冶鐵的爐窯的要求很高,而且要引出鐵水,比燒陶的爐窯更加繁瑣。
現(xiàn)代工業(yè),已經(jīng)有完善的冶鐵工藝。
不過在奉國教授的記憶中,七八十年代的時候,有些落后的地區(qū),冶鐵還是用的這種簡易的爐窯。
他憑借記憶,通過手繪的方式,用木炭在木板上畫了一個簡易的圖紙。
奉國教授耐心地和林碩解釋圖紙的幾處細(xì)節(jié),標(biāo)注尺寸和比例。
除了爐窯之外,他還畫了一張風(fēng)箱的圖紙。
風(fēng)箱要簡單得多,林碩只是聽他講了一遍就會了。
只是這爐窯,林碩還是一知半解的。
他不是專業(yè)人士,奉國教授講得很細(xì)致,他仍舊有不少問題沒搞明白。
比如鐵水和礦渣要如何分離,出鐵水的孔如何過濾雜質(zhì),爐窯的高度和火焰的溫度最高點(diǎn)的設(shè)計,怎么聚火控制爐溫等。
結(jié)構(gòu)上的細(xì)微差別,就會導(dǎo)致爐溫不夠,無法融化鐵水,整個爐窯就廢了,相當(dāng)于白干。
在商討了兩個多小時后,林碩決定喊人來動手試試。
他沒打算一次就成功,失敗是成功之母,多嘗試幾次,總有一次會誤打誤撞地成功。
曾經(jīng)沒有工業(yè)體系的時候,前人就是這樣一次又一次試錯,試出來的。
受到奉國教授的感染,林碩也逐漸進(jìn)入狀態(tài),漸漸忘記了時間,忘記了雨水打在身上冰冷的觸感,腦子里只剩下把爐窯建好這一個念頭。
接下來的時間,林碩將慶林等人喊來幫忙。
由于下雨的原因,他們只忙碌了一個上午就回來休息了。
他們擴(kuò)大河道,將河流的下游挖掘成一個直徑約二十多米的小湖泊,同時尋找黃泥和黏土,在其中混入鹽和干草,攪拌成泥漿。
再利用泥漿,依照奉國教授的圖紙開始搭建爐窯。
在此之前,他們在爐窯上方搭建了一個小棚子,用來防水。
和很多人想的不一樣,爐窯其實(shí)并不大,沒有高聳的煙囪,也沒有電視中那樣可以鉆進(jìn)去人的巨大空間。
空間越大,需要的木材就越多,所以小的空間更適合他們目前的情況。
爐窯共有兩米高,只有一米多寬,共分為七層。
最下層的爐底留有風(fēng)道,用來鼓風(fēng)增加火焰的熱量,上面一層為爐灶,添加木柴。
在往上,中間一層為爐缸,這里主要是聚集鐵水,同時在爐缸開了個可以開關(guān)的小孔,用于引出鐵水。
爐缸上層是爐腹,空間最大,用于過濾鐵水和殘渣。
爐腹上面還有一層,為爐腰,這里是中空區(qū)域,用于隔離爐缸內(nèi)的高溫。
爐腰上層是爐身,這里需要人為攪拌,添加還原劑,用于預(yù)熱鐵礦石的溫度,和還原氧化鐵,分離出鐵和其他礦渣。
最上面,是開放爐喉,也可以叫爐口,從這里加入鐵礦石。
兩米的爐窯,內(nèi)部極為復(fù)雜,修建的時候林碩吃了不少苦頭,用時三天。
秋雨一旦落下就下個不停,雖然不如夏日暴雨那般猛烈,淅淅瀝瀝的聲音挺久了卻也讓人煩躁。
雨水冰涼,他們無法在外工作一整天,只能工作半日休息半日,否則身體會出現(xiàn)問題。
在此期間,除了建造爐窯等待干燥之外,他們還在烘干時,燒了許多木炭出來,單獨(dú)儲存。
