第三卷 林中有虎 第一百零五章 水之力

    三台河畔,新落成的巴州军器监分部正在运行,许多工匠四处忙碌着,监内分成几个区域,而最引人注目的是两座炼铁炉。

    炼铁炉已经运行了一段日子,今日巴州刺史宇文温亲临现场,视察这两座凝聚了工匠们心血的炼铁炉,军器监的吏员们担心现场危险,一个劲的劝上官远离,不过宇文温并不在意。

    旧的城中军器监炼铁炉暂且不说,这新的炼铁炉和军器监分部他让杨济参与了规划,安全程度可要比原先的高很多,即便是炼铁炉漏铁水也是往三台河里流。

    “工匠和杂役们的住所都安排好了么?”宇文温问道,因为这里位于城北郊三台河边,距离西阳城有些距离,为了方便工匠、杂役做事,附带建有住所让他们居住。

    “回使君,房间还有多的呢。”工部中士答道,工部中士负责管理百工,为正二命。

    “上次出的铁如何?能用么?”他问道,跟在一旁的冶工下士汇报说出铁顺利,而冶工下士还有铸工下士相继作了汇报,说炼出的铁已经可以打造农具。

    下士,是周国官制中最低一阶,为正一命,虽然卑微但却是个官,俸禄一百二十五石,还有中士,为正二命,俸禄二百五十石,不过巴州监这种小州军器监,除了工部为中士外,只有低阶的下士。

    “这样便好,百姓们即将开荒农垦,急需铁制工具。”宇文温满意的点点头,工欲善其事必先利其器,为了“利其器”他也是绞尽脑汁。

    耕和战,都需要一个重要的东西:铁。耕田种地需要铁制工具,例如锄头、铲子、镰刀、铡刀以及正在推广的曲辕犁,而作战就更不用说了。

    刀具、矛头、枪头、箭镞、铠甲、头盔,还有马镫等各式各样的辅助工具以及材料,这都离不开铁,巴州本不产铁矿,所以军器监是靠别州供应铁矿或者铁料进行再加工。

    炼铁是大头,为了炼铁就需要高温,要高温就得火烧得旺,那么如何让火烧得旺就是关键,首先是燃料(木材、木炭)要充足,其次是要鼓风。

    炼铁炉需要大量鼓风,让火烧得更旺,也就是让炉温更高,这样才能有效的炼铁,常见的炼铁炉鼓风是用皮囊,又叫做‘橐’,皮囊风量较小要多个一起使用,一座炼铁炉要用上许多个皮囊。

