朱高熾在李鐵匠等一眾老匠人的陪伴下，開(kāi)始巡視起了這些高爐。
李鐵匠正是先前對(duì)朱高熾提出質(zhì)疑的老匠人，打了一輩子鐵，從洪武開(kāi)國(guó)進(jìn)鐵廠當(dāng)學(xué)徒，到后來(lái)掌爐煉鐵，經(jīng)他手煉出的鐵能裝滿十座庫(kù)房，對(duì)煉鐵爐的脾氣、特性摸得比自己的孩子還熟。
當(dāng)初朱高熾提出拆舊爐建新?tīng)t時(shí)，他是第一個(gè)站出來(lái)反對(duì)的，怕的就是新?tīng)t不靠譜、砸了匠人的飯碗；如今卻是最積極參與建爐的人，從高爐的高度、容積，到爐壁的厚度、出鐵口的位置，都帶著老匠人反復(fù)測(cè)算，生怕出半點(diǎn)差錯(cuò)。
而這些高爐也是他領(lǐng)著百名老匠人一起商議規(guī)劃，然后帶著鐵廠內(nèi)的匠人鑄就而成——先是根據(jù)朱高熾給的圖紙，敲定“高七丈五尺、容積二十立方米”的核心尺寸；再細(xì)分分工，老匠人負(fù)責(zé)畫(huà)樣、監(jiān)工，年輕匠人負(fù)責(zé)搬磚、砌爐，連最基礎(chǔ)的夯土都要求“每夯三層必澆水壓實(shí)”；遇到“如何固定石墨石板”“怎么設(shè)計(jì)鼓風(fēng)接口”這類(lèi)難題，李鐵匠就召集老匠人連夜開(kāi)會(huì)，有時(shí)爭(zhēng)論到后半夜，才敲定最優(yōu)方案。
這些高爐普遍高七丈五尺，比鐵廠外的老槐樹(shù)還高半截，站在爐下往上看，爐頂幾乎要鉆進(jìn)云層里；高爐容積約二十立方米，能一次性裝下三十石鐵礦、十石焦炭，比這個(gè)時(shí)代最多只能裝五石料的土爐大了四倍，是當(dāng)之無(wú)愧的“高爐”。
以往土爐煉一爐鐵要六個(gè)時(shí)辰，按李鐵匠的估算，這新高爐只需三個(gè)時(shí)辰就能煉一爐，且一爐鐵的產(chǎn)量抵得上舊爐三爐，效率翻了六倍不止。
石墨不算什么稀奇東西，山東、山西的礦坑里都能挖到，民間甚至有人拿它當(dāng)“黑石頭”寫(xiě)字、畫(huà)畫(huà)，只不過(guò)這個(gè)時(shí)代的人只知其表、不知其里，沒(méi)發(fā)現(xiàn)它耐高溫的特性。
在朱高熾眼里，這玩意絕逼是眼下最好的耐火材料——不僅能承受上千度的高溫灼燒，還能減少鐵水與爐壁的粘連，避免鐵料損耗，至少朱高熾現(xiàn)在受限于技術(shù)，只能先開(kāi)發(fā)它這一個(gè)核心用途，至于做鉛筆芯、導(dǎo)電材料這些后世用法，眼下還沒(méi)條件實(shí)現(xiàn)。
其實(shí)若只是建造一座煉鐵的小高爐，直接使用粘土筑造，或者用紅磚砌都沒(méi)很大問(wèn)題，之前津鐵坊的小爐就是這么建的，勉強(qiáng)也能煉鐵。
但關(guān)鍵是朱高熾希望提高它的使用壽命——舊土爐最多用半年就會(huì)被高溫?zé)眩梅磸?fù)修補(bǔ)，既耽誤工時(shí)又浪費(fèi)材料。
于是在高爐內(nèi)襯中，他特意要求大幅度使用石墨：從爐膛內(nèi)壁到出鐵口，都鑲嵌了一層厚厚的石墨石板，連爐頂?shù)呐艧熗ǖ蓝间伭耸榱稀?/p>
這種現(xiàn)代煉鋼爐才用的高級(jí)耐火材料，在明初被大規(guī)模用在高爐里，就是希望這些高爐能用上三五年不用大修，既能穩(wěn)定產(chǎn)量，又能減少后續(xù)的維護(hù)成本。
李鐵匠摸著高爐內(nèi)壁的石墨石板，手指能感受到石板的光滑與堅(jiān)硬，忍不住道：“殿下，這黑石頭真是奇物！咱們?cè)囘^(guò)用它墊在土爐里，燒了三天三夜都沒(méi)裂，比粘土耐燒多了。有這東西襯著，這高爐別說(shuō)用三年，就是用五年，我看都沒(méi)問(wèn)題！”
朱高熾點(diǎn)頭：“只要咱們后續(xù)好好維護(hù)，定期檢查石墨的損耗，這些高爐就能一直為咱們煉好鐵。將來(lái)水師要造巨艦、鑄火炮，都得靠這些高爐撐著。”
一旁的老匠人也紛紛附和，語(yǔ)氣里滿是自豪——他們親手建的高爐，用了“奇物”石墨，不僅規(guī)模大，還耐用，將來(lái)定能成為大明最好的煉鐵爐，而他們這些建爐的匠人，也能跟著名留青史。
