兵仗局之行,讓朱雄英徹底摸清了大明洪武十九年時雄厚的工業底子。他將全部精力投入到如何“最佳化”這已有的、且已然相當先進的體系之上。
接下來的日子,朱雄英幾乎泡在了兵仗局的檔案庫和工匠作坊之間。他不僅反覆研讀那些關於高爐建造、維護和操作的卷宗記錄,更虛心地請來幾位鬚髮皆白、經驗最豐富的老爐頭,詳細詢問實際操作中遇到的難題和積累的竅門。
“老丈,依您看,這堅爐鍊鐵時,最讓人頭疼的是何事?”朱雄英態度謙和,毫無皇太孫的架子。
一位姓張的老爐頭見殿下真心求教,便也放開膽子,操著濃重的口音道:“回殿下,這爐子……有時候‘脾氣’大得很!爐料下去,有時順順當當,火旺鐵流;有時卻會‘坐料’、‘懸料’,爐子憋得咕咕響,火候不均,出的鐵水成色就差,甚至一爐廢鐵也是有的。全憑老漢們幾十年積累的‘手感’,看火色,聽風聲,及時調整,但終究難保次次順遂。”
另一位老匠人也補充道:“是啊殿下,還有那煤氣,呼呼地往上冒,熱力散失不少,看著都心疼。若能多留些熱氣在爐子裡,想必能省下不少炭火。”
朱雄英仔細聽著,結合自己前世零星瞭解的現代高爐原理,心中漸漸有了清晰的影像。
「問題根源,恐怕就在於這爐子內部的‘形狀’!明代高爐多為直筒形或簡單的曲線,爐料從上往下落,煤氣從下往上升,兩者之間的接觸和分佈,全憑自然下落,缺乏有效的引導和最佳化。所以才會出現下料不均、煤氣利用不充分、爐況不穩定的問題。」
他意識到,自己無法在材料、動力上做出跨越時代的改進,但在幾何形狀上做文章,卻是完全可行且立竿見影的。這正是一個文科生思維的優勢所在——從系統和結構的角度思考問題。
數日的深思熟慮後,朱雄英召集了兵仗局的官員和主要的工匠首領。他沒有直接丟擲複雜的圖紙,而是命人取來泥土和耐火泥,在工坊的空地上,親手一邊捏製模型,一邊講解。
“諸位請看,”朱雄英指著地上一個他按照記憶和理解捏出的粗糙模型,“現今的堅爐,內部多是直筒狀,或略有弧度。本王思索良久,覺得或可嘗試將其內部構型,細分為幾個段落,使其各司其職,或許能讓爐火更順,吃料更勻。”
他指著泥模的不同部位,緩緩道出自己的構想:
“這最上方的進料口,可略微向內收口,做成一個‘喇叭頸’狀。如此,可減少炙熱煤氣的逸出,讓熱量更集中在爐內;同時,也能讓加入的爐料更均勻地分佈開來,避免堆疊不均。”
“爐喉之下,爐身的主體部分,可設計成上小下大的錐形。如此一來,爐料在下落過程中,會自然地向四周攤開,改善爐內的透氣性,讓煤氣能更順暢地穿過料層,充分反應。”
“爐身向下,需一個過渡地帶,此處可略微內收,作為爐腰,再向下逐漸外擴,形成爐腹。此段關乎煤氣流股的穩定和爐料最終的熔化區域,形狀需圓滑過渡,避免急轉,以保爐況平穩。”
“最底部儲存鐵水和熔渣的區域,即爐缸,可考慮適當加深、加厚。如此既能增加單次出鐵量,也能更好地隔絕鐵水與爐底,保證鐵水純淨,同時讓熔渣有更充分的空間分離。”
朱雄英總結道:“簡而言之,本王設想的是‘三段式’或更精細的‘五段式’爐型。其核心,在於透過內部輪廓的變化,引導爐料和煤氣的流動,使之接觸更充分,反應更徹底,爐況更穩定。這並非更換材料,也非增大爐體,只是最佳化其‘內在的廓形’,完全在現有的築爐技藝之內。”
他環視眾人,語氣誠懇:“此法乃本王推演所想,能否成事,還需諸位老師傅親手驗證。我等可先築一小號實驗爐,按此構型建造,與舊式爐同時開煉,比較其出鐵效率、燃料消耗和鐵水成色。若果真有效,再推廣不遲。”
兵仗局的官員和工匠們,起初聽得雲裡霧裡,但看著皇太孫手中那輪廓分明、各段功能清晰的泥模,再結合自己多年實際操作中遇到的痛點,慢慢品出味來!尤其是那幾位老爐頭,眼睛越來越亮。
“妙啊!”張老爐頭激動地拍腿,“殿下這‘收口’、‘錐身’的說法,老漢雖說不明白大道理,但一想就覺得在理!那煤氣確實不該讓它白白跑了,料下得不勻最是頭疼!若真能像殿下說的這樣,讓料自己鋪勻稱,那老漢們可就省心多了!”
其他工匠也紛紛點頭,他們或許不懂流體力學,但常年與火爐打交道的直覺告訴他們,這個思路極有可能成功!而且,正如皇太孫所言,這只是改變爐子內部的形狀,用的還是原來的泥料和磚石,工藝上並無天塹。
說幹就幹。在朱雄英的親自督導下,兵仗局抽調精幹匠人,按照泥模的比例,開始建造一座小型實驗爐。整個過程,朱雄英並未過多幹涉具體工藝,完全信任工匠們的經驗,只在關鍵輪廓尺寸上予以把握。
數日後,一座按照“五段式”新構型建造的小型堅爐,與旁邊一座同等大小的傳統直筒形堅爐,同時點火開爐。
所有的官員和工匠都屏息凝神,密切關注著兩座爐子的情況。起初,並無太大區別。但隨著冶煉進行,細微的差異開始顯現。
新式爐的加料口,煤氣逸出的灼熱感似乎確實弱了一些;透過觀察孔看去,料面下降得更為均勻平穩,未見明顯的“懸料”跡象;老爐頭們側耳傾聽,新爐內的風聲也顯得更為順暢悠長,少了些憋悶的雜音。
到了出鐵的時刻,更是高下立判!新式爐出鐵流暢,鐵水色澤明亮,渣鐵分離清晰;而舊式爐則略顯粘滯,鐵水成色稍遜。
連續數次的對比試驗下來,結果趨於一致:新式“五段式”爐型,在同等投料下,出鐵時間略有縮短,鐵水質量更加穩定,而最重要的——木炭消耗量,平均降低了近一成半!
訊息傳出,兵仗局上下震動!所有參與此事的工匠,看向朱雄英的目光,充滿了難以置信的敬佩!這看似只是改變了一下爐子形狀,竟有如此奇效!
朱雄英心中也鬆了一口氣,喜悅之餘,更加篤定。
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