兵仗局之行,让朱雄英彻底摸清了大明洪武十九年时雄厚的工业底子。他将全部精力投入到如何“优化”这已有的、且已然相当先进的体系之上。
接下来的日子,朱雄英几乎泡在了兵仗局的档案库和工匠作坊之间。他不仅反复研读那些关于高炉建造、维护和操作的卷宗记录,更虚心地请来几位须发皆白、经验最丰富的老炉头,详细询问实际操作中遇到的难题和积累的窍门。
“老丈,依您看,这坚炉炼铁时,最让人头疼的是何事?”朱雄英态度谦和,毫无皇太孙的架子。
一位姓张的老炉头见殿下真心求教,便也放开胆子,操着浓重的口音道:“回殿下,这炉子……有时候‘脾气’大得很!炉料下去,有时顺顺当当,火旺铁流;有时却会‘坐料’、‘悬料’,炉子憋得咕咕响,火候不均,出的铁水成色就差,甚至一炉废铁也是有的。全凭老汉们几十年积累的‘手感’,看火色,听风声,及时调整,但终究难保次次顺遂。”
另一位老匠人也补充道:“是啊殿下,还有那煤气,呼呼地往上冒,热力散失不少,看着都心疼。若能多留些热气在炉子里,想必能省下不少炭火。”
朱雄英仔细听着,结合自己前世零星了解的现代高炉原理,心中渐渐有了清晰的图像。
「问题根源,恐怕就在于这炉子内部的‘形状’!明代高炉多为直筒形或简单的曲线,炉料从上往下落,煤气从下往上升,两者之间的接触和分布,全凭自然下落,缺乏有效的引导和优化。所以才会出现下料不均、煤气利用不充分、炉况不稳定的问题。」
他意识到,自己无法在材料、动力上做出跨越时代的改进,但在几何形状上做文章,却是完全可行且立竿见影的。这正是一个文科生思维的优势所在——从系统和结构的角度思考问题。
数日的深思熟虑后,朱雄英召集了兵仗局的官员和主要的工匠首领。他没有直接抛出复杂的图纸,而是命人取来泥土和耐火泥,在工坊的空地上,亲手一边捏制模型,一边讲解。
“诸位请看,”朱雄英指着地上一个他按照记忆和理解捏出的粗糙模型,“现今的坚炉,内部多是直筒状,或略有弧度。本王思索良久,觉得或可尝试将其内部构型,细分为几个段落,使其各司其职,或许能让炉火更顺,吃料更匀。”
他指着泥模的不同部位,缓缓道出自己的构想:
“这最上方的进料口,可略微向内收口,做成一个‘喇叭颈’状。如此,可减少炙热煤气的逸出,让热量更集中在炉内;同时,也能让加入的炉料更均匀地分布开来,避免堆叠不均。”
“炉喉之下,炉身的主体部分,可设计成上小下大的锥形。如此一来,炉料在下落过程中,会自然地向四周摊开,改善炉内的透气性,让煤气能更顺畅地穿过料层,充分反应。”
“炉身向下,需一个过渡地带,此处可略微内收,作为炉腰,再向下逐渐外扩,形成炉腹。此段关乎煤气流股的稳定和炉料最终的熔化区域,形状需圆滑过渡,避免急转,以保炉况平稳。”
“最底部储存铁水和熔渣的区域,即炉缸,可考虑适当加深、加厚。如此既能增加单次出铁量,也能更好地隔绝铁水与炉底,保证铁水纯净,同时让熔渣有更充分的空间分离。”
朱雄英总结道:“简而言之,本王设想的是‘三段式’或更精细的‘五段式’炉型。其核心,在于通过内部轮廓的变化,引导炉料和煤气的流动,使之接触更充分,反应更彻底,炉况更稳定。这并非更换材料,也非增大炉体,只是优化其‘内在的廓形’,完全在现有的筑炉技艺之内。”
他环视众人,语气诚恳:“此法乃本王推演所想,能否成事,还需诸位老师傅亲手验证。我等可先筑一小号实验炉,按此构型建造,与旧式炉同时开炼,比较其出铁效率、燃料消耗和铁水成色。若果真有效,再推广不迟。”
兵仗局的官员和工匠们,起初听得云里雾里,但看着皇太孙手中那轮廓分明、各段功能清晰的泥模,再结合自己多年实际操作中遇到的痛点,慢慢品出味来!尤其是那几位老炉头,眼睛越来越亮。
“妙啊!”张老炉头激动地拍腿,“殿下这‘收口’、‘锥身’的说法,老汉虽说不明白大道理,但一想就觉得在理!那煤气确实不该让它白白跑了,料下得不匀最是头疼!若真能像殿下说的这样,让料自己铺匀称,那老汉们可就省心多了!”
其他工匠也纷纷点头,他们或许不懂流体力学,但常年与火炉打交道的直觉告诉他们,这个思路极有可能成功!而且,正如皇太孙所言,这只是改变炉子内部的形状,用的还是原来的泥料和砖石,工艺上并无天堑。
说干就干。在朱雄英的亲自督导下,兵仗局抽调精干匠人,按照泥模的比例,开始建造一座小型实验炉。整个过程,朱雄英并未过多干涉具体工艺,完全信任工匠们的经验,只在关键轮廓尺寸上予以把握。
数日后,一座按照“五段式”新构型建造的小型坚炉,与旁边一座同等大小的传统直筒形坚炉,同时点火开炉。
所有的官员和工匠都屏息凝神,密切关注着两座炉子的情况。起初,并无太大区别。但随着冶炼进行,细微的差异开始显现。
新式炉的加料口,煤气逸出的灼热感似乎确实弱了一些;透过观察孔看去,料面下降得更为均匀平稳,未见明显的“悬料”迹象;老炉头们侧耳倾听,新炉内的风声也显得更为顺畅悠长,少了些憋闷的杂音。
到了出铁的时刻,更是高下立判!新式炉出铁流畅,铁水色泽明亮,渣铁分离清晰;而旧式炉则略显粘滞,铁水成色稍逊。
连续数次的对比试验下来,结果趋于一致:新式“五段式”炉型,在同等投料下,出铁时间略有缩短,铁水质量更加稳定,而最重要的——木炭消耗量,平均降低了近一成半!
消息传出,兵仗局上下震动!所有参与此事的工匠,看向朱雄英的目光,充满了难以置信的敬佩!这看似只是改变了一下炉子形状,竟有如此奇效!
朱雄英心中也松了一口气,喜悦之余,更加笃定。
「果然,优化结构,往往是效率提升最直接、最经济的途径。这一步,走对了!」
他没有居功,而是对众工匠勉励道:“此非本王之能,实乃诸位老师傅技艺精湛,方能将本王粗浅之想化为现实。此新炉型,便命名为‘洪武高效炉’,以彰我大明工匠智慧!”
一次基于深刻理解、尊重现有工艺、并通过严谨实验验证的结构优化,取得了圆满成功。这不仅提升了冶炼效率,更极大地增强了朱雄英在工匠心中的威望,为他后续更深入的技术革新,铺平了道路。他的目光,已经投向了下一个可能优化的环节——鼓风系统。