第五节试验炉窖
作者:法拉第      更新:2017-12-19 12:26      字数:6431

这次温度计的“研制”,让姜海涛手下这些工匠的分组负责制基本成形。当然,这里面也因为负责工匠的能力不同而有很大差别。

比如轸老头,虽然经验丰富,但创新能力差点,负责的造纸工作就一直进展缓慢。姜海涛考虑一段时间后决定,让豫负责造纸术和螺旋桨的试验。反正现在因为木料危机,造船、改船工作已经暂时停止了。现在铜的来源有了保障,可以匀出一些供他造铜螺旋桨。不过在风帆的压制下,螺旋桨的作用一直不太被看好。车船也试验得差不多了,只是缺乏必要的用途。宫里倒是要求造几艘小车船作为姬妃、归苓她们的游船,于是在姜海涛的描述下,豫带人造了几艘双人座位的双体车船,就跟他在公园里玩过的游船类似。帆船现在很火,已经成为胡城与蓼、霍之间重要的运输工具。特别是冶炼出的铜锭,都要靠帆船定期送回来。

轸老头被调整到负责农具试验,因为脱粒机、曲辕犁、翻车、风车这些东西也算是木器,石、铜等材料用得很少,轸老头算是回去搞“本专业”了。而且他不再负责具体技术问题,更多的像一个分配人手、物资的总管。大多数工匠对农具很熟悉,因此对于如何在技术细节上改进它们挺有办法,要比姜海涛这个没干过木工活的人强。这几种东西对姜海涛来说,也基本上算是“发明”完了,很难再提出什么想法。羽绒服也算这一类,剩下的工作是看哪种鸟禽的羽绒最好,怎么缝制羽绒服、羽绒被,从而让它们既保暖又耐用。

还有一些试验就因为“姜郎才尽”而进展缓慢。最典型的就是抛石车,卡在了减重的瓶颈上。于是姜海涛让井把主要精力转移到缫丝、烘茧上,并交给他一个任务:利用车船上的明轮原理,造一个水轮机,把水流动的能量传递到岸上。这个想法一提出来,就让井非常兴奋,因为他凭直觉认为水的能量要比风还大。

姜海涛自然也知道这水力要比风力更大更稳定,而且他已经决定把试验炉窖的位置放到颖河边。这得向归豹要块地,还得建围墙、房舍什么的。他希望这个工作尽早展开,但又担心楚军来袭时遭到破坏,因此一开始有点犹豫不决。后来和养敖商议后,觉得还是照常建设这个试验炉窖。

首先,楚军不是肯定会在5月来袭,拖到6、7、8月都有可能,不能因此一直等下去。小理其次,这种炉窖不一定能够会引起楚人的注意。而且姜海涛在询问过一些工匠后了解到,他们可以在楚军来袭前对炉窖进行一些必要的处理,比如拆除、填塞部分结构,从而保守炉窖的技术秘密。打败楚军后再修复炉窖,工作量不会很大。水轮机如果建成了,到时候也可以拆除,因为它毕竟还只是木结构的。姜海涛给井交待的设计指标中,也包含模块化零件、便于拆装的要求,以方便今后的建造维修。

试验炉窖的负责人姜海涛已经有了,叫寅,是归豹家的陶人。他除了会烧陶器,还曾经烧制过石灰,对冶炼也懂一些。最难得的是他也很聪明,对姜海涛教的那些物理、数学知识掌握很快,已经不比井和豫差了。姜海涛准备把烧制各种石头,摸索瓷器、玻璃、水泥制造过程的工作交给他负责。毕竟自己在这方面除了说出一个大致方向,细节上提供不了多少帮助。回热、温度计,大概是姜海涛能在工艺上提供的最大帮助。他把记忆中有关热的知识全都仔细教给了寅:什么物质三态,熔化、凝固、汽化、沸腾、蒸发、升华、凝结,火焰中外焰温度最高。

对于最后一点,寅表示他很理解。对于沸腾、升华等概念,他虽然听懂了意思,但有些不太相信,比如水冒泡以后温度不会上升。姜海涛用压针式温度计给他演示了后,他彻底信服了,开始对姜海涛言听计从。

姜海涛还告诉他:石头里有不同的成分,而用不同成分烧制,会得到不同的东西;所以他还得注意如何把石头里的各种成分分开。本来姜海涛还想教他一些化学知识,比如溶解、结晶什么的,可是一想没有玻璃容器,这玩意太难观察到了。寅也开始表现出一些“消化不良”的症状,把某些概念闹混,甚至让姜海涛也开始有点犯糊涂。于是姜海涛先停止教学,带着寅考察了一下现在的炉窖。

