明代以前,華夏在文化科技各個領域獨領風騷。明朝不僅在文學藝術上超越前朝,在手工業方面亦很有造詣。譬如造紙、制糖、烘模鑄鋼等手工業,在當時全世界都遙遙領先。
赤軍以廉州府為根據地,大力鼓勵手工業,投入巨資造船、冶鐵、鑄炮,希望盡快生產出所急需的戰船、火炮等軍工產品。
沈赤心對此非常關心,多次到軍工局視察,親自蒞臨指導。軍工局隸屬于元帥府后勤處,是赤軍的軍工生產部門,下設煉鋼、鑄炮、火器、火藥等工廠。
他最關心的還是煉鋼。鋼鐵是工業的基礎原材料,只要能夠冶煉出合格的鋼鐵,就可以鑄成膛壓更高的火槍火炮,就可以大幅提升火器的性能。
早在西漢時,國人便發明了“百煉鋼”的技術。這是將生鐵反復加熱鍛打,去除生鐵中的雜質,最終形成鋼鐵。既然要“百煉”,就意味著效率低下,生產量也始終提升不上去。
到了東漢末年,能工巧匠們又發明了“炒鋼”的技術。這是把生鐵放入熔爐中,使用鐵鏟不斷翻炒,就像炒菜一樣,因此被稱為炒鋼。
炒鋼技術是一項了不起的發明,比歐洲的炒鋼技術領先了1600多年。
明朝在炒鋼技術的基礎上又有創新,發明出了焦炭冶煉、復合炮管、烘模等技術。但由于政治昏暗、礦監盤剝、匠戶制度、礦工起義等多種原因,明朝的煉鋼業受到很大的影響。
沈赤心決心在軍工技術上尋求突破,制造出質優價廉的武器,好在日后對陣清軍。這個突破點,就在軍工局煉鋼廠。
今天,已是沈赤心第四次蒞臨煉鋼廠了。
軍工局局長馮汝成親自擔任煉鋼廠的廠長,根據沈赤心的指示,改進了熔爐裝置和冶煉工藝。如果一切順利,煉鋼廠將根據新工藝,煉出第一爐鋼水。
到了煉鋼廠,沈赤心已是熟門熟路,直奔試驗爐。試驗爐設置在一個隱秘的院落里,根據沈赤心的要求,特意在四周砌了圍墻,安排專人把守,防止外人擅入。
馮汝成正蹲在一號爐,等待熔爐煉出鐵水。聽說沈赤心要來,他起了個大早,親自檢查鐵礦石、焦炭、白云石等原材料。
估摸著沈赤心到來的時間,馮汝成提前把鐵礦石、焦炭等原材料加入一號爐。工人生火,拉動風箱,把空氣鼓入熔爐,進一步提高溫度,熔化礦石。
明朝使用焦炭煉鐵,技術已經非常成熟。焦炭用煤炭加熱而成,加熱過程中,雜質化為氣體,得到有焦炭相對較純,燃燒時可以產生很高的溫度。
這一步耗時較長,主要是把鐵礦石煉成鐵水,所得為生鐵,沒什么特別的。生鐵雜質較多,含碳量也比較高,用處不大,也不能用來制造火器。
沈赤心走了過來,馮汝成向他作揖行禮,說道:“元帥,都已經準備好了,生鐵水馬上出爐?!?
沈赤心點點頭,交待他道:“現在,最好的火炮用銅鑄,但銅開采不易,價格太貴,硬度也不行,其實并不適合鑄炮,也不適合制作火器。
“真正適合制造火槍火炮的,是鋼鐵。未來能夠大行于世界的,也必是鋼鐵。你按照我教你的技術,一定可以方便、快捷地制造出鋼鐵。
“一旦成功,很多問題都能迎刃而解。譬如,最好的紅衣大炮用銅鑄成,因為銅炮管耐膛壓,不易炸膛。有了鋼鐵之后,就可以用鋼鐵做炮管,膛壓更高,價格更低。
“再譬如,現在的開花彈都用熟鐵鑄成,不能承受高壓,不能用紅衣大炮發射,只能用臼炮發射,射程太短,威力太小。
“有了鋼鐵,就可用鋼鐵做開花彈。鋼鐵硬度高,用鋼鐵做成的開花彈,完全可以用紅衣大炮發射,威力更大,射程更遠。
“鋼鐵應用極廣,前景極好。今日若能煉鋼成功,將成為你們軍工局最核心的技術。日后,赤軍也將裝備你們制作的各項武器,對付清軍更有把握?!?
