为陌生。

    今天国师居然出现在了自己所负责的工部冶铁场，这令胡元澄心头暗喜，这证明国师已经对冶铁场的改建计划，产生了浓厚的兴趣，只要把握住机会，说不准就能获取国师的赏识和帮助，这对于他们胡氏在大明站稳脚跟可是天赐良机啊！

    “胡大使，先介绍一番吧。”

    胡元澄虽然被授予了工部的官职，但仅仅是大使。而“大使”这个词，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，胡元澄是前者。

    六部里面，各部都有大使这个职位，但数量并不相同，完全取决于各部下面有多少子单位，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。

    胡元澄现在的职务，正是铸炮所的大使，这处冶铁场，就是铸炮所下属的。

    看着对方镇定的神色，姜星火觉得，这应该是心里有底的意思。

    事实上来下面视察，如果不是完全形式主义的话，那么只要看看实际情况，问问问题，其实很容易就能了解到一些东西。

    而主管者对自己主管业务的内容到底了不了解，能不能面面俱到，也很简单就能看出来其人的态度和能力。

    姜星火前世看三国的电视剧，都说凤雏狂，可人家在刘备面前也能短时间内把积压半年的活都干完不是？说明还是胸有成竹。

    果然，胡元澄用基本听不出来口音的汉话，开始给姜星火逐个介绍铸炮所这座冶铁场的器具。

    “这个最高的冶炼炉名称是大鉴炉，高一丈二，前二尺五寸，后二尺七寸，左右各一尺六寸，是以耐高温的牛头石为内壁，用简千石作为炉门，一般使用黑沙（一种铁砂）做原料。”

    “稍矮一点的是熔铁炉，高六尺和高八尺的都有，三层结构，内层用鸡眼砂（一种耐火的砂石），中层用火砖，外层用红砖，这个路子主要是用来熔炼铁水产出生铁的。”

    “这个小的是专门用来炒钢的，叫白作炉。”

    “最小的这个呢？”姜星火看着眼前跟腌菜缸差不多的火炉问道。

    “这个叫甑炉，底厚如蒸饭用的大木甑，又叫冲天炉，易搬动，两三个人就能抬起来把铁水倾倒出来，跟熔铁炉一样，也是用来炼生铁，但这种小炉子主要是做白口铁。”

    白口铁，说白了就是在不重要的边角料部位上糊弄糊弄的，比如大炮的炮管，要么是青铜的，要么是钢材，但其他的部位，那就用低成本的白口铁来了。

    姜星火大概了解了冶铁场的主要生产器具，又看着刚才失败的这个熔铁炉，问道。

    “这个熔铁炉，是最常用的炉子吗？怎么运转的？”

    胡元澄点点头，回答道：“熔铁炉是最常用的，这个炉顶与送料场相平，料场架天桥从炉顶下料。”

    说着，指了指头顶，果然二层有个送料的天桥。

    “走，去看看。”

    姜星火没见过这个时代的冶金工业都是怎么运作的，这时候倒是充满了好奇，见国师想看，这些人也不敢怠慢，带着姜星火去观察送料场。

    但送料场并不在这里，而是在隔壁。

    准确的说，是隔壁的一层，而由于设置了运送物料的斜坡的缘故，这里的一层，就是相当于旁边冶铁场的二层。

    从送料场的天桥往下看去，熔铁炉八尺的大炉子里，铁水缸就约有一两尺深。

    结合刚才观察到的实际情况，姜星火大约明白了这玩意的运作原理，他刚才看到的，就是在炉底处的出铁水、炉渣口，是敞开式的装置，铁水、炉渣一齐出，炉渣随风吹飘而散。

    “所以方才是在弄什么？”

    “试试换风箱，能不能提高炉温。”胡元澄回答的很直接。

    姜星火若有所思，又问道：“带我去看看风箱。”

    熔铁炉的风箱，是在铁炉两侧的隔间里，一般是左右侧都有，通过进风来帮助煤炭的燃烧，进而烧化铁砂，风箱这东西要么是水力要么是人力，没有其他的发动方式，这里的是人力。

    姜星火看了风箱，小隔间里的风箱桶用大树全木挖成的，目测甚至可以钻进去一个人，在箱桶里面都打上了蜡，然后扯风盘大概是两三寸厚的样子，周围全都用鸡毛包裹缠绕，有点像用鸡毛掸子。

