第125章 材料重大突破,工业之基已成,绍武十七年,冬!
绍武十六年,春,格物院,精炼坊。
空气中热浪充斥,扭曲著视线,汩汩煤烟混杂著金属熔炼的独特气味凝而不散。
精炼坊深处。
一座经过数次改进的高炉,正发出沉闷的轰鸣,炉膛內火光炽烈。
赵烁站在距离高炉安全距离外,身上那件素白长袍已沾染了不少煤灰,但他毫不在意。
十岁的他,身形比三年前挺拔了许多,眉宇间的稚气此刻已全部消失不见。
此时,赵烁的目光,紧盯著炉口处流淌出的,闪烁著刺目白光的钢水。
“殿下,这一炉,怕是又不行了————”身旁,负责精炼坊的匠作大监王铁锤声音沙哑,带著难以掩饰的疲惫和沮丧。
一张脸,被炉火烤得通红,汗水淌下,衝出一道道泥痕。
“焦炭的热力是够了,烧得比木炭旺得多,可这齣来的铁水,总是太脆,杂质也多,经不起试金堂的锤打呀————”
听著王铁锤丧气的话,赵烁没有出声,只是皱著眉渡步来到旁边堆放废料的区域。
只见一堆形状不规则,色泽灰暗,布满气孔和裂纹的铁块。
隨手拿起其中一块,掂了一掂,入手沉重,而后赵烁又用手指弹了弹。
“嘭嘭。”声音听著很是沉闷。
“试金堂的检测记录呢?”赵烁看向王铁锤,声音平静,丝毫没有急躁。
“殿下请看————”王铁锤连忙递上一本厚厚的,满是污渍,明显翻越许多次的册子。
王铁锤递出册子,却有些不好意思的低头,实在是这册子太脏了些。
然而赵烁却是浑不在意,直接接了过来。
只见册子封面写著《精炼坊冶炼日誌》几个大字,里面用清晰的格物快字和绍武数字密密麻麻地记录著每一次开炉的数据。
铁矿石、石灰石、焦炭投料的比例、风箱每个时辰的拉杆次数、观察的火色和经验预估的炉子温度、冶炼时间。
以及出炉后,试金堂对硬度、韧性、耐磨损度,等成品的各项测试结果。
毫无例外,各项数据后清一色的写著“不合格”三个红色大字!
赵烁快速翻阅著。
这三年来,格物院在《算数新篇》和《格物原论》的指导下,已经初步建立了数据记录和分析的习惯。
但知道要记录,和能从记录中找到规律,却又是两回事,尤其是对这些匠人来说。
目前的记录,更多是现象的罗列,缺乏有效且具体的关联分析。
“问题不止在温度,”半晌后,赵烁合上日誌,轻嘆了口气后,目光扫过那座吞吐火焰的高炉,道:“焦炭燃烧更烈,但我们的鼓风跟不上,炉內氧化过重,铁水吸收了大量杂质。”
“而且,现有的耐火砖,也承受不住长时间的高温,剥落下来的碎屑混入铁水,也是导致杂质多的原因之一。”
说著,赵燾又指向炉体,某些顏色异常的区域,对王铁锤开口道:“你看,耐火层已经酥化了。”
“我们眼下,必须同时解决三个问题,燃料、鼓风和绝佳的耐火材料!”
闻言,王铁锤顿时面露难色。
“殿下,焦炭自然可以从山西运输更多,鼓风的水车还在改建,加急也可以有。”
“至於这耐火的材料————”说著,王铁锤苦涩,道:“就连工部那边,最好的窑厂,烧出来的砖,也就是这个样子了。”
“焦炭的供应让皇城司去办,”赵烁沉吟道,“鼓风的问题,不能只等水车。”
“王监,你挑选几个得力人手,成立一个鼓风组,专门研究如何改进风箱结构和传动效率,哪怕是用人力、畜力,也要先实现更稳定,更强劲的送风!”
