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第048章 :建造高爐

重生明末當皇帝 夏烽原 2825 2024-01-31 01:13

  決定發展重工業,以調劑北方經濟的朱由校,第一個想到的自然就是采礦和鋼鐵冶煉了,北方發展鋼鐵冶煉顯然是比較有優勢的。

  作為一個理科研究僧,對鋼鐵冶煉方面雖然并不是專業,但鋼鐵冶煉,無非就是化學反應上的問題,以及溫度上的問題。基本上的高爐煉鐵,原理十分簡單,朱由校對高爐結構還是懂的。

  很快朱由校就把高爐圖紙詳細的畫了出來,不過這年頭還沒有蒸汽機進行鼓風,所以高爐沒辦法造得太大。

  朱由校為了探索技術,所以也沒想着要造得很大,打算先造個小高爐,把技術先摸索出來再說。

  同時還有煉焦、蓄熱技術。朱由校決定先用土法煉焦,污染大一點也無所謂了。蓄熱室有沒有暫時都還無所謂,高爐用冷風也能生産,隻是用熱風效率更高,而且有了蓄熱室,就具備發展平爐鋼的基礎了,所以蓄熱室也要研究。

  有了高爐,生鐵生産成本就能完爆民資鋼鐵廠了。

  發展實業,重在速度。

  事不宜遲,朱由校立即跑到皇家軍工廠,專門在邊上劃了一塊地皮出來,開始親自督造高爐。

  皇家軍工廠當初在郊外選址,周圍地皮應有盡有,倒也甚是方便。同時還造了一批煉焦用的爐窯出來。這種土窯子,建造極為簡單。在爐窯内不隔絕空氣的條件下,借助窯爐邊牆的點火孔人工點火,将堆放在窯内的煉焦煤點燃,這個過程延續8~11天,焦炭成熟,從人工點火孔注水熄焦,冷爐,扒焦。

  這就是土法煉焦,缺點很明顯,污染比較大,周期比較長,耗煤也比較高。優點更為明顯了,那就是生産技術極為簡單。

  皇帝突然要煉鐵、煉焦,整天住在軍工廠,很快軍工廠就變得禁衛森嚴。

  朱由校搞了幾天之後,發現緊靠自己來發展技術,實在有點太過繁瑣,畢竟要發展的技術太多了。

  培養人才的念頭再次冒了出來。

  于是朱由校立即下旨成立‘皇家科技學院’,并且在北方各省張貼招募告示,隻要十五歲以上,三十歲以下的童生,都可以報名參加皇家科技學院的錄取考試,錄取之後,學院免除學費,并且每月給銀一兩作為補貼,第一屆招募300人。

  發展重工業自然需要大量人才的,徐光啟等這批最先接觸到西方數學、機械的人确實是人才,但是理論上還比較低級,還不如重新培養一大批人才出來。為了培養人才,朱由校開始着手編寫數理化教材。

  這些教材,絕對就是超越世界幾百年的超級利器,隻要用這批教材培養出一批人才,搞出工業革命是非常簡單的。

  朱由校把招生工作交給錦衣衛去做了,這次招生的要求是比較嚴格的,必須‘根正苗紅’,隻招收寒門士子,世家豪門的一律不要,有大宗族背景的也同樣不要。因為這些群體,在面臨問題的時候,往往率先考慮自家利益,就算是不想,也很可能被宗族、家族力量所裹挾,無法将國家利益擺在第一位。

  招生考題方面,也就是一些算術題,題目很有層次,低難度的有,高難度的也有,可以很好的看出一個考生的水平。

  徐光啟聽說皇帝在軍工廠研究煉鐵,也急急忙忙的跑來湊熱鬧。鹽業公司那邊已經組織了一大波竈丁,在渤海灣的泥灘上開墾鹽田,技術上的問題徐光啟已經解決了,管理上有林舉升管着。