    许多皮囊共同给炼铁炉鼓风,一般是排在一起又叫“排囊”,可即便如此鼓风效果不怎么样,所以宇文温让人制作了木制风箱。

    木制风箱可以做得很大,容量大那么一次性鼓风的风量就大,来回不停的鼓风那么就能保证炉火旺盛,不过这样一来就有个问题:往返推拉风箱很累。

    军器监不缺壮汉,可拉风箱是很累人的事情,炼铁炉一点火可就要烧上许久,拉风箱就得让壮汉们轮流来,最开始省力的解决方式是绞盘。

    宇文温设计了一个绞盘,杂役们如同拉磨的驴转动绞盘,绞盘上的曲轴转动,带动推杆往返推拉风箱,这样一来能省许多力。

    但还得要人推着转,这依旧占用了人力,待得三台河南岸河堤稳固后,宇文温便耗资在南岸建了新的炼铁炉,最大的目的就是利用水力,其中一个就是用水力推动风箱。

    人力推动的风箱叫人排,水力推动的风箱叫做水排,严格来说水力鼓风不算是宇文温的‘发明’,早在汉时据说就已经出现了。

    水轮被水推动,而转动的水轮又推动曲柄,曲柄转动让连杆往复运动,这样就能利用水力推拉风箱。

    用的是水轮不是水车,这一点很重要,虽然都是用水力推动的轮子,但是有着实质性的区别:水车是浸没在河水里的,可是水轮不是。

    水轮可以离开水面,比它还高的高架水渠流出水来,利用落差直接带动水轮,这样的水轮效率是下沉式水轮(水车)的数倍,即便是很少的水量也能推动巨大的机械装置。

    河水水位会因为季节有明显变化,同时波动较大的还有流速,光是靠着传统水车根本就不能提供稳定动力,所以必须使用水轮。

    三台河边没有高山,高架水槽要引水有些难度,所以采取的是水箱蓄水的办法,数个水车将水打到一个个高耸的木制水箱上,用水箱出水推动下方的水轮。

    出水量可以人工控制,足够的蓄水水箱能够保证水轮不停的转动,所以鼓风装置能够稳定的运行。

    鼓风的装置有了,接下来又是一项改进:鼓风预热。

    水排向炼铁炉鼓风,鼓进去的空气是常温,而炼铁炉内炉温上千度,“冰冷”的空气鼓进来需要消耗大量的热量来升温,这样会影响炉温的稳定,所以最好是要把鼓进来的空气预热。

    有鉴于此,宇文温在炼铁炉和水排之间设计了预热窑,当然他只负责提出构想,具体由工匠们实施,经验丰富的工匠们一点就透,预热窑很快成型,试验过后正式投入使用。

    预热窑里烧的是木炭,当然炼铁炉里烧的也是木炭,木炭燃烧能提供的温度有限,若是要炼钢稍显不足,宇文温知道用焦炭来炼铁、炼钢是首选。

    焦炭的热值很高,是将煤隔绝空气干馏而得,类似于木材隔绝空气干馏得到木炭,可要炼焦就得有煤,煤被世人称为石炭,但这个时代的煤开采量很低,还没有被大规模使用。

    山南各州地界都没多少现成的煤矿,正所谓巧妇难为无米之炊,宇文温只能是按着老办法用木炭炼铁,至于能不能炼出钢,那就真是得看脸了。

    幸亏江北地界不缺木材,别的不说,巴水就是发源于大别山脉,砍下的木材用船运出来,用炭窑制炭后就运到炼铁炉这里。

    接下来就是最重要的原料:铁矿,亦或是生铁。因为巴州没有铁矿,军器监用的是“来料加工”,不过宇文温却找到了新的矿源:河沙选铁。

    铁就是巴水边的河沙选铁,选出来的铁砂积攒起来,巴水边选铁场旁年初建有一座炼铁炉,如今宇文温已将其关闭,统一集中到这里三台河新址炼铁。

    虽然选铁场远了些,不过有水利之便倒没什么,用船装着铁砂从巴水入三台河,溯水而上运到这炼铁炉边也很方便,唯一不足的就是铁砂炼出来的铁质量还不行。

    从河沙里选出来的铁砂,也不知道具体成分如何,炼出来的铁料较脆,拿来打造刀具是别想了,甚至一开始拿来做铁犁都是银样镴枪头,中看不中用。

    还好可以拿来做箭镞,不但解决了弓箭手的需求,还腾出宝贵的铁料去打造刀具、铠甲甲叶还有农具,不过宇文温不死心,依旧让铁匠们研究如何利用巴水中的铁砂。

    回忆起那几乎忘得差不多的化学知识,宇文温知道练出来的铁发脆大约是含硫量高。

    据说中原的铁矿含硫量都不低,以至于近代以前炼出来的铁器偏脆,他不是冶金专业所以不太清楚这说法对不对,但是含硫量高确实是铁变脆的元凶。

    从河沙里选出来的铁砂,里面的硫含量有多少不可能知道,巴州监的铁匠炼其它铁矿石能成功炼出好铁,炼铁砂出来的铁不行,说明得针对性的改进炼铁工艺。

    改工艺得慢慢摸索研究,那就要花上不知道多少时间,但另选铁矿源是不可能的,自己选的矿源跪着都要炼出好铁,宇文温还是绞尽脑汁回想所学知识,然后一拍脑袋说有了。

    有硫是吧,这玩意应该是酸性物质,那就酸碱中和,这倒不是宇文温乱来,他收集信息写东西时有看过炼钢铁脱硫的资料,虽然只知道皮毛,但也记得石灰石就是炼铁时用来脱硫的东西。

