第二百零一章 坩埚炼钢

    忙完了官场上的迎来送往，李植开始研究坩埚炼钢。
    虽然苏钢的质量不错，达到后世普通钢材的标准，但仍然含有相当的硫和磷，用来做工具钢有些勉强。而且苏钢价格昂贵，一斤苏钢要二两五钱银子，用来制作刺刀导致刺刀成本很高。李植现在有八千把在役步枪和两千把库存步枪，这一万把步枪刺刀的苏钢成本就达到两万五千两银子。如果李植要扩充部队，还要花更多银子买苏钢。
    另外李植还需要优质钢材制造燧发枪机的主弹簧和扣簧片。钢材质量是决定这两个弹簧效果的关键，直接决定了步枪的击发率。目前用苏钢制造的步枪击发率在八成多，如果击发率进一步提高，射击的命中率也能得到一定的提高。
    最后，好的钢材可以为李植带来巨大的利润。苏钢卖到北方要二两五钱一斤，如果李植以略低的价格出售更好钢材，可以抢夺不少苏钢的市场，利润巨大。
    要知道在这个时代，精钢极为稀缺，甚至可以当作等价物使用。一些富裕的家庭都会窖藏储备一些精钢，以备不时之需。如果李植炼出好的钢材，一定会有市场。
    李植迫切需要更好更便宜的优质钢材，而十八世纪中期出现的坩埚炼钢无疑是李植可选的唯一方案。这种炼钢法用熟铁做原料，用石墨做坩埚渗碳材料和还原剂，用石灰石做造渣剂，炼出来的钢铁质量很好。这种炼钢法在历史上被使用了一个世纪，直到十九世纪末电弧炉炼钢发明后才被取代。
    坩埚炼钢法作为一种十八世纪的技术，还是比较简单的。李植在穿越前研究过一些土法坩埚炼钢方法，现在正好拿来用。
    坩埚炼钢的难点在于需要一千六百度的温度，李植找到了蔡怀水，让他负责采购能承受这么高温度的坩埚。
    蔡怀水如今一个月月钱四两，已经娶了翠儿做媳妇，上个月刚生下一个大胖儿子。四两银子这年头足以让五口之家过上小康日子，何况蔡怀水在玻璃作坊做窑头还管一日三餐。虽然被父亲赶出了家门，但是他并没有在外面饿死，而是活得有声有色。他如今对自己在范家庄的生活十分满意，对带给他这个生活的李植也相当忠诚。
    “蔡怀水，我需要比烧玻璃还高一些温度的坩埚，你知道哪里有吗？”
    蔡怀水想了想，说道：“大人，做烧这么高温度的坩埚也是能做的，那便要用黑滑石做坩埚了，这黑滑石矿产不多，做大口饭碗那么大口，四寸深的坩埚要花二两银子，德州那边有人用这样的坩埚烧瓷，那边买得到。”
    李植想了想，猜测蔡怀水说的黑滑石大概就是石墨了，说道：“用一半黑滑石，一半粘土做坩埚，是不是能便宜些。”
    “那一个坩埚也要一两二、三钱银子。”
    李植算了算，觉得蔡怀水说的坩埚起码能装十几斤钢铁，这样算下来坩埚炼钢的成本比买苏钢便宜多了。李植点头说道：“没关系，那你就去联系购买这样的坩埚吧，先买一百个来。要是我用你买的坩埚炼钢炼成了，我赏你二十两银子。”
    蔡怀水闻言一喜，说道：“东家借我三个家丁四匹马，两辆马车，我带人去德州买黑滑石坩埚。”
    蔡怀水当天就出发往德州去了，六天后用马车运了一百个坩埚回来。
    李植仔细看了看那坩埚，发现确实是用石墨和粘土做的。
    有了坩埚，李植就开始修筑坩埚炼钢的炉子了。这种炉子用耐火砖做成，下面是空的，空腔旁边有个鼓风口，用人力不断鼓风。炉子中间有铁条做成的炉桥。炉桥上面装满焦炭，焦炭中间放置石墨坩埚，炉子上面的炉盖上留着一个孔。这个孔用来观察铁水和搅拌铁水。
    这个炉子里，可以放五个坩埚。
    焦炭在明末被用于炼钢。李植派人在天津附近找了找，在遵化的官营炼钢厂附近找到了炼焦的作坊，买到了焦炭。
    花了三天做好了炉子，李植就开始试验炼钢了。
    李植在炉子里堆满了焦炭，在焦炭下面防置木材，把这些木材点燃，逐渐把焦炭烧着了。这时候坩埚不放进炉子，等炉子烧了半个时辰烧热了，才把空坩埚放进去。然后用力鼓风下料，把坩埚烧得火热后，才把预热过的熟铁放进坩埚里。
    同时在熟铁里放上一些石灰粉，用来造渣。
    关上炉子烧几个小时，等炉子里的坩埚材料石墨渗入铁水内，把铁水变成钢水后，打开炉子勺出浮在钢水上面的炉渣，然后倒出钢水。让钢水在模具里变成钢锭后，便得到了需要的钢材。
    李植也不知道到底要烧几个小时才能渗碳完全，就试烧了多次。炼制钢材的时候坩埚反复使用，结果有一个坩埚用到第五次时候裂开了。漏出来的铁水废掉了一整个炉子，好在没有漏在炉子外面伤到李植。
    看来这个石墨坩埚只能重复使用三、四次，李植从此把用过三次的坩埚都扔了，不再使用。
    最后烧了十几个坩埚的铁水后，李植发现烧两个半小时渗碳就比较合适，烧出来的是钢材。
    但第一炉钢水烧出后，效果不好。李植让铁匠用造出来的钢材做了个弹簧。结果那弹簧压了十几次就弹性减弱了，显然这次炼出的钢材不合格。
    李植猜测是钢铁中含磷和硫太多了，尤其是含磷过高。磷与铁形成极脆的化合物磷化三铁，在室温下使得钢的塑性和韧性急剧下降。
    李植再次试验，这次他等铁水烧化后在坩埚里加入更多石灰石、萤石、河沙和纯碱造渣，然后在炼制过程中不停用铁棒搅动铁水，希望能除去更多硫和磷。
    这一坩埚炼出来的钢材质量明显提高，做出的弹簧已经可以媲美苏钢制品了。但是李植依旧不满足，坩埚炼钢造出的产品应该强于苏钢，显然生产工艺还可以改进。(未完待续。)