临高启明

罗铎再次从计算机的科技资源库里找来的一种改良方案，使用开滦圆炉进行炼焦生产。开滦炉有三种不同的规格，每次投料数从55吨到260吨不等。以55吨级的炉的性价比最好，也符合穿越者在初级阶段煤炭有限的现状。
建筑材料也很简单，除了少数部件需要铁皮之外，基本材料就是砖和耐火砖。整个炼焦过程大概在12天左右，成焦率75％，这种炉能够利用炼焦产生的煤气加热炼焦炉，同时能回收一部分的煤焦油。这些用水冷却回收之后的焦油被收集到陶罐里，准备将来作为化工原料。
终于，焦炭和生铁都准备好了。季无声召集起了炼钢工人们。这些改行不久的穿越者穿上了石棉防护服和手套，戴上专用的帽子和变色护目镜。他把几个要点和各个操作岗位的人重说了一遍：一是调节风量必须均匀调整，不能忽大忽小，其次铁水倒入炉中的时候不能高于风口，否则会把风口结死，最后就是倒铁水的量，每次不能超过转炉炉腔的六分之一。
两台鼓风机开始同时运作，一台对化铁炉进行鼓风，把温度逐渐升高到1300度以上，生铁锭已经完全熔化，这时候季无声指挥工人投入0.4％的小苏打，进行脱硫处理，与此同时转炉预热中，根据要求，整个转炉要预热到1000摄氏度，以减少铁水进入后的温度损失。
当光学温度计上显示化铁炉内的铁水温度已经到达到1380度的时候，铁水被倒入转炉内开始吹炼，此时鼓风机的风压保持在0.07～0.12个大气压，铁水在高温热风的催动下不断升温。季无声紧紧的盯着炉内的火舌，一朵一朵的铁花在不断的爆现，火舌是红黄色的，接着是黄白―白色，最后完全白得发亮。这说明炉温正在不断的升高。
吹炼持续了差不多十多分钟，星形的碳花密度不断加大，白亮的火舌由短变长，此时碳的燃烧进入到高峰。
当季无声看到火舌开始变短，碳花稀疏起来的状况，他知道铁水中剩余的碳分开始接近钢的含量。他用摇炉杆上下起落了一二次，看看有没有更多的碳花爆出，当看到碳花没有突然增多，就下令关风了。
随后，工人们把炉盖和风管都拆掉，开始打渣和扒渣，最后浇注。型砂采用的是90％的黄沙、5％的陶土和5％的白泥。浇铸成型之后就是钢锭了。至于这个钢锭是高碳、中碳和低碳，季无声暂时还控制不了，每炼一炉出来，就要做一次试验来确定这是什么钢。





临高启明 第一百零二节 铸炮(一)
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第一百零二节 铸炮（一）
“火炮生产领导小组第一次会议现在开始！”
在机械厂简陋，但是足够宽敞的办公室，竖起了一块黑板，以机械组长展无涯为首的兵器爱好者们齐聚一堂。气氛极端的热烈，每个人都在热烈的讨论该上哪一种火炮。
“现在，我先介绍下与会者。”展无涯把参与会议的人都介绍了一遍，机械组的主要骨干力量，诸如王洛宾、姜野、萧白朗之类自不必说，还来了一些并不太懂机械，但是属于武器爱好者的人物，这里包括把“炮，更多的炮”挂在嘴边，屡次自封“炮兵上将”的张柏林，有喜欢挥舞斧头王瑞相，还有担任过机械弩结构设计和现场施工指导的李运兴，兵器设计与工程设计相关专业、装甲兵指挥专业的白羽……最后是林深河同学，他拥有大量实践经验。
这次碰头会的目的不是布置生产，而是确定技术路线，所以应该叫做“技术路线研讨会”。
“大家先不要考虑造什么12磅山地榴好还是造92步兵炮好，从实用角度和制造水平入手来讨论。”展无涯定下了讨论的基调。
从穿越者拥有的机械加工能力来说，加工水平凌驾于这个世界的每一种文明之上。现在又炼出了钢，制造简单的钢制线膛后装炮已经不存在太大的技术难题。当然做管退炮有个弹簧的瓶颈不好解决，但是架退炮毫无问题。
即使是19世纪中期的工业水平也足以制造出15英寸口径的大炮，甚至连钢都不需要，许多超级口径的海岸大炮都是铸铁炮。穿越者没有铁甲巡洋舰对抗自然不需要造这么变态的怪物。
穿越者的需求是什么呢？根据参谋组的建议，主要是为海军的舰船和炮台装备火炮。