馮汝成不住點頭,對鋼鐵有了更深的認識,說道:“元帥放心,我們煉鋼廠一定不會辜負您的期望,一定會造出物美價廉的鋼鐵。”
沈赤心接著說道:“我讓你圍起院落,派人把守,就是要保守這項秘密,防止技術外泄。這里面的核心工藝,你要保護好,交給妥當的人操作。”
馮汝成連忙應允,說道:“操作二號爐的人,都是精挑細選而來,絕對可靠?!?
聊著聊著,第一爐鐵水已經煉成了。這是生鐵水,里面的碳、硫、磷等雜質比較多,不能直接用來制造火器。
馮汝成上前,指揮工匠打開一號爐的底部閥門,讓生鐵水流入二號爐。
關鍵就在二號爐,二號爐的作用,是把生鐵水中的雜質去掉。
這是一道世界性的難題,以往只能去除少量雜質,所得到的是熟鐵。熟鐵硬度不夠,容易變形,但比生鐵已經好上許多,常用于制造火器。
二號爐大約有兩米高,造型奇特,在爐底部伸出了八根管子,宛如一個大章魚。八根管子接了八個風箱,由十六個工匠輪流鼓風。
這其中的妙處,便是用風箱透過管子,把空氣鼓入鐵水。空氣中的氧氣與鐵水中的雜質發生氧化反應,放出大量熱量,使鐵水溫度迅速升高,達到1600攝氏度。在之前,以人類的冶煉技術,很難達到如此高的爐內溫度。
最妙的是,雜質被氧氣氧化后,會形成氣體逸出,不留殘渣。譬如,硅雜質會被氧化成褐色煙霧逸出,碳雜質也被氧化成二氧化碳。
磷元素對炮管性能影響極大,因此,鋼水必須做脫磷處理。
二號爐使用堿性爐襯,又在爐內加入生石灰,使爐內反應在堿性高溫條件下進行。鐵水中的磷雜質在高溫條件下被氧化,與石灰結合起來,形成爐渣沉淀在爐底,脫磷問題也得以完美解決,鐵水也就變成了鋼水。
這實際上就是大名鼎鼎的“堿性底吹空氣煉鋼法”。英國人在十九世紀中期發明了“酸性底吹空氣煉鋼法”,極大地提高了鋼鐵生產效率,也促成了鐵甲艦等近代武器的誕生。
但這種煉鋼法只適用于含硫、磷量少的高品質鐵礦石,所以應用并不廣泛。直到十九世紀后期,歐洲才發明了“堿性底吹空氣轉爐煉鋼法”,奠定了現代煉鋼技術的基礎。
從某種程度上,華夏炒鋼法之所以要反復翻抄生鐵,也可看作是為了促成生鐵與空氣的接觸,從未促進氧化反應,消除鐵水中的雜質。
鼓風一刻鐘后,沈赤心下令停止鼓風,放出鋼水。十六個鼓風工匠早已累得大汗淋漓,馮汝成親自擰開底部閥門,放出鋼水。
橙紅色的鋼水極為熾熱,溫度遠遠超過生鐵水或熟鐵水。鋼水慢慢冷卻,表面形成一種鋼鐵特有的寒光。
僅憑經驗,馮汝成就能判定,這種鋼水形成的鋼材,必將遠遠勝過熟鐵、紫銅。用它來制造武器,必將神擋殺神,佛擋殺佛。
都說百煉成鋼,可沈先生教給的辦法,簡便易行,幾乎沒有增加成本,可以大規模地生產鋼鐵,這簡直太神奇了。
沈赤心也很振奮,說道:“煉出鋼水了,接下來就可以用它來鑄造火槍火炮了!”