  農業公司那邊同樣如此,水利怎麼修,地怎麼種,徐光啟都做了示範,公司的技術人員也都已經基本掌握。

  來到軍工廠,徐光啟給皇帝當起了下手。

  這時候朱由校正好在修編數理化教材,順便教了徐光啟一些化學上的東西。

  自然界中的鐵大多是以鐵的氧化物形态存在于鐵礦石中,高爐煉鐵就是用還原的方法從鐵礦石中提取鐵。

  這個還原過程是有化學公式的。高爐本體是一種逆流化學反應器,主要作用是将焦炭、鐵礦石和熔劑等固體爐料高溫熔化成鐵水。生産時從高爐爐頂裝入鐵礦石(包括燒結礦、球團礦、塊礦等)、燃料(主要是焦炭)和熔劑(石灰石、白雲石、矽石、錳礦等)等,從高爐下部的風口鼓進熱風。在高溫下焦炭及可燃噴吹物(如重油、煤粉等)燃燒生成一氧化碳和氫氣以及固體碳,将鐵礦石中的氧奪取出來,從而得到鐵。這個過程就叫還原過程。還原出來的鐵水從出鐵口放出。鐵礦石和焦炭中的雜質與加入爐内的熔劑結合生成爐渣,從出渣口捧出。還原過程中産生的煤氣從爐頂導出,經過除塵處理後,供熱風爐、轉爐、焦爐、加熱爐等作燃料用。

  整個高爐的結構,實際上非常簡單,朱由校這次建造的高爐是小高爐,設計為50立方米,可以說是非常小,工程量倒是不大。同時配備三個蓄熱室,朱由校一開始嘗試着造個非常小的試驗了一番,結果出乎意料的順利,照着模樣給這個高爐配備了三個蓄熱室,輪着給高爐送風用。

  其實用冷風也可以,隻是反應時間長一些,生産效率低一些,生鐵質量沒那麼好。

  徐光啟一頭紮進化學當中,簡直如同發現了寶藏了一般,學習刻苦到了幾乎到了廢寝忘食的地步。

  徐光啟倒也給朱由校帶來了比較詳細的民間鋼鐵冶煉技術的信息。

  “我大明上好的鋼鐵,幾乎都是出自南方。因為北方冶煉所需的木炭沒辦法保障,隻能用煤炭進行冶煉,但冶煉出來的生鐵質量很差,如果用北方鋼鐵制造槍炮,極易炸膛。”徐光啟所說的現象乍聽之下極為奇葩,但現實情況就是這樣的。

  北方用煤炭冶煉鋼鐵,并非是技術的進步,而是迫不得已。因為北方的森林資源被大量破壞,很多地方被砍得光秃秃的,森林覆蓋率可能還不如二十一世紀的中國。畢竟這年頭的人們,煮飯做菜、取暖大多都是用木材,冶煉也用木材,砍了之後又不種樹,導緻北方大片地區的山頭就是光秃秃的。

  沒有木炭,隻能用煤炭了。乍看之下确實是技術進步了,但中國的高磷高硫含量的煤炭影響下,就造成了鐵産品質量的急劇惡化。在槍炮方面,含硫太多的鐵管容易炸裂,無法保證射手的安全。這也是中國火炮落後西方的一個重要因素。

  以至于皇家軍工廠此時所用的鋼鐵,幾乎全是從南方購買的,都是用木炭冶煉出來的生鐵。

  中國生鐵生産,技術上是領先歐洲人的,歐洲人在十八世紀的時候才超越中國。不過中國的鐵礦石資源貧礦多,亂七八糟的雜質也多,并沒有歐洲人那麼好的發展環境。

  鋼的生産方面,此時的中國和歐洲,都還無法直接生産鋼水。此時中國倒是有坩埚冶煉技術,不過并非是用來煉鋼,而是用來煉鐵的‘方爐’采用了坩埚技術,是半開放式的,溫度不夠高。

  無法直接得到鋼水,就無法精确的把握鋼材中各種元素的比例,進而導緻鋼材質量并不是太穩定,效率太低,成本自然也被拉高了。

  從技術上來說,相比明代前期的官營鋼鐵廠,民營鋼鐵廠的技術是有很大進步的,從而在成本上占據優勢,通過市場價格得到了更強的競争力,官營鋼鐵廠才被民營取代。

  隻要高爐煉鐵技術能夠試驗成功,官營鋼鐵廠在技術上就能反超民營鋼鐵廠了,并且是甩出一大截的優勢。

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