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越沧海-第216部分
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“殿下哦不大王且看，这座新式高炉，咱们用了新式的配方的青粘土耐火砖砌的炉膛，粘合剂则是石灰岩粉碎煅烧后和粘土再加工粉碎的土料，嗯，便是大王原本说的叫做‘土法水泥’的东西。
采用青粘土砖之前，高炉只能砌到两丈五尺，再往上砌的话，一旦炉内煅烧到生铁变成软化浓稠的状态后，炉膛壁砖便会慢慢变软吃不住炉塔的分量。如今用了这种砖，便能把炉子加高到四丈、阔一丈。每隔三个时辰出一次铁、投一次料。两班工匠昼夜交替干活，每日可出铁一万六千斤，消耗焦炭两万斤。足足比当初第一座小炉的日出铁两千斤多了八倍了！这才不到两年，便发展到如此技艺，想来日后我吴越国兵马定然可以兵甲坚利远胜他国了。”
钱惟昱听着沈默站在一座正在开工出铁水的新建高炉前解说，一边频频点头赞许鼓励工匠。前卫与指导，沈默口中说的青黏土，应该就是比普通硅酸盐黏土多富含了一些氧化铝成分，也就是硅酸盐黏土和铝土矿的混合物。含铝土矿成分多的黏土在高温煅烧成转后，结构强度会比普通的高一些，而且一千六七百度都不会软下来。
稍微学过点初中化学的人都知道。耐火砖等东西，不比金属材料，金属是晶体结构的，有一个固定的熔点和沸点，比如纯银到了1000度肯定会融化，纯铜到了1100度也肯定会熔化。而砖头这种非晶体的混合煅烧物，在温度上升的过程中，并没有说到了几度之后就一定要开始熔化、并且在彻底化成液态之前，熔化吸收热会阻止材料温度进一步上升。相反，非金属材料在加热过程中是一边继续升高自身温度，只是会越来越软，结构强度越来越弱。
所以新式耐火砖的使用，也算是古代炼铁炼钢时必须解决的一个问题，因为它直接制约了炼炉的最大炉温和炉膛高度。生铁在1200度的时候就会融化，而高碳钢要1400度，此前普通粘土砖也就1100~1200度的屈服耐热，熔炼1000度就化成液态的铜还行，要想炼铁的话，就完全不够把铁加热到铁水状态所需的温度了。
至于土水泥，就是用石灰石粉碎煅烧、然后再和粘土混合，再煅烧粉碎产出的，技术原理很简单，在古代也绝对可以做得到。
只不过因为水泥这种东西价贱，而且可替代性太强，人们用水泥无非是图个便宜，并不是说没有比水泥效果更好地建筑石料、转料黏合剂。从效果上来说，明矾水蒸糯米后反复捶打所能起到的黏合效果还在土法水泥之上呢。
而古代对水泥成本上最大的制约，其实就是在于研磨手段。因为煅烧这个环节古今完全相同，而粉碎研磨的环节，后世可以使用诸如水泥搅拌车那种结构的球磨机，而古人只有用牲畜拉磨的方式研磨，效费比太低。但是这个障碍在钱惟昱这里就不存在了——钱惟昱可是用水能的高手，吴越国哪处矿山不是排满了粉碎矿石的水车铁筒球磨机？既然粉碎银矿石铜矿石铁矿石都能用，大材小用一下粉碎石灰石也煅烧后的水泥业没啥浪费吧？
推而广之，既然土水泥生产的最大的成本制约是研磨粉碎环节，所以钱惟昱也就没有打算把这种东西全面推而广之，最多也就在新建工业基地和大型水利工程的时候用一用——就吴越目前的生产力水平而言，可以几乎无成本实现持续粉碎研磨作业的，也就只有在水流湍急的江河边、那些布满水车球磨机的地方而已。其他地方的民用建设要想用的话，异地运输水泥的成本就会高得吓人。以五代十国的水运运力，还没低贱到用来长途运输水泥的程度。
说白了，土水泥的优势就在一个“便宜”上面，而性能并没有小白穿越众们以为的那么牛逼、至少没有明显超过这个时代那些昂贵的土办法。这个年代的海船河船所运的物资，贵的要么是茶叶丝绸瓷器、霜糖雪盐烧酒、各种昂贵的金属制品；最最低贱的，也要算粮食了。用最大号海船也只有几百吨载重量的运能去长途运输傻大粗笨的水泥，完全是不划算的事情，还不如人家工地上就地找糯米明矾蒸土来用呢。
这也带来一个好处，那就是土水泥的应用即使泄密了，别人也不容易模仿。因为除非敌人有能力把吴越的整套水能利用机械和水利设施为核心的技术工程体系整个儿照搬照抄过去，否则的话，光偷学一个土水泥的配方对敌人是毫无意义的。这也是钱惟昱一贯推崇的技术发展思路——他前世是做工程的，深知一个产品本身是很容易被抄袭山寨的，但是如果融入到一个统一的技术体系当中，成为一个“整体解决方案”的有机环节，别人就很难抄袭山寨了。
