忙完了官場上的迎來送往,李植開始研究坩埚煉鋼。
雖然蘇鋼的質量不錯,達到後世普通鋼材的标準,但仍然含有相當的硫和磷,用來做工具鋼有些勉強。而且蘇鋼價格昂貴,一斤蘇鋼要二兩五錢銀子,用來制作刺刀導緻刺刀成本很高。李植現在有八千把在役步槍和兩千把庫存步槍,這一萬把步槍刺刀的蘇鋼成本就達到兩萬五千兩銀子。如果李植要擴充部隊,還要花更多銀子買蘇鋼。
另外李植還需要優質鋼材制造燧發槍機的主彈簧和扣簧片。鋼材質量是決定這兩個彈簧效果的關鍵,直接決定了步槍的擊發率。目前用蘇鋼制造的步槍擊發率在八成多,如果擊發率進一步提高,射擊的命中率也能得到一定的提高。
最後,好的鋼材可以爲李植帶來巨大的利潤。蘇鋼賣到北方要二兩五錢一斤,如果李植以略低的價格出售更好鋼材,可以搶奪不少蘇鋼的市場,利潤巨大。
要知道在這個時代,精鋼極爲稀缺,甚至可以當作等價物使用。一些富裕的家庭都會窖藏儲備一些精鋼,以備不時之需。如果李植煉出好的鋼材,一定會有市場。
李植迫切需要更好更便宜的優質鋼材,而十八世紀中期出現的坩埚煉鋼無疑是李植可選的唯一方案。這種煉鋼法用熟鐵做原料,用石墨做坩埚滲碳材料和還原劑,用石灰石做造渣劑,煉出來的鋼鐵質量很好。這種煉鋼法在曆史上被使用了一個世紀,直到十九世紀末電弧爐煉鋼發明後才被取代。
坩埚煉鋼法作爲一種十八世紀的技術,還是比較簡單的。李植在穿越前研究過一些土法坩埚煉鋼方法,現在正好拿來用。
坩埚煉鋼的難點在于需要一千六百度的溫度,李植找到了蔡懷水,讓他負責采購能承受這麽高溫度的坩埚。
蔡懷水如今一個月月錢四兩,已經娶了翠兒做媳婦,上個月剛生下一個大胖兒子。四兩銀子這年頭足以讓五口之家過上小康日子,何況蔡懷水在玻璃作坊做窯頭還管一日三餐。雖然被父親趕出了家門,但是他并沒有在外面餓死,而是活得有聲有色。他如今對自己在範家莊的生活十分滿意,對帶給他這個生活的李植也相當忠誠。
“蔡懷水,我需要比燒玻璃還高一些溫度的坩埚,你知道哪裏有嗎?”
蔡懷水想了想,說道:“大人,做燒這麽高溫度的坩埚也是能做的,那便要用黑滑石做坩埚了,這黑滑石礦産不多,做大口飯碗那麽大口,四寸深的坩埚要花二兩銀子,德州那邊有人用這樣的坩埚燒瓷,那邊買得到。”
李植想了想,猜測蔡懷水說的黑滑石大概就是石墨了,說道:“用一半黑滑石,一半粘土做坩埚,是不是能便宜些。”
“那一個坩埚也要一兩二、三錢銀子。”
李植算了算,覺得蔡懷水說的坩埚起碼能裝十幾斤鋼鐵,這樣算下來坩埚煉鋼的成本比買蘇鋼便宜多了。李植點頭說道:“沒關系,那你就去聯系購買這樣的坩埚吧,先買一百個來。要是我用你買的坩埚煉鋼煉成了,我賞你二十兩銀子。”
蔡懷水聞言一喜,說道:“東家借我三個家丁四匹馬,兩輛馬車,我帶人去德州買黑滑石坩埚。”
蔡懷水當天就出發往德州去了,六天後用馬車運了一百個坩埚回來。
李植仔細看了看那坩埚,發現确實是用石墨和粘土做的。
有了坩埚,李植就開始修築坩埚煉鋼的爐子了。這種爐子用耐火磚做成,下面是空的,空腔旁邊有個鼓風口,用人力不斷鼓風。爐子中間有鐵條做成的爐橋。爐橋上面裝滿焦炭,焦炭中間放置石墨坩埚,爐子上面的爐蓋上留着一個孔。這個孔用來觀察鐵水和攪拌鐵水。
這個爐子裏,可以放五個坩埚。
焦炭在明末被用于煉鋼。李植派人在天津附近找了找,在遵化的官營煉鋼廠附近找到了煉焦的作坊,買到了焦炭。
花了三天做好了爐子,李植就開始試驗煉鋼了。
李植在爐子裏堆滿了焦炭,在焦炭下面防置木材,把這些木材點燃,逐漸把焦炭燒着了。這時候坩埚不放進爐子,等爐子燒了半個時辰燒熱了,才把空坩埚放進去。然後用力鼓風下料,把坩埚燒得火熱後,才把預熱過的熟鐵放進坩埚裏。
同時在熟鐵裏放上一些石灰粉,用來造渣。
關上爐子燒幾個小時,等爐子裏的坩埚材料石墨滲入鐵水内,把鐵水變成鋼水後,打開爐子勺出浮在鋼水上面的爐渣,然後倒出鋼水。讓鋼水在模具裏變成鋼錠後,便得到了需要的鋼材。
李植也不知道到底要燒幾個小時才能滲碳完全,就試燒了多次。煉制鋼材的時候坩埚反複使用,結果有一個坩埚用到第五次時候裂開了。漏出來的鐵水廢掉了一整個爐子,好在沒有漏在爐子外面傷到李植。
看來這個石墨坩埚隻能重複使用三、四次,李植從此把用過三次的坩埚都扔了,不再使用。
最後燒了十幾個坩埚的鐵水後,李植發現燒兩個半小時滲碳就比較合适,燒出來的是鋼材。
但第一爐鋼水燒出後,效果不好。李植讓鐵匠用造出來的鋼材做了個彈簧。結果那彈簧壓了十幾次就彈性減弱了,顯然這次煉出的鋼材不合格。
李植猜測是鋼鐵中含磷和硫太多了,尤其是含磷過高。磷與鐵形成極脆的化合物磷化三鐵,在室溫下使得鋼的塑性和韌性急劇下降。
李植再次試驗,這次他等鐵水燒化後在坩埚裏加入更多石灰石、螢石、河沙和純堿造渣,然後在煉制過程中不停用鐵棒攪動鐵水,希望能除去更多硫和磷。
這一坩埚煉出來的鋼材質量明顯提高,做出的彈簧已經可以媲美蘇鋼制品了。但是李植依舊不滿足,坩埚煉鋼造出的産品應該強于蘇鋼,顯然生産工藝還可以改進。
(本章完)