然后就是坩堝煉鋼了，這是比之炒鋼法更為先進(jìn)的煉鋼方式——炒鋼法只能靠人工攪拌控制溫度，鋼的成分不穩(wěn)定；而坩堝煉鋼能將鐵礦與焦炭密封在坩堝內(nèi)，在高溫下充分反應(yīng)，煉出的鋼純度更高、成分更均勻，韌性和強(qiáng)度都遠(yuǎn)超炒鋼。
可惜的是，這種工藝對(duì)耐火材料要求極高，普通粘土、紅磚根本承受不住坩堝煉鋼時(shí)的高溫，很容易開(kāi)裂導(dǎo)致鋼水泄漏，好在朱高熾從山東找到了石墨，正好解決了這個(gè)關(guān)鍵難題。
這些石墨經(jīng)過(guò)粉碎，與少量粘土混合調(diào)成糊狀，再由匠人們按照固定尺寸塑胎成型——有的做成能裝十斤鐵料的小型坩堝，有的做成能裝五十斤鐵料的大型坩堝，塑好的胎體要先陰干七日，再放到專(zhuān)門(mén)的窯子里，用千度高溫?zé)剖畮讉€(gè)小時(shí)，待胎體完全硬化、石墨與粘土緊密結(jié)合，那就是耐高溫、抗腐蝕的石墨坩堝了。
燒好的石墨坩堝通體烏黑，敲起來(lái)聲音清脆，匠人用它裝著紅熱的鐵料試驗(yàn)，哪怕灼燒兩個(gè)時(shí)辰，坩堝也沒(méi)有絲毫開(kāi)裂，完全能滿足煉鋼需求。
這從古至今的煉鋼工藝，分為炒鋼、百煉鋼和灌鋼三種，各有局限。
炒鋼實(shí)際上就是“炒鐵成鋼”，用炒鐵爐將生鐵加熱到半熔融狀態(tài)，再靠工匠用鐵勺反復(fù)攪拌，讓生鐵中的碳含量降低，最終得到熟鐵或少量中低碳鋼。
但這種工藝全憑工匠經(jīng)驗(yàn)控制，溫度高了會(huì)把鐵炒成廢渣，溫度低了碳含量降不下來(lái)，煉出的鋼質(zhì)量極不穩(wěn)定，大多又冷又脆，強(qiáng)度根本達(dá)不到兵器、火炮的要求。
現(xiàn)如今大明軍中的制式火器，比如迅雷銃、洪武大炮的炮管，基本上全都是用這種炒鋼煉出的熟鐵制造——熟鐵韌性差、強(qiáng)度低，火炮發(fā)射時(shí)承受不住火藥爆炸的沖擊力，用不了幾次就會(huì)炸膛，炸傷炮手的事屢見(jiàn)不鮮，當(dāng)然不足為奇了。
百煉鋼則是在炒鋼的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加工，以炒鋼作為原料，將其加熱到赤紅狀態(tài)后，反復(fù)折疊鍛打，有時(shí)還會(huì)用數(shù)種成分不同的鐵料反復(fù)疊鍛，通過(guò)鍛打排出鐵中的雜質(zhì)，讓鋼的組織更致密。
但這種工藝極其復(fù)雜，一塊百煉鋼往往需要鍛打數(shù)百次，耗費(fèi)大量工時(shí)，成本更是炒鋼的十倍不止，根本不適合大規(guī)模生產(chǎn)，只能用來(lái)制造寶刀、寶劍這類(lèi)精密兵器。比如演義中常出現(xiàn)的“百煉刀”，那就意味著是削鐵如泥的寶刀，尋常士兵根本用不起。
灌鋼法在沈括的《夢(mèng)溪筆談》中有明確記載：“世間鍛鐵所謂鋼鐵者，用柔鐵屈盤(pán)之，乃以生鐵陷其間，封泥煉之。鍛令相入，謂之團(tuán)鋼，亦謂之灌鋼。”
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是將熟鐵（柔鐵）彎曲盤(pán)繞，中間嵌入生鐵，外面用泥密封后加熱，讓生鐵熔化后滲入熟鐵中，再通過(guò)鍛打讓兩者融合成鋼。
這種工藝比百煉鋼效率高些，但依舊依賴(lài)人工鍛打，且每次只能煉制小塊鋼料，同樣不適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，最多只能滿足小規(guī)模兵器制造的需求。
朱高熾現(xiàn)在要的，則是坩堝煉鋼，是能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)級(jí)別的煉鋼！
他要的不是一次煉幾斤、幾十斤鋼，而是一次煉幾百斤、幾千斤鋼，能批量供應(yīng)水師造巨艦、軍工鑄火炮、民間造農(nóng)具的鋼，只有這樣，才能支撐大明的工業(yè)發(fā)展，才能為遠(yuǎn)征美洲提供足夠的物資基礎(chǔ)。