“自然是线膛后装炮了！它的优点可太多了。”李运兴第一个发言。
按照一般人的想法，火炮的射程自然是越远越好，这里就产生了一个问题，现代火炮的射程越来越远，是建筑在现代观瞄、火控系统基础之上的。穿越者的不超过19世纪晚期的工业水准上是无法实现的。即使靠从21世纪时空拉来的器材实现了也是暂时的。
一门24磅的前膛重炮，有效射程不会超过900米，这样的炮装到了战舰上，因为稳定性的关系，有效射程至少减少一半。英国皇家海军在18～19世纪的射击教范明确规定24磅长炮的最大射击距离是400码。相对于战舰上更多的32磅大口径短炮，它的有效射程已经够大了。实战中双方战舰彼此对轰的距离往往都在100米之内。
17世纪的火炮，肯定不会超越这个水平。穿越者的海军后装线膛炮，目的不在于大威力与长射程，而是着重于速射与减重。就算射程因为线膛有所增加，也应该控制在2000米内。超过这个射程，在陆地上或许还有些价值，但是打击海面上移动的点状目标，以穿越者的火控水平来说就变得毫无意义了，过大的射程完全成了一种浪费。
既然在射程上要求不高，就可以把火炮的身管减短，以节约其重量和制造成本。
使用了后装线膛炮的另外一个好处是，线膛炮使用的尖型弹而不是圆弹。尖型弹不仅在空中飞行比圆形弹要稳定，而且它的形状关系――它是长形的，可以向后发展，同口径下可以调整重量。同重量的尖弹与圆弹，前者的口径只有后者的70%左右。如果就横截面机而言，只有49%。这也就是说，假如两者同样炮口初速的话，那么尖弹的撞击动能集中在一半的截面积上，单位能量密度是圆弹的2倍。再考虑尖锥弹体的低阻力，同重量的炮弹，尖弹的穿甲威力达到圆弹的3倍以上。
这也就意味着后装线膛炮一门12磅的尖弹(口径约70mm)，在采用相同的推进药与装药量的前提下，其有效射程将远高于12磅圆弹，同时穿甲威力相当于24磅的圆弹重炮！
70mm的后装线膛炮，倍径在16～18，无论在过去还是现代都是很小的火炮，重量只有400～500公斤左右，完全可以装在300吨级的帆船上，如果上了管退装置，还可以装在150吨级的小船上。这就表示，这装了70mm后装炮的中型帆船，完全和风帆战舰鼎盛时期的英国海军一级战列舰相对抗。
考虑到它的射击速度远大于24磅前装加农炮，再加上在有效射程上的优势，结果就是大型风帆战列舰不但对其无可奈何，还很可能强奸不成反被日。
也就是说，在17世纪早期，只要发展生产出这样的小型后装炮就完全就足够了。在面对当时的任何海军海盗都已经拥有压倒性的优势。
“那我们直接仿制92步兵炮不就得了？”听了这番线膛后装炮的好处的阐述，有人说，“92步兵炮75mm口径，最大射程2800米，正好符合上面说的性能。而且92炮的重量才210公斤，比预估的500公斤都小。”
“92步兵炮的问题是倍径太小了，才6，造成它的初速过小。作为海军炮来说，弹道越平直越好。92步兵炮給陆军用很不错。”
王洛宾提议，这种海军炮可以采用armstrong炮的结构，它是一种比较成熟可靠，工艺却又相对简单的后膛火炮。与之前的多种后膛炮、前装线膛炮相比，特色在于为后膛炮导入了螺纹炮闩和闭塞具。取下炮闩以后的armstronggun和一门打通了炮尾的前膛炮非常接近。身管的铸造加工工艺也类似。
armstrong的缺点是采用早期型的闭锁设计，结构非常复杂，稳定性低，故障率高。穿越者自然不会一味的模仿，可以采取螺纹炮栓，技术水准也没有太高要求，基本上做的出螺丝就应该做的出来。
“说得简单，”萧白朗泼了一盆冷水下来，“谁知道怎么造炮的？我看大家也就看过几本书吧？92步兵炮就不用说了，都是现成的无缝管做得，现在上哪去找这么粗的无缝管？”
“自然以铸炮为主了。毕竟没有大型锻机，如果要采用深钻法的话还要制造专用的设备。”林深河说，“我倒是在美国铸过炮，不过都是滑膛炮。”
