在明代,炼铁竖炉及其熔炼技术就有了进一步展,尤其是他们这闽地铁冶最为精纯。为此,耿精忠早就开始搜罗各地著名的铁匠,还从外地请来了很多。和大明朝一样,清廷对于匠户的控制也是极其严格,加上前几十年战乱,不少的工匠转行或是死去。优秀的匠师越发的少了,就现在这些还是好不容易搜罗到的。到目前为止,炼钢工坊里,洋人工匠都快要赶上大陆工匠多了。
记得一开始的时候,铁匠们对于耿精忠的炼钢方式不明白,直到适应了一个月之后,方才知道这里采用的是流水线生产技术。不要觉得现代人就一定聪明过古人,事实上他们却聪明更甚后世人。就拿炼铁技术来说。现在很多的精妙技艺都是后世人所琢磨不来的。还有这西洋人也是不耐,虽然现在西方的铸铁技术并没有怎样领先中国,但是却是丝毫不比国内要差。后世还是英国人先发明了球墨铸铁技术。推动了整个世界的钢铁革命,令的中国人为之惊叹。因为直到今天西方生产的航母用特种钢。中国还无法做到,自行建造航母的时间表一拖再拖。
可是你要是夸西洋人,倒也不是那么厉害。后世考古人员从汉舞时代的古墓中挖出的铸铁工具时,却是震惊的现,那些工具使用工艺,竟然跟现代球墨铸铁工艺不相上下。这些该如何解释呢?
&炉深一丈二尺,广前二尺五寸,后二尺七寸,左右各一尺六寸。前辟数丈为出铁之所,俱石砌,以简千石为门,牛头石为心,黑沙为本。石子为佐。时时施下,用炭火,置二鞘扇之,得铁日可四次。妙在石子产于水门口,色间红白,略似桃花。大者如解小者如拳。捣而碎之。以投于炎,则化而为水。石心若燥,沙不能下,以此投之则其沙始销成铁。”这里所说的色如桃花的石子就是莹石,用作熔剂可以降低熔点,使炉况顺行,这也是这个时代炼铁技术的重要进展。
现在这个时代炼铁所用鼓风器多是双动作的活塞式木风箱,耿精忠这边也是一样,这东西已经很是先进了,耿精忠也想不出更好的改进方法。这双动作活塞式木风箱由于箱体结构和活门的巧妙设置,使得正、逆行程都能送风,可以为炼炉提供连续fēng_liú。四人拉拽的大型木风箱,风压可达三百毫米汞柱,在当时世界上是一种先进的鼓风设备。当然,耿精忠在这风箱的出风口,加了加热装置,使得这边出去的风都是热的,进一步加高了炉温,使得炼钢炼铁效果更佳。
与原先简陋的地炉相比较,几国工匠师傅合力改进后的炼铁高炉较为先进。它的燃烧室与熔池分设,以减少灰分与杂质的混入还可用煤作燃料。天工开物上面记载:“若造熟铁则生铁流出时,相连数尺内低下数寸,筑一方塘,短墙抵之。其铁流入塘内。数人执持柳木棍排立墙上。先以污潮泥晒干。舂筛细罗如面。一人疾手撒放,众人柳棍疾搅,即时炒成熟铁。其柳棍每炒一次,烧折二三寸。再用。则又更之。炒过稍冷之时,或有就塘内斩成方块者,或有提出挥椎打圆后货者。”这种将炼铁炉和炒铁炉串联使用,以提高生产效率,减少能耗的做法,在工艺思想上是很先进的。
除了炼铁,炼钢就最重要。“凡铁炉用盐和泥造成乞出炉未炒为生铁,既炒则熟,生熟相炼州昱溪毛铁,生腐铁。熟流时又作方据俊”洒干泥灰而持柳棍疾搅,则熟矣。”这种搅炼制熟铁的工艺,于近代仍在四川、云南等地使用。灌钢在各种传统制钢术中最为重要,熟钢无出处,以生铁合熟铁炼成,或以熟铁片夹广铁锅,涂泥入火而团之。或以生铁与熟铁并铸。待其极熟。生铁欲流,则以生铁置熟铁上,擦而入之。把屈盘的熟铁改为铁片,可增加生、熟铁的接触面积,有利于造渣和碳分的扩散与匀化。通过生铁液滴对料铁的渗淋,有助于造渣和使铁净化。与现代白林炼钢法的原理相近。经过几次改进后,炼铁炼钢的确是强了很多。
对于铸造火炮所用钢材。各方面的要求是很高的。厚壁大口径火炮身管用钢在射击的时候。火炮身管承受着很复杂的应力。由于要经受射击参量例如炮弹初速度可达五百到三千米每秒。高温、高压、高速火药气体对管壁的作用和冲击,炮弹对管壁的挤压,形成了很高的切向应力;而且身管表面经受着交替地快速加热和快速冷却,使钢的组织产生了复杂的反复相变,形成了很大的组织应力和热梯度。
苛刻的条件对火炮身管用钢就提出了很高的要求,因此耿精忠想要继续改进火炮,钢材就一定要达到标准。最起码的,炮身在射击时不得产生永久变形;在射击时不发生脆性断裂;低裂纹扩展速率。高的周期疲劳次数,从而具有很长的使用寿命。为使身管用钢在射击条件下不软化胀膛,还应具有高的高温强度。
后世为保证大口径火炮身管用钢良好的综合性能,一般都是采用合金,而在合金设计上,世界各国普遍都采用镍铬钼钒系列。为保证钢的淬透性和改善钢的低温韧性,都添加较高的镍。
对于这个东西,耿精忠作为学化学的,还是知道的比较清楚的。镍这东西本身近似银白色,硬而有延展性并具有铁磁性的金属元素。它能够高度磨光和抗腐蚀。镍属于亲铁元素,在地核中含镍最