这段时间里,张嫣正在石景山重建兵仗局。
要获得上好的兵器铠甲,要打造火枪大炮,都需要质量上乘的钢材。仅靠工匠们手工锻打,根本无法支撑近代工业文明。对于农耕文明来说,只有点亮科技树,将战争引入钢铁与火药的领域,才能够真正消除蛮族的威胁。
新的兵仗局,几乎成为大型的堡垒。菱堡式的防御工事,将整个兵仗局包围起来。周围的空旷区,让任何企图窥伺的敌人都无法遁形。
在兵仗局内部,是一系列工坊组合而成的生产线。
西面靠近永定河的地方,利用山区到平原河谷的落差,挖通了一条引流渠。渠边架起了大大小小十多个水车,提供冶炼所需的动力。
东面是一长排砖头砌就、半埋在地下的炭窑。半埋地下可以有效的保温,提高原料利用率。它的结构类似一座二层小楼,一楼用来烧火加热,二楼放置烧制木炭的原料木材。
经过量子智脑的精密计算与设计,炭窑通过初始的火焰,使木料发生热分解反应,最终可以获得用于冶炼优质铁料的优质木炭。它的炭含量极高,磷、硫等杂质含量低,还原性强,还具有疏松多孔的结构,在高炉炼铁中比焦炭更加优秀。
中国宋代以前用木炭炼钢,钢中硫的含量比较低。明代用煤替代了木炭,降低了成本。但是因为煤中含大量的硫,导致炼成的钢比较脆,容易断裂。
反而是领国日本,从唐代学走中国的冶金技术后,一直使用木炭炼钢,因此日本刀的质量比较好,有韧性,不容易断裂。到明代时候,反而成了向中国出口的产品,价格十分高昂。
完成动力和木炭的准备之后,就是高炉的建造。为了保证冶金的高温,张嫣专门悬赏找到了高铝粘土。里面的氧化铝含量很高,研磨后加上石灰石煅烧,就是耐火水泥;直接压制成砖,在1300度的高温下可以烧制成耐火砖。
原本兵仗局用的还是人力驱动的风箱。张嫣设计了一种活门推拉的风箱,用水车提供动力,利用偏心轮把旋转运动变成往复运动。整个高炉布置了四台风箱、四个风道,另外做了两台备用的风箱,以防意外。
进气道最后入炉前的一段并在一起,下方设有和进气道隔离的火池,内盛燃煤,空气在进炉前,就被加热到八百至一千度。这是现代钢铁生产中,提高炼铁效率的最关键一步——空气预热。
庞大的炉身外,还用扎实的木头搭建了支撑点落在地面的独立式检修塔。另用滑槽、滑车和滑轮组组成了炉顶上料系统。
高炉炼出的铁水是含碳量高、杂质多的生铁。张嫣在高炉旁边修建了一台反射式搅炼炉。它用耐火砖整体建造,炉床底部中间凹陷,四周是拱形炉壁,下部为燃烧室,进风道在燃烧室底部。
以往生铁是冷却成锭后再加热,炼成熟铁;张嫣现在使用的技术,是把高炉出来的生铁水直接炒成熟铁。熟铁柔软,经过锻打成型后,可以制造成各种需要的胚料。
张嫣修筑了一连排的锻炉,每台锻炉边上都有一台水力锻锤,锻锤下是厚厚的铁砧,砧下垫着厚实的木墩子,再下面是水泥、石子浇铸的基座。多层复合受力结构,能够承受锻锤落下的巨大冲击力。这些水力锻锤,将熟铁胚料不断锻打成各种各样的兵器、铠甲以及火器的模样。
后面紧接着的是渗碳炉,烧制成的熟铁中碳含量极少。经过检定之后,张嫣计算出每炉需要增加的碳含量,混入木炭后加热,就可以获得表面渗碳处理后的高质量成品。它们表层坚硬、心部柔韧,耐冲击,耐磨损,每一件都是当世铁匠大师一生难得的杰作。
而当整套生产线启动之后,除了张嫣之外,兵仗局所有人都惊呆了。