看到陶窑,姜海涛才明白寅为什么说他知道火焰外面的温度最高,因为这窑里面分燃烧室、窑室、火道,火焰会从燃烧室升起来,贴着窑顶来到放置陶坯的窑室。这就相当于在利用外焰。至于用什么材料垒炉壁更保温,寅更清楚。姜海涛想了半天,才算提出了一项建议:在炉窑的外面再砌一层,中间是空的,留作新鲜空气的通道。这样既能加热进气,也能增强保温。物理课上不是说过吗,空气也是一种良好的隔热体,保温瓶的保温措施之一就是用空气夹层。羽绒服也是靠空气层保温的。

看完几种炉窑后,姜海涛总结出了一点简单的规律。

现在烧制陶器、木炭、石灰的叫做窑,属于间歇使用的:放入陶泥、木料和燃料,然后点燃烧几天,再熄火取出陶器、木炭。冶炼用的是竖炉,可以连续工作。

铸造青铜器时,特别是小件青铜器时,大多使用坩埚炉。它和窑差不多,有燃烧室和烟道,但可以连续燃烧。原料金属放到一个坩埚里,然后把它们放入炉内,融化后取出坩埚,倒出金属液体浇铸。

姜海涛根据自己化学课上学过的知识,感觉这些炉窑之间还有一种区别,那就是空气中的氧是否在燃烧中消耗完了。比如在炭窑中,空气量肯定是要受到一定限制,只确保木柴里的氢元素都燃烧,水分蒸发,碳元素是要尽量留下。冶炼炉中也这样,否则就产生不了一氧化碳和矿石反应了。而在烧制陶器时,不知道该怎样。是少送气,产生些一氧化碳和陶坯反应呢?还是送足够的气,让氧气和陶坯反应反应?或者根本不需要这些,陶坯会在高温下自己变化?

这看来一时半会弄不清楚,姜海涛决定还是交给寅慢慢试验。

于是他和寅一起设计了一个带夹层的坩埚炉,半圆柱形趴在地面,前部是燃烧室,后部是放置坩埚的地方。夹层一直包到了后面的烟道和烟囱上。为了能充分利用余热,姜海涛把烟道和烟囱设计得很长。寅为此建议说选择一个山坡修建这座炉窑,这样可以利用烟道的坡度自然吸气。夹层上还有一些可以关闭的开口,一方面是控制余热利用的程度,另一方面是为炉窑散热。有一个螺旋桨风扇可以向夹层里吹风,这样他们就能比较灵活地控制炉内温度。

姜海涛还极为奢侈地用青铜造了一个风箱,可以从夹层里吸取热空气,送到燃烧室里,借以提高炉内温度。他准备一直用这个风箱送气,尽量避免从观察口等地方流入空气,这样能比较好的计算出送风量。当然,这风扇和风箱要从水轮机那里获得动力。它们也将是试验目标之一。

看着最后的设计图,寅一边感叹这个炉窑太费钱,一边告诉姜海涛,这炉窑里的温度绝对可以超过现在所有的陶窑、冶炼炉,而且也能把温度降下来。对于姜海涛提到的控制炉内空气含氧或缺氧,寅则没有太大把握,说自己需要通过一些试验才能摸索出操作方法。不过借助于姜海涛发明的一些工具,包括用温度计测量入口、出口的气温,风箱提供的送风量,还有空气流速仪提供的烟气量,他觉得这个摸索过程能比过去短得多。

姜海涛最后告诉他,试验的重点目标是看能否烧制出下面几种东西。

第一,把陶器的烧制温度提高,看它能不能变得更光滑,不沾水,敲起来还有清脆的声音。不过在原料上,姜海涛也不能肯定完全和陶器一样,可能需要选择更细、更白一些的陶土。

第二,用其它土加水混成一个个方块,看能否烧出一种有点像陶,但要比陶结实的东西,叫做砖。寅对此倒是很理解,因为他听说有的诸侯国里能烧制类似的东西,可以用来盖房子。可是在胡国,他们只能烧出陶管、陶瓦。虽然这些东西也用到建筑上,但不能承受多大压力。直接用泥块晒成的砖倒是有,但也不够结实,制泥块还得费不少劲。姜海涛听后,让他就先烧一烧那种泥砖。

第三就是在尽量高的温度下烧沙子,特别是看起来有点亮闪闪的,看能否烧成一种像蜂蜜的东西,拿出来后会凝固变硬,而且是透明的。

第四个目标,姜海涛就不知道该用哪些原料了。是土、石头还是沙子,或者几种土、沙、石头的混合物?石头的可能性最大。烧出来的东西也像石灰一样是粉末的,但不是白色,而是灰色,加水搅拌后会慢慢凝固成硬块,又像石头了。

寅这才发现自己的工作量非常大!不过按照姜海涛说的办法,把各种石头、土、沙收集分类好,然后一样样在不同温度下烧不同时间,最后再按照不同比例搭配起来烧,总能找到的。而且只要作好试验记录,就可以避免重复试验。寅还决定先用这办法对石灰、陶器的烧制试一试,看哪种情况烧出来的质量最好,哪些因素对它们的质量影响最大,然后和自己过去的经验对比印证一下。

