第八百七十一章平爐和高爐
等到了熙寧十年，經過改造的冶爐，產量已經翻倍，平均年產八萬斤左右，而且隨着焦煤的使用，高爐的擴大，各種先進技術的投入，以及南方二林部，渡口，鄭州，徐州，鄆州，兩浙路梧州諸地鐵礦的發現，南方鋼鐵的產能已經直追北方，三司對元豐元年的預估，全國鐵課，將達到一千三百萬斤左右。
不過各地鋼鐵質量參差不齊，最好的鋼鐵在二林部和梧州，這兩處出產的鋼鐵，除了用作鑄造槍炮，兵器之外，常常被其它鐵冶，用作改良自己鋼鐵品質的“鐵母”。
但是交趾鐵，因爲鐵礦和煤礦的品質關係，比二林部的二林長刀以及兩浙路的龍泉寶劍還要更勝一籌，最關鍵的是，第六代高爐經過前五代二十多年的積累之後，產生了質的飛躍！
從結構上來說，這已經是一座近代意義上的冶鐵高爐！
冶州高爐和後世一樣採用了鋼板作爲爐殼，殼內砌耐火磚內襯。高爐本體自上而下，分爲爐喉、爐身、爐腰、爐腹、爐缸五大部分，與後世幾乎一模一樣。
高爐生產時，同樣是從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑——石灰石，從位於爐子下部沿爐周的風口吹入經預熱的空氣。
煉出的鐵水從鐵口放出，爐渣從渣口排出。
產生的煤氣從爐頂排出，經除塵後，作爲熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐的燃料，同時還是製備硫酸和氨水的生產原料和燃料。
熾熱的煤氣，還是鍊鋼爐的重要燃料。
而爐渣，又是磚廠和水泥廠的原料。
高爐的上料和配料系統，也採用了容積配料法和重量配料法。其中鐵礦和焦煤用的是容積固定的斗車，而石灰石則採用斗車加彈簧大稱平臺。
高爐爐殼內部的耐火磚，底部厚達一米，頂部也厚達四十公分，煉爐底部採用石墨磚，上部爲礬土燒製的高鋁磚。
另外還有補充燃燒的吹料系統，這口高爐吹的是煤粉。
爐外掛着鐵質的水箱作爲冷卻系統，以防止爐殼在高溫下軟塌。
除此之外，還有無數嚴格的的操作規範，作業流程，保護措施，全都是一條條人命換來的經驗教訓。
這個高爐嚴格說起來只能算作小爐，一爐只能生產鐵水兩千斤，別說和後世相比，就連大宋如今的普通鐵冶一爐的產量都達不到。
但是它有個現代高爐的特點，就是一旦點火，晝夜不停，一天能夠熔鍊四爐，日產就是八千斤。
一年三百萬斤，一個高爐就幾乎佔了十年前大宋鐵課的一大半！而且無需如以前那樣煉一爐毀一爐造一爐，一個高爐能夠連續使用十年以上！
這個高爐，是皇家理工學院，眉山理工學院，鐘山理工學院，司天監，將作監，三司胄案，商州胄案，石家，四通商號，皇宋銀行齊心協力攻關的結果。
高爐的總設計師是石富，副總設計師是陳昭明，趙宗佑，負責研發。
總監理是蘇油，副監理是石鍮，負責協調資金，人力，物力，從四面八方抽調精英參與設計，計算，討論……
方案五年前就已經拿出來了，中間有反覆修改，關鍵部位如耐火磚，吹料系統，渣口，鐵口，無數的小設計小改進，都在各地的鐵冶進行過實驗。
所以這個高爐，可謂是大宋舉國理工人才，能工巧匠，各地鐵監，實際管理者們共同的智慧結晶。
等到所有的設計，計算，實驗最後都做完了，高爐卻卡在了礦料上。
大宋各地的煤鐵礦標本，經過皇家理工學院的檢測，只有渡口的勉強合格，其餘含硫均太高，會嚴重影響高爐壽命和鐵料品質。
