第20章 钢铁工业
在三人组游历,哦不侦察南宋的时候,另一边的东海本土,大家仍在为生存与发展而忙碌着。
1255年,10月27。
一大早,季国风拿着一块铁皮和一件救生衣,走进安全部驻地,左右看了看,找到了林小雅,高兴地大喊:“小雅,过来一下!”
林小雅正在拿自制铅笔写着什么,听到他的声音一愣,抬头看到人之后,起身小跑了过来。
“怎么了?”林小雅奇怪地问。
季国风把手中的铁皮和救生衣递给林小雅,说:“我们试着做了几块胸甲,呃,因为产能有限,只能做成男女通用式的,采用了先进的弧形倾斜装甲设计,”他此时偷偷瞄了一眼林小雅的上半身,“呃,你先试试。板甲需要内衬,等以后可以弄点皮革或者棉花什么的,现在用救生衣先凑合一下。”
林小雅掐了他一下,红着脸接过东西,套上救生衣,然后拿起铁皮看了一下正反,套在胸前试了一下。这块所谓的胸甲面积很小,基本只遮住了肋骨区域,但好处是份量也不算重,就是不知道防御效果怎么样了。
“感觉还行,不是很重啊,不过为什么这么短?”林小雅一手扶着胸甲,一手比划着腹部,一边发问。
“现在我们太穷,只能先做块小的重点防护一下,至少防住要害。而且做太大了活动也不方便。”季国风一边打量着她一边回答。
林小雅拿下胸甲,随意一折,就弯曲出一个可观的弧度;随手一抖,整块板呼啦哗啦抖起来,发出响声,似乎很不结实的样子。“这就是你炼的钢?看起来有点软啊。”
季国风脸一红,连忙澄清说:“当然不是,这是普通熟铁热锻出来的,性能不行。这不是正式产品,只是先拿来练练手,确认一下造型,才好正式造钢板甲。”
……
说起来有些尴尬,重阳节那天,季国风对罗老头夸下海口,说一个月后拿十斤精钢来换他百斤生铁。不过他专业方向实际上是搞复合材料的,对于钢铁冶炼也就是纸上谈兵而已,只能召集小组从头开始摸索。
还好阔马区那边有遗留的铁匠作坊,季国风跟已经成为正式劳工的铁匠于财探讨了好几天,终于有了点眉目。后面钢铁小组足足用了五天设计方案,另一边制作坩埚、架设炉子和准备各种材料工具又用了十天,等那个大风箱做完又是七天,到了九月底才开始正式炼钢。
说是炼钢,但他们一开始对付的主要是生铁。
历史上,工业时代之前的炼铁法有两个技术路线。一是块炼法,也就是把铁和木炭放在炉子里低温焖烧,用木炭不完全燃烧所产生的一氧化碳去还原铁矿中的铁,最后可以直接得到碳含量较低的熟铁。但这种熟铁块保持着矿石的形状,多孔而与杂质混合在一起,形如海绵,因此又称“海绵铁”,必须进一步处理才能真正用于打造铁器。
另一个路线则是高炉炼铁,同样是把铁矿石和木炭一起烧,不过却是用了更高温度的高炉并通风,如此一来铁被还原出来之后会熔化成铁水,可以较完全地与原材料分离开来。但这种方法得到的铁料碳含量较高,本身是脆的,没法直接锻造,也就是俗称的“生铁”。这种生铁可以铸造成铁锅之类的铸件,但性能较差,要经过炒铁法脱碳变成熟铁,然后才能打造兵器。
两个技术路线在古代各有优劣。块炼法初始投资小,得到的铁可以直接锻造,因此是世界范围内的主流方法。而高炉法虽然要先炼生铁再脱碳成熟铁多了一步,但可以规模生产,产量更大成本更低,因此被中国普遍使用。
进入工业时代之后,铁需求量大增,因此高炉法又成了主流,一直延续到现代。
季国风在罗家买来的这些生铁,就是高炉法炼出来的。这铁虽然成本低,但售价可不低,而且内部杂质不少,严重影响了品质。所以他们首先要做的,就是试着净化这些生铁,以提升原料质量。
而且他们是有思路的。
历史上出现过一种提升生铁铸造品质的方法叫“二次熔炼”,也就是铁水出炉后不直接拿去铸造,而是冷却成生铁锭之后放到第二个炉子里再加热熔融一遍,然后才正式铸造。
