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工欲善其事必先利其器,要造大炮就先要准备造炮的设备。刘璎要对炮筒子进行最初级的加工,就要制造机床。今天他来到刚建立起来的第一个机加工厂房,指导最初级的两台机床的制造。
这些工匠早来了一个月,已经干了不少活。他看到已经打造好的两个木头案子,这是车床和镗床的床身,都是用粗重的木料制造,看着很笨重的样子。
车床最基本的五大部分是:动力、主轴、床身、拖板刀架、刀具。
动力是风车,正在建造。动力的传递是通过木制的轴和皮带轮。
现在床身有了,该制造另一个关键,就是主轴。有前后两个轴承座来固定一根主轴,所有的这些都是木料制作的。
工匠们对此也是有疑问的,郎狗窝就问:“大少爷,这轴和轴承座都是木头的,您看能行吗?”
刘璎回答道:“要我说,只能是勉强。但是它能应付几天就大功告成了,因为,只要它能转动起来,第一批要干的活就是自己。它自己的轴和轴承座都要自己做出来,这不是就有铁的轴和轴承了吗?”
郎狗窝:“啊?这是自己的刀削自己的把?”
刘璎笑了:“是,就是自己的刀削自己的把。不光是主轴,车床上还有多零件都需要它自己做。只要我们有了加工的能力,用不了多久,利用它加工出来的零件组装的后代车床要比它自身强百倍,这也叫青出于蓝而胜于蓝吧。”
这处厂房南面不远就是炼铁场,炼铁场的管事韩宝贵听说大少爷来了就赶过来。一是来迎接,二是他有事情要请教,他怕大少爷没到炼铁场就走了,实际上刘璎正准备去。于是他对郎狗窝说道:“我还要在岛上多住几天,有什么事可以去找我。”说罢他随韩宝贵去了炼铁场。
韩宝贵本来在南平矿场,也被刘璎调过来做这里铁场的主事。
刘璎去铁场是关心机床刀具的事,要切削钢铁,刀具必须更坚硬,这就需要好钢。俗话说没有金刚钻就别揽瓷器活,能在瓷器上钻眼的钻头一定要硬,古人都是用镶嵌金刚石的办法,可现代里就不是用金刚石了,毕竟金刚石的成本太高,加工性能差。
机床上用的刀具也可以采用镶嵌金刚石的办法,但是最好还是用高硬度的合金钢,价格低也便于加工。是的,刀具本身也需要加工,金刚石那么硬,谁又能加工它呢?
岛上的炼铁场不光出产熟铁、锻铁,已经可以炼钢了,一个月前刘璎交代他们炼工具钢,当然也要给出办法,告诉他们怎么做。现在韩宝贵急着找他定是有问题。
到了炼铁场刘璎先在工场里转了一圈,看看各处的情况。工场里现在有两座冶炼的高炉了,工匠也多了,工场里很忙碌,非常多的产品分类堆积在那,刘璎是知道的,这些日用品、农具等都是为出海贸易准备的,展七雄的船队又要出海了,铁器是刘家出口的大宗商品。
他也特别注意查看了炼钢的部分。刘璎最早在廖凯的矿场里就搞出来吹氧炼铁的方法,其实那就是现代里炼钢的办法。只是因为此时缺少技术和设备,不能很好地控制,所以没办法得到自己希望得到的钢材,只能得到熟铁。也就是说:方法是对的,要点是缺少技术。
刘璎现在看到的就是这样的情景,炼钢的器具是耐火材料做的一个很厚的钵(盆),它容量不大但是很笨重,用它接高炉里出来的铁水,然后两个人抬到炼熟铁的工位,用鼓风机吹空气(吹氧)炼钢,或者熟铁。
炼钢用的这个“盆”,它的名字叫氧化钵。
这办法很原始,其实现代里的炼钢的转炉的原理与它大同小异。所不同的就是大小差别,产量差别。现代的转炉有小房子那么大,用巨大的吊车吊着,一次出钢十几吨,或几十吨。而此时的那个氧化钵只有洗脸盆那么小,一次出钢几十斤。第二个差别就是吹氧,现代里用的是纯氧气,这里的办法是用风箱吹空气。
古今的办法原理是相同的,主要区别在于测量可控制的技术水平。
正是因为刘璎懂得这个道理,所以在他的指导下,炼铁场已经可以炼钢了,只是产量很小。
随后韩宝贵把刘璎领到自己的房间,拿出十几个小的金属块给刘璎看。
他说:“大少爷,这就是我们实验做出来的工具钢,可总是达不到要求,硬度不够,质地也不均匀。”
测试硬度就是在不同的物料上划痕迹,比如在不同的石头上划。办法原始,理论上并不差。
“工具钢”是现代的名称,就是可以做切削金属的钢,这名词当然是刘璎教给他们的,古代人可是没这个概念。
刘璎让他们生产工具钢就是给机床做刀具用的,这是刘璎给炼铁场的任务。
刘璎拿着金属块端详,看着打磨的很规矩,闪闪发亮的明显是好钢,比普通的钢要强的多。如果用它打造兵器,那一定是宝刀、宝剑,说不定还是无价之宝呢?
