三国从忽悠刘备开始-第241章
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类似于那些上进的学霸偶尔考砸一次回家，宁可被打一顿或者辱骂一顿，也不希望被冷暴力以悲悯同情的目光注视上一个月。
相比于诸葛亮的好奇与不敢懈怠，李素的情绪要轻松得多，视察时也偶尔有些小惊喜小意外。
说实话，李素原先也没怎么关心过“铁矿石到粗铁”的生产工艺，没怎么到现场看过，只关注过锻造加工环节。所以，在陈实的带领下，参观僰道新造的最大“高炉”时，李素也惊叹了一下。
陈实刚把李素领进工场，就自豪地显摆：“右将军，此炉方广两丈，深逾半丈，炉温甚炽，就算不用无烟泥炭只用木炭，怕是也能日出铁数千斤，不下于当年京雒之地的国之重器。”
李素频频点头，又问了一些扫盲的问题，才知道，原来西汉末年东汉初年，炼铁就已经有了原始的“土高炉”，这并没有什么稀罕的。理论上用到黏土坑实现熔炼的、炉膛封闭的建筑，都算土法高炉，所以只要会砌窑内温度一千一两百度以上的密封瓷窑，就能造出土高炉了。
东汉初年，朝廷最大的高炉就位于雒阳以东的荥阳地区（后世的郑州），是国家官营的，出的铁也都是供京师武库的配套工匠使用。
那种炉子尺寸是一到两丈长宽，但高度很矮，不到半丈，内炉膛是黏土贴壁，还没有耐火砖技术，所以炉膛温度最多也就一千两百度。荥阳那座最大的熔炉据说每年为朝廷练十万汉斤以上的铁，折合后世重量大约是三百吨，足足占了东汉全国铁产量的近三成。
可见荥阳的铁炉在东汉绝对是国之重器，也是东汉皇帝确保首都附近的冶金武备能够碾压地方外藩的重要保障（雒阳附近的大型炼铁基地不止荥阳一处，有考证认为司隶地区的炼铁产量达到东汉全国的一半以上，是技术和资源密集型产业）
此时此刻，陈实在僰道这儿搞的铁炉，最初的原理和思路显然还是一样的，只不过规模和工艺有所区别。
不过，李素在简单的初步参观后，还是有些疑惑。
李素前世虽然是文科生，但好歹中学化学会考那点知识点还是挺扎实的，纯铁的熔点要一千五百度左右，他还是知道的。
而按照工匠的介绍来估计，李素知道汉末的这种熔炉，估摸着最多只能到一千二百度，居然也能熔出铁水——工匠当然说不出“一千两百度”这个概念，所以当时他们的描述是“炉温可以在纯铜彻底熔汁之后，再提升一成多”。而李素知道纯铜差不多是一千零几十度，再提升一成多炉温差不多就是一千二了。
李素就忍不住逮着现场一位工匠头目咨询：“这位老丈，还未请教高姓大名，这熔炉的温度，似乎不足以熔融纯铁，你们是怎么炼出铁水来的呢？”
工匠头领先不知所措地看了一眼太守陈实，然后连忙下跪：“右将军折煞老朽了，不敢称贵，老朽姓周名炳，右将军此问着实懂行呐，这生铁一物，确实不该如此炉温就能熔化。
不过，根据老朽冶铁三十年的经验，生铁此物愈是杂质繁多，熔为铁水所需的温度就会越低。往昔用优质木炭炼铁时，炉温烧到极致，也只是红热软化，并不流动。但用上无烟泥炭，或是带些硫磺的木炭来炼，出铁的质地较差，杂质生脆，但铁水确是更容易出。
老朽年轻时，大约是桓帝朝末年，在雒阳的荥阳炉也干过些年头，当时我师傅也是这般教我，后来我又摸索数年，才自己掌握了其中分寸。”
李素听了，微微点头，没想到这个姓周的老铁匠，还是个“高级人才”呢，是从雒阳周边的国家顶级工场混过的。