这个办法当时的人不知道原理为何,但从后世的角度来看就很明白了——在二次熔炼的过程中,一部分硫磷等杂质氧化或挥发掉,铁品质自然就上升了一点。
季国风用的就是这个方法,操作起来很简单,就是用石墨坩埚装了铁锭进特制炉子里烧——但光是如此效果也不会有多好,他们是在熔炼的同时加入了造渣剂,也就是一点石灰石,才较完全地除去了杂质。
这一步倒不难,因为生铁碳含量高,熔点只有1100摄氏度上下,即使是他们这些新手堆出来的炉子也能达到,折腾了几天后就顺利得到铁水和自铸的生铁锭了。
虽说如此,但他们现在既没法检测原料又没法检测产品,是把不同比例的配方一直做了好几锅,把熔铸出来的铁锭放在固定高处往下落,确定确实比买回来的那些铁锭耐摔了,才敢进行下一步。
下一步,就是试着模仿铁匠的炒铁法,给生铁脱碳,得到“熟铁”。
但这一步就难到他们了,虽然原理说的头头是道,看罗家炒起来也挺简单,但自己实操起来总是差了点。当时眼看着到了十月份马上就要失约了,而设备工艺都还没搞好,季国风咬咬牙,干脆先跳过这一步,拿着买来的熟铁和自炼的生铁混在一起煮了一锅,得到了一批“钢”。
实际上这就是他们计划中的第三步,用生铁和熟铁混合熔炼,得到碳含量适中的均质钢。
虽然“均质钢”这个名词看上去平平无奇,但在古代可是了不得的东西。古代所谓的“钢”,都是用熟铁洒碳粉锻造而成,碳含量高的也就只有表面薄薄的一层,想获得较好的性能,必须反复锻造,使得碳一点点渗入到里层才行。正所谓“百炼成钢”,费时费力费工费钱,所以钢才这么贵。
而用坩埚直接将生铁和熟铁熔炼在一起,便可得到完全均匀的钢材,既性能好,又方便廉价。历史上著名的乌兹钢就是这么炼出来的,这种产自印度的钢材不但以优良性能而闻名,产量还不小,甚至还能大量出口到中国——俗称“镔铁”的便是它了。近代欧洲人一直在寻找这种炼钢法的秘密却不可得,直到18世纪英国人霍兹曼发明了坩埚炼钢法,用石墨坩埚作为承载高温钢水的容器,才算打破了乌兹钢的技术垄断。
而石墨坩埚这种利器已经掌握在东海人手里了,正是因为有这个倚仗,季国风才敢夸下海口去用一斤钢换十斤铁。
他本打算先炼一些净化后的优质生铁,再用这些生铁脱碳得到同样优质的低杂质熟铁,最后两者混合熔炼得到均质钢,然后这种钢自然就品质无敌了。可惜没想到时间紧迫,没来得及给他完成第二步……
不过第三步比第二步还简单些,毕竟不涉及操作,只需要猛火熬就行了。当然这猛火可不是一般的猛,得把铁烧到1500摄氏度以上才行。还好他们炉子不大,又有强力通风,还设计了一套给空气预热的装置,最后还是堪堪达到了这个水平。
由于原料大半都是直接买来没净化过的熟铁,所以这批钢的品质要比季国风当初设计的差一些,但以当前的标准来看仍然很厉害了。
他们第一批出了二十多斤——实际上铸成铁锭就没几块——季国风拿了一部分给机械组,剩下十斤钢带去即墨给罗老头看。罗老头试过之后确实是上等好钢,对他的态度瞬间好了许多,痛快地给他换了一百斤生铁。季国风又额外买了一些生铁,罗老板给了个45钱一斤的“友情价”,真黑。
然后他回东海带领小组继续试验,参照之前经验,进一步改进工艺,试图攻破炒铁法难关。
后来他们不知道炼废了多少锅,所幸铁和石墨不会蒸发,即使失败了原料也没损失,最终还是勉强搞了一套能用的设备和工艺流程出来,可算是初步跑顺了。
这个月进入下旬后,钢铁小组已经能出产一些完全自产的钢了。这批钢性能优良,强度远超他们现在见过的土著铁器,真是令人欣喜——但问题又来了,均质钢性能过于强了,铸成钢锭之后想锻造成铁器可又麻烦了啊!