白羽说：“其实我担心的不是大炮能不能造出了，而是弹药问题。前面的后膛炮好处的种种说明，这些我都同意。但是有一点似乎没说清楚――后膛炮的炮弹，这个比后膛炮本身要难造多了。只是实心穿甲弹还好说，如果是榴弹、榴霰弹该怎么造？尖型炮弹弹体制造要用到金属延伸工艺怎么解决？还有炮弹的引信，都是问题。”
姜野说：“炮弹弹体制造没什么问题，我们的设备是造得出来的。”
“那只是造得出来，不等于能够批量制造。一条子弹的生产线都有30多台专用设备，炮弹需要得更多，工业能力显然还上不了这样的生产线。”
“没错，”展无涯承认，“而且材料也不见得能过关。”弹体不管是采用冷拔还是热拔，都得有专门的圆棒料，还需要制造专用设备。倒不是说工业部门做不到，而是这需要一整套工业体系才能支持，否则成本高得难以想象。
“不，老式的尖形弹没这么复杂的，”林深河说，“早期后膛炮弹弹体是铸铁的，外面包铅，用简易式碰炸引信，弹内装黑火药，用黑火药包作发射药，不带药筒，也没有底火，发射的时候也是用点火具点火。1890年前生产的炮弹大多属于这一类。这种炮弹用在92步兵炮是不行的，用在armstrong炮上绝无问题。”
线膛炮炮弹之所以要包铅，是为了将炮弹弹体嵌入膛线内，铸铁或者钢太硬，会严重磨损膛线。所以即使现代的炮弹也是钢制弹体（直径小于膛线内径）和铜制弹带（直径略大，可以嵌入膛线）。
王洛宾说：“但是包铅是有些问题的，我记得当年armstrong炮在短暂装备以后被除役，大英帝国走回前装线膛炮路线的原因之一就是armstrong炮开火时，由于热镀铅与铁之间附着力不好，撕脱的铅碎片会散布在炮口前短距离上对己方士兵造成伤害。”
“这个我觉得不是特别严重的问题，”林深河说，“我想机械部门的人是能够想出办法来解决的。”
“另外，我个人觉得，滑膛炮也可以造。”林深河说。
滑膛炮工艺简单，对材料也无太大要求，如果钢材不够用，可以直接使用铸铁。armstrong炮这类的早期后装线膛炮和滑膛炮在铸造工艺上相差无几。除了林深河之外谁都没有铸炮的经验，用比较简单的滑膛炮来练手，熟悉铸炮工艺是个好的选择。
“我建议商业部门把滑膛炮列入外销商品目录。葡萄牙人现在已经成了大明的军火商，这个银子不能让他们赚去了！”




临高启明 第一百零三节 铸炮(二)
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第一百零三节 铸炮（二）
“军火商倒不急着做。”张柏林说，“我们自己也可以装备滑膛炮么，现在的火力空白点太多了。博铺公路上的三座炮楼就没有炮，百仞城也是一门炮都没有。另外，我们总要建立土著军队的。土著军队可以用滑膛炮组建炮兵部队。这样以后再改装成armstrong炮，也培训出一批合格的炮手了。”
张柏林这个大炮兵分子最关心的还是自己梦寐以求的炮兵队，不管是什么炮，有总比没有的好。
大家觉得这个建议倒也合理，即使无视制造成本和武装土著军队的需求，在使用成本上滑膛炮也低得多，因为滑膛炮没有膛线，所以炮弹理论上可以是任何装得进炮膛的东西，不需要精心制造的炮弹，最简单的就是实心铁球而已，这种炮弹即使到19世纪在海陆两方面的杀伤威力也还是属于可以接受的――事实上，实心弹一直到滑膛炮退出战争舞台还是发射得最多的炮弹。比起杀伤威力可疑的榴弹可靠的多。
“嗯，我们还可以开发一些特殊的球形炮弹，比如榴弹和燃烧弹。”
“还有一个好处，可能你们都没意识到。”王洛宾说，“文总的代差理论。”
“代差理论？”
“在这个时空，至少在我们的有生之年，都是外来者。而为了征服和统治，我们要依靠当地人的帮助。所以迟早会建立起土著军队。”
一旦建立起土著军队，因为其人数众多，必然会成为穿越国家的主要武装力量。
不管你花多少心思去洗脑、去搞政治工作、去控制，军队作为一架暴力机器，一旦意识到自己的强大就会变得贪婪，他们会争取更多的权力和利益，而穿越者本身的力量是有限的。唯一的办法就保持技术代差。
