第62章 一步干到工业歌命前夜
宋应星一行在大冶县安顿下来、适应环境，慢慢展开工作。 在沈道台的资助下，到处延揽工匠、配齐各行人才。 有充足的经费支持，他也可以毫不犹豫地缺啥买啥，把实验室和研究团队渐渐搭建起来。 这些事儿千头万绪，不知不觉就忙活了大半个月，时间也悄然来到了腊月下旬，再有不到十天就要过年了。 虽然忙碌，成绩也是非常喜人的，至少第一批改良后的高炉，结构验证已经跑通了。 所用的耐火砖材料，或许还能迭代优化，但目前研发中的半成品样品，在耐高温性能上，也已经比原本的高炉砖材、额外上升了大约一两百度。 煤炭炼焦的工艺，也有条不紊地跑通了，原本靠着试验人员的经验来调解烧焦时的空气进气量，如今都已经升级到了靠炉具本身的气门结构、和操作规程，来控制供气量。 为此，工匠们也打造出了第一台可以稳定作业的专业烧焦炉。以后一边改良一边扩产，看起来形势一片大好。 腊月二十一这天，沈树人得了宋应星和宋明德叔侄同知，说是新的试验高炉到了开炉出铁的验收日了。 沈树人也非常振奋，一大早就亲自去了铁厂，仔细观摩实际效果。 他亲自督导武昌府的军工业种田，前前后后快两个月，终于有了第一批实打实的成果。 到了铁厂后，很远就能看见一座比原本的旧高炉至少又高出七八尺的新炉，高大巍峨地矗立在那。 如果后续耐火砖材料配方进一步升级、炉壁底部的高温下抗压强度进一步提升，那这高炉就还有继续加高的潜力。 而越高的高炉，也就意味着更加充分的反应程度和更高的生产效率、产品质量。 当然，这座高炉除了变高、更耐高温、换了燃料之外，还有其他一些新的小设计。 比如，古代华夏文明在高炉冶金的时候，都是不太重视进气预热的。以至于炼铁时，炉膛内的温度始终没法升得太高。 沈树人虽然不懂技术，但也大致知道这個努力方向，毕竟前世看书也不少，所以前阵子就跟宋应星交代了。 宋应星也很有执行力，不到十天就把这个问题解决了，甚至还迭代了两三次—— 最初的时候，宋应星想到的是直接在炼炉进气口之前再加一个预热腔室，在腔室外面烤火，把即将进入炉膛的空气先加到一定温度。 但炉膛本身的导热性太差，空气本身的导热性更差，隔着一层炉壁加热，效率太低，也非常浪费燃料。 后来，宋应星就想到利用已经烧完后的废气、在排气口搜集起来，通回进气口的外层，搞出双层管道。内层是含氧量高的新鲜空气，外层是已经很热的废气，试图把废气的余热传导给新鲜空气，好节约燃料。 但这一招依然只是解决了燃料浪费的问题，对于导热性过低的痛点并没有解决。 好在宋应星聪明，经验丰富，还能跟沈树人互相启发，两人群策群力，就搞出了第三个版本——把隔离废气和新鲜空气的预热腔，直接从耐火砖材质，改成了铁管。 金属管道的热交换效率，当然比砖石强得多，如此一来，废气把热量传给新鲜空气的效率，也就大大提升了。 虽然还是不够高，好歹比之前强了不少。宋应星当时表示，如果还不满意，那就只有用铜管来代替铸铁管了—— 地球人都知道，铜是导热性非常好的金属，比铁还好得多，世上的所有金属里，只有金银的导热性比铜更好。 但铜也比铁贵得多，实验性地造几根铜管进行热交换实验是可以的，或者是以后要搞高端特供钢材，可以少量用铜管预热风炉。大规模生产沈树人还有些舍不得，也花不起。 好在宋应星提出了铜管这个思路后，也启发了沈树人，让他联想到了后世的热水器。 后世的燃气热水器，为了热交换效率，不都是用弯弯曲曲的铜管承载自来水、让燃气火苗炙烤铜管快速烧水么？ 沈树人毕竟是男人，高材生，哪怕不是理科生，前世家里热水器坏了他还是拆开来看过的。被这个思路启发后，他很快意识到：材料的导热性不够好，那还可以通过增大表面积来提高热交换么！ 就算只是用最便宜的铸铁管进行空气热交换，咱也可以把铸铁管的模具改一改，直接做成管内外壁有很多凸起的鳍片，那不就跟后世电脑CPU上的散热器一个结构了嘛！ 而且反正铸铁的东西都是一次成型，只要把模具开好，外形复杂也不会提升量产时的加工难度。 他说干就干，这才有了今天眼前这台高炉的预热风室——如果把这台高炉的预热风室外壁拆了，就能看到内部的热交换铁管，是跟刺猬一样有一道道密集的散热鳍片的。 