李素就忍不住岔开话题，先问他是怎么混到蜀地来的，后来才知道是刘焉入蜀的时候，重金挖了一些雒阳的军工技术人才。
李素心中忍不住吐槽：“看来刘焉这厮，当年刚入蜀时就有不臣之心呐，连朝廷中枢的军工技术骨干都挖角，而且还挺有眼光，那么重视相关产业。”
然后，李素又问了周炳各种混入杂质的燃料炼铁出铁水的难度对比，琢磨了好久，才总算是用前世的化学原理理解了这事儿：
初中化学课本上有一句基本知识点，那就是“纯质的金属熔点最高，合金熔点较低，合金中混入的杂质种类、分量越多，熔点也越低”。
汉末的熔炉没有一千五百度，炼不了纯铁，就指望掺杂、以牺牲铁的质量和纯度来降低熔化难度。
所以用木炭炼铁，让铁里残留百分之几的碳、磷、硅之后，熔点就能降低到一千两百多，差不多就烧成比较稀的糊糊了。如果用无烟煤，无烟煤还会混入少量的硫，进一步可能降低到一千一百五十度。
所以用无烟煤炼出来的铁质量其实是比木炭的铁还差的，因为有了更多煤里的硫杂质，铁更脆更弱。但好处是产量一下子能提升到二点五倍！
毕竟铁水越稀薄，还原反应效率就越快、铁水跟掺进去的还原剂反应速度也越快，矿石氧化铁里的氧被夺走地也就越快。糊糊一样的优质铁水要两天半时间反应完一炉，稀薄的像纯水一样的铁水一天时间就反应完了。
这是以提升到二点五倍的生产速度，来换取产出更劣质的铁！这也是为什么一直到唐宋，产量稀少的“闽铁”才是优质好铁。浙南地区从春秋末期那些铸剑大师，到后来福建地区的龙泉宝剑，都是用无硫木炭炼的，那里没有煤炭，绝对不沾染煤炭里的硫元素。
“闹了半天，宋朝人因为引入煤炭而让铁产量暴涨到几乎三倍，是以牺牲一定的铁的质量为代价的啊……这可不是好事儿，咱要兼顾质量和产量，用来造兵器的铁肯定还得除硫，要不就是在反应的最后环节加入别的工序……”
李素心中对这个问题很是警觉，他觉得不可以听之任之。
想来想去，李素发现最好的兼顾的解决办法，还是继续提升炉温。
毕竟，炼铁的铁水最后之所以凝固，其实就是一个煤炭等还原剂投入之后、氧化铁里的氧元素被还原出来，铁的纯度越来越高、熔点也越来越高，最后超过一千两百度了，于是在一千两百度的炉子里也就凝固了，没法继续以液态的高交换比快速反应。
而李素跟周炳了解之后，得知目前的“百炼法”，乃至初具雏形的“炒钢法”，其实目的就是一个，那就是“在粗铁不再是铁水状态后，依然尽量让铁与还原剂的接触面积和反应面积尽可能大，让还原反应继续进行，进一步反应掉里面的杂质”。
当然周炳的原话当然不是这么说的，这是李素根据工匠的经验、结合自己的化学常识脑内翻译的。
历史书上说过，唐朝到了“灌钢法”，炼钢的反应效率比炒钢法更好很多，原因就是液体铁水反应面积大、渗透率高嘛。
炉温高就可以让液态的高效率反应时间持续更久！搅动铁水还原一个时辰，除杂效果抵得上“液态还原剂淋灌在固态粗铁上”反应三四个时辰，抵得上“固体细颗粒还原剂撒在固态粗铁上”反应半天，更抵得上“固体大块还原剂砸在固态粗铁上锻打”好几天。
想来想去，李素想到了最朴素的一招：提升不了燃料的火焰温度，那就减少燃烧时的热量损失嘛。
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第259章 学不可以已
有了思路方向之后，李素也不犹豫，就吩咐周炳：