土著部队装备的20mm燧发枪，穿越者就得有栓动步枪一级的武器来对抗。这样可以保证以极少数的人就能压制住大群的人。同理，如果穿越者自己能制造92步兵炮，給土著军队装备的最好火炮不能超过37mm架退炮。
这个理论目前文德嗣还没有完善，他现在每天晚上都在对未来的军事机构和政权组织进行思考――“穿越者的江山永固”就是他的目标。
经过几天的准备，铸炮工作开始了。作为技术储备和练习，炮兵小组将首先铸造传统的滑膛炮。一般来说，滑膛炮最好是用铜，寿命差不多可达到1000发，相比之下铸铁炮的寿命不过600发。但是铜比铁贵得多，对穿越者来说更是珍贵的工业原料，而登瀛洲从广东买回来的生铁质地优异，含硫率很低。非常适合铸炮。
历史上，明代的闽粤地区的生铁就是以质地优越著称的，该地区的炼铁工场因为以木炭为燃料炼铁，含硫量比北方使用煤炭炼制出来的生铁要低得多。而硫正是使生铁变脆，品质下降的一个主要因素。明代人不能理解这个缘由，但是南方铸造的火炮要比北方坚固成了当时的一个共识。以至于明末朝廷大规模铸炮都在广东进行。万历四十七年徐光启奉命练兵拱卫京城的时候，就建议朝廷在福建和广东招募匠人来京铸炮。崇祯三年，他又自请赴广州铸炮，其原因是：“工匠甚众，铁料尤精，价亦可省三分之一……”而在崇祯初年，两广总督王尊德一次性就铸炮二百门。
王洛宾提议是否从广州招募几名善于铸炮的师傅来示范一次中国的传统铸炮技术，大家有了直观的概念之后再进行改进。林深河表示不需要：1628年不要说中国的炮匠的水平，就算当时师法的欧洲人的铸炮工艺水平也高不到哪里去。穿越者完全没必要去学习他们。
利马窦在书中谈及当时中国大炮的问题是：装药少，射程短，没有准星，无法进行瞄准，火炮的炮膛外口宽，内部小，不能有效的聚集火药气体，炮膛内部也无法做到合格的圆形，炮膛没有镗光。炮弹尺寸乃至形状随心所欲。弹炮游隙过大。火炮没有炮耳，而且有头重脚轻的毛病，如果装药太过密实，就会在开炮的时候颠倒自行炸裂。
当时传入的红夷大炮，从本质上说和明军制造装备的各种传统火炮并无两样，都是滑膛前装炮，使用的是黑火药和实心炮弹。但是受惠与对科学的认识，欧洲火炮从设计上已经有了一些明显的优越性，如身管壁较厚，火炮倍径大，炮身也是从前至后渐粗。因此在射程、杀伤力和安全性方面都有优势。炮身上普遍有了准星和照门，炮身上铸有炮耳，便于架设在炮车上，调整射击角度和移动方便。
穿越者要制造的滑膛炮，大体也可以算是一种红夷大炮，不过蓝本要稍微先进一些，仿制的是19世纪早期法军的6磅加农炮。这种炮有效射程500米，最大射程1500米，炮身重量大概在250kg。
林深河和王洛宾决定先采用一种17～18世纪的西洋铸炮法，这种铸炮术同样需要制造泥模。
他们请木材加工厂加工出了一批专用的木模具：作为支撑体使用的锥形材，车制的炮尾模。完成之后，首先着手的是阳模的毛坯。先在作为支撑体的锥形木材上用草绳密实的缠出大炮的形状。此时的阳模毛肧离最终尺寸还有25cm左右的余量。然后用粘土和水混合成的泥灰均匀的一层一层的糊在阳模毛肧上。要等上一层彻底干透以后才能糊下一层。
在涂抹的时候，他们让整个阳模的尺寸比大炮的实际尺寸要大一些，因为铸件会收缩。当最后一层泥灰干透并且矫正过外形之后，在阳模毛肧外面涂一层蜡――缺少石蜡，用蜂蜡代替。阳模表面会很光滑而在下一道工序中不会粘住阴模。炮尾是车制的木模，用螺钉固定在阳模毛肧上。
阳模完工之后就开始利用它制造铸炮的铸模。铸模是把粘土、陶土、细沙和水混合成的半流质泥灰一层一层的涂在阳模上。同样要一层干透以后才涂下一层。完全干透之后在铸模的外面加上铁条的加强筋。
模具彻底干燥之后，要将阳模取出，方法是将铸模头尾部切开，取出阳模内芯的锥形木材，然后将缠绕的草绳拉出。因为有阳模和铸模之间的那层蜡，所以在取出的时候会比较容易，实在困难的话还可以通过加热的方法使蜡面熔化，造成空隙脱离开。炮尾的模具是单独制造的。
