他补充道:“炒钢法炼制的钢材,质地较软,韧性好,适合制作农具、工具等需要耐磨、不易折断的器物。”
随后,扶苏又讲解灌钢法:“灌钢法是将熟铁与生铁结合,炼制出中碳钢或高碳钢,硬度更高,适合制作兵器、刀具。第一步,用炒钢法炼制出熟铁板,将熟铁板打成薄片,卷曲成筒状;第二步,将卷曲的熟铁板放入炼钢炉中,周围填满生铁块与焦炭;第三步,点燃焦炭,启动鼓风,将炉温提升至一千五百度,使生铁块熔化,铁水渗入熟铁的缝隙中,与熟铁融合;第四步,保温三个时辰,让生铁与熟铁充分反应,调整含碳量,然后停火冷却,取出钢材,经锻打去除杂质,便可得到坚硬的灌钢。”
“灌钢法炼制的钢材,硬度远超普通铁器,锋利坚韧,用来打造刀剑,可吹毛断发;打造箭头,能穿透铠甲。”扶苏道,“两种方法结合,便可炼制出不同品质的钢材,满足不同需求。”
而驱动这一切的,正是扶苏设计的水利鼓风设备。无定河畔的三台水车已改造完毕,每台水车的轮轴上都安装了一组凸轮机构,凸轮通过连杆与皮囊相连。当水流冲击水车转动时,凸轮随之旋转,通过连杆交替挤压、放松皮囊,实现持续鼓风。
“这水力鼓风,比人力、畜力高效百倍!”墨言指着运转的设备,兴奋地介绍,“一台水车可带动四个皮囊,持续鼓风,风力稳定,炉温能快速提升且保持均匀。以前用人力鼓风,十人才勉强维持一座小熔炉,如今一台水车便能支撑炼钢高炉,节省了大量人力!”
扶苏让人启动水力鼓风,水车转动,凸轮驱动皮囊交替伸缩,强劲的气流通过管道送入高炉与炒钢炉中,炉内焦炭燃烧得愈发旺盛,火焰冲天,温度急剧升高。工匠们按扶苏的指导,将铁矿砂与焦炭装入高炉,开始炼制生铁水。
由于阴山的铁矿品位不高,含铁量仅三成左右,炼制出的生铁产量有限。扶苏当机立断:“当前首要任务是扩大采矿规模,钢材优先用于制作挖掘工具——铁锹、铁镐、铁锄,这些工具能大幅提升煤炭与铁矿的开采效率,形成‘工具改良→产量提升→更多工具’的良性循环。”
赵冶领命,将第一批用炒钢法炼制出的低碳钢,锻造成一把把铁锹与铁镐。这些钢制工具质地坚韧,刃口锋利,比此前的青铜工具与块炼铁工具耐用数倍。“这钢制铁锹太好用了!”一名矿工拿着新打造的铁锹挖矿,一锹下去便能挖起一大块泥土,效率比之前提升了两倍不止,“以前的铁镐挖不了几下就卷刃,这把钢镐挖了一整天,刃口依旧锋利!”
随着钢制挖掘工具的批量产出,煤矿与铁矿的开采效率大幅提升。煤炭日产从一千二百石增至两千石,铁矿砂的产量也翻了一番,为后续大规模炼钢提供了充足的原料。
蒙恬带着几名将领前来视察炼钢工坊,看着巍峨的高炉、运转的水力鼓风设备,以及工匠们锻打钢材的火热场景,眼中满是震撼。当看到钢制铁锹挖煤如探囊取物,钢制铁镐开采铁矿轻松高效时,蒙恬激动地对扶苏道:“公子真乃天纵奇才!有了这些钢制工具,北地的矿产资源便能源源不断地开发出来;有了优质钢材,日后打造兵器,秦军战力定能更上一层楼!”
章邯也感慨道:“末将征战多年,从未见过如此锋利坚韧的钢材。若秦军的刀剑、箭头都用此钢打造,何惧敌军!”
扶苏笑道:“当前只是初步投产,待后续扩大规模,炼制更多钢材,不仅能供应军工与采矿,还能打造更多精良的农具,推广至全国,提升农桑效率。”
扶苏站在炼钢高炉旁,望着炉口熊熊燃烧的火焰,眼中满是憧憬。他知道,这只是炼钢技术的开端,随着工艺的不断完善,大秦的钢铁产量将大幅提升,而钢铁,终将成为支撑大秦统一六国、长治久安的核心力量。
接下来,只需持续扩大生产,积累足够的钢材,不仅能让北地的工业体系更加完善,还能为来年的伐楚大业,提供更精良的兵器与更充足的后勤保障。而这一切,都在按他的规划,稳步推进。
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