第十三章 橡胶、钢铁、机床

类别:历史军事 作者:王子虚字数:2561更新时间:24/06/15 11:27:03
    朱简烜的实验室忙碌起来的第二天,陪同朱简烜的内监要来了负责专利的工匠。

    专利申请的相关事宜也直接开始办理了。

    发明专利的申请时间相对比较长,经常起步就是一年以上。

    就算朱简烜身份特殊,肯定能走最快的流程,估计也得好几个月的时间。

    毕竟需要审查和公示,都是有硬性时间要求的。

    有了人员专门负责之后,朱简烜和其他的工匠也不用专门盯着,各自忙活自己的事情就是了。

    接下来的三天,朱简烜都是带着工匠们们方案,确定后续的实际实验方向。

    三天之后,几个小组正式开始分头行动,忙活各自的任务。

    朱简烜不再时刻盯着他们工作,而是在自己的休息室里面继续书写知识。

    每天傍晚放衙的时候,问一次他们的工作进度。

    朱简烜不会亲自去当一个工匠,不会亲自去当一個科学家或者工程师。

    在绝大部分时候,自己只会提供方向和设想,这已经足够了。

    除非自己的时间真的非常的宽裕,可能会在无聊的时候,才会亲自主持一些实验工作。

    作为君主应该考虑的事情,是如何为科学研究提供更好的环境,如何将研究成果转化成收入和战斗力。

    如何有效的应用自己财富和战斗力,为自己的国家提供科研条件和安全系数。

    而不是花费大量的时间,把某些特定研究做到极致。

    十天之后,三个验证性质的过滤面具,以及一组十二个过滤模块做好了。

    成品的样子有点像一战时代给军犬用的防毒面具。

    实验四组的成员也有了正式的工作,开始用这些过滤面具做动物实验。

    给三只羊带上面具,和三只不带面具的一起关进密封的房间,在房间里面加热硫酸。

    硫酸自然蒸发出的雾气主要是水蒸气和少量三氧化硫。

    但是随着温度升高,时间延长,硫酸的浓度越来越高,硫酸分子也会蒸发,直接飘散到空气中。

    硫酸蒸汽被人吸入后可能会损伤呼吸道。

    这时候化学理论还不完善,但是研究酸液的化学工匠已经发现,加热酸液产生的雾气能让他们吐血。

    经过几天的实验后,没有带防护面罩的山羊身上出现了大家意料之中的情况。

    但是带着面罩的山羊则基本没有反应。

    工匠们确定这些面具确实能保护动物,就马上进入到了人体实验和应用阶段。

    不过不是用人去做相同的硫酸蒸发实验。

    而是做了一批给人用的防护面罩,让实验人员带着面具去研究天然橡胶的硫化反应。

    加热硫磺和橡胶的危害,比加热硫酸的影响小多了。

    而且这些工匠本身,自己本来就在没有专门防护的情况下,自行研究过酸液等各种化学材料。

    朱简烜现在先给他们做了确实有用的防护面具,然后再让他们去搞硫磺和橡胶。

    他们以前可是没有什么人会考虑这个的。

    在他们看来,这位新老板是认真考虑了他们的安全问题,这简直是待下属如亲人了。

    况且这还是个老板还是个身份尊贵的皇子。

    五岁就会有这样的做法,可见不但真的是聪慧绝顶,而且也是真的天性善良。

    工匠们干活的积极性也更高了。

    天然橡胶能防水,有弹性,本身绝缘,可以在融化之后制作成各种形状。

    这些特性具有极高的实用价值。

    但是天然橡胶有个很大的缺陷,那就是遇热或在阳光下曝晒后,就会迅速变软并且发粘。

    这导致天然橡胶的用途非常有限,主要用来制作雨具和弹球玩具。

    直到后来有人发现,只要适当的加入硫磺并加热,就能够去除天然橡胶遇热变软和发粘的缺陷。

    也就是硫化橡胶。

    于是橡胶的应用范畴迅速扩张了起来。

    包括绝缘防水的橡胶手套和衣服以及鞋子、电缆的绝缘外皮、充气式的轮胎和耐磨的外胎、管道和设备用密封橡胶圈、橡胶和乳胶避孕套等生活和工业用的橡胶制品就很快涌现出来了。

    以至于形成了一个市场潜力巨大的新产业。

    四组开始折腾橡胶之后,朱简烜也给二组和三组安排了新的任务。

    二组负责摸索提高钢铁冶炼效率的方法。

    朱简烜给的方向是钢铁联合冶炼,关键是使用蒸汽机预加热鼓风和吹气。

    大明本来就有高炉炼铁技术,崇祯朝以前就有人用焦炭炼铁。

    现在的炼铁技术的主要问题是效率低,成本高。

    炼一吨生铁需要消耗将近十吨煤,热量利用率可能不到百分之五。

    在原有的历史上,提高高炉效率的方法是鼓风,关键是要将常规的冷风改为热风。

    往炉内吹冷风的情况下,相当于一边加热一边降温,不但非常浪费热量,还会降低总体的炉温上限。

    只需要使用炉火烘烤鼓风的管道,加热被吹入高炉的空气的温度,就能迅速降低煤炭消耗。

    按照历史经验,只要将吹入的空气加热到一百二十度以上,就可以将冶炼每吨生铁的耗煤量降低一半。

    再设计专门的密封加热炉膛,再添加时刻保持红热的钢铁格栅,将空气温度进一步升高,还能将耗煤量再降低一半。

    到了十九世纪末期的时候,冶炼一吨生铁已经只需要一吨半煤炭了。

    有了初步炼化的生铁后,还要进一步将生铁转化成钢材,才能更加广泛的应用于工业生产。

    钢和铁本质上是相同的材料,两者在性能上的巨大差距,主要是由含碳量多少导致的。

    含碳量最高的生铁脆而硬,含碳量极低的熟铁软而韧。

    钢则介于生铁和熟铁之间,同时拥有生铁的部分硬度,又有熟铁的部分韧性。

    所以钢材适合制作各种武器和工器具。

    了解了这样的基本物质特性差异和原因后,就能想到一个非常简单粗暴的炼钢法了:

    继续向融化的生铁水中吹气。

    空气中的氧气与铁水中的碳反应,在铁水本身的高温作用下燃烧,变成一氧化碳和二氧化碳飞出去。

    就能得到一炉钢水或者熟铁水了。

    所以钢铁联合冶炼的过程中,炼钢的环节不需要用燃料加热,只需要一个用于反应的容器。

    这个容器叫空气转炉。

    将高炉融化的铁水直接倒进转炉,向炉子中吹气反应后倒入模具,冷却凝固后就变成钢锭了。

    这个原理其实与炒钢法是一样的,可以看作是炒钢法的工业化方案。

    其中最困难的点在于控制吹气反应时间。

    因为反应时间过长,铁水中的含碳量过低,得到的就不是钢了,而是柔软的熟铁。

    三组的新任务,首先是参考现有的军用大型水力镗床,制造以蒸汽机驱动的同类大型军用镗床。

    设计用于生产枪管的小型机床,以及相对通用化的工业机床。