這些木炭,就是氧化鐵的還原劑。
三日后,林碩和奉國教授等人聚集在遮雨棚下,準(zhǔn)備第一次開爐測試。
先是點(diǎn)火,將礦石和木炭磨成粉從爐喉倒入,利用風(fēng)箱將火焰的溫度不斷提升。
還原反應(yīng)要在七百度以上的高溫下進(jìn)行。
熱量通過爐窯層層傳遞,到達(dá)上方時,溫度已然不足。
可能是爐窯太高的結(jié)構(gòu)原因,但更大的可能性是溫度不夠。
林碩沒想到第一步就出現(xiàn)問題,奉國教授檢查過后,猜測應(yīng)該是風(fēng)道的設(shè)計不合理,還有一部分空氣潮濕的原因,導(dǎo)致火焰的溫度無法繼續(xù)提高。
他們不得不停下,重新修改風(fēng)道,木柴也改用木炭,再重新測試。
又過去兩天時間,爐窯內(nèi)的溫度終于提高上來。
在高溫下,木炭和鐵礦石中的氧化鐵發(fā)生反應(yīng),爐窯的頂部冒出滾滾濃煙,將棚頂都熏黑了。
奉國教授親自站在搭起來的木頭架子上,手拿一個長棍,攪拌鐵粉和炭粉,使其充分接觸。
還原得差不多了后,打開爐腰的隔斷層,使殘渣經(jīng)過爐腰,落入下方的爐腹中。
在這里,爐內(nèi)的溫度達(dá)到了最高,足足有一千七百攝氏度。
高溫逐漸將鐵水融化,和殘渣分離開來,但是其中還有不少雜質(zhì),以他們目前的技術(shù)暫時無法分離。
不過也足夠了,他們需要的并不是純鐵,而是鐵合金。
純鐵的質(zhì)地偏軟,這些雜質(zhì)不清除,雖然會影響鐵的堅固性,但是從大方向上看,是有利于后續(xù)的鑄造的。
爐窯足足燃燒了八個多小時,爐腹中已經(jīng)是滾動的鐵水,鐵水上面漂浮著一層黑色的雜質(zhì),不時地鼓起一個泡泡,發(fā)出咕嚕嚕的聲音。
到了這個時候,除了幾個必要的人員外,大家都退到了遠(yuǎn)處。
誰也不知道爐窯能不能承受得住鐵水的沖擊,如果炸爐,距離得太近,很可能尸骨無存。
漆黑的夜晚,爐窯中火光沖天,奉國教授從架子上爬下來,興奮之情難以言表,“過濾吧,可以引出鐵水了,模具準(zhǔn)備好了嗎?”
兩名把模具搬過來,足足有二十多個。
這其中有鋤頭,鐵鍬,鐮刀,犁,全都是農(nóng)業(yè)工具。
這也是林碩等人商量后的想法,工農(nóng)不分家,先盡快地提高糧食的產(chǎn)量,才能擴(kuò)大人手,去搞工業(yè),形成一個良性循環(huán)。
到了最關(guān)鍵的時刻,所有人都屏住呼吸。
隨著奉國教授打開隔離爐腹和爐缸的開關(guān),鐵水慢慢陷入爐缸中,殘渣留在上面。
等爐缸中聚集的鐵水足夠多,從提前開出的小孔中緩緩流出,助手立刻將模具放在下面。
滾燙的鐵水滴落在木頭模具上,很快就燃燒起來。
澆灌滿了后,換成另一個模具,將已經(jīng)澆筑好的模具放在一旁等待冷卻。
第一爐鐵來之不易,他們沒有用水淬,而是自然冷卻。
水淬固然快速,但是稍有不慎就會開裂崩斷,得不償失。
當(dāng)?shù)谝粔K鋤頭從模具中挖出來時,所有人的內(nèi)心都響起一個聲音,“好日子要來了!”