“是!”王铁锤精神一振。
“至於耐火材料————”赵烁顿了顿,脑中飞速检索著那些来自后世的信息,暗道:“记得提到过,硅————嗯,是一种名叫二氧化硅的物质,耐高温性能很好。”
“还有一种叫铝矾土的矿石————”想及此处,赵烁看向王铁锤,道:“这样,你派人去各处矿山,窑厂收集不同种类的粘土,白石脂、还有那种白色的、
比较轻的·————”(注1)
“都拿来,在窑厂旁边设立一个耐火实验窑,专门试烧各种配比的耐火砖。”
“同样,所有配方,烧制过程和成品耐温测试,全部都要记录在案。”
“是!”王铁锤立刻领命。
时间匆匆。
冬去春来,夏又至。
时间来到了绍武十六年,夏。
格物院附近的河流上,一座经过重新设计的水车,已然开始“轰隆隆”地运转。
巨大的叶片在水流衝击下缓缓转动。
通过复杂的齿轮和连杆机构,將动力传递到精炼坊內,带动著四个巨大的皮质风箱,以远比人力强劲的节奏向高炉內持续鼓风。
数月时间,鼓风组根据赵烁提示的离心力原理,正在尝试设计一种能够產生更高风压的旋转式鼓风机模型。
而在窑厂区,耐火实验窑,已经烧制了上百种不同配方的砖坏。
负责此事的匠人严格按照要求,对每一窑的成品进行编號、记录。
之后,用它们砌成小堝形状,放入特製的高温炉中,测试其耐受极限。
失败是常態,但记录本上的数据一点点积累著,指向几个含有特定白石脂,和一种新发现的白色粘土的配方,表现出更好!
焦炭的供应,有赵諶这个皇帝的点头,在皇城司的运作之下,开始大量输送。
对此,朝中不少名明德派的士大夫,还有督察院的御史,更是不断上书弹劾。
至於郑驤、李纲和李光等高层,面对门下士人的求助,始终是一副不予理睬的態度,不支持,也不反对,听之任之的模样。
虽然郑驤几人对格物学的崛起也很是忌惮,但他们依旧遵守当初的约定,不阻止。
而且上次跟赵諶谈过一次,知晓皇帝的態度后,他们自然也会知晓分寸。
很多事情,他们可以直接跟皇帝谈,但绝不能对下面的人表態,更不能亲自下场。
否则,这就坏了规矩了!
转眼,夏去秋来,时间来到了绍武十六年,秋天。
精炼坊的高炉又经歷了一次大修。
关键部位,此时已换上了新烧制出来的,第三种耐火砖。
强劲的水力鼓风持续送入。
炉温达到了一个前所未有的高度!
“哗,哗哗————”又一炉钢水出炉了。
不过这一次,流入模具的钢水色泽,却是变得更加纯净,流动性似乎也更好了。
“成不成就看这一次了!”有匠人紧张的吞了口口水,双眼紧紧盯著眼前的钢水。
“尽放那屁,这次不成,难不成还不炼了?!”有人扭头呵斥。
一眾工匠议论纷纷。
边上,王铁锤却是不言不语。
跟著几个小组长官,静静等待著,双眼一眨不眨的盯著钢水的成色看个不停。
等待冷却的时间里,空气都凝固了。
王铁锤和周围的匠人们屏息凝神,目光都聚焦在那逐渐由红转暗的钢锭上。
终於,冷却结束了。
王铁锤更是亲自用铁钳夹起一块钢锭,放到铁砧上。
而后,他抢起大锤,用力砸下。
“鐺!”
一声清脆悠长的金属交击声,迴荡在精炼坊內,不同於之前那些废料沉闷的声响。
钢锭在重击下变形,但並未立刻碎裂。
“成了?!”见此,王铁锤眼前顿时一亮,而后又卯足劲连续锤击了十几下。
直到钢锭被锻打成一块厚实的钢坏,表面只有些许细微的裂纹。
“哗!”
看到这一幕,精炼坊內所有匠人顿时譁然,继而爆发出前所未有的欢呼。
成了!
將近一年时间,他们终於成了!
“快!送试金堂!”王铁锤顾不上高兴,声音因为激动而有些颤抖道。
格物院,试金堂。
这里与其说是一个堂口,不如说是一个装备了各种稀奇古怪装置的工场。
有利用重物下落测试硬度的撞锤,有反覆弯折金属条直到其断裂的夹具。
新任试金堂主事,是一位原本不得志的工部小吏,名叫李衡,因心思縝密,对数据和数字极其敏感而被赵烁破格提拔。
此时,李衡指挥著手下,对这块编號为绍武十六秋,甲柒的钢坏,进行了一系列严格的测试,边上站著几名负责记录的工匠。
经过硬度测试、韧性测试和耐磨测试之后,一路看过来,最后李衡更是又做了一次重复测试,之后更是亲自记录下每一项数据。
而后与之前的记录进行对比。
最后,他拿起一根淬火后的钢锥,用力在钢坯表面划下。
“呲!”一道清晰而深刻的划痕出现,但钢锥的尖端,也崩掉了一小块。
“记录!”李衡的声音儘量保持平静,但手却是不自觉的轻颤,“编號,绍武十六秋,甲柒號,综合评定————”
“为良!”
