2-13 神秘木盒 化学之门 (第2/2页)

程怡点点头，没有再问，径直去了将作监。公孙诲见到程怡，问：“哟，程姑娘，有什么事吗？”

程怡将便笺拿出来，说：“殿下差我来向大匠取一件东西。”

公孙诲接过便笺，笑着说道：“哦，好，姑娘请稍候。”说完，他亲自入到后衙，取出一只贴了封条的长木盒交给程怡，说：“殿下吩咐的就是这个，有劳姑娘带回东宫了。”

“多谢大匠。”程怡很有礼貌地感谢，她不知道这个其貌不扬的盒子里究竟装了什么，如此神秘，还劳动将作大匠亲自动手。

公孙诲笑呵呵地说：“姑娘客气了，说实话，这么个小东西，可费了在下不少脑筋和功夫。”这一句话，更是让程怡摸不着头脑，但是盒子上贴了封条，未经允许不能打开，她也知道自己这个太子师弟做的事情好些都涉及机密，万一盒子里是什么十分机要的物事，私自开启，泄密了可不是开玩笑的。

东西拿回来之后，赵维揭下封条，打开了木盒，拿起里面的物事看了看，然后眼睛凑上去一端瞄了一眼，脸上露出满意的微笑，随后立刻就放了回去，关上盒子，没再打开，程怡瞥见了一下，那是一根长的、圆柱形的物事，但是离得远，看不出来究竟是什么。

……

赵维出发去襄阳之前，天机院正在进行的炼钢平炉已经完成了所有的系统设计，第一座平炉样品已经在军器监的炼铁坊建造完成，紧挨着旁边的炼铁高炉，便于就地取用铁水进行测试。

平炉，是一种比较大型的炼钢炉，原本的历史上，欧洲急需将大量廉价的废钢炼成好钢，这才促使了平炉的产生，平炉实际上比转炉更晚诞生，但是到了21世纪，却逐渐被新兴的电炉取代，先于转炉被钢铁行业所淘汰。

平炉炼钢的优势是可以以任意配比的铁水、废钢和生铁为原料，通过不同的石灰、萤石、空气、铁矿石等配比，将不同的原料炼成纯度较高的钢水。当然，不同的生铁废钢材料需要搭配不同的石灰、萤石等造渣剂、不同的空气流量和不同的铁矿石量。总的来说，平炉比转炉的优点在于，炼钢的原材料需求比较低，出炉的钢铁品质也不差，但是缺点在于，平炉炼钢时间比转炉更长，需要额外提供热量以维持炼钢需要的温度（转炉只需要通过氧气和铁水中的碳反应产生的热量即可提供炼钢所需的高温），所以平炉炼钢的能耗比转炉高，经济性不如，这也是在后世，平炉首先被淘汰的原因。

然而，平炉的劣势是相对于转炉和更先进的电炉而言的，相对于这个时代的炼钢工艺，平炉那是完全碾压性的优势。

最古老的炼钢法，叫做“百炼钢”，就是将生铁烧红、烧软，然后反复锻打、冷却、再烧红、再锻打，所以有“百炼成钢”的说法，百炼钢锻打的过程，有两个目的，其一是通过反复不断地改变形状，将铁块内部的碳暴露在空气中氧化除去（所以工艺完成的标准是钢块重量不再减少），其二是通过反复锻打，消除金属内部的缺陷，值得质地密实（这也是后世冲压和锻造工艺最大的优势，也是人类造几万吨水压机、油压机的目的）。

大宋的钢铁技术水平，可以说是这个时代首屈一指的，蒙古与之不相上下，但也只是“炒钢”的阶段，也就是将生铁熔化，然后搅拌，利用空气中的氧去除铁水中的碳，使之成为钢或者熟铁，然后再反复锻打，这个搅拌铁水的过程中，熔炉是完全敞开的，不仅耗时，而且很难控制除碳的程度，炒得时间短了，碳除不干净，时间长了，又会使得铁水氧化，而且凝固之后的钢水，还是要像百炼钢工艺那样反复锻打，只不过锻打的次数比百炼钢要少很多。

而平炉炼钢，炉膛和空气是不直接连通的，主要依靠精确的氧化剂、造渣剂配料比例，直接得到需要的钢铁成分，成型之后不需要像以前那样反复锻打，过程可控、生产连续性好，耗时短，这样一来，优质钢的成本可以大幅度降低。

为了保证钢的品质，原料的品质也应该尽可能地高，也就是说从高炉出来的生铁就必须要保证品质，所以，赵维专门要求，高炉炼铁的时候，绝不能使用原质的石炭，必须使用木炭或者是炼焦后剩下的焦炭来炼铁。

天机院的众人均大惑不解，问赵维这是为何，赵维说：“你们家里烧石炭的时候，都没觉得石炭比木炭有种刺鼻的味道吗？哪怕你窗户大开、通风良好，凑近了炭炉，那股刺鼻的味道始终是存在的，不是吗？”

赵维这一问，有几个人点了点头，说：“确实如此，不过这又代表什么？”

“我从《墨经集注》里读到了一段记载，那就是隋唐之时，炼铁的工艺和我们现在没什么区别，但是那时打造的钢刀比我们现在产的刀互砍，折断的往往是我们现在生产的刀。”赵维说，“可是大家都是用的同样的铁矿、同样的工艺，唯一不同的地方就在炭上面，石炭的大规模开采和使用是我朝太祖时期开始的，隋唐期间炼铁几乎都用木炭，而我们用的几乎都是石炭。”

“是了，那定然是炭的问题。”一个院事默然说道。

赵维接着说：“我又注意到一个细节，就是石炭好像并不像木炭那样纯，不同地方出产的石炭，燃烧的品质虽然不同，但总是有一个共同点，那就是那股刺鼻的问道，或浓或淡，总是有那么一点，闻得多了还会令人产生头晕、恶心等中毒的症状，而木炭燃烧的时候只要通风良好，就不存在任何的异味。”

“那这到底是什么东西燃烧产生的气味？”

“硫磺！”秦九韶闭着眼说道。

“对，就是硫磺！”赵维肯定地说道，“石炭燃烧的时候总是有淡淡硫磺味，我猜想可能就是石炭里面的硫使得钢铁变得脆弱。为了验证这个想法，我在城里的一家铁匠铺，让铁匠用坩埚分别试过木炭、原质石炭和焦炭来炼铁，然后打成同样尺寸重量的铁片，然后用1两一个的砝码一点一点地累在上面，用木炭和焦炭炼出的铁片加到一定数量就被压弯了，而用原质石炭炼出来的铁片没有弯，而是直接断掉了。事实证明，我的猜想是正确的，石炭里面含有少量的硫磺，这种成分对钢铁的韧性十分不利。”

赵维接着说：“我相信，钢铁里面有很多含量很少的东西，这些微量的成分虽然很不起眼，但是它们的含量会在很大程度上影响钢铁本身的品质和性能，这个就需要大家一起去探索，通过大量的试验去找出各成分对钢铁的影响，只有了解了其中的奥秘，我们才能精准地调整钢铁成分，使其按照我们需要的品质产出。”

众人皆是恍然大悟一般地点头，赵维的一席话，从钢铁突破，开启了化学的探索之门，开启了一个新的时代！