于是他们下面几锅吸取了教训,带了于铁匠在旁边,在钢锭还未冷却的时候就趁机锻打加工,确实效果不错,得到了一些质量相当过硬的锤子镰刀之类的东西。
在观看铁匠锻造的过程中,看着高温铁块在大锤作用下不断变形,季国风又突发奇想:这么一直敲下去,是不是能直接敲成钢板呢?
唔……以当前的战略态势来看,除了机械方面,钢的最大应用就是武器装备了。如果做刀剑之类的效费比太低,做成矛头的话又用不了那么多钢,从提升战斗力的方面来说,盔甲无疑是最佳选择了!
上次战役时,东海人组成的军阵虽然效果拔群,但战后他们也没有盲目自大。无甲军队即使可以对付乌合之众,但碰上了正规军也只有被虐的份,不说别的,就是弓箭都受不了。而且进攻龙王寨时,那件防刺服表现亮眼,一人就可以抗住好几个普通海盗,若是再有几十件盔甲……
季国风立刻与旁边的人分享他的想法,果然得到了一致认同,于是临时从安全部拉了两个人来,改组成钢铁对策暨武器装备研发小组,开始研究盔甲的制造。
他们用纸壳和木板做了一堆模型出来,差不多确定了造型,就让铁匠拿熟铁先敲一块试试。这其实难度不大,以宋代的技术水平敲出一片铁板还算简单,之所以不用这种方法生产板甲,是因为熟铁太软,做出来的铁板几乎没什么防御力,矛头一戳就破了,而要想把熟铁板锻炼成钢板,那难度就太高了,不如用小块的钢片串联成甲。比如著名的步人甲,用一千八百块钢片组合而成,重达30kg,防御力惊人。
但是这种札甲技术要求其实挺高的,甲片之间怎么连接、怎么堆叠都有学问,现在的东海商社肯定是做不出来的,反倒是一整块板的胸甲因为有了水力工具可以尝试一下。
……
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1255年,10月27。
一大早,季国风拿着一块铁皮和一件救生衣,走进安全部驻地,左右看了看,找到了林小雅,高兴地大喊:“小雅,过来一下!”
林小雅正在拿自制铅笔写着什么,听到他的声音一愣,抬头看到人之后,起身小跑了过来。
“怎么了?”林小雅奇怪地问。
季国风把手中的铁皮和救生衣递给林小雅,说:“我们试着做了几块胸甲,呃,因为产能有限,只能做成男女通用式的,采用了先进的弧形倾斜装甲设计,”他此时偷偷瞄了一眼林小雅的上半身,“呃,你先试试。板甲需要内衬,等以后可以弄点皮革或者棉花什么的,现在用救生衣先凑合一下。”
林小雅掐了他一下,红着脸接过东西,套上救生衣,然后拿起铁皮看了一下正反,套在胸前试了一下。这块所谓的胸甲面积很小,基本只遮住了肋骨区域,但好处是份量也不算重,就是不知道防御效果怎么样了。
“感觉还行,不是很重啊,不过为什么这么短?”林小雅一手扶着胸甲,一手比划着腹部,一边发问。
“现在我们太穷,只能先做块小的重点防护一下,至少防住要害。而且做太大了活动也不方便。”季国风一边打量着她一边回答。
林小雅拿下胸甲,随意一折,就弯曲出一个可观的弧度;随手一抖,整块板呼啦哗啦抖起来,发出响声,似乎很不结实的样子。“这就是你炼的钢?看起来有点软啊。”
季国风脸一红,连忙澄清说:“当然不是,这是普通熟铁热锻出来的,性能不行。这不是正式产品,只是先拿来练练手,确认一下造型,才好正式造钢板甲。”
……
说起来有些尴尬,重阳节那天,季国风对罗老头夸下海口,说一个月后拿十斤精钢来换他百斤生铁。不过他专业方向实际上是搞复合材料的,对于钢铁冶炼也就是纸上谈兵而已,只能召集小组从头开始摸索。
