在韓端的主持下,一座高達四丈的高爐終于在冶山腳下的河邊矗立起來。
從外觀上看,這座高爐與以前在山陰修建的下粗上細的高爐有了很大改變,它的腹部鼓出,頸部逐漸收攏,非常像一只特大號的花瓶。
這座高爐的容積高達二十個立方,若是在后世,它屬于是強制關停的對象,但是在這個時代,它可以當之無愧地稱為世界第一高爐。
高爐的四周共設了四個風道,每個風道各有一個風箱,同樣由水車來提供動力,風道下面,還設了火池對進入高爐的空氣進行預熱。
空氣預熱是煉鐵最關鍵的一個舉措,能夠大幅提高爐內溫度,節省燃料,極大提高效率,在此之前,還沒有人用到這個法子。
由于高爐太過高大,韓端還讓人在爐頂修建了一個由滑槽、滑輪組、滑車等組成的上料系統。
在高爐下面的平臺,是一個丈多高的炒鐵爐,中間由一道耐火磚鋪成的溝槽相連。
炒鐵爐被熟鐵做成的爐橋分為上下兩層,上層就是瓷土燒制而成、外面包裹熟鐵的炒鐵鍋。
韓端費了數十萬錢從會稽請來工匠,同時建了三個瓷窖,半個月時間連燒九窖,就得了兩個完整的寶貝。
不過有了第一次的經驗,后面再燒就不會這么麻煩。
炒鐵爐頂上是一個大圓盤,上面裝了三根熟鐵棒,用來攪拌鐵水。
在它的旁邊,并排立著四個鍛錘。
兩個爐子都已經過了幾天低溫預熱烘烤,各個部件機械也經過了仔細檢查,確保沒有問題之后,韓端決定正式點火煉鐵。
裝好木炭和敲碎的鐵礦石,以及作為造渣劑的石灰石之后,韓端將兩支點燃的火把從出鐵口扔進了高爐內,然后命人扳下了水車連接風箱的機括。
同時,風道下面火池里面的木炭也被點燃。
隨著水車的轉動,風箱活塞也開始往復運動,新鮮空氣通過風道猛地吹進了高爐之中。
水車越轉越快,爐內火勢也越來越大,漸漸地沖出爐頂,將周圍的空氣灼燒得有些模糊起來。
山陰來的鐵匠已經不足為奇,但那些冶山鐵匠卻看著這場景有些發呆。
高爐煉鐵并不稀奇,但這么大的爐子點火煉鐵,他們還是第一次見到,難免有些驚奇。
韓端則回到了他的木屋,繼續畫他的軸承圖紙。
之所以想到要制造軸承,是因為水車帶動鍛錘受力太大,車軸特別容易損壞,而且轉速也快不起來,考慮到日后很多地方都要用到這個玩意,韓端便想試著將它制造出來。
套圈可以用沖壓法,潤滑油可以用硫化豬油,但滾珠軸承里面的珠子制造工序太過繁瑣,要求也非常精細,所以他決定將里面的滾珠換成細長的滾針,將滾針軸承制造出來先用著。
分解圖紙畫好,將工匠找來做木模,剛講解完,牛信便急匆匆地跑了進來,激動地對韓端說道:“郎主,礦石已經化成鐵水了!”
“已經化了?”
雖然早知道空氣預熱之后能夠提高效率,但這始終只是理論,他以前也沒有試驗過,現在聽說效果這么好,韓端也難免有些興奮。
“你先去將木模做出來。”韓端和木模師傅打了一聲招呼,站起身來往外就走。
“以前他們煉一爐鐵要一天一夜,而且所耗木炭至少要多兩倍,如今只在風道下加了一個火池,竟然就快到這種地步……”
牛信跟在韓端身后,絮絮叨叨地說著。
山陰的煉鐵爐和新建高爐除了外形不一樣外,還少了空氣預熱。
這也是當初修建高爐時,韓端沒有親自到場的緣故,后來去了鐵冶也只到幾個作坊,從沒去過高爐那邊,就將這事情給完全忘記了。
但這種事情真不好向牛信說明。
牛信又說道:“其實仔細想起來,這道理也不復雜,只是沒人想到而已。”
煉鐵時將空氣預熱的原理確實不復雜。
想想家里做飯做菜時,老是有股冷風吹著,那飯菜熟得快還是慢?
同樣的道理,高爐內隨時有幾股冷風吹著,木炭既要加熱礦石,又要一直加熱風道吹進來的冷空氣,效果肯定不會好。
“讓師傅們多動腦想想,許多機械和方法都和空氣預熱一樣,只是沒有想到,并不是技術不行。”
韓端趁機上了點私貨,“你等會就通知下去,日后只要有人發明了更好的法子和機械,只要我認為可行,立即給予重賞!”
兩人很快就來到高爐旁,韓端打開高爐側面的觀察孔一看,果然,橘紅色的鐵水已經融化在了爐底。
“可以出爐了!”
“開爐放鐵!”
牛信大吼一聲,兩名穿著破棉襖的鐵匠便走上前來,用長鐵釬撥開出鐵口的活門,頓時,紅色的鐵水帶著一股熱浪,奔流而出。
鐵水上面還飄浮著大量礦渣,鐵匠們拿著鐵釬和鐵鉤,將礦渣扒拉到一旁堆積起來。
閃爍著點點亮光的鐵水順著耐火磚和耐火水泥砌成的溝槽,緩緩地流入下面的炒鐵爐。
炒鐵爐下層,燃燒室已經竄起了一尺多高的火焰,和高爐一樣,也有風箱、風道和它相連,此時,爐頂的攪盤已經開動,三根熟鐵棒緩緩地攪動著里面的鐵水。
值得一提的是,炒鐵爐用的燃料不是木炭,而是石炭,也就是煤炭。
高爐煉鐵煉出來的是生鐵,生鐵熔點只有1200℃左右,用木炭便可將其融化,然而要將其炒成鋼或熟鐵,木炭的溫度就不夠了。
所以,在炒鐵時,必須要用到煤炭。
鐵水裝在炒鐵鍋中,與煤炭不直接接觸,硫、磷等有害物質不會進入鐵水,用煤完全沒有問題。
只是用煤的成本要比木炭高出不少。
時下人們生活中所用的燃料,仍是以木柴為主,就連一個小小的縣城,也有采薪養家的百姓,還有專門出售柴薪的市場。
柴薪是每家都必須要用的燃料,但木炭卻只有富商、官吏才用得起。
而石炭因開采不易等緣故,價格比木炭還要高昂,它的主要用途就是煉鐵,只有極少數達官貴人才將其用作燃料。
時任陳朝吏部尚書的徐陵曾作《春情詩》描寫了制作香煤餅的情形:奇香分細霧,石炭搗輕紈。
煤炭加香料制成煤餅來燒,也只有達官貴人、世家子弟才燒得起。