绍兴二十六年的深秋,河东路太原府。
这座北方的雄城,在经历了金人统治的战火后,正悄然经历一场脱胎换骨的变化。
城西北方向,原本荒僻的汾水河畔,如今矗立起一片崭新的工坊区,高耸的烟囱日夜不停地喷吐着浓烟,空气中弥漫着煤炭燃烧特有的气味和金属的灼热。
这里,便是由格物院与将作监联合督造、工部矿监司直接管辖的“太原官冶”所在。
而这片工坊区最核心、最引人注目的建筑,便是那座如同巨兽般匍匐在地、高达四丈有余的砖石结构——大宋,也是整个时代的第一座大型炼铁高炉。
这座高炉的诞生,并非一蹴而就。
它是格物院数年理论积累、将作监工匠们实践经验,以及朝廷对优质钢铁的迫切需求,共同催生的产物。
多年来,军器监和各地工坊虽能产铁,但多以传统的“坩埚法”或小型“坚炉”生产“块炼铁”,再经千锤百炼得到“镔铁”(一种初级钢材),不仅产量低、耗时长,且质量波动大,难以满足对性能要求极高的军械(如神臂弩的弩机、步人甲的甲片、骑兵的破甲矛头)需求。
皇帝赵构在审阅军器奏报时,多次提及“铁质不纯,甲胄易损”,“兵刃之利,关乎将士性命,国之大事”,督促格物院与将作监合力攻关。
格物院的几位精于算学和格物之道的博士,如沈括的侄孙沈继宗(虚构,承家学),依据古籍记载、前朝灌钢法等经验,结合对西域传来的“大马士革钢”花纹的观察,提出了“高温熔炼、碳铁相融、反复锻打”的理论方向,并设计了高炉的雏形。
而将作监的大匠们,则以无与伦比的经验,将图纸化为现实。
他们选用上等的耐火砖砌筑炉体,内部以特殊黏土混合石英砂夯实,炉腹庞大,炉身高耸,设有专门的进料口、鼓风口、出铁口和出渣口。
最关键的革新在于燃料和鼓风。
摒弃了传统的木炭,采用了矿监司在河东地区推广的、经“焦化”处理后的焦炭。
这种由优质烟煤在隔绝空气下干馏而成的燃料,热量远高于木炭,且杂质更少。
鼓风设备也不再是人力或畜力风箱,而是利用了汾水水流,通过一组复杂的齿轮和连杆,带动巨大的活塞式木风箱,能将空气持续、猛烈地送入炉膛深处。
今日,便是这座凝聚了无数心血的巨炉首次正式点火开炼的日子。
炉前广场上,旌旗招展。工部侍郎兼矿监使沈复、格物院代表沈继宗、将作监大匠鲁坤,以及太原府的大小官员,皆神情肃穆地站立。
更远处,是数以百计从各地抽调来的熟练工匠和役夫,他们既兴奋又紧张地望着那座沉默的巨兽。
吉时已到。
沈复看了一眼身旁的沈继宗和鲁坤,二人重重点头。
鲁坤深吸一口气,向前迈出一步,用他那因长年与火炉为伴而沙哑却洪亮的嗓音吼道:“吉时已到!开炉——点火——”
令旗挥下。
早已准备就绪的工匠们迅速行动。通过长长的斜桥,一筐筐精心筛选的铁矿石(主要来自附近山区的赤铁矿)和焦炭,按照计算好的比例,被交替投入炉顶的进料口。
炉底,堆积如山的干柴被点燃,随即大量的焦炭被投入,火焰瞬间升腾。
几乎同时,河边的水轮在匠人的操纵下开始转动,通过传动杆,带动了那巨大的风箱。
“呼——呼——呼——” 风箱发出了沉重而有力的喘息声,将巨大的风量压入炉膛。
初时,只见浓烟从炉顶冒出,但很快,烟色由浓黑转为青白,最后,在所有人的注视下,炉顶的火焰颜色开始发生变化,从暗红到亮红,再到刺眼的亮白!
一股灼人的热浪,即使相隔数十步,也扑面而来!