还好阔马区那边有遗留的铁匠作坊,季国风跟已经成为正式劳工的铁匠于财探讨了好几天,终于有了点眉目。后面钢铁小组足足用了五天设计方案,另一边制作坩埚、架设炉子和准备各种材料工具又用了十天,等那个大风箱做完又是七天,到了九月底才开始正式炼钢。
说是炼钢,但他们一开始对付的主要是生铁。
历史上,工业时代之前的炼铁法有两个技术路线。一是块炼法,也就是把铁和木炭放在炉子里低温焖烧,用木炭不完全燃烧所产生的一氧化碳去还原铁矿中的铁,最后可以直接得到碳含量较低的熟铁。但这种熟铁块保持着矿石的形状,多孔而与杂质混合在一起,形如海绵,因此又称“海绵铁”,必须进一步处理才能真正用于打造铁器。
另一个路线则是高炉炼铁,同样是把铁矿石和木炭一起烧,不过却是用了更高温度的高炉并通风,如此一来铁被还原出来之后会熔化成铁水,可以较完全地与原材料分离开来。但这种方法得到的铁料碳含量较高,本身是脆的,没法直接锻造,也就是俗称的“生铁”。这种生铁可以铸造成铁锅之类的铸件,但性能较差,要经过炒铁法脱碳变成熟铁,然后才能打造兵器。
两个技术路线在古代各有优劣。块炼法初始投资小,得到的铁可以直接锻造,因此是世界范围内的主流方法。而高炉法虽然要先炼生铁再脱碳成熟铁多了一步,但可以规模生产,产量更大成本更低,因此被中国普遍使用。
进入工业时代之后,铁需求量大增,因此高炉法又成了主流,一直延续到现代。
季国风在罗家买来的这些生铁,就是高炉法炼出来的。这铁虽然成本低,但售价可不低,而且内部杂质不少,严重影响了品质。所以他们首先要做的,就是试着净化这些生铁,以提升原料质量。
而且他们是有思路的。
历史上出现过一种提升生铁铸造品质的方法叫“二次熔炼”,也就是铁水出炉后不直接拿去铸造,而是冷却成生铁锭之后放到第二个炉子里再加热熔融一遍,然后才正式铸造。
这个办法当时的人不知道原理为何,但从后世的角度来看就很明白了——在二次熔炼的过程中,一部分硫磷等杂质氧化或挥发掉,铁品质自然就上升了一点。
季国风用的就是这个方法,操作起来很简单,就是用石墨坩埚装了铁锭进特制炉子里烧——但光是如此效果也不会有多好,他们是在熔炼的同时加入了造渣剂,也就是一点石灰石,才较完全地除去了杂质。
这一步倒不难,因为生铁碳含量高,熔点只有1100摄氏度上下,即使是他们这些新手堆出来的炉子也能达到,折腾了几天后就顺利得到铁水和自铸的生铁锭了。
虽说如此,但他们现在既没法检测原料又没法检测产品,是把不同比例的配方一直做了好几锅,把熔铸出来的铁锭放在固定高处往下落,确定确实比买回来的那些铁锭耐摔了,才敢进行下一步。
下一步,就是试着模仿铁匠的炒铁法,给生铁脱碳,得到“熟铁”。
但这一步就难到他们了,虽然原理说的头头是道,看罗家炒起来也挺简单,但自己实操起来总是差了点。当时眼看着到了十月份马上就要失约了,而设备工艺都还没搞好,季国风咬咬牙,干脆先跳过这一步,拿着买来的熟铁和自炼的生铁混在一起煮了一锅,得到了一批“钢”。
实际上这就是他们计划中的第三步,用生铁和熟铁混合熔炼,得到碳含量适中的均质钢。
虽然“均质钢”这个名词看上去平平无奇,但在古代可是了不得的东西。古代所谓的“钢”,都是用熟铁洒碳粉锻造而成,碳含量高的也就只有表面薄薄的一层,想获得较好的性能,必须反复锻造,使得碳一点点渗入到里层才行。正所谓“百炼成钢”,费时费力费工费钱,所以钢才这么贵。
而用坩埚直接将生铁和熟铁熔炼在一起,便可得到完全均匀的钢材,既性能好,又方便廉价。历史上著名的乌兹钢就是这么炼出来的,这种产自印度的钢材不但以优良性能而闻名,产量还不小,甚至还能大量出口到中国——俗称“镔铁”的便是它了。近代欧洲人一直在寻找这种炼钢法的秘密却不可得,直到18世纪英国人霍兹曼发明了坩埚炼钢法,用石墨坩埚作为承载高温钢水的容器,才算打破了乌兹钢的技术垄断。
