劉丹把鍊鋼的石墨坩堝和其他東西都準備好了，最後才帶著旺財來到劉家村的鐵匠作坊。在東晉本來鐵、鹽是國家專營的，但是襄陽動盪，鐵、鹽都被私人把持，郡府也無可奈何。
冶鐵作坊在溪河邊，兩個大車聳立在溪水裡。由於水碓的結構復雜，造價昂貴，老百姓無法負擔，並且水碓的運轉需要大量的水源，用來加工穀物可以獲得高額的利潤，水碓一直被世家大族掌握，所以水碓在古代才是財富的標誌。
造紙、冶鐵、瓷器、糧食加工，幾個作坊都需要水碓，所以水碓都不夠用，冶鐵的風箱和鍛造都是依靠手工。劉家的冶鐵作坊不算大，四十幾個人，正在冶鐵，鍛造農具。鐵匠師傅是老張頭，這是劉家請來的專家。老張頭原來是京都洛陽的官營冶鐵作坊裡的“鐵官徒”，也就是作坊工人，後來永嘉之亂，西晉後期匈奴軍攻破晉都，俘虜晉帝，洛陽失陷，老張頭和幾個徒弟帶著家人逃了出來。
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老張頭很雞賊，沒有往建康方向跑，反而來到襄陽。他的目的很簡單，再也不想打鐵了。手工打鐵和煤炭接觸多，在工作中吸入大量粉塵造成嚴重的矽肺病，胸悶、呼吸沉重、肺裡有咳不完的痰，這是矽肺病患者發病時所經歷的痛苦，無論是古代還是後世都沒有有效的方法來完全根治。老張頭不想讓兒子走自己的老路。劉正花了大價錢請老張頭和他的徒弟，給他們幾百畝水田，讓他的家族上農戶的戶口，這都是因為他們手上有絕活--鍊鐵高爐。
漢朝的冶鐵業是很發達的，在鄭州滎鎮及南陽瓦房莊的規模最宏大。後世在古滎出土了重達二十餘噸大鐵塊及高達六米、容積有50立方米、日產鐵達一噸左右的大鐵爐，高爐鍊鐵在這個時候就有了。只是這個時候的冶煉技術有限，不能直接練出鋼來。漢朝也嘗試過用煤鍊鐵，但是因為含磷太高，練出的鐵質量太差，最終放棄了。
劉丹準備製造火槍火炮，沒有高爐肯定是不行的，高爐鍊鐵的技術是當時最高科技，所以說劉正在老張頭身上下的血本是物超所值。
劉丹走近作坊，老張頭正在作坊外的一顆銀杏樹下喝茶，見劉丹一行人走來，向劉丹招招手。劉丹讓旺財進作坊把鍊鐵的東西準備好，自己上前稱呼一聲“老爺子。”在桌前坐下，拿出一隻茶碗，從煮茶器裡取舀一勺茶水放進碗裡。在魏晉南北朝時期喝茶方法以煮茶法為主，茶葉加水煮成羹湯飲用的原始粥茶飲用法，苦澀如藥汁，所以早先稱茶為“苦荼”。到了唐朝喝茶要放姜、蔥、棗、橘皮這些東西，蒙古新疆這些地方還會放奶油，這些都讓嘴叼的劉丹接受不了。
唉，幸福美滿的生活還有待自己去創造啊！
老張頭笑眯眯地看著劉丹喝茶動作，有一種看盡世事繁華的從容。見劉丹喝完茶水望著自己，老頭笑道：“九少爺大駕光臨，有何吩咐啊？”
劉丹道：“小子有一點小玩意兒，想請老爺子動手。”
老張頭奇道：“哦？什麼東西，還需要我這把老骨頭？”
劉丹道：“這個東西是絕密，老爺子在朝廷的鐵官裡幹過，知道朝廷保密的規矩，咱們就照那個來。這個事情我會通知我爺爺，到時候派幾個家丁在作坊輪流站崗，除了規定的幾個人，其他人誰也不能進。裡面的這些鐵匠學徒靠得住嗎？”
