006章 坩埚炼钢
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刘丹把炼钢的石墨坩埚和其他东西都准备好了，最后才带着旺财来到刘家村的铁匠作坊。在东晋本来铁、盐是国家专营的，但是襄阳动荡，铁、盐都被私人把持，郡府也无可奈何。
冶铁作坊在溪河边，两个大车耸立在溪水里。由于水碓的结构复杂，造价昂贵，老百姓无法负担，并且水碓的运转需要大量的水源，用来加工谷物可以获得高额的利润，水碓一直被世家大族掌握，所以水碓在古代才是财富的标志。
造纸、冶铁、瓷器、粮食加工，几个作坊都需要水碓，所以水碓都不够用，冶铁的风箱和锻造都是依靠手工。刘家的冶铁作坊不算大，四十几个人，正在冶铁，锻造农具。铁匠师傅是老张头，这是刘家请来的专家。老张头原来是京都洛阳的官营冶铁作坊里的“铁官徒”，也就是作坊工人，后来永嘉之乱，西晋后期匈奴军攻破晋都，俘虏晋帝，洛阳失陷，老张头和几个徒弟带着家人逃了出来。
老张头很鸡贼，没有往建康方向跑，反而来到襄阳。他的目的很简单，再也不想打铁了。手工打铁和煤炭接触多，在工作中吸入大量粉尘造成严重的矽肺病，胸闷、呼吸沉重、肺里有咳不完的痰，这是矽肺病患者发病时所经历的痛苦，无论是古代还是后世都没有有效的方法来完全根治。老张头不想让儿子走自己的老路。刘正花了大价钱请老张头和他的徒弟，给他们几百亩水田，让他的家族上农户的户口，这都是因为他们手上有绝活--炼铁高炉。
汉朝的冶铁业是很发达的，在郑州荥镇及南阳瓦房庄的规模最宏大。后世在古荥出土了重达二十余吨大铁块及高达六米、容积有50立方米、日产铁达一吨左右的大铁炉，高炉炼铁在这个时候就有了。只是这个时候的冶炼技术有限，不能直接练出钢来。汉朝也尝试过用煤炼铁，但是因为含磷太高，练出的铁质量太差，最终放弃了。
刘丹准备制造火枪火炮，没有高炉肯定是不行的，高炉炼铁的技术是当时最高科技，所以说刘正在老张头身上下的血本是物超所值。
刘丹走近作坊，老张头正在作坊外的一颗银杏树下喝茶，见刘丹一行人走来，向刘丹招招手。刘丹让旺财进作坊把炼铁的东西准备好，自己上前称呼一声“老爷子。”在桌前坐下，拿出一只茶碗，从煮茶器里取舀一勺茶水放进碗里。在魏晋南北朝时期喝茶方法以煮茶法为主，茶叶加水煮成羹汤饮用的原始粥茶饮用法，苦涩如药汁，所以早先称茶为“苦荼”。到了唐朝喝茶要放姜、葱、枣、橘皮这些东西，蒙古新疆这些地方还会放奶油，这些都让嘴叼的刘丹接受不了。
唉，幸福美满的生活还有待自己去创造啊！
老张头笑眯眯地看着刘丹喝茶动作，有一种看尽世事繁华的从容。见刘丹喝完茶水望着自己，老头笑道：“九少爷大驾光临，有何吩咐啊？”
刘丹道：“小子有一点小玩意儿，想请老爷子动手。”
老张头奇道：“哦？什么东西，还需要我这把老骨头？”
刘丹道：“这个东西是绝密，老爷子在朝廷的铁官里干过，知道朝廷保密的规矩，咱们就照那个来。这个事情我会通知我爷爷，到时候派几个家丁在作坊轮流站岗，除了规定的几个人，其他人谁也不能进。里面的这些铁匠学徒靠得住吗？”
老张头听刘丹说得慎重，心里好奇，道：“靠得住靠不住得问你家那个老杀才。你看看这些作坊，请来的外地人都是有家有口，拖儿带女的，单身的一个没有，你家那个老杀才也够鸡贼的，新招的徒弟都是你们村的，你说能不能靠得住？我倒要看看你有什么好东西藏着掖着，如果让我不满意，你小子等着挨剋吧！”
“老爷子不满意，我给您偷一坛子白酒来。”
“那敢情好！就知道我好这口。”
