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那些高爐的技術水平大約也就和宋代差不多吧,理論上是能夠鍊鐵的,但是技術掌握不過關,所以大多不了了之。
琉球史上第一座高爐,高四丈五尺,高爐容積約15立方米——比這個時代任何一座高爐都大,但要是在二十一世紀,國內200立方以下的高爐都必須強制關停,倭國甚至已經在使用5000立方米的高爐了。
技術進步的速度真快。
但這並不表示楚風休息了大半個月。首先他根據土著人提供的線索,找到了高鋁粘土,這玩意氧化鋁含量高,研磨後加上石灰石煅燒,就是耐火水泥;直接壓制成磚,在1300度的高溫下可以燒製成耐火磚。
其實這個時代的小高爐,直接使用粘土築造,或者用紅磚砌都沒很大問題,關鍵是楚風希望提高它的使用壽命。於是在高爐內襯中,使用了現代鍊鋼爐才用的高階耐火材料。
鼓風機也是個大問題。現代高爐都是專用的風機,馬力強大,但在宋代,還是使用的風箱。風箱有兩種型別,一種像手風琴,上下是木板,四周圍著摺疊的皮革,用的時候一下一下的踩踏鼓風,另一種是個大木箱子,有活門,推拉鼓風。
第一種風箱使用久了皮革會老化,楚風害怕到時候換都來不及,送風不足高爐炸爐,滾熱的鐵水流出來附近的工人全得成焦炭。還是活門推拉的保險,用水車提供動力,利用偏心輪把旋轉運動變成往復運動。整個高爐佈置了四臺風箱、四個風道,另外做了兩臺備用的風箱,以防意外。
進氣道最後入爐前的一段並在一起,下方設有和進氣道隔離的火池,內盛燃煤,空氣在進爐前,就被加熱到八百至一千度。
空氣預熱,這是現代鋼鐵生產中,提高鍊鐵效率的最關鍵一步,楚風印象中,至少在明末以前全世界都沒掌握這門技術。
龐大的爐身外,還用紮實的木頭搭建了支撐點落在地面的獨立式檢修塔。另用滑槽、滑車和滑輪組組成了爐頂上料系統。
高爐煉出的鐵水是含碳量高、雜質多的生鐵,但是已經可以用來鑄造大型鐵件,比如鐵錨之類的東西,於是在出鐵口外接一條溝槽,平時封閉,如有需要就開啟,燒紅的鐵水直接注入模具,澆鑄大型鐵件。
高爐旁邊修建了一臺大型炒鐵爐——就是亨利。科特在1784年發明的反射式攪煉爐。這臺炒鐵爐的外形有點像功夫茶的茶杯,是焰、鐵隔離的反射爐型。它用耐火磚整體建造,爐床底部中間凹陷,四周是拱形爐壁,下部為燃燒室,進風道在燃燒室底部。
它的結構可以看作三層樓,三樓和二樓互相隔離,一樓和二樓之間是多個可翻動的鐵柵欄。使用時鐵水從高爐流到三樓,二樓煤炭躺在鐵柵欄上燃燒,加熱樓上的鐵水,煤炭燒過後翻翻鐵柵欄,炭渣就掉進了一樓的除渣室,鐵柵欄放平,又能從斜向下45度的進煤道向它上面新增煤炭。
同樣是水力鼓風,與高爐不同,它的側面還修了個高高的煙囪。
明代的炒鐵爐是用人力攪拌,爐邊總有一位身強力壯的大漢,拿著根熟鐵做的炒鐵棒,揮汗如雨的來回攪動。
熱愛機械的楚風顯然不會讓工人們做這種嚴重損害健康的工作,他在爐頂上做了個支架,正中懸掛著一個大圓滾子,下面有三根熟鐵棍子斜斜地伸向爐床,仍舊是水車提供動力,就有了機械化的炒鐵裝置。
以往生鐵是冷卻成錠後再加熱,煉成熟鐵;楚風現在使用的技術,是把高爐出來的生鐵水直接炒成熟鐵,本來是要到明朝才會出現的方法,宋應星在《天工開物》中有記載。
熟鐵就可以直接製作鋤頭鐵鍁之類的農具了,當然,製作過程需要鍛打、滲碳和淬火,熟鐵柔軟,可鍛性強,加工效能優越。
楚風又修築了一字兒排開的六臺鍛爐,這東西的基本結構,和所有農村鐵匠修理鋤頭鐵鍁等農具的鍛爐沒有什麼區別,就是要加大、加厚,加大是為了鍛造大型鐵件,加厚是為了保溫,畢竟這是長時間使用的,節約燃料嘛。不用說,依然採用水力鼓風機,當然和高爐、炒鐵爐的鼓風機比起來,這些就是孫子輩的小不點了。
每臺鍛爐邊上都有一臺水力鍛錘,鍛錘下是厚厚的鐵砧,砧下墊著厚實的柞木墩子,再下面是水泥、石子澆鑄的基座。多層複合受力結構,能夠承受鍛錘落下的巨大沖擊力。
三個大的鍛錘重兩百五十斤,衝程三尺,每分鐘落錘50次;三個小的重八十斤,衝程二尺,每分鐘落錘150次。大鍛錘用於粗加工,小鍛錘則是精加