良!这是试金堂设立以来,第一次有材料获得如此接近合格的评价!
从“申柒號”出炉开始,消息就一直在赵烁处传递著,直到李衡测评结果出来,他脸上始终都没有表现出过多的欣喜。
“告诉王铁锤和李衡,復现这个工艺。”赵烁语气平静的放下测评结果,道:“我要的不是一块仅达到良字评定的钢,而是可以稳定生產出优质钢材的流程。”
“是!”
时间来到了绍武十七年,冬。
经过一年多的反覆试验、调整、优化,精炼坊的冶炼工艺终於趋於稳定。
新型耐火砖,保证了炉膛的持久高温,改进后的水力鼓风,也提供了充足而稳定的氧化还原环境,焦炭的使用得到了精確的控制。
投料比例和冶炼时间也越发精准。
更重要的是,试金堂的作用,得到了彻底的发挥。每一次失败的数据,都成为了调整工艺方向的指南针。
如今的格物院內部,早已习惯了用数据说话,任何大概,可能的表述都会遭到质疑。
不过这些成功,对於赵烁来说仅仅只是开始,他的脚步不会停下。
几乎是精炼坊的冶炼工艺平稳的同时,他的合金实验,也悄然开始。
根据《变化考源》中模糊的元素概念,指示李衡尝试在炼钢过程中,加入少量不同的矿物粉末,主要是含有锰和铬的矿石。
虽然眾人对於《变化考源》中提出的元素从未见过,也不知道具体原理,但经过一次次试验的成功,他们都相信元素的存在。
也知道,想要这些元素融入进去,就去把蕴含这些元素的材料加进去。
隨著格物院冶炼技术的成功,矿石材料的来源,更是被严格保密,由皇城司负责搜罗当然,这个时代,几乎没有人可以復刻,但皇城司依旧严格保密!
这个过程比改进基础冶炼更加艰难。
添加的比例、时机、方式,稍有差池,不仅无法改善性能,反而会毁掉一炉好钢。
失败了一次又一次,记录本上写满了“性能下降”、“脆化”、“杂质超標”的结论。
直到绍武十七年,年末。
这一日,精炼坊內依然热火朝天。
一炉按照成熟工艺冶炼的钢水即將出炉,但在最后阶段,李衡却是喊了停。
凝视著这一炉钢水,王铁锤沉默不语。
面色被火光映得忽明忽暗,自光却紧紧盯著炉內火焰的色泽和沸腾的钢水。
歷经数十炉的失败,他隱约已经摸到了一些门道。失败的经歷告诉他,成败之机,不在矿石多寡,而在火候与炉气的微妙把握。
数十次失败的观察,告诉他。
炉內火焰呈现一种亮烈的纯白色,且烟气稀薄时,投入的“无名异”粉末,方能与铁水交融得更好,炼出的钢质也更显纯净。
反之,若火焰浑浊带黄,烟气浓重,则炼出的多半是脆硬不堪的废料。
他知道,这就是《变化考源》中提到过的,“氧化还原”的至理。
他也凭经验知晓,此乃炉性之关键!
时机將至————心中想著,王铁锤不敢怠慢,对著身旁之人,低喝道:“投药!”
“是!”
身旁两名得力助手早已准备妥当。
他们並非直接將那贵重的暗褐色的“无名异”与亮绿色的“陇西碧石”粉末撒入炉中。
而是取来预先打制好的数层极薄的熟铁皮,將两种矿粉小心混合后严密包裹其中。
之后再用细铁丝,將其牢牢綑扎,做成一个孩童拳头大小的“铁函”。(注2\3\4\5
)
此法是多次失败后摸索出来的。
直接投粉,矿粉轻飘,易被炉风吹散,或浮於表面迅速烧损,难以融入钢水精髓。
以此铁函包裹,沉入钢水深处,薄铁皮率先熔化,內里矿粉得以在钢水包裹下缓缓化开,其“药性”方能浸染均匀。
助手用长柄铁钳牢牢夹住这沉甸甸的“铁函”,看准钢水沸腾最烈、火色最纯白的那一刻,稳、准、快地將其投入炉心沸腾之处!
“嗤!”
一声轻微的异响,铁函没入炽白的钢水之中,激起一小股翻腾的浪花。
“搅,快搅!”
王铁锤声音急促的催促起来。
匠人们闻令,立刻用巨大的熟铁搅棍,奋力插入钢水,顺著一个方向急速搅动起来。
棍起棍落,带起道道灼目的流光,目的是让那“铁函”中释放出的“药力”也就是矿粉,能均匀遍布於每一滴钢水之中。
炉火熊熊,映照著眾人紧张的面庞。
他们不懂什么合金原理,只知道,这是在行“点化”之术,欲以异石之“精”,赋予凡铁以“魂”与“骨”。
成败,在此一举!