    姜星火自己用手捋了一下，果然滑不留手。

    “熔铁炉每次正常下料多少？正常出铁量是多少？几个人干，分别都做什么？”

    如果说之前的问题，还是稍稍上心一下就能搞明白的，那么姜星火现在一连串的问题，就是非得用心无比才能脱口而出的了，这也是对胡元澄的真正考验。

    胡元澄略一思忖，旋即答道：“正常下料是每一百斤铁砂，配二百斤煤炭，铁砂最粗不超过两寸，每一百斤铁砂能出四十斤铁，通常一炉会下三百斤铁砂和六百斤煤炭。要两个送料人用铁铲从天桥送料，炉前两个人用铁钳子收，两个风箱四个人，每个风箱需要两个人轮流拉，还有一个杂工，一共是九人一组做工。”

    见胡元澄对答如流，姜星火的心头亦是微微赞许。

    之前姜星火就听安南前线的将领，说这富良江防线布置的好，如今胡元澄能统御十几万人的本事，让他来管着铸炮所，倒是大材小用了。

    至于所谓的尖端技术保密.

    好吧，大明铸炮也没啥尖端技术，再者说，胡氏父子这辈子是肯定跑不出大明了，用人不疑疑人不用的道理还是不消说的。

    “那现在生产方法呢？”

    “以炒钢法和灌钢法为主。”

    姜星火点了点头，这两种经典的冶炼方法，他还是知道的。

    炒钢法是华夏古代把生铁变成熟铁的主要方法，大约发明于西汉后期，原理就是把生铁加热成半液态，并不断搅拌，就像是炒肉的动作一样，使生铁中的碳分和杂质不断氧化，从而得到熟铁。

    东汉时期流行的神书《太平经》，也就是张角用的那个，里面就记录了“有急乃后使工师击治石，求其中铁，烧冶之使成水，乃后使良工万锻之，乃成莫邪（代指宝剑）耶”，叙述的是由矿石冶炼得到生铁，再由生铁水经过炒炼，锻打成器的工艺过程。

    炒钢法这项技术操作简便，原料易得，可以连续大规模生产，生产效率比较高，对华夏长期领先世界有很重要的意义，事实上，类似的技术在西方直至18世纪中叶才由英国人发明了出来，而此时15世纪的大明，炒钢法就已经趋于登峰造极了，所以在工业革命的这扇大门前，华夏其实有太多比西方更接近这扇门的优势。

    至于所谓的灌钢法，现在还没有进化到终极形态，也就是苏钢的出现，但基本工艺早已成熟，主要原理如果要用现代人易于理解的话说，其实就四个字。

    ——“鸡蛋灌饼”。

    理解了鸡蛋灌饼的操作手法，就基本理解了灌钢法是怎么弄的，工艺过程基就是将熔化的生铁与熟铁合炼，熟铁就是“饼”，生铁就是“蛋”，正如鸡蛋液体会均匀的渗透到整个饼里一样，生铁中的碳分也会向熟铁中扩散，并趋于均匀分布，且可去除部分杂质，而成较好的熟铁乃至钢材。

    沈括《梦溪笔谈》卷三里详细记载了灌钢法的过程“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”。

    其中把柔铁屈盘起来是为了增加生熟铁的接触面，提高灌钢的效率，并促使碳分分布更均匀，封泥则可以促进造渣，去除杂质，并起保护作用。

    因为掌握不好这个度，一开始灌钢法很麻烦，要灌入很多次生铁，后来灌钢技术在宋代以后不断被改进，减少了灌炼次数，到了现在永乐时期的大明，基本上都是一次成，之所以能一次成，就是因为现在的灌钢法，已把柔铁屈盘改为薄熟铁片，进一步增加了生熟铁的接触面，加速其“生熟相和，炼成则钢”的进程，泥封也改为草泥混封，密闭性更好。

    不过灌钢法这玩意咋说呢.

