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三台河畔,新落成的巴州军器监分部正在运行,许多工匠四处忙碌着,监内分成几个区域,而最引人注目的是两座炼铁炉。
炼铁炉已经运行了一段日子,今日巴州刺史宇文温亲临现场,视察这两座凝聚了工匠们心血的炼铁炉,军器监的吏员们担心现场危险,一个劲的劝上官远离,不过宇文温并不在意。
旧的城中军器监炼铁炉暂且不说,这新的炼铁炉和军器监分部他让杨济参与了规划,安全程度可要比原先的高很多,即便是炼铁炉漏铁水也是往三台河里流。
“工匠和杂役们的住所都安排好了么?”宇文温问道,因为这里位于城北郊三台河边,距离西阳城有些距离,为了方便工匠、杂役做事,附带建有住所让他们居住。
“回使君,房间还有多的呢。”工部中士答道,工部中士负责管理百工,为正二命。
“上次出的铁如何?能用么?”他问道,跟在一旁的冶工下士汇报说出铁顺利,而冶工下士还有铸工下士相继作了汇报,说炼出的铁已经可以打造农具。
下士,是周国官制中最低一阶,为正一命,虽然卑微但却是个官,俸禄一百二十五石,还有中士,为正二命,俸禄二百五十石,不过巴州监这种小州军器监,除了工部为中士外,只有低阶的下士。
“这样便好,百姓们即将开荒农垦,急需铁制工具。”宇文温满意的点点头,工欲善其事必先利其器,为了“利其器”他也是绞尽脑汁。
耕和战,都需要一个重要的东西:铁。耕田种地需要铁制工具,例如锄头、铲子、镰刀、铡刀以及正在推广的曲辕犁,而作战就更不用说了。
刀具、矛头、枪头、箭镞、铠甲、头盔,还有马镫等各式各样的辅助工具以及材料,这都离不开铁,巴州本不产铁矿,所以军器监是靠别州供应铁矿或者铁料进行再加工。
炼铁是大头,为了炼铁就需要高温,要高温就得火烧得旺,那么如何让火烧得旺就是关键,首先是燃料(木材、木炭)要充足,其次是要鼓风。
炼铁炉需要大量鼓风,让火烧得更旺,也就是让炉温更高,这样才能有效的炼铁,常见的炼铁炉鼓风是用皮囊,又叫做‘橐’,皮囊风量较小要多个一起使用,一座炼铁炉要用上许多个皮囊。
许多皮囊共同给炼铁炉鼓风,一般是排在一起又叫“排囊”,可即便如此鼓风效果不怎么样,所以宇文温让人制作了木制风箱。
木制风箱可以做得很大,容量大那么一次性鼓风的风量就大,来回不停的鼓风那么就能保证炉火旺盛,不过这样一来就有个问题:往返推拉风箱很累。
军器监不缺壮汉,可拉风箱是很累人的事情,炼铁炉一点火可就要烧上许久,拉风箱就得让壮汉们轮流来,最开始省力的解决方式是绞盘。
宇文温设计了一个绞盘,杂役们如同拉磨的驴转动绞盘,绞盘上的曲轴转动,带动推杆往返推拉风箱,这样一来能省许多力。
但还得要人推着转,这依旧占用了人力,待得三台河南岸河堤稳固后,宇文温便耗资在南岸建了新的炼铁炉,最大的目的就是利用水力,其中一个就是用水力推动风箱。
人力推动的风箱叫人排,水力推动的风箱叫做水排,严格来说水力鼓风不算是宇文温的‘发明’,早在汉时据说就已经出现了。
水轮被水推动,而转动的水轮又推动曲柄,曲柄转动让连杆往复运动,这样就能利用水力推拉风箱。
用的是水轮不是水车,这一点很重要,虽然都是用水力推动的轮子,但是有着实质性的区别:水车是浸没在河水里的,可是水轮不是。
水轮可以离开水面,比它还高的高架水渠流出水来,利用落差直接带动水轮,这样的水轮效率是下沉式水轮(水车)的数倍,即便是很少的水量也能推动巨大的机械装置。
河水水位会因为季节有明显变化,同时波动较大的还有流速,光是靠着传统水车根本就不能提供稳定动力,所以必须使用水轮。
三台河边没有高山,高架水槽要引水有些难度,所以采取的是水箱蓄水的办法,数个水车将水打到一个个高耸的木制水箱上,用水箱出水推动下方的水轮。
出水量可以人工控制,足够的蓄水水箱能够保证水轮不停的转动,所以鼓风装置能够稳定的运行。
鼓风的装置有了,接下来又是一项改进:鼓风预热。
水排向炼铁炉鼓风,鼓进去的空气是常温,而炼铁炉内炉温上千度,“冰冷”的空气鼓进来需要消耗大量的热量来升温,这样会影响炉温的稳定,所以最好是要把鼓进来的空气预热。
有鉴于此,宇文温在炼铁炉和水排之间设计了预热窑,当然他只负责提出构想,具体由工匠们实施,经验丰富的工匠们一点就透,预热窑很快成型,试验过后正式投入使用。
预热窑里烧的是木炭,当然炼铁炉里烧的也是木炭,木炭燃烧能提供的温度有限,若是要炼钢稍显不足,宇文温知道用焦炭来炼铁、炼钢是首选。
焦炭的热值很高,是将煤隔绝空气干馏而得,类似于木材隔绝空气干馏得到木炭,可要炼焦就得有煤,煤被世人称为石炭,但这个时代的煤开采量很低,还没有被大规模使用。
山南各州地界都没多少现成的煤矿,正所谓巧妇难为无米之炊,宇文温只能是按着老办法用木炭炼铁,至于能不能炼出钢,那就真是得看脸了。
幸亏江北地界不缺木材,别的不说,巴水就是发源于大别山脉,砍下的木材用船运出来,用炭窑制炭后就运到炼铁炉这里。
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