“炉温上来了!”沈继宗紧握着拳头,激动地低语。
他根据火焰颜色和观测孔的情况,不断下达指令,调整着焦炭与矿石的比例,以及鼓风的强度。
鲁坤则带着工匠,紧紧盯着炉体的每一个细节,防止出现任何纰漏。时间在紧张的等待中一点点流逝。
汗水浸湿了每个人的衣衫,但无人离去。
数个时辰后,炉前经验最丰富的老师傅,将一根长长的铁钎从观测孔插入,迅速抽出,观察着铁钎尖端熔融物的颜色和流动性,随即转身,脸上绽放出巨大的喜悦,声音颤抖地高喊:“火候到了!可以出铁了!”
“出铁!”鲁坤几乎是吼出来的。
命令传下,几名膀大腰圆、身着石棉防护服的工匠,用巨大的钢钎,奋力撞开出铁口用耐火泥封堵的塞子!
刹那间,一股无法形容的炽热白光涌出,让所有人下意识地眯起了眼睛。
紧接着,一道耀眼夺目的、如同熔融黄金般的炽热流质,嘶吼着,奔腾着,从出铁口汹涌而出,流入早已准备好的、用耐火黏土烧制的巨大“汤罐”(盛铁水的容器)中!
铁水表面跳跃着蓝色的火焰,那是杂质在高温下燃烧的光芒。
“成了!成了!” 现场爆发出震耳欲聋的欢呼声!
许多老工匠甚至激动得跪倒在地,朝着炉火叩拜。
沈复长长舒了一口气,与沈继宗、鲁坤紧紧握手,眼中闪烁着泪光。
这流淌的不仅仅是铁水,更是大宋工业的希望!
但这仅仅是第一步。
接下来的“炼钢”环节更为关键。
炽热的铁水被注入特制的“炒炼池”中。
工匠们手持长柄铁棒,奋力搅拌翻滚的铁水,同时投入一定比例的、富含铁氧化物(如铁锈)的“熔剂”,使其中的碳等杂质氧化。
一时间,池中火星四溅,如同烟花绽放。
这便是改良后的炒钢法,旨在控制铁中的含碳量,获得性能更好的钢。
炒炼后的钢水,再被浇注入模具,形成钢锭。
但这些钢锭质地还不够均匀。
它们被送入旁边的“锻打工坊”。
那里,利用水力驱动的巨锤,正以雷霆万钧之势,反复锻打着烧红的钢锭。
这便是百炼钢的精髓所在——“千锤百炼”。
通过反复的加热、折叠、锻打,就像揉面一样,将钢内部的杂质进一步挤出,使其组织更加致密、成分更加均匀,最终得到性能卓越的“百炼精钢”。
首批用新法炼出的钢锭被迅速送往附近的军器作坊进行测试。
结果令人振奋:以此钢打造的刀剑,韧性极佳,刀刃锋利无比,可轻松劈开叠在一起的数层铁甲;制作的甲片,重量更轻,却更加坚固,能有效抵御强弓硬弩的射击。
其性能,远超以往的任何产品。
沈复亲自将一柄用新钢打造的佩刀和几片甲叶,以六百里加急送往临安。
数日后,福宁殿内。
赵构抚摸着那柄寒光闪闪、刃口呈现隐隐波浪纹路的佩刀,又用手指弹了弹那坚硬的甲叶,发出清脆的响声。
他眼中精光闪动,对侍立的枢密使李纲和工部尚书叹道:“利器!真乃神兵利器!此钢之成,不亚于练就十万精兵!
传朕旨意:太原官冶所出之钢,定名为‘太原钢’!优先供给背嵬军、踏白军等精锐,换装刀甲!
着格物院、将作监,总结经验,将此高炉炼钢之法,推行于其他重要矿冶之地!”
旨意传出,帝国的军工体系,因为“太原钢”的出现,开始了一场静悄悄的革命。
北疆的岳家军,西线的吴玠所部,最先开始批量换装由新钢打造的兵甲。
士兵们发现,新刀更加锋利耐用,新甲更加轻便坚固,士气为之大振。
这座矗立在太原汾水河畔的高炉,它那日夜不息的炉火,不仅熔炼着坚硬的铁石,更锻造着这个王朝走向强盛的、最锋利的爪牙。