模具的第三个部件是型芯，是由附着在铁条上的粘土制成的，一般为圆柱体，但是在装火药的部位可能一个特殊的形状。型芯被装入主模具中，装在主模尾部的铁制型芯撑和位于模具炮口部分的粘土制圆环会把型芯固定在适当的位置。
单独制作的炮尾阴模和炮身阴模重新组合在一起，三个模具装配牢固之后，就要加以焙烧模具完全坚固，最后模具被炮口朝上的整个埋进熔炉旁边填实压紧的土坑里。姜野设计安装了个可以把模具整个吊起的木吊架，因为当时在修建熔铁炉的时候没考虑到铸炮的需求，炼钢车间的地面是被硬化过的。不得已只好在铸造车间又修建了座熔铁炉，不过因为不需要炼铁，只是简单的将金属熔化了就可以，炉子没有使用蓄热炉。流道是一出四。季无声亲自来指导，展无涯自己也有些铸造的经验，所以第一次铸造就很成功。
浇铸完成之后保温24小时再从泥坑里挖出来。在进一步冷却以后阴模外面的加强筋被拿掉，铸模被打碎，炮兵小组的人用锤子和凿子清除掉炮身上残余的灰渣。
最后，这门铸铁的6磅加农炮就算铸造完成了。它还需要进一步的加工，进行炮膛的镗光处理。机械组自己制造了一台简易的镗床来对炮膛进行加工，动力甚至都没用到电动机或者柴油机，而是一头驴。这头驴子驱动一个绞盘带动一根镗杆，镗杆顶部是一个高碳钢制的膛刀。
镗光作业可以大大提高火炮内壁的光洁度，但是经过测量发现镗光工艺并不能真正切削出一个圆柱体或者校正铸炮过程型芯的偏差。而在整个过程中硬质残留物对镗杆也伤害甚大。换句话说，这个工艺消耗过大。
“难怪到了1713年就改成了钻孔法了。”林深河有些沮丧。钻孔法就是先铸成实心的铁棍，再用钻机将炮膛钻出来。这个技术是由荷兰人第一个运用的，不过直到18世纪晚期才全面推广开，英国海军兵工厂直到1770年还在用上述的铸造法制造海军舰炮。




临高启明 第一百零四节 铸炮(三)
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第一百零四节 铸炮（三）
现在炮兵小组的人又要面临抉择，到底是采用实心铸造加深钻工艺来制造身管，还是继续采用空心铸造法。
“下一步我们试验钻孔法吧？不过得先制造一台钻孔机。”机械组的几个人都兴致勃勃。
“钻孔法难了点。”林深河想了想，“效率也有点低，我看可以试试rodmancasting。”
“中心冷却铸造吗？”王洛宾问。
“你知道啊？”林深河有点吃惊，“我以为国内对这方面知道的人不多。”
“个人爱好，纯属个人爱好。”王洛宾想要不是俺在水产大国不比你在腐朽的美帝那么为所欲为，我也早铸过大炮了。
所谓rodmancasting铸造法，就是内模灌水冷却法。
它的原理很简单：生铁浇铸时的冷却速率会影响其机械性能，理论上说冷却速率愈高质地愈硬，理想的大炮是中间（炮膛）最硬，但实际却是相反，铸造大炮的时候却是中间冷却最慢。因为第一外层包住内层，外层不冷里面冷不下来。其次外管的表面积也比内管大。不管是辐射或者对流传导散热，散热速度都是和表面积相等的，所以外面会先冷。而这就使炮管密度的分布不理想，身管寿命大打折扣。
先冷却者先收缩。外层冷却硬化后，里层还没冷却的话，将造成外层比里层更硬，里层的内管可能会形变，或者在里层冷却时产生裂痕之类的。这导致铸炮时的废品率提升，缩减身管寿命，有时候还会影响到火炮的发射性能。
1860年美国南北战争期间，美陆军少校托马斯丁.罗德曼，发明了这一空心铸件工艺，围绕型芯进行铸炮，型芯内部以流水进行冷却，这是一个使炮膛内部先行硬化的方法。这就是所谓的rodmancasting铸造法。这种工艺是早先套筒炮试验合乎逻辑的发展结果。外层金属冷却时向内缩拢，向已经硬化的内层继续加压。这样，发射药的爆炸力就为炮膛四周的整个厚金属层所吸收，而不是层层向外膨胀。在美国内战及以后的20年里，用这种方法制造了大部份美海军的重型铸铁炮。rodmancasting铸造法的最大意义是大幅降低铸造时的炮管废品率，特别铸造重炮的时候。