x 鼓风机——即冶金工艺中必不可少的部件肩负着为高温熔炼提供充足氧气的重要任务。
在鼓风机被发明之前欧洲人会将锻冶炉建造在风速较快的山脉和河岸边借助自然风熔铸铁、铜、锡、金等金属。
据历史记载北欧维京海盗的村落拥有完善的铁匠铺已经出现全套的基本锻造工具包括冶炼炉、锻锤、磨砂轮、淬火池等。
机械力鼓风机于11世纪前后出现随后以相对缓慢的速度扩散至全欧到十三世纪基本完成普及。鼓风机以两种形式为主流——人力(畜力)鼓风机和水力鼓风机。前者主要应用于河流流速缓慢的南欧国家后者则流行于拥有塞纳河、莱茵河和多瑙河的中西欧国家。
钢铁是工业的心脏这一点也没开玩笑。冶金工艺的天花板决定着工业发展与技术进步的上限没有钢铁一切便无从谈起。
1325年由于锻铁工艺进步德意志地区第一次出现了历史可载的枪械制造。大约14世纪中叶随着铸铁浇铸技术被首次应用于锻造工艺欧洲人锻造出了世界上的第一门铸铁大炮。到了十五世纪早期更有人将青铜炮与铸铁炮合二为一首次制造出青铜铸铁加农炮连带着导致一门新行业的诞生——“铸铁师”。
机械技术的进步同样带动了冶金的发展在巴伐利亚地区几乎就在铸铁技术出现的同时德意志工匠发明了水力驱动的机械锻锤自重约一千千克可以以每分钟100到200次的速率捶打铁胚极大提升了锻造效率。
十五世纪还出现了深刻影响后世的杂质筛选技术凭借精密的机械设备冶金师将筛选粗杂质的任务完全自动化了。
除鼓风机之外冶金技术的第一重要器具自然非冶炼炉莫属。
“竖炉冶金”是发明自罗马时期一直延续到16世纪的历史悠久的熔炉设计理念。但随着铁尤其是钢的需求供不应求人们为增加产能而将竖炉的高度不断拔高并改用适用这种新设计的水力鼓风机进而导致“高炉炼钢”理念的诞生。
在16世纪之前欧洲的主流冶金炉是土法吹炼炉(stuckofen)这种炉子起源于奥地利的施蒂利亚是中世纪冶金的集大成之作。土法吹炼炉最高可达14英尺不仅拥有双风箱设计使其可以同时冶炼生铁与熟铁并且增加了排出矿料废渣的开口保证冶金质量。
最主要的是土法吹炼炉改善了以往竖炉最大的痛点——产量。
根据一张后世对比表格的记载流行于十五世纪西欧的加泰罗尼亚竖炉的炼铁产量约为每次150千克产出率30%。更落后的块炼炉更是惨不忍睹70千克的单次产铁125%的产铁率消耗最多的燃料产出最少的铁极大拖了经济发展的后腿。
与之相比施蒂利亚的土法吹炼炉拥有最低300千克最高可达900千克的惊人产量产出率也有不低的39%每个熔炉年产铁40-50吨远超任何以往的旧式竖炉且已经拥有了高炉炼铁的雏形。
在江天河的皇家工场搅入维也纳之前维也纳已经有了冶炼工场38座生铁厂12座熟铁吹炼炉4座钢铁冶炼炉18座全部采用多瑙河的水力是神圣罗马帝国的钢铁行业发展最迅猛的地域之一。
弗雷德里克对奥地利的“征服”为维也纳带来了更先进的施蒂利亚技术经过皇家这三年的投资建设江天河名下的皇家冶金工场建立起了8座新式吹炼炉产量较老式吹炼炉提升了两倍以上。
事实证明权力与资本果然是人类历史上最强大的联合拥有皇家信誉背书政府全线开绿灯以及源源不断的资金池连江天河这样从前毫无经商经验的雏鸟都能在维也纳打下半壁江山怼得那些有钱没势的资深商人嗷嗷直叫。
但她并没有止步于此毕竟她没有忘记自己建立冶金厂的初衷。
江天河紧张地等待着面前这座“49年制三号锻炉”的第一炉生铁。
这已经不是她的第一次实验距离三座成型高炉搭建落成已有半年这半年她每日和几名资深铁匠守在炉旁绞尽脑汁地尝试新的冶金法却都以失败收场。
仅仅实验浪费的钢铁已经足够她在维也纳城内建上十几栋带花园的独栋别墅。科研是件烧钱的工作试图研发超越时代的技术更是如此。若非罗贝尔长期以权谋私把军方武器订单白送给她的工场加上皇帝本人依然在追加投资单凭她的商业手段只怕早就被昂贵的科研工作拖破产了。
不久后随着一股快要把空气烧灼的热气迸发而出一炉铁水如约出炉。
和那些只能熔炼出软生铁的同行不同江天河掌握了将铁熔化为铁水的技术。
她的父亲曾经无意中提及过工作中的小知识冶金工厂提高炉温的方法大致有三种最简单:鼓风机吹氧添加合金提温剂以及调整底吹气量。
奥地利的熔炉没有提供调整底吹气的组件鼓风机吹氧虽然可以力大砖飞但终有局限因此留给江天河的选择只剩下一个提温合金。
最简单的提温剂便是硅碳合金恰巧的是江天河悲哀的知识储备中竟然真有一条可以用来制粗硅的化学方程式。粗硅的提温能力远不如硅铁合金但让软铁熔化成铁水也算勉强够用。
但问题又出现了二氧化硅也即石英矿它和碳反应的温度需要1400度以上——现有的反应釜根本无法承受。
于是问题延伸出新的问题——奥地利没有任何一座已知的耐热黏土矿江天河连上哪找块耐火砖都成问题更别提大规模炼钢了。
直到奥地利占领摩拉维亚她的苦恼才终于得到解决——摩拉维亚的首府布尔诺拥有德意志最大的黏土矿区其中恰好有耐热性能极佳的黄黏土。