搅拌,静置,出钢。
当钢水流入模具,冷却成型后,便被迅速送往试金堂。
所有的测试流程再次启动。
试金堂內。
所有人的目光都聚焦在那根取自“绍武十七冬,特甲壹”號钢坯的试条上。
第一项此时,依旧是韧性与延展。
这次,依旧是李衡亲自执钳,將那根打磨光滑、宽约两指的铁条一端牢牢固定在厚重的铁砧卡口內,另一端,则由一名壮硕匠人,用特製的弯折铁钳紧紧咬住。
“一折!”李衡沉声道。
“喝!”匠人发力。
铁条开始被稳稳弯折至两指撑到最大的角度后,这才鬆开。
只见贴条“錚”地一声弹回,形变微乎其微。
“二折!”
这次弯折的角度更大,回弹依旧明显。
“三折!四折!五折!”李衡命令连续下达。
寻常的好铁,至多三四折,便会於弯折处出现细微白痕,预示著断裂的开始。
而优质的好钢,更是能撑到五到六折,但必显脆性,回弹渐弱。
然而,眼前这根铁条,直至弯折超过七次,角度已逼近直角,它依然没有断裂!
更令人惊异的是,它並非僵硬抵抗,而是在弯折时展现出一种奇异的“绵韧”,仿佛內里有一根无形的筋在拉扯。
鬆开后,它虽不能完全弹回原状,且留下了明显的弯曲痕跡,但通体不见一丝裂纹!
“嘶,”李衡轻吸了一口气,忍不住伸出手,指尖拂过那弯折处,触感依旧坚实紧密,喉头滚动,发出一声近乎呻吟的惊嘆,道:“如此百折不挠,竟能曲而不裂!”
“开始第二项,测试硬度强韧!”
李衡命人取来一块经过“退火”处理的同批次钢坏,將其置於铁砧之上。
“哈!”一名赤膊壮汉得到首肯之后,抢起数十斤重的大锤,大喝一声,奋力砸下!
“鐺!!!”
震耳欲聋的巨响发出,不同於以往锻打熟铁的沉闷,声音浑厚悠长。
带著一种坚实的质感!
李衡快速上前查看,只见受击处,只有一个浅浅的凹坑,边缘並无碎裂飞溅之象。
“不错!”点了点头后,李衡示意继续。
接下来,便是关键的淬火了。
匠人將块钢坯加热至灼红,迅速浸入冰冷的水中。
“嗤!”水汽剧烈蒸腾。
取出后,钢坯表面呈现一种暗青色的致密光泽。
而后,李衡取来检验用的標准銼刀,用力在淬火后的钢坯边缘銼刮。
“呲呲呲!”
只听“沙沙”作响,火星迸溅,半晌竟只留下极浅的痕跡,銼刀反而磨损了不少。
李衡又取出以往最好的好钢淬火后的样品对比銼刮,之前的钢虽硬,但銼刀尚能吃力地啃下碎屑。
而眼前这块,其坚硬程度难以置信!
然而,这坚硬的表象下,却无此前炼製之钢,那种“寧折不弯”的脆性。李衡將其夹在台钳上,用铁锤猛力敲击一角。
“鏗!”
淬火钢块应声断裂,但断口並非此前炼製的钢材那种亮晶晶,呈放射状的晶粒结构,而是显得相对细密,顏色偏暗。
这,也意味它在极致坚硬的同时,保留了相当的韧性,並非一触即溃。
最后是耐磨性的测试了。
匠人启动藉助水力缓慢旋转的砂岩磨轮,將钢试条与一根等重的旧式精钢试条,同时以同等力度抵在磨轮侧边。
“呲呲呲!”
砂轮飞转,石屑与金属粉末纷飞,发出刺耳的声音。
一刻钟后,对比结果令人哑然。
旧式精钢试条已被磨去明显一截,而眼前的这根试条,仅边缘略有磨损,形態大体依旧。
其耐损耗之程度,远超寻常!
李衡放下所有工具,静立片刻。
他拿起那根几乎被弯成半圆状,却仍未断裂的钢条,凝视片刻后,转向记录文书,深吸一口气后,一字一句地口述,道:“编號,绍武十七冬,特甲壹。”
“验,曲折不裂,凡七次而筋不断。淬火坚刚,銼刃难入,击之则断口密实。耐磨耐久,倍於常钢。综合评定为,优质!”