现在作坊里还是一般的技术--块炼渗碳钢，在锻打块炼铁和熟铁的过程中,需要不断地反复加热,铁吸收木炭中的碳份,提高了含碳量,减少夹杂物后成为钢。至于炒钢和百炼钢技术还存在一定缺陷，如炒钢工艺复杂，不容易掌握，百炼钢费工费时。
生铁和熟铁按比例配合起来冶炼的灌钢工艺还需要等到公元六世纪的綦毋怀文。史上有名的唐刀和陌刀就是用灌钢法锻造成的。大家看那些少数民族的武器，都是些斧头、锤子、狼牙棒这些粗笨的武器，他们也想用细长的刀剑，可是冶金技术太差，兵器太细容易崩断。
炼钢的最重要的诀窍就是对于铁中的碳元素的控制。生铁、熟铁和钢的主要区别在于含碳量上，含碳量超过2％的铁，叫生铁；含碳量低于0.05％的铁，叫熟铁；含碳量在0．05％－2％当中的铁，称为钢。所有炼钢的方法都是试图寻找准确掌控铁中碳的含量。
小说、电视中经常能看到干将和莫邪剑，这两把剑在铸剑史上，是特别有名的两把名剑。据说当时为了炼制好剑，莫邪飞身投入铸剑炉中，才铸成了这样两把宝剑。古人认为，动物没有灵性，人之精气神俱存于血中，以之筑剑，才可以使剑生灵气，甚至是要用至亲人的血才能造出最有灵性的剑。
在青铜器晚期，铁应该是一种新型的贵重稀有金属。因为当时人们冶炼金属用的是木炭，而不是焦炭。炼铁这种新技术还很不成熟，木炭的温度达不到冶铁的需要，所以铁在当时又被称作恶金。如果在关键时刻将人体这种高脂肪高燃烧值的东西推入，生成碳元素，就可以有效的提高炉温。向炉中投入人体，或投入牛、羊，效果应该都是一样的，都能够提高炉温，都能够碳化后形成钢。有些锻造师用马尿来淬火也是能从尿液中获得碳元素。只是当时的人迷信，认为其他动物不行，只有人有灵性，投入人体才能炼出好钢。
炒钢法，是让由炼铁炉炼出的生铁液直接流入炒铁炉，再用柳木棍搅拌，使生铁液中的碳氧化，而制成熟铁。灌钢法是用熟铁入炉加温渗碳再锻炼成钢。只是因为温度不够，不管是炒钢或炒熟铁，炒出来的都是半固态糊状的钢块或者铁块。没有冶炼成液态的钢水，不能进行精细的成份调配，所以炒钢的成品率不高，质量也不稳定。只有炼出液态钢，才能够混合其他合金造出合金钢，并且用铸造或者卷轧的方式快速生产钢材。明朝时期的中国已经达到钢铁冶炼的世界最尖端水平，但还差临门一脚，还没有到能够把钢融化成钢水的程度。
坩埚炼钢法就可以达到这一点。
以前刘丹在泡军事贴吧的时候，看过能多人对于“坩埚炼钢法”的疑惑和争论。当时度娘是这样定义的：“坩埚炼钢法，在石墨黏土坩埚中熔化金属料成为钢
水的方法。1742年英国人洪兹曼将渗碳铁料切成小块置于封闭的黏土坩埚中，在坩埚外面加热，铁料继续吸收石墨中的碳而熔化成为高碳钢水，浇铸成小锭后锻打成所需的形状。”
这段表述坑了不少人。第一什么是“渗碳铁料”？这玩意儿的表述不明不白的。第二，“铁料继续吸收石墨中的碳而熔化成为高碳钢水。”铁料吸收石墨中的碳？这石墨中的碳被你吸收了那还是石墨吗？这坩埚不得报废吗？再者说，需要碳不是很简单吗？加就是了。即使需要石墨中的碳，添加石墨粉就是了。其实很简单，所谓渗碳铁料其实就是生铁或者熟铁，坩埚炼钢首先把生铁炼成熟铁水，也叫精铁水，然后加一点生铁，生铁和熟铁中的碳中和一下就成为钢。
一切工作准备就绪，刘丹和老张进入作坊，旺财在外边等着，老张也只叫了六个自己的徒弟跟着。刘丹开始给大家讲解自己炼钢的基本原理，让大家知道后面自己该怎么做，待所有人明白之后，炼钢开始了。
首先刘丹让人把炼铁炉里的木炭全部换成煤碳，把熟铁碎块放进坩埚，盖上盖子，坩埚放在炉篦子上，拉风箱起大猛火，坩埚四周都堆上煤炭开始煅烧。燃烧完成的煤灰被清理出去，又加上新的煤炭。
