第45章 大炼钢
古代铁的冶炼主要有两种方式——块炼法、土高炉法。块炼法是最早采用的方法，这种方法产出的是海绵状的熟铁，但是每次都要打碎炉子取铁，取出后还需要锻打去除空隙和杂质，所以产量很低。好处是直接产出熟铁。
所以我国很快就抛弃了块炼法，转而采用土高炉法。这种方法不用每次打碎炉子，只要添加原料就可以不断产铁，所以产量是块炼法的十几倍。但是，产出的是没有还原完全的生铁。
这是因为铁的熔点是1550摄氏度，铁矿石的熔点是1150摄氏度。
现代高炉温度在1600摄氏度以上，土高炉却只能达到1200摄氏度。
所以土高炉只能把铁矿石融化，而无法把还原出来的纯铁融化，这就造成我国古代钢铁杂质很多，练出来的其实生铁而不是熟铁。
生产出生铁后再经过炒钢去除杂质还原成熟铁（炒钢法），再用熟铁和生铁灌钢成钢（灌钢法），当然由于这两个过程需要不断加热，铁水也会有损耗，所以人工成本和原料损耗就很高了。
所以实际上除了兵器使用钢，大部分平民使用的还是经过柔化的生铁（铸铁柔化技术可以一定程度上改善铸铁性能。）。
世界其他地方则是一直采用产量较低但是能直接产生熟铁的块炼法，再用熟铁加热渗碳得到钢。
至于冶炼产生的副产品——部分铸铁，则直接当废料扔掉……这种方法产量低，但是原材料和人工也节省了很多。
双方截然不同的发展方向的根本原因在于，自汉代开始的盐铁专营制度，也就是盐铁生产由国家垄断——
所以产量优先、质量差不多就行了。再加上我国汉代之后古代工匠地位极低，冶铁工匠甚至很多是囚徒和奴隶，所以指望他们往质量上用心基本没戏，完成产量指标才是最关心的。
而别的地方由于是私营作坊主经营，像我国古代国营炼铁那样大量挥霍原材料、人工增加产量是绝对无法接受的。
因为那就意味着生产越多、赔的越多，质量不过关甚至没人买。所以产量只能是次要考虑因素。
后来宋代推广了煤炼铁的技术，看上去进步了，其实是因为这种炼铁方法太耗燃料，烧木头烧不动了。
古人又不知道煤炭焦化，所以炼出来的铁含硫、磷极高（煤燃烧时产生的），简单来说就是属性很差。
所以当时宋代铁产量七成民用的用煤炭冶炼，三成军用的用木材冶炼。
实际上这种现象在古代小说和各种史籍中有十分直观的体现，提起好的钢铁，尤其铸造神兵利刃的铁一定是“天山寒铁”、“雪花镔铁”、“大马士革钢”、“花纹钢”、“玄铁”之类西域进口来的铁。
这是因为印度和阿拉伯搞出了坩埚法，这种方法可以产出质量相当优异的“镔铁”和“大马士革钢”等钢铁。
这种钢铁唐宋时期被大量进口，成为当时顶级珍贵的钢材。明代前后工艺被引进，开始能够大量自产。
比如《水浒传》中武松的镔铁刀。这种体制带来的结果，其实也是宋代以后我国兵器质量上逐渐被周边民族压制的原因，最明显的就是明代倭寇的刀质量远高于明朝的刀剑，宋代铠甲也没有西夏、辽国的好。
沈括的《梦溪笔谈》中对于灌钢法出产的铁器质量也大有微词。
当然，此时战国时代采用的还是块炼法。面对这种情况，田地只好直接祭出十七世纪才发明的黑科技——现代高炉加焦炭炼钢。
原本还有个旋转炉去除杂质的工艺，但是这个工艺太过复杂，已经超过这个时代的承受范围。
说实话田地也只是知道基础原理，实施起来太过困难，只好先行作罢。
提高温度就需要改变炉子形状、体积以及供氧量。田地设计的高炉由四个百叶式风箱供氧，高度达5m，形状、结构也大幅革新。
这样就可以把高炉内的温度提高到1600摄氏度。同时加入石灰石，利用其的成渣效应，帮助去除矿石中的杂质。
所谓炼焦就是通过把煤炭无氧加热到1000摄氏度，使得煤炭自行裂解将其中的磷、硫等杂质排出的过程。
用焦炭炼铁就可以避免钢铁中杂质超标，同时焦炭的热量、体积、成本、结构都有利于提高铁的质量和产量。
土法炼焦工艺十分简单：在炉窑内不隔绝空气的条件下，借助窑炉边墙的点火孔人工点火，将堆放在窑内的炼焦煤点燃，靠炼焦煤自身燃烧热量逐层将煤加热。
煤燃烧产生的废气与未燃尽的大量煤裂解产物形成的热气流，经窑室侧壁的导火道继续燃烧，并将部分热传入窑内。
高温燃气流(800℃〉则夹带着未燃尽的煤裂解物排入大气。
这个过程延续8-11天，焦炭成熟，从人工点火孔注水熄焦，冷炉，扒焦。
效率是比不上现代工业炼焦了，不过将就能用。而且焦炭的应用不但相较木炭提高了炉子的温度，而且开采、运输都比木炭要容易。
也算是田地为绿色星球做贡献了……有了这个技术我国的森林覆盖率会比现代有很大提高。
田地转了一圈找个凉快地方坐下道：“还不错，比我想象中效果要好。注意保密，所有接触过的铁匠和来往人员都要登记在册而且可靠。告诉他们——胆敢泄漏，我天涯海角追杀他们全家。”
徐夫子拱手道：“太子放心，所有工匠和周边人员都是我墨家子弟，而且已经把家人都搬来了。我们定然会严格把控。”
田地点点头道：“很好，技术上我也就能帮你们到这了，剩下的全靠你们自己继续钻研。告诉工匠们，谁搞出了有效的法子，我重重有赏。
我回去后准备在稷下学宫开设讲坛，设文、理、工三种翰林学士，类似于爵位但是不可世袭。
所有有突出贡献的，哪怕是工匠，也能享受翰林学士的待遇和荣耀。要建立的制度太多，我也只能一步一步来。”