第431章 钢铁雄心（三）

　　炼铁的高炉就建在太子河边，是一座肚皮宽大，颈部逐渐收窄，外观有点类似花瓶的高炉。

　　没错，这高炉就是齐塔和一些经验丰富的老铁匠，根据陈德兴的提出的设想，在宋代高炉的基础上改建而成的。

　　宋代当然是有高炉的！根据记载，北宋元丰年间，朝廷的军器监就在汴河两岸架设高炉，炼铁的红光映照日月，昼夜不息。生产的高峰期，仅华北地区的钢铁产量就高达15万吨！而南宋的钢铁产量虽然不及北宋，但是在泉州附近，同样出现了集中的钢铁冶炼业，产量大约在7万吨左右。

　　而且南宋的钢铁冶炼技术比北宋又有了提升，有的大型高炉，一次就可以冶炼上万斤生铁。齐塔手下又几个从临安、明州掠来的铁匠，也曾经主持建造过大小不一的高炉。

　　但是……宋朝的冶铁和宋朝的火药、宋朝的火铳一样，总是有那么几个技术上的短板，限制了它们发挥出应有的效益。譬如火药的配方总是不大对头，而火铳不是太小就是制造的原材料不对头。

　　至于宋朝的铁，问题则出自含硫含磷上！

　　说起来也是中国人比较倒霉！中国的铁矿石大多高硫高磷，古人不知道怎么去硫去磷，拿它们来炼铁，炼出来的自然是含硫含磷的生铁。再用炒铁法炒出的“熟铁”，当然也没有办法去除硫磷。这样无论用百炼锻钢还是坩埚钢，都没有办法取得称心如意的钢材。

　　所以中国的炒钢法和坩埚钢的发展都比较缓慢，虽然两种技术都有，但始终没有能成熟起来。否则宋军步兵就该穿着坚固而轻便的板甲，提着量产的钢刀上战场了！

　　这钢造的板甲，可是蒙古人的弓箭没有办法击穿的防御！

　　而现在，总是差口气的中国“科技树”，已经有两棵被陈德兴用金手指补齐了。而第三棵差口气的“科技树”——钢铁，也已经找到了解决的办法。

　　说起来还是应该感谢大宋差口气的冶金业，要是宋人找到低硫低磷的大型铁矿（在南中国的土地上比较少），发现了焦炭的秘密。估计就没有陈德兴这个救世明王什么事儿了。

　　而宋朝的铁匠要是不会用粘土造高炉，不会用制造大木箱子一样的拉推式鼓风机。陈德兴这海员，就算知道一丁点后世的冶金知识，也是无济于事的。

　　现在高炉已经建好，建在一个巨大的高约五尺的夯土平台上。高炉本身高两丈五尺，内部容积估计有五六个立方米——当然没有量过，而且齐塔他们也不知道立方米是什么？他们只知道这个炉子一炉可以出铁8000斤，也就是大约4吨。比这个时代泉州一炉能出10000斤铁水的大高炉还小点儿。

　　不过这个在宋朝也不算最大号的高炉却有一个特别的地方——耐高温！在高炉的内衬中，使用了高铝粘土烧制的耐火砖。

　　耐火材料这可是历史上普德林搅炼法和亨兹曼坩埚钢得以发明的一个关键因素，必须制造出一种可耐1400摄氏度和1600摄氏度的耐火材料，才有可能发展出真正高效的炒铁法和坩埚钢。

　　而这种耐火材料，也就是高铝粘土听上去似乎很高深莫测。但是在中国，其实有一种非常多见类似的粘土——观音土！就是传说中饥荒的时候挖出来充饥白色泥土！这种泥土在中国并不罕见，被普遍的用来烧造瓷器、陶器。用这种高岭土研磨成细粉，再配以石英石粉、方英石粉（不加也行），直接压制成砖，在1300度以上的高温下可以烧制成耐火砖。这种耐火砖理论上能经受住1800度的高温。

　　当然，齐塔等人用来砌高炉的耐火砖并没有那么好的质量，但是比普通的红砖或粘土制造的高炉，还是能耐更高的温度。

　　鼓风机的问题，古人早就已经解决了。使用的是活门推拉式的风箱，用水车提供动力。整个高炉布置了两台风箱，两个风道，另外还有两台备用的风箱，随时可以替换。

　　庞大的炉身外，还用结实的木头建了脚手架，用来加挂滑槽、滑车和滑轮组成的炉顶上料系统——滑轮组在这个时代的码头和船只上早就出现了，陈德兴只是对它们稍加改进。

　　高炉炼出的铁水是含碳量高、杂质多的生铁，可以用来铸造大型铁件，于是就在出铁口外接了一条沟槽，平时封闭，需要的时候可以打开将铁水引入模具。

　　在高炉所在的平台下方旁边还修建了两台炒铁炉，就是所谓的反射炉，将燃料室和炉室分开，燃料燃烧后形成的长火焰送入炉内，靠炉顶和炉壁的反射作用加热生铁。因为燃料室和炉室分离，就不需要用焦炭加热铁水，可以避免硫磷碳等杂质和铁水接触——因为炒铁炉的产品是基本不含杂质的熟铁，所以要避免在熔炼过程中发生污染。

