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第二十六章 鐵範

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問道火炮,黃毛鬼子伊格納緹伍茲就呲呲牙,“殿下,因為剛到上川島,田澤還沒有開始鍊鐵,所以我就那後花園的材料開鐵模造炮了,真是好神奇的鐵模啊!造了一門小炮,就是您講的輕炮,是二點二五口徑的,你說的灰鑄鐵我們也在實驗。”

伊格納緹伍茲帶著朱浩拐進一個很大的院子裡,中間有三座高大的涼棚,二個鐵血會的年輕家丁正帶著一幫鐵匠開始清大鐵爐,十六世紀用的鑄炮鐵爐要比一般打鐵匠用的鐵爐子大很多,一次ìng熔化鐵水足夠將一門炮澆鑄成型,要不然的話就沒法鑄成合格的火炮。

所以清理這些大鐵爐是一個會鑄炮的鐵匠必須會做的事情。

對於這個炮廠朱浩投注了極大的關注,只要在上川島,朱浩每天必抽一點時間到炮廠瞭解一下進度,逼得炮廠的廠長伊格納緹伍茲不敢有絲毫懈怠,帶著鐵血會的年輕人和鐵匠們從早忙到晚。

炮廠熔鐵需要很高的溫度,爐溫要達到一千五百多度生鐵才能熔化,以大明現在的環境技術,達到這樣的爐溫很不容易,要拿朱浩發明的餾焦炭鍊鐵,這是冶金史上了不起的事情。

還有一個有效提高爐溫的辦法,就是吹暖風進到鐵爐,所以在後花園朱浩聽了黃毛鬼子伊格納緹伍茲介紹起熔鐵爐的種類時,朱浩想了一下提出來在熔鐵爐的進風口之前,建一個空氣預熱爐或者說是蓄熱爐,先把進風口的空氣溫度加熱,進入爐膛的空氣溫度越高,爐溫就會越高。

聽了朱浩的建議之後,這個黃毛鬼子伊格納緹伍茲有點將信將疑,朱浩說做就做,吩咐鐵血會的家丁們又在熔爐前面加蓋了一個蓄熱爐,蓄熱回收的優點爐溫更加均勻由於爐溫分佈均勻,爐溫大大改善,專門給透過的風增溫,這麼一來,一個新式的熔爐就這麼建成了。

大明末年,廣東也有比較完整使用頗為先進的瓶型高爐,其爐特大,可抵普通高爐三座,所需要的工匠也較多,尤其需加大鼓風力度,但是只出生鐵,沒有餾焦炭爐溫達不到要求。

從記載看,這裡一個爐場大約有高爐—座,投資10,000餘銀兩,用司爐(包括各工種)00餘人。場外的採礦、燒炭、打水、運輸尚需數百人,但不必是爐場僱工,例如那00頭牛、50艘船都可能另有主人。

算了一筆賬:這樣規模的爐場,若每天出鐵0版,就能賺錢;如出不到10版,就要賠了,若貪多,出“雙鉤”,損壞爐子,更花不來。這種爐場的主人是誰,勞動條件如何,仍然沒有交待。

不過,從其規模看,不可能是小生產者合夥組織;00餘工人,工種不同,也不會是平均分配,朱浩還知道,它的產品是運銷佛山,賣給炒鐵、鑄鐵商戶。投資大,是為利潤而生產,自不待言。

從明末到清代廣東鐵業不斷發展著,它還是有個資本積累和擴大再生產過程的。象這樣的爐場,可以說是具有資本主義性質的工場手工業了。

朱浩想了一下這個時代的工匠還不太瞭解煤炭中含有硫,硫會降低鐵的品質,但是他們也發現用煤來鍊鐵,出鐵快,但是易發脆,煉完鐵的產物主要是鐵水(生鐵),煤氣和爐渣。

鐵礦石經高爐冶煉根據生鐵裡碳存在形態的不同,又可分為鍊鋼生鐵、鑄造生鐵和灰鑄鐵等幾種。生鐵效能為堅硬、耐磨、鑄造性好,但生鐵脆,不能鍛壓,灰鑄鐵具有良好的鑄造效能、良好的減振性、良好的耐磨性能、良好的切削加工效能、低的缺口敏感性。

伊格納緹伍茲鐵模鑄造鐵炮的時候,先在模的內表面刷上用細稻殼灰與細砂泥加水和成的塗料,再塗刷極細煤粉調製的第二層塗料,然後箍緊鐵模,烘熱、裝配泥芯,澆入鐵水。待凝固後,立即脫去鐵模,趁炮身還是紅熱時,清除毛刺,除淨泥芯,得到成品。

如此一來,使得鑄炮工藝變得簡單了許多,最重要的是鑄炮用的鐵範不再是一次ìng使用,可以反覆不停的使用,徹底省去了先製造泥範的時間和工序,大大節約了鑄炮所花費的時間,同時又因為鐵水澆鑄進鐵炮模之後,受熱均勻,炮身中不會再出現有水氣造成氣眼和氣孔的情況,鑄成的火炮質量大大提高,基本上確保了不再會出現因為質量問題炸膛的事故。