老張頭聽劉丹說得慎重，心裡好奇，道：“靠得住靠不住得問你家那個老殺才。你看看這些作坊，請來的外地人都是有家有口，拖兒帶女的，單身的一個沒有，你家那個老殺才也夠雞賊的，新招的徒弟都是你們村的，你說能不能靠得住？我倒要看看你有什麼好東西藏著掖著，如果讓我不滿意，你小子等著挨剋吧！”
“老爺子不滿意，我給您偷一罈子白酒來。”
“那敢情好！就知道我好這口。”
現在作坊裡還是一般的技術--塊煉滲碳鋼，在鍛打塊鍊鐵和熟鐵的過程中,需要不斷地反覆加熱,鐵吸收木炭中的碳份,提高了含碳量,減少夾雜物後成為鋼。至於炒鋼和百煉鋼技術還存在一定缺陷，如炒鋼工藝複雜，不容易掌握，百煉鋼費工費時。
生鐵和熟鐵按比例配合起來冶煉的灌鋼工藝還需要等到公元六世紀的綦毋懷文。史上有名的唐刀和陌刀就是用灌鋼法鍛造成的。大家看那些少數民族的武器，都是些斧頭、錘子、狼牙棒這些粗笨的武器，他們也想用細長的刀劍，可是冶金技術太差，兵器太細容易崩斷。
鍊鋼的最重要的訣竅就是對於鐵中的碳元素的控制。生鐵、熟鐵和鋼的主要區別在於含碳量上，含碳量超過2％的鐵，叫生鐵；含碳量低於0.05％的鐵，叫熟鐵；含碳量在0．05％－2％當中的鐵，稱為鋼。所有鍊鋼的方法都是試圖尋找準確掌控鐵中碳的含量。
小說、電視中經常能看到干將和莫邪劍，這兩把劍在鑄劍史上，是特別有名的兩把名劍。據說當時為了煉製好劍，莫邪飛身投入鑄劍爐中，才鑄成了這樣兩把寶劍。古人認為，動物沒有靈性，人之精氣神俱存於血中，以之築劍，才可以使劍生靈氣，甚至是要用至親人的血才能造出最有靈性的劍。
在青銅器晚期，鐵應該是一種新型的貴重稀有金屬。因為當時人們冶煉金屬用的是木炭，而不是焦炭。鍊鐵這種新技術還很不成熟，木炭的溫度達不到冶鐵的需要，所以鐵在當時又被稱作惡金。如果在關鍵時刻將人體這種高脂肪高燃燒值的東西推入，生成碳元素，就可以有效的提高爐溫。向爐中投入人體，或投入牛、羊，效果應該都是一樣的，都能夠提高爐溫，都能夠碳化後形成鋼。有些鍛造師用馬尿來淬火也是能從尿液中獲得碳元素。只是當時的人迷信，認為其他動物不行，只有人有靈性，投入人體才能煉出好鋼。
炒鋼法，是讓由鍊鐵爐煉出的生鐵液直接流入炒鐵爐，再用柳木棍攪拌，使生鐵液中的碳氧化，而製成熟鐵。灌鋼法是用熟鐵入爐加溫滲碳再鍛鍊成鋼。只是因為溫度不夠，不管是炒鋼或炒熟鐵，炒出來的都是半固態糊狀的鋼塊或者鐵塊。沒有冶煉成液態的鋼水，不能進行精細的成份調配，所以炒鋼的成品率不高，質量也不穩定。只有煉出液態鋼，才能夠混合其他合金造出合金鋼，並且用鑄造或者卷軋的方式快速生產鋼材。明朝時期的中國已經達到鋼鐵冶煉的世界最尖端水平，但還差臨門一腳，還沒有到能夠把鋼融化成鋼水的程度。
坩堝鍊鋼法就可以達到這一點。
以前劉丹在泡軍事貼吧的時候，看過能多人對於“坩堝鍊鋼法”的疑惑和爭論。當時度娘是這樣定義的：“坩堝鍊鋼法，在石墨黏土坩堝中熔化金屬料成為鋼