倒是聽風閣經過千辛萬苦，從西夏祁連山脈和遼國大草原上搞到的礦料，檢測通過。
趙頊在敷文閣收到報告後，氣得當場就摔了書桌上的碧玉山子。
蘇油在密摺中安慰趙頊，冶金的進步是一點一點積累起來的，就和理工的學問一樣，雖然大高爐一時造不成，但是各處鐵冶上使用的小措施小改進，也讓大宋的鋼鐵產量在十年內翻了一番，這個成績已經很不錯了。
可兩人心中，其實都難免遺憾。
交趾的征服和高品位煤鐵礦的發現，終於給美夢送來了舒適的枕頭。
鋼鐵的生產是一個長期而複雜的準備過程，在交趾興建如今大宋最大的鋼鐵基地，可以說是完全是白手起家。
勘探，繪圖，開路，架橋，試煉，確定品位，修建鐵軌，組織人力，搬運機械，炸礦，開採，建造中轉倉房，修建港口，組織船運……
等到第一爐鐵水煉出來後，蘇油一點興奮感都沒有了，就好像將地丁膠遞到自己面前的張道長一樣，在豐功偉績面前，只剩下淡淡的裝逼味道……
不是想裝逼，真的是太特麼累，連裝逼的力氣都沒有了！
高爐不但能夠產生鐵，還能產錳鐵，但是真正在應用上有用的，是鋼材和錳鋼，以及球墨鑄鐵。
所以這些都還要要鍊鋼爐進行精煉。
大宋理工發展的精煉，一直都是走的平爐的路子。
從當年最早的帶蓋兒石墨坩堝，外加焦炭底部強吹熱空氣熔鍊開始，從小到大，一步步慢慢走過來。
後來有了玻璃，四通又開始用坩堝爐熔鍊玻璃。
平爐，其實質就是一個超級巨大坩堝爐，模樣有些像一個巨大的有蓋子的平底鍋。
但是之前受加熱效率的影響，平爐的體積註定大不了，一鍋也煉不了多少鋼。
直到石富將腦筋動到了了煤氣上。
當時的煤氣還沒有如今這麼多的應用，白白浪費掉不少，等到有了球閥和壓力錶之後，石富纔在坩堝爐側面多引了一根進氣管，添加了爐頭，用來走煤氣。
所以現在的鍊鋼平爐，爐膛是一個熔池，底部帶有加熱空氣和煤氣的蓄熱室。整體結構由熔鍊室、爐頭、上升道、沉渣室、蓄熱室、換向閥、煙道、煙囪等組成。
熔鍊室是平爐的中心部分，前面有裝料爐門、後面底部有出鋼口。
熔鍊室有厚厚的防火罩蓋子，熔鍊過程在密封環境中進行，通過輪番灌入熱空氣和煤氣，進行燃燒加溫和還原反應。
生鐵液在這樣的環境裡，過量的碳被氧化，帶走，鐵液的含碳量漸漸減少，變成鋼水。
平爐熔鍊室使用的是鹼性耐火材料，也就是鋁礬土磚築砌，與轉爐鍊鋼不同的是，轉爐只需要利用鐵水自身提供的熱量，就能靠吹入熱空氣，完成鍊鋼過程。
而平爐因爲爐體龐大，冶煉時間長，爐牆散熱損失和高溫廢氣帶走的熱量大，因此必須從外部供給燃料和使用預熱空氣，方能保持鍊鋼時需要的熱量和氧氣。
一爐鋼需要二十四個小時才能煉出來。
但是相比轉爐，平爐也有更多的先進之處。這玩意兒溫度高，能夠將廢鐵廢鋼進行重新熔鍊，能夠精確調控和配比，能夠往裡邊增加其餘金屬和非金屬添加劑，調成合金鋼或者球墨鑄鐵。
球墨鑄鐵說起來很高大上，就是通過球化和孕育處理，讓鐵器中的碳以球狀石墨的形式存在，可以有效地提高了鑄鐵的機械性能，特別是提高了塑性和韌性，從而得到碳鋼強度的鑄鐵。
種花家爲了對抗本土鋼鐵中大量存在的硫，提高鋼鐵性能，其實早在漢魏時期，就已經發明瞭球狀石墨鑄鐵。
而渡口鐵的加入，讓球墨鑄鐵工藝更加完善方便，因爲那裡的鐵料，富含稀土和鎂，以渡口鐵爲“鐵母”，能夠極大的改善鑄鐵的性能。
如果往裡邊添加富錳渣或者鏡鐵，得到的就是高錳鋼。