“周先生，我看目前你们炼铁时给燃料鼓的风，都是直接鼓入冷风。能不能把风箱加大，鼓进去的风先到一段预热的炉窑里停留一段时间，然后在外面用火井的火气或者是泥炭给这个储气窑预热一下。
等风也热到一定程度后，再吹到要炼铁水的主炉子里？目前主炉的炉温之所以只比纯铜熔点高一成，很难再提上去，我觉得关键就是吹进去助燃的冷风本身太冷了，带走了太多热量。要是助燃风本身就是热的，炉温再热一成恐怕也不难。”
这个招数其实古人自己后来也能慢慢总结出来——这一点从炼铁工艺上很难找到直接证据，但是从陶瓷业的发展上却有明确铁证。
汉朝的时候，之所以烧瓷的窑烧出来的都是泛着土黄色釉的原始瓷，而不是唐宋时候的纯青色青瓷，原因也是炉温不够。
后来唐宋烧纯青瓷，靠的就是把烧窑的鼓风先预热一下再鼓进去，减少热量损失。宋朝的“天青色汝窑”那么成熟，可见当时窑的炉温至少一千三四百度了。
而同一个时代，不管烧什么窑，在追求极限温度时，其实都是相通的。汉朝的炼铁熔炉只能烧到一千两百度，所以原始瓷窑也是一千二。唐宋炼铁有一千三四，烧瓷自然也是一千三四。
点破了这层窗户纸，一千两百度的炉温瓶颈极限，当然不难突破了。
周炳听了李素的建议，却如晴天霹雳，忽然打开了一个新世界：“把烧火的风从冷风变成热风……吹进炉膛之前先‘烧风’？奇才……真是奇才之想！咱马上就试！给我三天时间，修改一下炉膛前面的鼓风口，加一个存风的炉膛。”
具体施工细节李素就不去过问了，反正他就是提供“尽量提升炉温，尽量延缓铁水越来越纯后、熔点也越来越高而提前凝固”这个思路，具体怎么操作，是工匠的事情。
这一点做到之后，等铁水温度越来越高、最后环节再加什么新的还原剂除磷除硫除碳，就让工匠们慢慢琢磨那些微调的配方吧。李素就算知道化学方程式，他也不知道如何在自然界找到纯度足够的还原剂载体，只有工匠能搞定。
……
李素就带着诸葛亮，以观察分析为主，指点江山为辅，静静观摩了几天，等鼓风预热炉改造完成后，又验收了一次。
这次的结果果然好很多，周炳带着徒弟们花了一整天时间炼了一锅铁水。周炳完全靠目测火焰和铁水的颜色变化来估计温度，说是“至少比铜的熔化炉温还高两成”。李素在心中默默折算，确认是至少一千三百多度了。
劣质铁水在还原剂的作用下，不断地析出熔渣，都是碳和磷硫的杂质，变得越来越纯澈，原本早就应该因为纯度过高而凝固了，现在却依然继续反应，直到再也析不出磷硫，剩下的绝大多数杂质都是碳时，才凝固成红热状态。
“太快了！老朽炼了三十多年铁，没见过杂质从渣里逼出来这么快的！当初在荥阳炉炼铁的时候，这些能烧出鬼火的杂质得烧上一整天才能逼出来！”
周炳看到结果时，惊叹得简直如痴如醉。
而作为太守的陈实，跟着李素一起观摩，也是不明觉厉。他完全不懂原理，但这不妨碍陈实觉得李素触类旁通。
李素也不骄傲，他知道自己的能力边界在哪里，只是淡然吩咐工匠们按照这个思路继续努力。
视察完之后，李素想起考验一下跟在身边若有所思的诸葛亮：“阿亮，你倒是说说，提高炉温就能让炼铁加速，让铁水不凝，就能让生产变快，从中学到了什么通用的道理？”
诸葛亮也没有从刚才的悠然神往中回过神来呢，他脑内高速反思，沉寂良久，才如暮鼓晨钟般有所醒悟：
“李师，这几天的所见，让我响起了一个事儿。你可还记得，两个月前，你带我去郫县的茶楼澡堂、碾坊锻坊各处游历。走到一处营生不佳的碾坊时，你告诉我，那座碾坊时因为没有足够的周边百姓肯来碾米，所以活儿接不满，偶尔还接点磨面的活。