原本如果按照后世的CPU散热器，这散热鳍片的底部和顶部应该是一样宽的，这样才可以在单位散热器重量的情况下、做到最大化表面积。 但明末的铸造开模工艺显然没这么精密，也铸造不出很长的薄鳍片铁管，所以实际上沈树人这座高炉用的热交换管鳍片，是底部厚顶部窄的，铁管的截面也就跟齿轮差不多了。 无非是内壁外壁都有密集的长排锐齿，看起来很是瘆人。 当时宋应星最初听到这个思路，也是啧啧称奇，大呼受教，说他琢磨了一辈子工巧之物，也钻研过关于热交换的问题，但怎么就没想到靠这样来增大导热接触面积呢。 …… 这段时间里、那些艰辛的研发过程细节，还有不少，沈树人走神了一会儿，也无法一一回忆起来。 很快，高炉开炉出铁的动静，把他从回忆中拉了回来，在旁人的惊呼中，他也很快把注意集中到正在操作的炼铁匠人身上。 一番繁琐的出铁操作后，一批新鲜出炉的铁料也被运了出来，工匠们一个个大汗淋漓，哪怕是隆冬时节、穿着防护服，也不免酷热。 高炉一旦开炉，只要不遇到特殊情况，是不会停炉的，所以哪怕是出铁的时候，也依然在不停加热。 上面炉口投料、底下出铁，循环反应。每一批投进去的料，要在炉膛内待很久，一步步反应下沉，最后从底下出料。 沈树人也很紧张好奇结果，着实等待了一会儿，大约一盏茶的工夫后，宋明德就满脸欣喜地来汇报，说是这一炉一次性出了六千斤铁，比原先的两千多斤出一次铁的产能，高了一倍不止。 沈树人听了这个数字，最初颇为振奋，随后则是释然。 毕竟用了焦炭加快反应效率、预热空气提高了炉温、还用耐火砖加高了炉体，三管齐下开挂，产量翻几倍其实都是正常的。 原本这是1640年代的炼铁科技，考虑到大明最后近百年里技术的停滞（明朝的很多科技到嘉靖之后基本上就慢慢停滞了，之前还是有进步的），实际上这也就相当于欧洲1550~1600年之间的水平。 而用了焦炭炼铁的思路后，那就相当于一次性进步到荷兰1707年发明的近代高炉了。 而且历史上1707年那款荷兰高炉，也是不存在“散热鳍片预热风管”这种思路创新的。沈树人和宋应星这次一次性开了三个小挂，这冶炼技术的水平，起码比1707年再先进一代人。 他估计，大约能相当于1770~1780年代的西方科技，也就是工业歌命前夕——瓦特是1787年改良完成的蒸汽机，蒸汽机没出现之前，那七八十年里欧洲冶金科技的进步，还是比较缓慢的，也就弄点小打小闹的改良。 这就意味着，沈树人现在的炼铁炼钢水平，大致相当于历史上米国独立或者说法国大歌命前夕的水平了。 用这些钢铁铸炮，能达到的工艺档次，理论上也可以和拿破仑战争初期时的炮相比。 （注：跟拿皇末期的武器还是没法比的，拿破仑前后打了20多年仗，刚好是蒸汽机发明后的20多年，所以当时军事科技进步很快。1790年拿皇刚参战，和1815年被赶下台时，武器已经不是同一代了。沈树人没发明蒸汽机，就只能与1790年刚开战时的技术比） 这要是搁《欧陆风云》系列来类比，就好比大明原本没有西化之前、用的是“欧陆”里12级科技的炮兵，而同期荷兰人在用15级科技。 沈树人这个挂一开，直接就可以追到欧陆风云里最终极的第18级科技、拿破仑炮兵的水平。比如今欧洲人正用于1618~1648三十年战争的最新式火炮，还要领先三级科技。 当然，前提是沈树人将来造炮的机械结构设计、机械加工工艺，也要跟得上。他目前做的这一切，只是保证解决材料科技的短板，机加工工艺就是另一个领域的问题了。 沈树人壮怀激烈地脑补意淫着，一边等待质检的结果。 产量的增加，这是肉眼数一数就能瞬间看清的，质量的提升，却需要时间化验测试——主要是把材料拿去进行各种强度测试，总得花点时间。 沈树人有些焦躁，让人斟了几杯茶来，足足喝完了两壶，厕所都上了两趟，总算是有结果了。 “大人！大喜啊！这些用焦炭练出来的新铁，果然致密得多。若是用来炼铸铁，直接浇铸，怕是都不会跟原先那样多砂眼、空泡。若是铸造锻铁，或是在渗碳造钢，质地也绝对比现在的好得多！” 宋明德和宋应星都确认过质检结果后，一个个喜出望外，这也是他们多日辛苦的成果，自然是倍感珍惜。浙东匹夫的国姓窃明