他顿了顿,补充了最关键的一句,道:“此钢,刚柔並济,已非俗铁!”
格物院,理事堂。
测试结果很快便到了赵烁手上。
看著眼前这块表面光滑,质地均匀,泛著暗青色的金属锭,赵烁用手指轻弹了弹。
“鐺!”声音清越悠长。
旁边放著试金堂出具的详细检测报告。
每一项数据,都远远超越了当前大宋所能生產的任何一种钢铁。
王铁锤和李衡站在下首,面色依旧激动。
三年的呕心沥血,无数次的失败,终於结出了硕果。
“稳定性如何?”赵烁放下钢锭后,抬头看向二人,这是他最关心的问题。
“回殿下,”王铁锤声音洪亮,“按照最终確定的特甲壹號”工艺,连续十炉,皆能稳定產出此等品质的绍武钢!”
“所有流程和数据,均已记录归档,新来的匠人依照规程操作,亦可復现!”
赵烁点了点头,脸上终於露出了一丝如释重负的笑容来。
“好。”赵烁只说了一个字。
而后,他拿起一块“绍武钢”的样品,走到窗边。此时窗外,长安城已经笼罩在暮色与细雪之中,万家灯火初上。
“精炼坊,產能提升至最大。”
“试金堂,制定绍武钢分级標准,甲等优先供应军器监。”赵烁开始下令,语气果断。
“军器监?”王铁锤一愣,道:“殿下,如此宝钢,先用於造兵器吗?”
在他想来,这等神钢,应该先用於製造格物院那些,此前提出的精密机械模型才对。
“没错。”赵烁转过身,目光扫过二人,道:“唯有让军方,让父皇,亲眼看到绍武钢带来的切实改变,我们格物院走的这条路,才能获得最坚实的支持。”
“这,这才是最重要的!”
“记住了,朝中对我们可是非议越来越大了,也该拿出些成绩给他们看了。
,说著,赵烁顿了顿,继续道:“而且,只有军器监的大规模应用,才能进一步暴露出绍武钢在实际加工,使用中可能存在的问题,反过来促进我们继续改进。”
“材料的道路,永无止境。”王铁锤和李衡恍然,齐声应道:“属下明白!”
绍武十七年末,军器监。
第一批用“绍武钢”打造的新式火统枪管被送到了最严苛的老工匠手中进行测试。
相比於以往容易炸膛,使用寿命短的旧式枪管,这批新枪管在连续射击上百次后,依然完好无损,內膛磨损极小。
同样材料製成的炮管,也展现出了惊人的耐压性能,可以装填更多的火药,赋予钢珠更远的射程和更强的威力。
军器监的简报,伴隨著几件实物,被迅速呈送到了赵諶的御案前,同时也送到了枢密使宗泽和兵部尚书张浚的案头。
宗泽抚摸著那冰冷坚硬,泛著幽光的钢製炮管,良久,对身边的张浚嘆道:“德远,以此钢之利,我大宋军械,自此焕然一新矣。”
“此前,火銃也仅仅只限於军器监內部的试验使用,且很多將士都不习惯。”
“稍有不慎,炮管就会炸开,如今有了这等上好钢材,炮管已然稳定。看来用不了多久,全军便可配备火銃了。”
“等到绍武二十二年之后,攻打金国,怕是会更容易,轻易便可横推了!”
宗泽的语气带著感慨,悵然,道:“只是不知道,那时老夫还尚在否————”
“二殿下,真乃天赐我大宋之瑰宝,”张浚也是感慨之余,盯著那钢件,道:“枢相所言极是。此物於国於军,功在千秋!格物院,当重赏!”
他没有回应宗泽那句尚在否。
毕竟,这些时日,宗泽病的频率越来越高了,议政会已经缺席了好几次。
甚至,赵諶都亲自来看望好多次。
格物院內,赵烁並没有沉浸在成功的喜悦中太久。
他站在理事堂那张巨大的图纸前,上面绘製著“蒸汽机”的初步结构图。
没错,这才是他真正的目的!
他知道,“材料关”的第一道,也是最关键的坎,已经迈过去了。
想要步入工业时代,就必须要有足够好,足够强的钢铁材料。
这些都是那份来自后世记忆所说。
而他在看过工业时代的发展后,也深以为然。
不过,这仅限于格物院和军器监內部,小范围的成功,大批次的刚才炼製,还不行。
但他管不了这么多了。
格物院和军器监,只是一个开拓者,留下的东西整理成册,需要后人慢慢发展。
他能做的,只是把见过的风景记录下来,让后人可以直接在这个基础上去生產。
如此,大宋才能走的更远!
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