还说，自从开了磨面的作坊后，就要求做工之人注意防火，磨面不能随便扬尘扑粉，否则面粉也会爆炸——后来，你还亲自找了个安全的屋子，给我演示了面粉爆炸的威力，还说那是面粉与天地之气混合不匀，所以威力不大。要是彻底搅合均匀，把磨坊炸毁也是有可能的。
前几天，路过自贡的时候，你又带我参观了火气井煮盐，还特地教了我如何鉴别输送火气的竹管有没有漏气，还说火气一旦泄露，与天气间之气混合，也会爆炸，混合得越充分均匀爆炸起来越猛烈。还特地找了个安全的地方给我演示火气爆炸……”
诸葛亮没有直接回答李素的问题，而是若有所思地先说了两个自腊月农闲以来，李素带他阅历四方时讲到的例子。
而李素虽然没听到自己要的答案，却也意识到了诸葛亮的思路，逐渐露出了欣慰的笑容：“所以，你的结论是什么？”
诸葛亮深吸了一口气，总结道：“今日再看了从古至今的炼铁之法，加上李师您曾教我的‘天下万物分固液气三态’，我悟出了一个道理：
天地万物转化之道，以两种气相混相合，加以诱因，转化最快，便如火气与天气空气混合。
其次，便是气液混合、气粉混合，那液态之物，最好也要细如云雾，固态则细若烟粉，越细越快。
再次之，便是两液相混、加以诱因，再次固态的粉与液体相混，再次两粉相混，最慢便是如百炼钢之法，两固态相混，而且其材料连粉都不是，只有大块。如此，只有两固接触之面才能转化变化，极为缓慢。
万物转化之法的生产，要想加快其速，就要设法变固为粉，变粉为液，变液为气，充分搅合，你中有我我中有你，混得越均匀则万物转化越快。”
李素终于露出了满意的表情。
虽然没法教诸葛亮化学，但他已经掌握了化学反应速度快慢的朴素总纲：两种反应物混合越均匀、接触面积越大越充分，反应越快。
李素此番跟周炳等工匠改良的炼铁效率，其实原理跟“一克整块的金属钠丢进水里，要十秒钟才能彻底烧尽变成烧碱”，而“一克钠粉丢进水里，三秒钟就反应完成”是一样的。
而诸葛亮的思路越来越奔放，因为他没有化学的束缚，想象力简直丰富到随意推演不受拘束。在李素已经嘉许满意之后，诸葛亮继续滔滔不绝地说：
“李师，我还觉得，这万物转化之道，在速度快慢上，其实和兵法颇有相通之处：两块物质相互转化，便如两军交战，一方为我，一方为敌。未转化之前，便是两支生机勃勃的军队，转化完成之后，就像是两军厮杀结束，尽数化作伏尸。
两块固态之物相击转化，便如两支军队堂堂列阵而战，只有前排的士卒能够杀死敌军和被敌人所杀，要前排战死倒下之后，后排才能投入搏杀，继续换命转化。
而液态气态之物相互混合转化，便如两军尚未开战之前，就已阵型松散，互相错杂，每个士兵都已经与潜在的敌军士兵相邻。而一旦那个转化的诱因到来，便如金鼓齐鸣、双方一起得令互相砍杀。此时人人都能立刻够到敌人，都能杀敌与被杀，不用数息便是全军死绝……”
李素一阵错愕：幸亏我还没教你分子原子的概念，否则你丫是不是要把分子比作一个个士兵、把原子比作一个个器官了？
你这是什么奇葩的脑洞和联想能力哦，带你看个粉尘和气体爆炸以及炼铁，至于这么邪道地举一反三嘛……
李素连忙稍微帮忙把正一下方向盘、稍微踩踩教练席上的刹车：“停停停……阿亮，你刚才说的那些，也不能说没有道理，不过这个比喻，还是略微有所歧义的。你有这�
