第82章 煉鋼
看著制鋼的小爐，蘇頌道：“萬沒想到，炒鋼的時候其實不用燒炭，只要鼓風即可。若不是真地試出來，誰能夠相信？世間萬物，有其自然之理，不詳細推敲，卻不敢妄下斷言。”
杜中宵點了點頭。以前在永城的時候，炒鋼的規模較小，用的是這個時代最常見的方法。前些日子這里建炒鋼爐，為了充分利用能源，自然建在冶爐旁邊，炒鋼與煉鐵串連在一起。冶爐里出來鐵水，直接送進炒鋼爐里面，如此一來便就少用許多燃料。
炒鋼的原理杜中宵還是清楚的。無非是煉鐵時是在還原氣氛下，以致鐵水含炭量太高，出來的是生鐵。到了炒鋼爐里，要降低炭含量，爐里是沒有炭的，只加石灰石和白云石之類的造渣劑，是間接加熱而不是直接加熱，是在氧化氣氛下。既然是氧化氣氛，氧氣就應該充足，不然效果不好。
這是中學化學的內容，非常簡單。為了保證充足的氧氣，這里建的炒鋼爐，特意加了吹管，一樣有大風箱向里面鼓風。萬萬沒想到，炒鋼爐里鼓風，里面的鐵水迅速沸騰，如同火山噴發一般，溫度明顯比以前下面燒炭高得多。由于難以控制，不斷減少下面的炭火，結果效果還是不明顯。到了最后，干脆炒鋼時不燒炭了，僅僅鼓風，爐里面的溫度就足夠高，可以降低鐵水的炭含量，煉出鋼來。
杜中宵納悶了一段時間，最終只能認為是鐵水里面的炭，或者還有其他一些元素，在高溫熔化狀態下吹入空氣，迅速發生放熱反應，讓鐵水保持沸騰。這實際上就是后世的吹氧煉鋼，不管是轉爐還是平爐都是同樣的原理。
鼓風之后，由于鐵水沸騰得厲害，為了控制反應速度，就試著向里面加生鐵，加廢鋼，偶然又發現不同的溫度，出來的鋼性能不一樣。不同的出鋼溫度，會煉出不同含炭量的鋼來。
這是個精細活。既不能測量溫度，又不能精確控制時間，只能用肉眼觀看鐵水狀態，以及表現出來的顏色，來控制出來不同的鋼。杜中宵測試了很多人，來做這項工作。不斷訓練，現在大約有二十多外人勉強找到狀態，是煉鋼這里的寶貝疙瘩。他們現在剛剛上手，出來的鋼性能不穩定，不過對這個時代來說足夠了。反正出來的是中低炭鋼，打造刀劍能性足夠，后面就靠工匠的手藝了。
能不能盡量精確地測量溫度？其實辦法還是有的。比如用金、銀、銅、鐵等金屬，或者一些已經知道的化合物，制成測片，利用他們不同的熔化溫度，放進鐵水里面探測，看熔化程度決定煉鋼過程。只是這項工作精細而復雜，杜中宵只能提供一個思路，讓下面的人去做，短時間內是做不到的。
測溫不一定用溫度計，可以用一些特殊的物理化學反應，比如熔化沸騰，比如分解化合，都可以得到固定的溫度。但選擇合適的測量物質，選擇合適的測量方法，需要大量的實踐。
高碳工具鋼還是不能用這種爐子來煉制，而是盡量煉出碳含量低的鐵，與生鐵一起用石墨坩堝爐煉制。這種高性能的鋼煉制不易，性能優越，可不是炒鋼爐出來的大路貨可比。
用吹空氣的方法，炒鋼的效率提升了許多，煉出一爐鋼，遠比以前下面燒炭快捷。這件事讓蘇頌覺得新奇不已，明明不用燃料降低了成本，效率還大在提升，世間之事實在神奇。他用了很多時間研究，最終只能同意杜中宵的說法。生鐵里面有碳，炒鋼爐里沒有過剩的碳保護，這些碳便燃燒。
實際的化學過程當然遠比這復雜，碳還會形成一氧化碳，再形成二氧化碳，有過量的碳這些氣體就形成還原氣氛。一旦氧氣過量，鐵水中的碳便就繼續氧化，從而降低含碳量，生鐵變成了鋼。
煉鐵到煉鋼，就這么一個簡單的過程，認真研究下去，其實就能開啟化學之路。
杜中宵要做的事情太多，每個行業都不可能深入研究，哪怕知道是怎么一回事，也沒有精力系統總結。這處鐵監里的人才，將來不知道會是誰，會是什么時候能夠打開這扇門。
原理很重要，知道了原理，能夠積極應用到實際中，中學的數理化知識，就足以推開工業革命的大門。大宋的經濟實力是天下第一，這是朝廷直轄的官營鐵監，有杜中宵這個有后世知識的人，條件比當年英國的那些小作坊不知道好了多少倍。從鋼鐵到機械，踏實做下去，工業的發展比歷史上容易得多。
比鐵水出爐的時間短得多，用不了多少時間，第一爐鋼就完成了。只見不大的爐子傾倒，鋼水從里面流出來，流進旁邊早已建好的冷卻池里。略冷卻一段時間，被一邊的工人舀入鑄范，成了鋼錠。大部分的鋼錠將凝未凝的時候，被輸送到下一道工序，進入不遠處的鍛造之處。
附近的一條小河早已經被截段，建了一座小水庫，河水引到這里帶動鍛錘。鍛造的工人觀察著鋼的顏色，合適了取到鍛錘上，進行鍛造。
這樣炒出來的鋼，工藝所限，里面有很多氣孔，也會有少量雜質，不能直接制造器具，必須鍛打過之后才可以。巨大的鍛錘打在或紅或白大小不一的鋼錠上，配合著早已經制好的鋼模，有的成了鋼條，有的被打得極扁，乘著紅熱的時候，送入后面的軋輥，慢慢軋成鋼板。這樣制出來的，是熱軋鋼板。
高爐下的池浩早已經看得呆了，他簡直無法相信自己的眼睛，怎么也想不出冶鐵會成這個樣子。再看那邊高爐，輸送帶一刻不停，不住地上料，每隔不久，便就開口引出鐵水來。從鐵水出來，爐里的狀況穩定之后，上料便就不會再有間斷了，如此會連續不停地出鐵十個月。
見一切順利，杜中宵長出了一口氣。其實自己有些貪心，過于追求效率了。準備時間這么長，除了高爐難建，還有后面的工序太多，從制做工具到培養人才花了太多時間。不管冶鐵煉鋼，這個年代的產品其實都是鋼錠鐵錠，杜中宵卻想直接出型材。這處鐵監，最后出來的產品是以鋼條和鋼板為主。至于后世最常見的圓鋼棒，因為鍛打有些困難，反而沒有，只有正方形的四角鋼棒。
這樣的過程雖然復雜，但大大提高了效率，也減少了燃料消耗。如果出鋼錠，后續還要經過燒紅鍛打，平白浪費燃料。這個道理就跟炒鋼爐建在冶鐵爐旁邊一樣，不必重新加熱。
見身邊的池浩的目瞪口呆的樣子，杜中宵覺得有些成就感，笑著道：“殿侍，我們到后面去，看看你要的鐵片。若是合你的意，便就開始制了。”
“好，好，下官與運判前去觀看。”被震撼了心神的池浩連連點頭，話都說不利索了。
走過一座一座鍛錘，到了最后面，便看見幾排鋼輥。鍛過的鋼板被送入鋼輥里，依次下送，被壓得一次比一次薄，最后成了一張一張鋼板。壓的次數不同，鋼輥間隙不同，鋼板厚薄不一。
這些鋼輥同樣是由水力帶動的，只有工人來回巡查，與適才煉鋼的地方比，清靜了許多。
到了最靠邊的一排鋼輥前，杜中宵指著地上的鋼板道：“殿侍，如此厚可合意？”
池浩看這鋼板厚薄均勻，微微泛著青光，忍不住彎下腰，要翻起來看。
一邊的工人看了，急忙喊道：“不可，小心燙手！”
話音未落，池浩便就慘叫一聲，蹦了起來。再看手上，已經燙出了幾個水泡。
那邊的工人看著杜中宵，一時嚇住，說不出話來。
杜中宵擺了擺手，示意他干自己的活，對池浩道：“殿侍，這鐵板則則出來，摸不得！”
池浩點了點頭，捂著手，一時不知道說什么才好。好在鋼板的溫度并不特別高，只是起了水泡，并沒有把指頭燙熟，不然就成了鐵板燒了。
捏著指頭，池浩道：“運判，這樣厚足夠好了。只是我們要用鐵片浸入銅里，若是裁了更好。”
杜中宵道：“這個容易。后邊有裁切的機器，你要什么樣的，便裁成什么樣的。其實，你們直接運鐵板回去更加容易，我們送你幾把大鐵剪，回去自己裁就是。”
池浩道：“那便每樣一半，我運回銅監之后，看知監官人意思，以后照做。”
鐵片的價錢可比錢貴得多了。銅監要把生鐵錘成鐵片，倒是并不用炒成鋼，依現在工藝，是先進行退火，等生鐵可鍛之后，進行鍛打。不說費的燃料和人工，錘成鐵片之后，最少損耗一半甚至更多。看過了這里的生產過程，池浩便就知道，天下不會再有比這里更加便宜的鐵片了。以后銅監用的鐵，很可能就從這里打購。雖然路途遠了些，但一來江南少鐵，二來加上運費也比自己錘制便宜。