钱惟昱在沈默的解说指点下，巡视了整个炼铁厂许久。也亲眼看了那座最新最大的高炉放出了一次铁水——高炉炼铁是不停炉的循环冶炼模式，也就是每次从上头投料之后，过三个时辰先打开炉子底部的出铁槽放出一部分已经炼好、反应充分了的铁水。每次放出铁水的分量或许只占到高炉内总体投料铁矿石的几十分之一。
看着赤红的铁水从出铁槽内流出，随后倾倒入一辆有四个铁轮的巨大陶制推车内，由十数个壮汉推拉着送去一旁数百步开外的炼钢区待用；运输的过程中，铁水已经渐渐散热凝固粘稠，变成赤红色的软化姿态。后世在大型钢铁厂里面，炼钢用生铁的生产往往可以和炼钢产线紧密衔接，自动投料。那样能减少大量燃料的消耗，避免铁水冷却连铸成生铁块之后，送到炼钢平炉里再次加热熔化成铁水。可惜这种耐高温的长距离管道运输材料如今不好弄，所以也就只能忍受一些二次加热熔化的燃料耗费了。
“沈先生，那些工匠把赤铁运去哪里？莫菲那里便是新建好的‘蓄热炉’了么？”
“正如大王所见，正是炼钢的蓄热炉。这几个月来，军器监的人也是日夜琢磨，按照大王指点的在鼓风风箱与煅烧炉之间先加一个蓄热室，用石炭捂住炉膛烧热，然后再把已经烧到极热的气鼓入煅烧炉，解决了此先煅炉内热铁冷风的问题，改为热铁热风，所以也就更易把生铁水加热到炼钢所需的温度。”
两人闲话着，便踱步到了那座还不能算是平炉的蓄热炼钢炉旁边，身后跟着十几个工匠和卫兵。看到实物的那一刻，钱惟昱也算是知道了为什么炼钢炉要造在河边，因为它上面连接的鼓风机是一个水车拖动的鼓风机，类似于后世的卫生间换气扇差不多。比之原本小规模灌钢法炼钢时那种吹气球用的人力踏板风箱鼓风速度要强劲数百倍之多。
风力大了，燃烧自然充分，炉温上升也容易一些。不过因为风本身是冷的，循环过快的话也会带走大量铁料上的热力，所以后世平炉炼钢的基本思路就是在新鲜空气被鼓入煅炉之前，要先经过一段外表被加热的环形通风道。这条通风道外面都用煤炭铺着持续烧热，让氧气进入煅炉的时候就有上千度的初始温度，这样也就可以一举把炼钢炉的温度抬升到足够彻底液化纯铁铁水的程度了——纯铁的熔点，可是比生铁还要高300度。
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第313章 水锻板甲的曙光
钱惟昱深知，他弄的蓄热炉，和后世的炼钢平炉还是有很大的差距的，其中最大的一个差距，就是后世炼钢的平炉可以通入制氧机分离空气制取的纯氧来加强反应的充分性，加快钢铁中杂质被氧化的反应速度，并且让钢料的质量更上一个台阶。还有一点重要的是，因为吹氧法所需加热的空气量比非吹氧法低好几倍，所以不能吹氧的炉子比吹氧炉在炼钢过程中，消耗的煤炭等加热燃料要多好几倍，污染也严重好几倍。
分离纯氧，钱惟昱知道他这辈子是看不到了，所以他才不敢把这个新式炼钢炉称作平炉——没有吹氧，只是把普通空气改成热风快速鼓风，叫蓄热炉不也才算名副其实么。拜缺少吹氧工艺所赐，以及其他一些七七八八的技术缺憾，钱惟昱自问如今他指点发展起来的炼钢技术，无论从产能还是质量来看，最多也就是达到欧洲人1750年~1800年之间的技术水平。也就是相当于后世米国**和法国大革命、拿破仑起家之前那段时间；距离真正工业革命之后的技术，还是相去甚远。
而且因为钱惟昱一个人的干涉只能是让某些部门技术进步，不可能影响这个社会各个产业部门，在其他木桶短板效应的制约下，他这辈子最多也就把冶金工业发展到这一步了，剩下的需要漫长的时间才能补足。所以，此后在争霸天下的过程中，吴越国应当采用何种军事形态、借重何种兵器，如今就算是可以彻底规划完了，反正吴越只能用到这种程度的钢铁来武装其军事机器。
高炉炼铁是循环投料的，也就是炉子顶部每隔几个时辰会往里面投一些粉碎选过的精铁矿，同时每隔几个时辰也会从炉子底部的出铁槽放出几千斤铁水。但是这并不是说每一批铁料在高炉里面的反应时间就是那么短短几个时辰——那样根本不够时间把氧化铁中的氧元素彻底剥夺反应充分。
