杨铮道:“那日在前院,我见古大叔带人冶铁,众人身上汗气蒸腾,院中明眼可见有些水雾。那风箱与诸人不远,送风之时,不免会将一些水雾也吹入炉中。此节影响虽不会很大,但若将风管做长一些,将鼓风轮单隔出来,当可避免。”
相较于前面所提的一点,这个倒更好理解。水火自来就不相容,火中参水,对于提升炉温自然不利。不过院中冶铁时,也不过二十多人,纵然汗气蒸腾,所形成的雾气也较为有限。这一点的重要性,却似不如前一点。
可古常勇冶铁多年,深知有时便是一点看似微不足道的东西,便可左右最终的成败。所以对杨铮所提的第二点,并未忽视。
说完了前两点比较简单的,杨铮要说的第三点,就有些复杂了。
当日见古常勇他们冶铁时,院中热浪灼人,这自然是由炉内散出的,充分说明炉体的保温性能并不好。若能在一定程度上解决这个问题,便可使炉温提升不少。
此时砌筑冶铁炉的主要材料,是以观音土为主的混合粘土。观音土便是高岭土,融点极高,是比较理想的冶铁耐火材料。对这方面,杨铮自然没什么建言,他也压根就不知道此时还能有什么更好的替代品。
他要做的改动,只是在结构上。
原来的炉壁只是厚实的一层,杨铮将其改为中空的两层。因还要顾及炉壁承重,内里需要加许多熟铁条以为筋。同时侧面支撑的粗木桩也不能完全弃置不用,涉及安全问题,着实不敢有半点马虎或想当然。在未有实验数据支撑前,要尽量保有之前的承重形式。反正木头导热性本就比较差,让其直接支撑内墙,再砌于外墙之内,也并不会有太大影响。
杨铮连说带画,费了许多工夫,总算将他对冶铁炉的改造想法讲完了。古家父子也表示听懂了,可古成冶却问道:“杨兄弟,你何以肯定双层炉壁比单层的更不易散热?”
杨铮道:“古大哥可有过这种经验:家中的棉被时间长了,盖着就不暖和了。若是将棉絮拆出来,重新弹得蓬松再缝进被中,便会暖和许多。”
古成冶想了想,点头道:“似乎是这个道理。”
杨铮道:“古大哥可先做个验证。用砌炉子的土做两块方砖,厚度一般,但将一块做成中空的。然后生一炉火,火上架一块厚薄均匀的铁板,再将两砖放于铁板上。于两砖之上各放一壶水……嗯,水不好,未必能开,即便能开用时也长。那就放两块大小相同的油脂或黄蜡,哪一块先化开,便说明哪一块传热更快。”
说完之后,将所设计的实验从黄纸上画了出来。
古成冶看得颇有兴味道:“这验证之法倒很有意思。不知这两块方砖下的铁板,又有何用?”
杨铮道:“铁器极易传热,这样可保证两块方砖所受之热大体相当。若直接用火加热,难保会有偏差。”
古成冶点头道:“原来如此。嗯,很有道理,很有道理!”
砌一座大冶铁炉,即费时又费力,算下来可都是银钱。先以实验验证,自是无可厚非。杨铮也很希望用事实坚定他们改造冶炼炉的决心,这比说一万句话都好使。
解决了炉体的问题,杨铮也问了一个他很不解的问题:“为何所有的冶铁炉,都是敞着口的?”
冶铁炉敞着口,必然会散失很多热量,甚至比从侧面炉壁散失得更多。蒸馒头总是最上面那笼先熟,盖上壶盖烧水总是比开着盖更快……类似的例子随处可见,根本无须多说。
而古常勇的回答也很简单:“一者容易炸炉,二者不易把控,三者要炒熟铁无法闭口。”
杨铮心想,炸炉确是极大的隐患,仅此一点便不能太冒失了。而此时匠人的经验,多半依赖于能够直接观察到炉内情形。若封了口,可就极不方便了。
他也未指望对古记铁铺冶铁炉的改造能一步到位,他的一些想法也未见得能行得通,也有些想当然的成分在内。只要能将他之前所提的三点做起来,并且有了效果,后面再慢慢摸索着看吧。
暂且将冶铁炉的想法按下,他又取了张草纸,画起了鼓风轮的图样。
首先将座子的样式及位置改了改,由一块方木板改为条凳样子,这样腿长不一的人便可通过所坐位置的不同自行调整。随后他将手扶的立杆,改为了正前方的杠杆,这样操作之人便可以俯身把握支撑身体。
最大的改动,便是传动皮带与两个转轮,将其变为齿轮与链条的形式。后轮上增加了棘轮结构,配以一个轴承,这样便可实现单向传动。
整个改动完成,杨铮不禁脸上露出微笑。这东西若再改一下,加上前后两个轮子,便是自行车了。
后世自行车的样式,经过许多年的演变,最终有了定式。这并非只为了好看,更重要的是符合人体工学,使骑乘的人更加舒适,也就有利于长时间骑行。
同样的结构移植到鼓风轮上,自然也能发挥其优点。
其实早先杨铮便想做成齿轮加链条的传动形式,只因担心古记铁铺的工艺做不出来,才换成了皮带传动这种加工起来相对简单的形式。
在看了古成冶给的抄本后,他才知道,比较简单的机械结构,此时完全是可以做出来的。所差者在于,材料质量有些不足,所以不免会粗重一些。另外许多精细的小部件,做起来很费事,成本也就变得很高,无法实现规模化量产,因而基本没什么实用价值可言。
不过若用在改良冶铁设备上,做这些精细的东西就有了意义。而且这东西至少在短时间内,并未打算向外传播,也就不必考虑其经济价值如何。
华夏使用齿轮传动的历史,可追溯到春秋战国时期。此时南直隶等工坊兴盛的地区,所用动力早已经不限于人力,风力、水力、畜力应用极广,其间多数都用到齿轮传动,既有钢铁等金属制的,也有木制的。
古家父子对齿轮并不陌生,但之前所见均齿牙均是平头的。杨铮所画的尖头齿牙,配以链条,虽看着有些新鲜,却还不至于大惊小怪。
古成冶道:“这物件打制起来,可着实有些不易。光是这些浑圆等大的铁珠子,就要费不少事;这链条虽只有四五个部件,却也要做得等大才行;这飞轮上的弹片,怕是要用百煅之法打制才能保证韧性十足。”他嘴上虽是叫苦,眼睛却变得极亮,就好似老餮见了美食一般。
古常勇笑道:“这物件做得如此精巧,合上外面的盖子,怕是谁也参不透内里如何。”看来古掌柜更加在意的是工艺的保密性。
杨铮见他们很有兴趣,也自放了心。或许将来这世上第一辆自行车,便要出自古世之手。
这一番话说完,杨铮正准备告辞,古成冶忽问道:“杨兄弟,若把冶铁炉改成封口的,该如何做呢?”
杨铮闻言不禁有些犹豫。难得碰到这么个有钻研精神的,他自是愿意说说。可那些想法,他也不知道行不行,万一出了事情,可就没法交待了。沉吟了一下,说道:“这些想法,我并没有把握。你如果想试试,可以建个小炉,有了经验再做大的。”
古成冶点头道:“好。”
杨铮又拾起炭条,画了个闭口的炉形。上方留出一个可开闭的口,用以投放炉料。侧面一圈偏上的位置,留几眼可塞闭的小孔,需要时便可打开观察炉内情况。最后从炉体侧上方的位置,画了一个通风口,与两层炉壁之间最上部相连,然后将两层炉壁的空隙当中画了几道螺旋线,最后于最下面引一道出风口。
他讲解道:“炉内排出的风,必然极热,从这个口排出后,让其盘绕于两壁之间,便有保温的作用。热气总是向上走,我们反其道而行之,从上而下环绕排出,这样便能将更多的热留在炉壁当中。”
古常勇赞道:“此法甚妙,必然可行!”
杨铮苦笑道:“古大叔,你不担心炸炉吗?”
古常勇闻言不禁一滞,思索片刻后说道:“何以会炸炉,确是要搞个明白才行。”
古成冶道:“先用小炉试试,或许能寻到些原因。”
杨铮道:“切记安全第一。”
古成冶笑道:“炸炉又不是点炮仗,会爆得惊天动地。炉体炸开,虽有碎石四溅的可能,但最危险的还是铁液崩出。”
杨铮道:“总之都要小心才是。”
此时炼铁,所用燃料以燋为主,辅以小部分木炭。所谓之燋,是将煤如烧制木炭那样在窑中烧制而得,其实就是土法烧制的焦炭。煤的成分本就很复杂,再加上木炭、铁矿这些东西,最终会起什么反应,实是难以预料。相较而言,敞开了口,确是比只留一道通风口要安全许多。
古常勇道:“小兄弟,你放心,这等事情我们绝不会马虎的。”
杨铮听了,总算放心了一些。
这时已经快到正午,杨铮便向古家父子告辞。古常勇留他吃饭,杨铮道,进城后还没去过姐夫那里,午后知州又要召见,还须养养精神。古常勇便不再留他,与古成冶一道将他送至店外。