　　所谓的炒铁，就是用长铁棍搅动铁水。因为这种反射式炒铁炉的炉温只能达到1400度，而生铁中的碳脱除到一定程度后，熔点就会超过炉温，金属变会呈半凝固状态。要靠人力搅拌才能使冶炼继续进行。

　　这种“炒铁法”当然也不是陈德兴“发明”的，而是早在汉代就出现的，在宋朝同样得到了广泛的运用，只是没有反射炉的概念。另外，用这种炒铁法理论上也能得到钢，炒铁法的主要产品是熟铁，但有时也会炼出少量脱碳不彻底的中低碳钢。

　　利用这种炒钢反复折叠锻打，就能得到所谓的百炼钢，是用来制作宝刀宝剑的上品钢材。

　　而陈德兴建议齐塔等人采用的炼钢法，则是坩埚法。坩埚法早就出现在了中国，最早可以追溯到春秋战国，在汉朝最为兴盛，但是到了南北朝时期却渐渐没落——可能是因为低硫低磷的优质铁矿消耗一空，用坩埚冶炼出来的钢，质量无保证，成本又高，因此被渐渐淘汰。不过在山西某些地方却有坩埚炼铁的工艺，许多经验丰富的铁匠都知道怎么制作坩埚。而陈德兴给他们的帮助，也不过是用耐火的高岭土制造坩埚和坩埚炉而已。这样就能让坩埚炼钢达到更高的温度。

　　后世的亨兹曼坩埚钢需要1600度的高温熔炼，用普通粘土制成的坩埚根本无法承受。当然，炉温不够也不等于不能炼钢，古人是非常能够理解凑合一下的概念的。

　　就在高炉和炒铁炉右侧百步开外的一处小高坡上，已经竖起了两座专门用来冶炼坩埚钢的火炉。两缕青黑色的烟柱正从那里扬起，显然坩埚炉正在炼钢。在更远一些的地方，则是码头和栅栏，码头是进料的地方，而栅栏则是防止闲杂人等进入坊区的——南芬铁坊的所在，自然是军事禁区！周遭被南芬城墙、两道栅栏和壕沟还有太子河包围。还有军队驻扎巡逻，太子河上甚至还有一支小小的“水军”。

　　陈德兴也知道，眼前这一套“高炉炼铁——反射炉炒铁——坩埚炼钢”的工艺流程，虽然也是在凑合着炼钢——因为炉温难以控制，耐火材料质量不靠谱，铁矿石的杂质含量也难以确定。想要得到后世工业化时代的优质钢材是不可能的——但是炼出的钢铁，无论质量还是数量，都足够碾压南宋的钢铁手工业了，更不用说大蒙古了。所以，可不能让这套先进的炼铁炼钢办法泄露出去！

　　“大哥，咱们南芬铁坊的铁匠、学徒工，都是老手了。光是在南芬这里，已经前前后后建了五座高炉，十五座炒炉和五座坩埚炉了。”

　　齐塔轻描淡写的介绍着南芬铁坊的研发探索过程——哪怕有了陈德兴的提点，实验失败还是在所难免的！焦炭炼铁和反射炉炒钢都是新技术，坩埚钢虽然是老早就有的东西，但毕竟已经不怎么常用。同样需要反复探索。

　　“铁坊的工匠有谁立了功么？”陈德兴问话的时候，整个铁坊的铁匠和学徒，已经聚集起来，在陈德兴跟前站成了三排。大约有三四百人，都是精通炼铁找矿的匠人。大部分是从临安和明州掠来的。

　　“有啊，孟大头，你出来一下。”齐塔一招手，唤来个二十挂零的小个子，身高不过五尺多，非常瘦弱，不过却有一个大脑袋，额骨宽大且隆高，和细小的身体形成鲜明对比，就好像一根细竹竿撑着个大脑袋，怪不得被人叫“大头”。这副尊荣不大像个铁匠，倒像个读书人。

　　“这是孟德孟大头，别看他长得不像个铁匠，不过脑袋瓜子好用。”齐塔一指身后的高炉、炒炉，“高炉、炒炉都是他画的样，高炉垫高，炒炉居下的布局也是他想出来的，还有用滑轮加料的设计也是他做的。这小子可聪明，可惜没有念过什么书，要不然准能中进士！”