鐵模的特點是一模多鑄,成本低、工時少,“用一工之費而收數百工之利”,“用匠之省無算”;減少表面清理,碹銑內膛的工作量;鑄型不含水分,少生氣孔,用後收藏,維修方便,如果戰時緊迫,能很快投產以應急需。

大明的火炮鑄造廢品率如此之高的原因,最重要最根本的就是炮管內外的冷卻速度差距問題,還有用煤來鍊鐵。

而且炮管的口徑越大,炮管壁也越厚,炮管內外冷卻速度的差距也越明顯,由於這冷卻速度的差距,許多材質不好,不夠均勻的炮管,就會在冷卻時因為熱脹冷縮而在火炮身管產生裂痕。而身管出現裂痕的炮管,自然就是廢品了。

不只如此,由於炮管內外冷卻速度的差異,有些裂痕外表上是看不見的,而是在管壁金屬內部。所以當時造好的火炮,均需作第一次試放。就是在炮管內填滿火藥但不裝炮彈,釋放一次,以管壁無裂痕者為合格。如果管壁有內傷,這一放就會裂開來,可以立刻淘汰了。

在朱浩看來,爐溫大大改善,專門給透過的風增溫,熱鼓風技術也靠譜了,空氣溫度越高,爐溫就會越高,煉出高含矽量的灰口鐵應該不是什麼難題。伊格納緹伍茲和朱浩等人帶著牛紹牌黑色護目鏡,仔細的看著鐵水被小心翼翼的傾瀉進模具之中。

如今黑色護目鏡這個東西在鐵血會家丁已經成為風行之物。最早是譚猴子,發現此物對於防止陽光刺目的效果極佳,便死乞白賴的從牛紹的玻璃作坊要走了十幾副,分給了鐵血會的年輕家丁。

鐵水傾瀉進模具,被高爐經過一千四百多度的高溫鍛鍊,可愛的灰鑄鐵變成了液態,液態的球鐵被傾倒在加設了注水管道的空心鐵模中,伴隨著熔液的注入,一旁的工匠開始緩緩的向鐵模內的注水管道加水。

這裡交代一句,生鐵有兩種:一種為鍊鋼生鐵(白口鐵),斷口為白色,脆而硬,流動性加工性不好主要用於鍊鋼。另一種為:鑄造生鐵(即樓主所說的灰鐵),其多口灰暗,由於流動性較好,常用於鑄造行業,有時也稱"灰鑄鐵"。

鐵模內的冷卻管道冷水正緩緩的流過,很快,冷水變成了溫水,溫水變成了開水,火炮的後尾開槽處,開水咕嘟咕嘟的冒著熱氣。

大家都知道,水的比熱容要比空氣大得多,因此水冷比氣冷也快的多,要讓裡層比外層先冷卻,那就用水來冷卻炮管。當然,若是真的直接往紅熱炮管內注水,結果只會讓炮管破裂。

實際上的方法是,把鑄造炮管時,用來作炮管內模的模具換成空心的,中間加上冷卻水管道,然後往裡面注冷卻水就行了。當然這冷卻水管道必須要作成可迴圈樣式來保證內膜溫度穩定,譬如採用U型管模式從裡面開始注水,這樣持續迴圈冷卻。

唯一的問題是冷卻速度,也就是水循環速度是有講究的。太快冷卻的話內管會破裂,必須有適當的速度進行才行。《火攻挈要》中記載,由於當時鑄造的品質尚不十分穩定,即使是在歐洲,“鑄十銃能得二、三銃可用者,便稱高手”。廢品率高達70~80%以上。這樣火炮的成本自然很高。

要想把鑄造的火炮完整的生產出來,就要消除鑄造的火炮在凝固過程中因冷卻不均勻而產生的鑄造應力,防止鑄造的火炮產生變形和裂紋。

鐵血會的年輕人將鑄造的火炮冷卻到500~600℃在加熱,保溫一段時間後,隨爐緩冷至150~00℃以下出爐空冷,有時把鑄件在自然環境下放置很長一段時間,使鑄件內應力得到鬆弛,這種方法叫"自然時效",鑄造的火炮可以採用此法來消除鑄造應力。

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朱浩也知道,青銅的熔點低延展性好容易加工,而且在這個時代低碳鋼技術還不過關,用鋼鐵鑄造的火炮並不能勝任越來越大的膛壓,而當時的鋼基本和鑄鐵一樣很脆。

鑄鐵極易生鏽尤其在鹽分高溼度大的艦船上青銅鑄造的火炮不僅硬度高韌性好而且還很耐腐蝕,所以想要鑄成一門合格的大炮,這個時代絕不是一件容易的事情,這事兒急都急不來,朱浩看著這樣的進度,今天是不可能的了。(未完待續)

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