每次一加进煤炭，炉膛内就冒出大股白烟，一个徒弟起劲地拉着风箱，不时用小铁铲把石炭朝坩埚下烧空的地方推进去。还顺手拨动一下炭堆上部，看看埋在炭堆里的坩埚有没有烧红。
半个多时辰过去了，那埋在炭堆里的坩埚已经烧得通红，刘丹把盖子上面火红的煤炭拨到一边，打开盖子，用一根细长的铁钎在坩埚内搅拌。随着铁钎的搅动，噼里啪啦，坩埚内的铁块不断爆出金黄色的火花。不久，坩埚内的小铁块被铁钎一碰便碎裂成粉状，渐渐地熔化成了粘稠的铁水。那铁水在铁钎的搅动下越来越稀，开始出红光。到了后来，红光变成刺眼的白色，坩埚中的铁水竟然似水一样的沸腾了。
等到铁水开的时间差不多了，刘丹飞快地用小铁勺舀了几勺拌了萤石粉的石灰倒入坩埚中，对拉风箱的小伙子叫道：“慢慢地拉风箱，只要有一点风就够。对，就这样，保持这个速度就行了。”
老张头探头朝坩埚内看去，里面的石灰已经变成一层浓浆，浮盖在铁水面上。刘丹快速地把铁钎换成一把包了白泥粘土的铁棒，不停地在坩埚内搅动。过了一段时间，刘丹叫老张：“老爷子，等一下你用这些铁水做一个小铁钉，看看有没有成钢钉，我们要炼到钢钉为止。”
老张明白，拿过铁勺舀了一勺铁水放进泥槽里，等到铁水变铁条，老张用铁钳夹起软软的铁条放到铁砧上，抡起铁锤十几下就将铁条的一头打成长长的方钉。趁着钉尖还红，老张钳着钉尖伸入炉旁的一个高木桶的水中。钉尖浸入约有三分，在水中四处游动。等到整根铁条都成铁灰色，老张才将铁条拿到眼前仔细地察看，而后放到铁砧上，用铁锤在钉尖部位轻轻一敲，钉尖弯下。
还是熟铁，老张不愧为老师傅，马上明白了后续该怎么做。老张把铁条放入埚里后，取过数十块小片的生铁，投入坩埚内，用铁棒搅拌，然后又用埚内的铁水浇的铁条打成钉，钉尖浸水、铁锤轻敲。连续四、五次后，那钉尖被铁锤一敲，“啪”地一声断下，飞走了。
刘丹把炼钢的石墨坩埚和其他东西都准备好了，最后才带着旺财来到刘家村的铁匠作坊。在东晋本来铁、盐是国家专营的，但是襄阳动荡，铁、盐都被私人把持，郡府也无可奈何。
冶铁作坊在溪河边，两个大车耸立在溪水里。由于水碓的结构复杂，造价昂贵，老百姓无法负担，并且水碓的运转需要大量的水源，用来加工谷物可以获得高额的利润，水碓一直被世家大族掌握，所以水碓在古代才是财富的标志。
造纸、冶铁、瓷器、粮食加工，几个作坊都需要水碓，所以水碓都不够用，冶铁的风箱和锻造都是依靠手工。刘家的冶铁作坊不算大，四十几个人，正在冶铁，锻造农具。铁匠师傅是老张头，这是刘家请来的专家。老张头原来是京都洛阳的官营冶铁作坊里的“铁官徒”，也就是作坊工人，后来永嘉之乱，西晋后期匈奴军攻破晋都，俘虏晋帝，洛阳失陷，老张头和几个徒弟带着家人逃了出来。
老张头很鸡贼，没有往建康方向跑，反而来到襄阳。他的目的很简单，再也不想打铁了。手工打铁和煤炭接触多，在工作中吸入大量粉尘造成严重的矽肺病，胸闷、呼吸沉重、肺里有咳不完的痰，这是矽肺病患者发病时所经历的痛苦，无论是古代还是后世都没有有效的方法来完全根治。老张头不想让儿子走自己的老路。刘正花了大价钱请老张头和他的徒弟，给他们几百亩水田，让他的家族上农户的户口，这都是因为他们手上有绝活--炼铁高炉。
汉朝的冶铁业是很发达的，在郑州荥镇及南阳瓦房庄的规模最宏大。后世在古荥出土了重达二十余吨大铁块及高达六米、容积有50立方米、日产铁达一吨左右的大铁炉，高炉炼铁在这个时候就有了。只是这个时候的冶炼技术有限，不能直接练出钢来。汉朝也尝试过用煤炼铁，但是因为含磷太高，练出的铁质量太差，最终放弃了。