    正面评价，肯定是提高了生产效率，低成本高产出，但从负面意义上，那就是和稀泥，是不利于产出高品质钢材的，因此在姜星火前世，很多论坛上也讥笑正是灌钢法的大规模使用，才让华夏的武器，出现了类似于“考古式修仙”一样的“考古式宝刃”，也就是说，在宋代以后，都是时间越往前的武器，质量就越好，唐刀更是成为绝唱。

    而北方的异族，也大多开始了在冶炼产品的质量上，开始超越汉人，譬如辽金夏元的马甲、扎甲、刀枪，普遍比大宋的质量要好。

    只能说，在大多数条件下，数量和质量不能兼得吧。

    至于说渗碳.《天工开物》就记载了制针时固体渗碳热处理工艺：针抽丝，剪断，搓好后入釜慢火炒熟，炒后用松木、木炭作为渗碳剂，豆豉作催化剂，在土末的密封下，进行固体渗炭。

    这东西其实跟往泥巴里戳根木棍，是一个原理，只能说治标不治本，通过这种办法获得的钢材，算是勉强达标，但要说性能多好，那也不用指望。

    当然了，不光是钢铁冶炼工艺的原因，其中也有燃料的因素在里面，宋代以前基本都是用木炭的，而宋代以后则是以煤炭为主，煤炭能让钢铁产量快速增加，但却会影响质量，因为华夏的铁矿普遍质量就不好，煤炭也基本都是含有高磷高硫的，二者相加，产出的钢铁质量降低是必然的。

    日本人则一直坚持着用木炭炼铁，除了日本森林覆盖率高的原因，那就是日本不需要跟华夏同比例的钢铁产量，他们的钢铁是装备精锐的，而不是像华夏这样动不动就要给以十万计的部队进行装备，所以日本人的披甲率也不高。

    “所以方才你想要提高炉温，目的是为何？”姜星火看完这些，最终问道。

    胡元澄实话实说道：“找到能高效率出钢铁的办法，现在的炮都是用铜铸的，不是长久之计。”

    姜星火听罢点了点头，看来胡元澄也意识到了问题所在。

    事实上，明代是中国火炮技术发展的转折点，在明初和明初以前，中国的火炮技术依然领先于世界，但在短短的一二百年里，就开始大幅落后于世界了，在明朝的中后期，不仅要从安南和鲁密（指奥斯曼土耳其）进口火铳，更是要从葡萄牙和西班牙的手里进口大炮。

    这里面有两个主要原因，其一是刚才说的，由于华夏储藏的铁矿石品位不太行，所以冶炼出来的铸铁非常脆，是很不适合作为火铳或大炮的发射管的，如果用料薄了，很容易就会发生炸膛，而如果厚了，那就会严重影响武器性能。

    其二就是林业资源日益枯竭，给百姓使用还凑合，但要是想要大规模炼铁，那就只能用煤炭，可华夏的煤炭基本都是高磷高硫的，而含硫太多的铁管很脆很容易炸裂，这就使得在本就容易炸膛的铁，在经过高硫煤的冶炼后，更加容易炸膛。

    因此，采用青铜来铸炮，实在是明军的无奈之举。

    要是有更容易获得的铁炮，谁愿意拿青铜来铸炮呢？

    毕竟在这个时代，铜就是货币，就是财富，这才是真正字面意义上的“烧钱”。

    如今物价通胀的这么厉害，国家把铜拿来铸钱都不够，如果不是只能用铜炮，姜星火是真的不想把大量的铜投入到铸炮里。

    在姜星火的规划里，跨海征日之前，必须要把宝钞的货币价格稳定在40-50%原有币值的区间里，否则根本没法执行换钞，只要换钞，整个国民经济体系必定会崩溃。

    而恢复宝钞的币值有两种办法。

    第一种，是姜星火现在正在做的，也就是通过纳钞中盐、发行国债等手段，回笼在市场上过度泛滥的宝钞，减少宝钞的总量这个道理很简单，只要宝钞的总量减少了，那么宝钞的币值就上升了。

    第二种，则是增加铜钱的供给总量，也就是让作为锚定物的铜钱自我贬值，倒也不需要铜钱跟上之前宝钞贬值的速度，那样也会玩崩，只需要让原来10文铜钱/100文面值的宝钞才能买到的物品，变成11文或12文铜钱买到就可以了，这样就会让铜钱和宝钞之间的实际价值比迅速缩小。

    至于第二种办法会不会造成收割百姓财富的后果，姜星火认为不会，因为物价也在通胀，就算国家不增加铜钱的供给总量，这种自然出现的经济现象还是会出现，或早或晚的事情。

    只不过现在姜星火没有用第二种办法，就是军事工业使用了太多的铜资源，导致没有足够的铜用来铸造铜钱，毕竟大明是整体缺铜的。

    “如果能用钢或铁来铸炮，而不是用铜铸炮.”