他一看就知道,这是用砂轮磨的。他们的工场里已经有了砂轮,当然是手摇或者脚踏,不会是电动的。
在现代的概念里,砂轮被称作“工业的牙齿”。这个意思就是说,第一次的原料加工一定是砂轮,没有砂轮就没有刀具,也就没有机械加工。
刘璎再仔细看,小金属块锐利的角上都磨秃了,这就是他们实验的结果,说明硬度不够。
刘璎知道,要想明确找出原因就需要显微镜,而且是高倍的才行,在显微镜下可以分析金属的细微结构。现在当然没办法,只能凭着经验去分析,或者叫“猜”。猜到什么问题再去想办法纠正。
看来还要研制显微镜,虽然做不出高质量的光学玻璃,差一点也凑合,有,总比没有强。
刘璎拿着金属块琢磨,好长时间不说话,问题确实难“猜”。
过一会刘璎说:“现在还能在炼一炉吗?我看看。”
韩宝贵说:“回大少爷的话,要下午了,午饭后就差不多可以出炉。”
刘璎:“好,那就等一等。这样吧,现在我们去看看合金钢所用原料的加工。”
他说的原料就是炼制工具钢所需要的特殊原料。工具钢有很多种,本质上是合金钢,就是添加了其他的原料。
刘璎对冶炼是外行,但是现代工业圈子里混的人,还是有基本知识的。至于加入什么原料好,按现在的条件说,是有什么就算什么,如果指定某种矿物,古代人不懂,当然就找不到。说“有什么就用什么”是没办法的办法。
现在有什么稀有金属呢?镍、铬、钴等品种还是有的,工匠们也知道。比如说,古代造铜钱、银钱、喝酒的壶等等的,就掺杂这些金属。古人这么做不是掺假,是为了求得更好的品质,当然添加的是微量。古人还是很讲究信誉的。
刘璎说要看的就是指这些特殊原料。
在准备材料的场地他看到筛选粉碎的原料,场地也很干净,似乎挑不出来什么毛病。
刘璎耐心地等到了下午,到现场观看。他所看到的都是按照他交代的方法去做的。
工匠们先把定量的添加原料加入到氧化钵中,然后倒入铁水、吹风,工匠通过滤镜片观察火候。炼好的钢水倒入砂型中,这就是工具钢的成品了。
自从有了玻璃也为炼钢炼铁提供了深色的滤光镜,就是玻璃原料中加入染料。通过不同颜色的滤镜片观察铁水,可以间接判断温度和碳的含量。这样一来,虽然没有先进的分析仪器,也可以大略掌握冶炼的质量。
刘璎看到的这些过程没发现什么毛病,于是他对韩宝贵说道:“你的试验先停一停,容我想一想。”
然后刘璎郁郁不欢地回到自己的住处,他的脑子里可没闲着,一直在思考问题究竟出在哪里。他对机械加工、制造的很多方面都很清楚,有的方面也可以称为专家,可是很遗憾,他对冶炼、热加工他只是知道大概的原理,基本上是外行。
下午到晚上他也没出去,就闷在自己的房间里。
到晚饭的时候,刘谨和刘诠他们回来了。刘璎依然与父亲三叔在一起吃放,说话,可是刘谨也看出他有些不对,老是走神。
刘谨问:“璎儿你有什么不顺当的事吗?还是哪儿不舒服?要不要找大夫来看看?”
刘璎答道:“父亲,没什么事,是炼铁场那边的试验有些不顺当,是我思虑过重了。”
刘诠说道:“这可不好,凡事不可太较真。要不吃完饭我们出去练一套拳,活动活动。”
刘璎高兴地说道:“好,很长时间没跟三叔练拳了。”
有亲人陪着就是好,他和刘诠练了一套拳,身体活动开了,心情也舒畅了。
俗话说:日有所思夜有所梦,思绪太重了,做梦都是炼铁炼钢。
做梦还真的解决了问题。
原来的方法是,只有炼工具钢的那一小部分才加入特别的原料,因此没有往高炉里边加。刘璎想到,这种办法会导致冶炼不充分,造成质地不均匀。
那么如果直接往高炉里加原料,这一炉铁水又不能都去炼工具钢,浪费了比较贵重的原料,为了得到合格的工具钢,也是应该的投入,浪费就浪费吧。
如果要把这一炉铁水都炼成工具钢则原来的氧化钵太小了,这就需要一个类似于现代里转炉那么大的氧化钵。再者说,即便不需要那么多的工具钢,但是马上就要铸造大炮,这也需要更多的钢,也必须要设法解决氧化钵的容量问题。