而石墨坩埚这种利器已经掌握在东海人手里了,正是因为有这个倚仗,季国风才敢夸下海口去用一斤钢换十斤铁。
他本打算先炼一些净化后的优质生铁,再用这些生铁脱碳得到同样优质的低杂质熟铁,最后两者混合熔炼得到均质钢,然后这种钢自然就品质无敌了。可惜没想到时间紧迫,没来得及给他完成第二步……
不过第三步比第二步还简单些,毕竟不涉及操作,只需要猛火熬就行了。当然这猛火可不是一般的猛,得把铁烧到1500摄氏度以上才行。还好他们炉子不大,又有强力通风,还设计了一套给空气预热的装置,最后还是堪堪达到了这个水平。
由于原料大半都是直接买来没净化过的熟铁,所以这批钢的品质要比季国风当初设计的差一些,但以当前的标准来看仍然很厉害了。
他们第一批出了二十多斤——实际上铸成铁锭就没几块——季国风拿了一部分给机械组,剩下十斤钢带去即墨给罗老头看。罗老头试过之后确实是上等好钢,对他的态度瞬间好了许多,痛快地给他换了一百斤生铁。季国风又额外买了一些生铁,罗老板给了个45钱一斤的“友情价”,真黑。
然后他回东海带领小组继续试验,参照之前经验,进一步改进工艺,试图攻破炒铁法难关。
后来他们不知道炼废了多少锅,所幸铁和石墨不会蒸发,即使失败了原料也没损失,最终还是勉强搞了一套能用的设备和工艺流程出来,可算是初步跑顺了。
这个月进入下旬后,钢铁小组已经能出产一些完全自产的钢了。这批钢性能优良,强度远超他们现在见过的土著铁器,真是令人欣喜——但问题又来了,均质钢性能过于强了,铸成钢锭之后想锻造成铁器可又麻烦了啊!
于是他们下面几锅吸取了教训,带了于铁匠在旁边,在钢锭还未冷却的时候就趁机锻打加工,确实效果不错,得到了一些质量相当过硬的锤子镰刀之类的东西。
在观看铁匠锻造的过程中,看着高温铁块在大锤作用下不断变形,季国风又突发奇想:这么一直敲下去,是不是能直接敲成钢板呢?
唔……以当前的战略态势来看,除了机械方面,钢的最大应用就是武器装备了。如果做刀剑之类的效费比太低,做成矛头的话又用不了那么多钢,从提升战斗力的方面来说,盔甲无疑是最佳选择了!
上次战役时,东海人组成的军阵虽然效果拔群,但战后他们也没有盲目自大。无甲军队即使可以对付乌合之众,但碰上了正规军也只有被虐的份,不说别的,就是弓箭都受不了。而且进攻龙王寨时,那件防刺服表现亮眼,一人就可以抗住好几个普通海盗,若是再有几十件盔甲……
季国风立刻与旁边的人分享他的想法,果然得到了一致认同,于是临时从安全部拉了两个人来,改组成钢铁对策暨武器装备研发小组,开始研究盔甲的制造。
他们用纸壳和木板做了一堆模型出来,差不多确定了造型,就让铁匠拿熟铁先敲一块试试。这其实难度不大,以宋代的技术水平敲出一片铁板还算简单,之所以不用这种方法生产板甲,是因为熟铁太软,做出来的铁板几乎没什么防御力,矛头一戳就破了,而要想把熟铁板锻炼成钢板,那难度就太高了,不如用小块的钢片串联成甲。比如著名的步人甲,用一千八百块钢片组合而成,重达30kg,防御力惊人。
但是这种札甲技术要求其实挺高的,甲片之间怎么连接、怎么堆叠都有学问,现在的东海商社肯定是做不出来的,反倒是一整块板的胸甲因为有了水力工具可以尝试一下。
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