    姜星火陷入了深思之中，见国师没说话，其他人也不敢言语。

    姜星火如果没记错的话，其实一开始西方国家在三十年战争以后，用的也是铁炮，而不是铜炮，其中性能的佼佼者，就是英国铸造的铁炮，英国铁炮有无限接近铜炮的性能，使那时候的英国铁炮在欧洲，其价格甚至相当于欧洲自制铁炮的四至五倍。

    之所以英国人能做到，就是因为完全使用木炭来炼铁，当然了，万事万物都有代价，英国人的代价就是整个英伦三岛都被砍秃了。

    铸炮一共三条路。

    ①用铁炮，木炭炼铁

    ②用铁炮，煤炭炼铁

    ③直接用铜炮

    从燃料上讲，木炭炼铁这条路，大明走不通，只适用于英国或日本这种森林覆盖率高的岛国，而姜星火又不希望有限的铜资源被投入到军事工业里，所以，只能选择用铁炮，尝试煤炭炼铁的新方法，这也跟胡元澄的思路不谋而合。

    现在的问题就是，煤炭都是高磷高硫的，铁矿石的品位也不好，怎么才能解决炼出来的铁含硫、磷过高，极其容易炸膛的问题。

    “解决的思路应该是两条。”

    姜星火深思了良久，方才开口说道：“其一是从铁上着手，其二是从煤上着手。”

    这当然不是两句废话。

    铁的话，熟铁虽然比生铁含硫量低，但熟铁太软了，很难用来当炮管，所以生铁不行，熟铁不行，最终的结果，就是把铁进化成钢，不铸铁炮，而是铸造钢炮。

    姜星火断定道：“不要把主要精力放在改进冶铁炉了，从冶铁炉上面动脑筋应该是不行的，因为无论如何改进冶铁炉，炉温都不够得到液态钢水。”

    想要得到液态钢水，那第一个想到的，肯定是贝塞麦转炉法，也就是靠转炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分（如碳、锰、硅、磷等）与送入炉内的氧进行化学反应所产生的热量，使金属达到出钢要求的成分和温度。

    但问题在于，方法不适用！

    现在大明基础材料跟不上，别说姜星火不记得，就算姜星火把贝塞麦转炉的图纸画出来，也白扯。

    不是做不出来炉子，而是压根就没有低磷铁！

    只要了解过一点钢铁行业的发展史，都知道低磷铁好，可哪怕是日本在进入工业化后，所需的低磷铁都要全部从英国和瑞典进口，直到第一次世界大战爆发，日本都无法自产低磷铁华夏哪里有低磷铁，姜星火不知道，只能寄希望于辽东有，反正已知的大明现有的铁矿，是统统都没有的。

    为什么非得要低磷铁？因为贝塞麦开始试验的时候就用的磷、硫低而且锰高的生铁作原料，初步成功了，改用其他生铁时，炼得的钢水都不行，虽然通过加镜铁（锰系铁合金，是一种脱硫脱氧剂，因其断面具有镜面样光辉，故称镜铁）能够有效缓解，但最重要的，还是要低磷铁，即便是后来英国人托马斯发现，当使用碱性耐火砖砌衬时，在转炉冶炼过程中使炉渣成为高碱性，可为铁矿石脱磷，也就是改进的“贝塞麦-托马斯法”，可铁矿石还是有严格的品质要求。

    谁都知道液态钢具有极高的生产率和极低的成本，钢质量也优于半固态生产的普德林铁，若非如此，贝塞麦法也不会在一战前后成为世界上的主要炼钢方法，但没有低磷铁一切都白扯。