    至于下料时配比如何,他是不记得的,还是用老办法:慢慢试,直到试出来为止。反正就是烧钱,让工匠们一次次的试。

    烧钱烧了几个月,好歹在秋收前炼出能打造镰刀的铁料,而不久后投产的这两座新炼铁炉,前不久出的铁料也保持了‘较高’水准,能用来打造锄头、铲子和曲辕犁。

    虽然出铁的产量还不是更高,但也解了燃眉之急,原先的铁矿石是从黄州弄过来的,质量好可需要的州郡也多,能用铁砂炼出堪用的铁,至少可以省下份额去打造刀具。

    “出铁了!”炼铁炉旁的工匠高声喊道,宇文温和随行人员迎着热浪走近,只见炉膛闸门开启,红彤彤的铁水顺着管道流了出来,早已准备好的铁匠们开始忙碌。

    炼出铁来,制成各种工具需要打铁,当然这叫做锻造,如果是将铁水倒入预先准备好的模具,那叫做铸造,无论如何,制作铁制品时打铁是最常见的工序。

    将铁块放到炉里烧红,用铁钳钳着放到砧子上,再用手锤或者大铁锤不停的打,就如同搓面团般将铁块打成自己想要的形状。

    所以打铁是个力气活,用手锤来打铁的是老师傅,抡大锤的就是有力气的徒弟,即便是数九严寒,在铁匠铺里的工匠们也是挥汗如雨,而抡大锤是最辛苦的。

    打铁和拉风箱一样占用许多人力,宇文温自然是要借助水力释放人力,继水力风箱之后,水力锻锤也出现在这新落成的军器监里。

    水力锻锤的原理和水力舂米差不多,无非是舂米杵变成铁锤,只是为了保证单位时间里较高的锻锤频率,需要加装齿轮组成的简易变速装置。

    一炷香时间内锻锤至少动作两千下,若按一炷香十五分钟左右来换算,那么水力锻锤的打铁频率就是每分钟一百三十多下,虽然还有很大的提升空间,但是比起人力来就是天壤之别。

    一分钟挥动大铁锤一百余下,平均每秒至少两次,即便有人几分钟内能做到,但也不可能持久,这就是机械动力的威力。

    叮叮当当的打铁声此起彼伏,尺寸不同的几个水力锻锤在运作着,凭借着这些新颖的机械,铁匠们可以更快更好地打造铁具,宇文温饶有趣味的围观几个铁匠打造铁犁,不知不觉间已是满头大汗。

    “使君,这里太热了,还是到外边凉快凉快吧。”工部奉上一条毛巾后说道,宇文温闻言点点头,接过毛巾擦着头边走边问:

    “这么热,工匠们都是满身大汗,饮水有保障么?”

    “使君,那里几个水缸里就是饮用水,还加了些盐。”

    “是烧开过的熟水么?”宇文温又问道,他对饮用水的要求很简单也很严格,必须是烧过的水才能喝,一来是卫生,二来是直接饮用河水容易得病。

    “正是,烧水的炉子在那边。”工部指向不远处的一个炉子,宇文温看了看随即让人去打了一碗水,喝了几口后确定水有些咸。

    铁匠打铁出汗多又是力气活,不光要补水,还得补盐分,对于这种技术类工匠,宇文温可不像别人那般视其为卑微的奴仆。

    “做的不错,要一直保持。”宇文温点点头,回顾了热火朝天的铁匠铺,他又提出下一个问题:“东西在哪里?”

    “使君,请到这边。”工部说完迈开步伐,走在前面带路,宇文温连同其他陪同人员还有随从跟了上去。

    今日宇文温亲临军器监分部的另一个目的,就是要看看新打造出来的一个宝物,为了这个东西,他也是烧了不少钱,眼见着即将目睹真容,不由得有些小激动。未完待续。



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