水的方法。1742年英國人洪茲曼將滲碳鐵料切成小塊置於封閉的黏土坩堝中，在坩堝外面加熱，鐵料繼續吸收石墨中的碳而熔化成為高碳鋼水，澆鑄成小錠後鍛打成所需的形狀。”
這段表述坑了不少人。第一什麼是“滲碳鐵料”？這玩意兒的表述不明不白的。第二，“鐵料繼續吸收石墨中的碳而熔化成為高碳鋼水。”鐵料吸收石墨中的碳？這石墨中的碳被你吸收了那還是石墨嗎？這坩堝不得報廢嗎？再者說，需要碳不是很簡單嗎？加就是了。即使需要石墨中的碳，新增石墨粉就是了。其實很簡單，所謂滲碳鐵料其實就是生鐵或者熟鐵，坩堝鍊鋼首先把生鐵煉成熟鐵水，也叫精鐵水，然後加一點生鐵，生鐵和熟鐵中的碳中和一下就成為鋼。
一切工作準備就緒，劉丹和老張進入作坊，旺財在外邊等著，老張也只叫了六個自己的徒弟跟著。劉丹開始給大家講解自己鍊鋼的基本原理，讓大家知道後面自己該怎麼做，待所有人明白之後，鍊鋼開始了。
首先劉丹讓人把鍊鐵爐裡的木炭全部換成煤碳，把熟鐵碎塊放進坩堝，蓋上蓋子，坩堝放在爐篦子上，拉風箱起大猛火，坩堝四周都堆上煤炭開始煅燒。燃燒完成的煤灰被清理出去，又加上新的煤炭。
每次一加進煤炭，爐膛內就冒出大股白煙，一個徒弟起勁地拉著風箱，不時用小鐵鏟把石炭朝坩堝下燒空的地方推進去。還順手撥動一下炭堆上部，看看埋在炭堆裡的坩堝有沒有燒紅。
半個多時辰過去了，那埋在炭堆裡的坩堝已經燒得通紅，劉丹把蓋子上面火紅的煤炭撥到一邊，開啟蓋子，用一根細長的鐵釺在坩堝內攪拌。隨著鐵釺的攪動，噼裡啪啦，坩堝內的鐵塊不斷爆出金黃色的火花。不久，坩堝內的小鐵塊被鐵釺一碰便碎裂成粉狀，漸漸地熔化成了粘稠的鐵水。那鐵水在鐵釺的攪動下越來越稀，開始出紅光。到了後來，紅光變成刺眼的白色，坩堝中的鐵水竟然似水一樣的沸騰了。
等到鐵水開的時間差不多了，劉丹飛快地用小鐵勺舀了幾勺拌了螢石粉的石灰倒入坩堝中，對拉風箱的小夥子叫道：“慢慢地拉風箱，只要有一點風就夠。對，就這樣，保持這個速度就行了。”
老張頭探頭朝坩堝內看去，裡面的石灰已經變成一層濃漿，浮蓋在鐵水面上。劉丹快速地把鐵釺換成一把包了白泥粘土的鐵棒，不停地在坩堝內攪動。過了一段時間，劉丹叫老張：“老爺子，等一下你用這些鐵水做一個小鐵釘，看看有沒有成鋼釘，我們要煉到鋼釘為止。”
老張明白，拿過鐵勺舀了一勺鐵水放進泥槽裡，等到鐵水變鐵條，老張用鐵鉗夾起軟軟的鐵條放到鐵砧上，掄起鐵錘十幾下就將鐵條的一頭打成長長的方釘。趁著釘尖還紅，老張鉗著釘尖伸入爐旁的一個高木桶的水中。釘尖浸入約有三分，在水中四處遊動。等到整根鐵條都成鐵灰色，老張才將鐵條拿到眼前仔細地察看，而後放到鐵砧上，用鐵錘在釘尖部位輕輕一敲，釘尖彎下。
還是熟鐵，老張不愧為老師傅，馬上明白了後續該怎麼做。老張把鐵條放入堝裡後，取過數十塊小片的生鐵，投入坩堝內，用鐵棒攪拌，然後又用堝內的鐵水澆的鐵條打成釘，釘尖浸水、鐵錘輕敲。連續四、五次後，那釘尖被鐵錘一敲，“啪”地一聲斷下，飛走了。