事实上，每一波铁料在高炉炉膛里反应的时间有可能有五六天甚至七八天之久。每一次开炉的时候引出来的铁水有可能是六七天前投进去的矿石料的产物，而刚刚投进去的矿石要到六七天后才会变成生铁水。当然与铁水一起清理掉的，还有其他反应后的炉渣等副产品。
与高炉炼铁的上面投料、下面出铁循环相比，蓄热炉炼钢的过程就要直白得多——炼钢的时候，每次都是投入一整炉的赤红生铁和别的辅料，然后锻炼一两天，再次开炉的时候，就会把所有成品钢全部倒出来，彻底清空炉膛，再进行下一次作业。
从这个角度看，因为大型炼铁高炉每天可以出四次生铁浆、每次四千斤。而蓄热炉炼钢需要两天时间才能消化这四千斤的生铁料。兑换算下来，六座四千斤的小蓄热炉才能吃下一座高炉产出的生铁。如今吴越一方的蓄热炉建立还很少，所以生铁产能是远远大于钢材的。湖州长兴的钢铁厂如今有大小高炉十七座、蓄热炉仅四座。估算下来，一年可以产出生铁两万吨、高碳钢两千吨；
如果对这个数据没什么概念，可以参考一下北宋鼎盛时期的钢产量——北宋神宗年间，钢铁产量峰值曾经达到过全国年出铁三万吨、钢四千吨的规模。八百年后，清末洋务运动建起的汉阳铁厂，在甲午海战之前一年，达到了一座钢铁厂年出生铁二十万吨、钢材五万吨。
也就是说，如今的湖州长兴铁厂产能规模，大约是北宋神宗时候全国产能的四成、是甲午海战前汉阳钢铁厂的十几分之一。但是已经略微反超过了北朝后周占领区的全国手工业钢铁冶炼产能了。仅这一座钢铁厂，让吴越成为如今汉语言文明范围内最大的冶金产能势力，是毫无问题的。
因为蓄热炉炼钢要至少30多个小时的时间才能出钢，所以钱惟昱自然是不可能在视察的过程中盯着看那些工匠的全程操作过程。所幸如今有四台蓄热炉，所以视察的过程中沈默可以带着钱惟昱去另外一座即将要出铁的蓄热炉边上解说观看——其实，四座蓄热炉都没能把最大的那座高炉的生铁产能吃饱，只能是让其中一半的生铁有机会炼成钢材，剩下一半生铁只能拿来做普通锻打的器具或者铸造所用。
来到即将出铁的那座蓄热炉附近，沈默解说道：“两个月前第一座实验小蓄热炉试炼的时候，用的还是石灰石、铁矾土之类的辅料。后来交趾海防与广西钦州之间也发现了一处大铁矿，所产铁矿石品位与崖州铁矿相若，而且多有磁性。军器监的工匠们在反复实验之后，发现这些磁性的铁矿石充分破碎磨粉后放入炼钢炉内混炼，竟然能让钢料更加纯净优质。此后便形成制度，每四千斤生铁水掺入二百斤磁铁矿粉矿。”
海南岛的石碌铁矿，是钛含量比较高的，而且还有一定量的镍元素。按说在古代缺乏人工改变钢材配比、掺入稀有元素锻造成合金钢的技术的情况下，用石碌铁矿锻造出来的钢是有可能达到钛镍合金钢的水平的——当然，因为不稳定性因素太多，钛含量和镍含量肯定不能和后世专业微调配比的合金那么强大。
众所周知，要极大改善铁基金属的强韧和锋利属性，两大元素的掺杂是很重要的，一个是钨，一个是钛。钨可以让金属坚硬锐利，从古代的宝刀名剑到后世的尾翼稳定脱壳穿甲弹，基本上都要用到钨合金钢制造刀刃或弹头（贫铀弹除外）；而钛合金在坚韧方面的特性就是无与伦比的了，可以用于制造对重量有要求的高强度装甲，并且各种扭矩、抗拉等结构应力强度非比寻常；从次世代战斗机到宇宙飞船，钛合金的应用都非常广泛。
所以用石碌铁矿的矿石冶炼出来的钢材，在合金元素的混成方面，已经是绝对领先于这个时代东亚范围内的其他同行了。剩下的另一个方面对钢铁质量的制约因素就在除杂方面，也就是如何进一步彻底除去钢材中除了铁元素、合金元素、适量的碳之外，其他不该存在的东西。
常规的做法，是在炼钢的时候加入石灰石除去仅存的硫、磷；用生铁和氧化铁矿石粉混成、利用氧化铁中含有的氧元素在高温时被别的杂质氧化夺走提纯铁含量。在这一点上，吴越人如今尝试了使用越南北部的磁铁矿开采出来的矿石。
与普通赤铁矿的氧化铁成分相比，磁铁矿的主要成分是四氧化三铁，其中的铁元素化合价态更加不稳定，也相对活泼一些。更容易用于除杂反应。虽然四氧化三铁矿石单独炼铁炼钢的时候因为其磁性存在比氧化铁要处理麻烦得多，但是在作为少量添加剂的情况下，却可以很好的胜任，也算是一种妙到毫巅的物尽其用了。
钱惟昱一边看着长兴铁厂四台蓄热炉的账目和实验记录，上面记载着两个月来几十次反复试验的掺料配方
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