刘丹准备制造火枪火炮，没有高炉肯定是不行的，高炉炼铁的技术是当时最高科技，所以说刘正在老张头身上下的血本是物超所值。
刘丹走近作坊，老张头正在作坊外的一颗银杏树下喝茶，见刘丹一行人走来，向刘丹招招手。刘丹让旺财进作坊把炼铁的东西准备好，自己上前称呼一声“老爷子。”在桌前坐下，拿出一只茶碗，从煮茶器里取舀一勺茶水放进碗里。在魏晋南北朝时期喝茶方法以煮茶法为主，茶叶加水煮成羹汤饮用的原始粥茶饮用法，苦涩如药汁，所以早先称茶为“苦荼”。到了唐朝喝茶要放姜、葱、枣、橘皮这些东西，蒙古新疆这些地方还会放奶油，这些都让嘴叼的刘丹接受不了。
唉，幸福美满的生活还有待自己去创造啊！
老张头笑眯眯地看着刘丹喝茶动作，有一种看尽世事繁华的从容。见刘丹喝完茶水望着自己，老头笑道：“九少爷大驾光临，有何吩咐啊？”
刘丹道：“小子有一点小玩意儿，想请老爷子动手。”
老张头奇道：“哦？什么东西，还需要我这把老骨头？”
刘丹道：“这个东西是绝密，老爷子在朝廷的铁官里干过，知道朝廷保密的规矩，咱们就照那个来。这个事情我会通知我爷爷，到时候派几个家丁在作坊轮流站岗，除了规定的几个人，其他人谁也不能进。里面的这些铁匠学徒靠得住吗？”
老张头听刘丹说得慎重，心里好奇，道：“靠得住靠不住得问你家那个老杀才。你看看这些作坊，请来的外地人都是有家有口，拖儿带女的，单身的一个没有，你家那个老杀才也够鸡贼的，新招的徒弟都是你们村的，你说能不能靠得住？我倒要看看你有什么好东西藏着掖着，如果让我不满意，你小子等着挨剋吧！”
“老爷子不满意，我给您偷一坛子白酒来。”
“那敢情好！就知道我好这口。”
现在作坊里还是一般的技术--块炼渗碳钢，在锻打块炼铁和熟铁的过程中,需要不断地反复加热,铁吸收木炭中的碳份,提高了含碳量,减少夹杂物后成为钢。至于炒钢和百炼钢技术还存在一定缺陷，如炒钢工艺复杂，不容易掌握，百炼钢费工费时。
生铁和熟铁按比例配合起来冶炼的灌钢工艺还需要等到公元六世纪的綦毋怀文。史上有名的唐刀和陌刀就是用灌钢法锻造成的。大家看那些少数民族的武器，都是些斧头、锤子、狼牙棒这些粗笨的武器，他们也想用细长的刀剑，可是冶金技术太差，兵器太细容易崩断。
炼钢的最重要的诀窍就是对于铁中的碳元素的控制。生铁、熟铁和钢的主要区别在于含碳量上，含碳量超过2％的铁，叫生铁；含碳量低于0.05％的铁，叫熟铁；含碳量在0．05％－2％当中的铁，称为钢。所有炼钢的方法都是试图寻找准确掌控铁中碳的含量。
小说、电视中经常能看到干将和莫邪剑，这两把剑在铸剑史上，是特别有名的两把名剑。据说当时为了炼制好剑，莫邪飞身投入铸剑炉中，才铸成了这样两把宝剑。古人认为，动物没有灵性，人之精气神俱存于血中，以之筑剑，才可以使剑生灵气，甚至是要用至亲人的血才能造出最有灵性的剑。
在青铜器晚期，铁应该是一种新型的贵重稀有金属。因为当时人们冶炼金属用的是木炭，而不是焦炭。炼铁这种新技术还很不成熟，木炭的温度达不到冶铁的需要，所以铁在当时又被称作恶金。如果在关键时刻将人体这种高脂肪高燃烧值的东西推入，生成碳元素，就可以有效的提高炉温。向炉中投入人体，或投入牛、羊，效果应该都是一样的，都能够提高炉温，都能够碳化后形成钢。有些锻造师用马尿来淬火也是能从尿液中获得碳元素。只是当时的人迷信，认为其他动物不行，只有人有灵性，投入人体才能炼出好钢。
