高炉生铁下一步生产分两个过程,提纯和精炼。
炮弹生产采用手动鼓风的木炭小高炉提纯,中国的匠人对这种小高炉生产工艺掌握很好。
生产更大的铸件用有焰炉或是反射炉精炼。
最重要的铸铁炮采用反射炉,炉床面积大约2平方米,可放20个料堆或坩埚,开始炉温可用烟囱上的闸板调节。
反射炉和坩埚源自铜和铅生产,用于铁冶炼是自然过程。
反射炉大体结构相似,区别在于自然通风和强制通风,根据产品需要和成本而定。
反射炉提纯过的铁液如果用于铸钟,采用的还是传统的泥范。
如果是铸炮,铁液采用湿沙范或者干沙范,干沙比湿沙所需粘土更多,还需要烘干,成本更高。兵工厂试过泥范和铁范,效果均不理想,尤其是铁范,冷却速度太快,炮的质量不达标。
只有自然通风的反射炉也可能将铸铁改炼成锻铁,强制通风效果更好。
将200公斤铸铁和生锈的小块废铁混合放入反射炉,用搅拌棍搅拌,沸腾后继续搅,此时可以看到熟铁的斑点。
当温度上升到渣铁分离时,可以搜集到糊糊般的团状物。炉温不足以融化熟铁,生铁脱碳过程中逐渐由液体变成糊状铁团。
然后是锻打或是轧制,新型火炮使用的螺杆就是用带槽的轧辊生产。
一个完整的铁工厂至少包括一座蒸汽机强制通风的高炉,自然通风和强制通风的反射炉各一,锻锤和轧辊机则用蒸汽机提水驱动水轮。
水力锻锤无论是杠杆锤还是跳动锤的技术都很成熟。
研究院曾经试图用蒸汽机制造蒸汽锤,想法是很好的,可惜弄出两次大事故。