井和寅去建造那个包含水轮机、鼓风机、坩埚炉窑的试验中心,姜海涛就借机让自己放松了一下,经常陪归苓出城游玩。

此时已经立夏,城外一片葱绿。但和过去不同的是,农田、河流旁正在立起一些船帆、木架,吸引了归苓过去看热闹。这些东西现在已经开始由归通管理的那个大工场制造零件,然后搬到这里组装。归苓知道这些可以自动提水的风车和翻车都是姜海涛设计的,有些在宫城里还见到过,但她仍然喜欢去瞧一瞧、问一问。姜海涛也趁机进行一点“现场调查”,收集一些“市场反馈”。

这种游玩带考察的事情还真有效果。两天后,姜海涛就去找归通,建议他把现有的分工方式进行一些组合与模块化。

春秋人已经有了比较细的分工体系。比如造车,就采用轮、轴、厢、辀等分工方式。接到翻车、风车、鼓风机的制造任务后,归通基本上也是按照过去的习惯,分成立轴、桅杆、风帆、踏轮、木链条、刮板、叶片等几个工种。

姜海涛询问过组装风车、翻车的工匠后,感觉这种分法太麻烦了,于是建议归通打消产品的区别,不分战车、翻车、风车,而是按照零件的样式和尺寸来分工。

比如轴,战车、翻车、鼓风机上都需要,干脆专门由一个小组来制造。他们的任务就是造各种尺寸的轴,而且摸索用什么木料、什么工艺造出的轴可以更细更结实更耐用。然后,需要用轴的人向这个造轴小组提出性能指标,比如多重、转多快等,他们根据要求制造。至于这些轴具体用到什么地方,他们不必要关心。这个造轴小组也可以算作车轮小组、风车小组的一个分包商。为了提高技术,还可以成立几个小组互相竞争。当然,这个造轴小组也能有分包商,比如专门造铜轴瓦的小组。

还有翻车刮板和鼓风机叶片,也可以由同一个专门小组制造,他们将是锯木板的高手,还能负责提供木盾需要的木板。

木盾需要木板、木条、绳索或皮革、漆等几种材料,由总装小组用别人提供的各种材料来组装。他们关注的将是木板多厚最合适、如何拼接木板等技术问题。

不过分工究竟细到什么程度,就得根据产量多少、技术复杂程度等情况来决定了。分得太粗太细都不好。

按照这个思路,归通对工场里的人员重新进行了分组,确实减少了分类。每一类都有两三个小组,结果竞争机制也提高了产品质量,激发了一些新方法。他还将时刻注意这些分组的工作情况,然后根据需要进行优化调整。

随后姜海涛又告诉归通,可以尽量把某些零件标准化。比如战车的辐条,就可以和翻车踏轮上的辐条统一起来,外形尺寸都一样;风车旋转轴上的辐条,可以看作前面那种辐条的放大版,外形尺寸有一定的比例关系。为此,姜海涛让小工场专门对一些尺寸的产品进行了性能试验,确定一个尽量合理又便于制造的尺寸,提供给归通。现在,到处都有的榫卯结构首先形成了标准化,包括粗细宽窄和深度,而且能用一些标准尺寸的凿子、卡尺来加工和检查。

标准化带来的一个好处就是组装维修时更加方便。等到了4月底,姜海涛再与归苓出去游玩时,就亲身体验了一次。

俩人遇到一组安装翻车的工匠,归苓注意到附近的地面上放了一根压断的辐条。现场负责组装的工匠们正拿出一根备用的辐条准备装上,于是归苓好奇地过去捡起坏辐条观瞧。玩了一会,她拿着木棍走回车旁,质问姜海涛:你设计的辐条怎么这么不结实。俩人正闹着玩,几名工匠走过来讨要这根断辐条,说还得带回去。归苓有点生气,也很不理解,于是姜海涛告诉她:现在任何零件出了问题,都要拿回工场;归通会组织人检查,看看是什么问题。这个零件是哪个小组、什么时间造的,哪个小组组装的,他们都有记录,甚至还包括制造过程中采用了什么新技术。

失去了一个“玩具”,又得知这讨厌的制度居然是姜海涛出的点子后,归苓既高兴又产生了小脾气。她想起了以前的竹蜻蜓,于是缠着姜海涛再给她造一些新玩意。这可把姜海涛难住了。自己过去玩的可都是游戏机,要电带卡的,现在怎么可能造出来?想了半天,只好把幼儿园坐过的跷跷板、秋千拿了出来,没想到非常成功,一下吸引了归苓的注意力。

这时已经是4月28日,归重按照原先的计划,带着9名骑兵从蓼城回来了,狂已经在前几天带着9名骑兵去蓼城接替他们。随同归重他们回来的,还有支援部队里的部分人员、车辆。其中部分战车需要维修,让姜海涛想起了一项改进——在车轴和车箱之间增加一种减震装置。

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