    事实上，随着全球低磷铁矿耗用殆尽，而逐渐积累起来的废钢又不能在贝塞麦炼钢法中应用，贝塞麦法就开始逐渐衰落，最后被平炉炼钢法所取代了。

    所以，在铁不行的条件下，贝塞麦炼钢法是用不了的。

    就在被否定的胡元澄有些缺乏思路的时候，姜星火却笃定地说道。

    “可以从煤上着手。”

    “从煤上着手？”

    这些冶铁场的工匠们目瞪口呆地看着姜星火。

    这位国师大人，还真是孜孜不倦地寻找改进的思路。

    但是这些思路，按照过去的经验，都是错误的啊！

    煤又没有其他种类，就算有，也得重新挖掘，能不能用还不知道呢。

    不过胡元澄倒是丝毫不觉得姜星火的思路有问题。

    事实上，经过刚才的失败，他已经意识到了，好像提高炉温的办法，确实不行。

    而提高炉温不行，这路子里面就俩个主要的材料，一个是铁，一个是煤。

    虽然不晓得国师为什么不从铁上着手，但想来是有他的道理，只是自己没有悟透，那么，似乎能选择的选项，也就只剩下煤了。

    其实没有磷、硫低的铁，还有一个办法，那就是脱硫脱磷技术，把磷、硫高的铁，变成磷、硫低的铁，但这个现在是做不到的，这科技点太过超前，正常要19世纪下半叶才能出现，姜星火也弄不出来。

    但不能给钢材直接脱硫脱磷，从而得到低磷、硫的钢材，倒也完全没有低配版的办法。

    姜星火方才就想到了，那就是焦煤炼钢，然后单独脱磷。

    先获得液态钢，然后再用笨办法去脱磷，这样就得到了低磷钢。

    跟贝塞麦炼钢法虽然途经不同，但结果是一样的，都能获得低磷钢，这就是殊途同归。

    之前说了，获得钢水，需要1600度的高温。

    其实在姜星火前世，很少有人想过，东西方的冶铁技术，是什么时候出现代差的。

    “代差”这个判断标准，也很简单，那就是什么时候能够稳定获得1600度高温。

    答案不难，公元1709年。

    在清帝康熙于京西畅春园之北建圆明园，赐予皇四子胤禛居住的时候，英国人亚伯拉罕达比，第一次用焦煤作为原料炼铁，让炉火的温度剧烈升高，获得了稳定的1600度的高温。

    从那以后，燃料上的突破就陷入了瓶颈期，为了获得更高的炉温，获得更高品质的钢材，西方人又开始从鼓风器具和冶铁炉两方面着手，冶铁炉的结果就是贝塞麦转炉的出现，而鼓风机则一开始是通过畜力带动水车，水车带动鼓风机，后来有了用于抽水的纽科门蒸汽机，就直接用蒸汽机带动水车了。

    焦煤炼铁→畜力水车→蒸汽机水车

    事实上，想要完全去除或者一步脱硫脱磷姜星火不会，但只要能获得液态钢，脱磷的办法还是有几种的，难一点的譬如氧吹除磷、镁还原除磷，当然了，没有镁和高压氧气其实都无所谓，因为还有简单一点的办法——大明现在总有石灰石吧？

    有石灰石，就能脱磷。

    作为石灰石的主要成分，碳酸钙能能够用来还原除磷的，其反应原理是在高温条件下，碳酸钙和炉内的钢水反应，生成二氧化碳等气体和氧化钙，氧化钙再与钢水里的磷反应生成气体并排出炉外。

    这种方法适用于含磷较高的钢水，说白了就是往钢水里撒石灰石粉末，没有任何技术难度，跟往水里撒面粉没有任何本质区别。

    有了能稳定地低成本高效率获得的低磷钢材，就有了重工业大到军舰火炮，小到车床零件的一切。

    而蒸汽机的发展，也是与煤铁工业密不可分的，譬如蒸汽机一开始的主要作用，就是用来给煤矿抽水和给冶铁鼓风，而前置科技点，也就是车床、镗床等技术，却是为了用于火炮炮管生产，才发明出来的。

    此前对这些零散的知识点始终没有串联起来的姜星火，在此情此景的逼迫下，终于理解了这一切。

    至此，他也拿到了开启第一次工业革命里重工业大门的那把最关键的钥匙。

    (本章完)