炒钢法，是让由炼铁炉炼出的生铁液直接流入炒铁炉，再用柳木棍搅拌，使生铁液中的碳氧化，而制成熟铁。灌钢法是用熟铁入炉加温渗碳再锻炼成钢。只是因为温度不够，不管是炒钢或炒熟铁，炒出来的都是半固态糊状的钢块或者铁块。没有冶炼成液态的钢水，不能进行精细的成份调配，所以炒钢的成品率不高，质量也不稳定。只有炼出液态钢，才能够混合其他合金造出合金钢，并且用铸造或者卷轧的方式快速生产钢材。明朝时期的中国已经达到钢铁冶炼的世界最尖端水平，但还差临门一脚，还没有到能够把钢融化成钢水的程度。
坩埚炼钢法就可以达到这一点。
以前刘丹在泡军事贴吧的时候，看过能多人对于“坩埚炼钢法”的疑惑和争论。当时度娘是这样定义的：“坩埚炼钢法，在石墨黏土坩埚中熔化金属料成为钢
水的方法。1742年英国人洪兹曼将渗碳铁料切成小块置于封闭的黏土坩埚中，在坩埚外面加热，铁料继续吸收石墨中的碳而熔化成为高碳钢水，浇铸成小锭后锻打成所需的形状。”
这段表述坑了不少人。第一什么是“渗碳铁料”？这玩意儿的表述不明不白的。第二，“铁料继续吸收石墨中的碳而熔化成为高碳钢水。”铁料吸收石墨中的碳？这石墨中的碳被你吸收了那还是石墨吗？这坩埚不得报废吗？再者说，需要碳不是很简单吗？加就是了。即使需要石墨中的碳，添加石墨粉就是了。其实很简单，所谓渗碳铁料其实就是生铁或者熟铁，坩埚炼钢首先把生铁炼成熟铁水，也叫精铁水，然后加一点生铁，生铁和熟铁中的碳中和一下就成为钢。
一切工作准备就绪，刘丹和老张进入作坊，旺财在外边等着，老张也只叫了六个自己的徒弟跟着。刘丹开始给大家讲解自己炼钢的基本原理，让大家知道后面自己该怎么做，待所有人明白之后，炼钢开始了。
首先刘丹让人把炼铁炉里的木炭全部换成煤碳，把熟铁碎块放进坩埚，盖上盖子，坩埚放在炉篦子上，拉风箱起大猛火，坩埚四周都堆上煤炭开始煅烧。燃烧完成的煤灰被清理出去，又加上新的煤炭。
每次一加进煤炭，炉膛内就冒出大股白烟，一个徒弟起劲地拉着风箱，不时用小铁铲把石炭朝坩埚下烧空的地方推进去。还顺手拨动一下炭堆上部，看看埋在炭堆里的坩埚有没有烧红。
半个多时辰过去了，那埋在炭堆里的坩埚已经烧得通红，刘丹把盖子上面火红的煤炭拨到一边，打开盖子，用一根细长的铁钎在坩埚内搅拌。随着铁钎的搅动，噼里啪啦，坩埚内的铁块不断爆出金黄色的火花。不久，坩埚内的小铁块被铁钎一碰便碎裂成粉状，渐渐地熔化成了粘稠的铁水。那铁水在铁钎的搅动下越来越稀，开始出红光。到了后来，红光变成刺眼的白色，坩埚中的铁水竟然似水一样的沸腾了。
等到铁水开的时间差不多了，刘丹飞快地用小铁勺舀了几勺拌了萤石粉的石灰倒入坩埚中，对拉风箱的小伙子叫道：“慢慢地拉风箱，只要有一点风就够。对，就这样，保持这个速度就行了。”
老张头探头朝坩埚内看去，里面的石灰已经变成一层浓浆，浮盖在铁水面上。刘丹快速地把铁钎换成一把包了白泥粘土的铁棒，不停地在坩埚内搅动。过了一段时间，刘丹叫老张：“老爷子，等一下你用这些铁水做一个小铁钉，看看有没有成钢钉，我们要炼到钢钉为止。”
老张明白，拿过铁勺舀了一勺铁水放进泥槽里，等到铁水变铁条，老张用铁钳夹起软软的铁条放到铁砧上，抡起铁锤十几下就将铁条的一头打成长长的方钉。趁着钉尖还红，老张钳着钉尖伸入炉旁的一个高木桶的水中。钉尖浸入约有三分，在水中四处游动。等到整根铁条都成铁灰色，老张才将铁条拿到眼前仔细地察看，而后放到铁砧上，用铁锤在钉尖部位轻轻一敲，钉尖弯下。
还是熟铁，老张不愧为老师傅，马上明白了后续该怎么做。老张把铁条放入埚里后，取过数十块小片的生铁，投入坩埚内，用铁棒搅拌，然后又用埚内的铁水浇的铁条打成钉，钉尖浸水、铁锤轻敲。连续四、五次后，那钉尖被铁锤一敲，“啪”地一声断下，飞走了。