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身薄而炮膛宽。缘生铁铸成,每多蜂窝涩体,不能光滑,难以铲磨,故弹子施放,不能迅利。至熟铁则不可铸,而但可打造。其打造之法,用铁条烧熔百炼,逐渐旋转成圆,每五斤熟铁,方能炼成一斤,坚钢光滑无比……炮愈轻,工愈精,力愈大。铁经百炼,永无铸造之炸裂。施用灵活,尤胜巨炮之笨重。”

    欧洲从“18世纪后期,由于木材资源短缺,锻铁费用上涨,形成了严重问题。为适应需要,就采取了所谓搅炼工艺,就是用长长的钢棒将反射炉中的金属溶液加以搅拌。炉子用焦碳燃烧,这样,不仅使炉面溶液,而且全炉的溶液都能接触空气,从而使脱碳更加彻底,成为可锻铸铁。用搅炼法生产的锻铁,质量不如炭铁,但价格便宜得多。1829年又前进了一步,即应用鼓风炉本身余气进行预热鼓风,这种发明使得在消耗同等燃料的情况下,搅炼熟铁产量增加到3倍。还有一种改进是“湿”搅炼法,即在炉膛铺以含有氧化铁的小块炉渣,它与金属中的碳素相化合,在表层之下产生co,形成加速脱炭进程泡沸搅动。1806年英国铁产量为25万吨,到1850年英国每年可产250万吨,铸铁和锻铁的产量都有增长。

    自古以来,炼钢的方法几乎并无根本性改变,仍然是小规模的个体作坊产品。英国所用的基本材料是优质的价格相等的瑞典条形铁,结果钢的费用等于锻铁费用的5倍。1750年,钟表匠本杰明?亨茨曼创造了一种新的炼钢方法。他将特种小型粘土坩埚放置在焦碳燃烧的炉膛内加高温,就有一种特殊的溶剂持续地生产铸钢。

    这种铸钢不含二氧化硅和其它矿渣,成本略低于以其它方法生产的钢材。但遗憾的是这种产品不能焊接,太硬,不合乎某些用途。不过这种技术终究成了谢非尔德钢铁企业的基础,在欧洲广为传播,被人仿效。此种方法效率很低,因此,到18世纪末,即为发射炉炒炼法或称搅炼法所取代。1783年,一个炼铁厂的工头彼得?奥林斯在前人的基础上,在发射炉上加搅拌窗口,创造了用反射炉氧化精炼的搅拌炼铁法。1784年,英国海军部军需品的承包人工程师亨利?科特也有类似的发明,并大力推广应用。此法省力而使工效提高了15倍,使炼铁技术又上一个新台阶。

    18世纪以来,各国都大规模扩建海军,因为铁的成本只及铜的15,所以铁炮逐渐替代了青铜炮,成为各国战舰的标准装备。不过,欧洲包括英国在内的炼钢法,直到19世纪中叶再无显著改进,加上钢材本身的缺陷,制造重型军械时使用这种钢材继续受到限制。因此,“直到19世纪中叶以前,除了海军重炮外,青铜炮和黄铜炮始终以优势压倒了铸铁炮。”

    三:中英双方火炮的铸造工艺的对比:

    战争时期,清军造炮工艺并不十分落后,且有英军所没有的铁模铸炮法和复合层结构的造炮工艺。清朝沿海及内陆的一些省份,旧式火炮、新造的火炮和仿制的夷炮,除少部分是用英军所没有的铁模铸炮法制成,大多仍是生铁和青铜冶铸而成。只是用液态的生铁或青铜铸造的火炮质量差,加工难,容易炸裂。锻造的熟铁炮或黄铜炮斤两少且比例小。而英军火炮主要由青铜炮、黄铜炮和铸铁炮组成,且大多数火炮可以用熟铁或黄铜锻造,尔后用车床刀具加工,精度提高不少。

    鸦片战争之际,机械工程专家福建泉州人丁拱辰(18001875),参考西洋炮的构造,在广州铸成了性能良好的铁炮。

    其于1841年编成《演**说》,1842年《演**说》受到两广总督祁贡、靖逆将军奕山的重视。同年,清朝政府下令推广《演**说》所述方法。丁此时在阅读西洋炮学的基础上的铸炮之法,其实和明末以来中国原有的红夷大炮的泥范整体模铸法差不多:即以炮模口径为基数,用泥先制成外模和内模,用起吊装置将外模吊套于轴心合一的内模之外,两模之间的空隙,便是炮管的厚度。

    然后用青铜或钢铁溶液浇注其中,冷却后,除去内外模,最后再用各种配件加工成完整的火炮。此法铸造的火炮缺陷有:泥模在用炭火烘烤时,经常是外干内湿,浇铸时水分蒸成潮气,致使所铸火炮常有蜂窝状孔穴,发射时容易炸裂;功效非常之低;不能对炮膛进行深入的加工,致使炮弹射出后,弹道紊乱,降低了射击精度;大多数人并不懂得身管与口径比例、火门位置在火药燃烧中的实际意义,绝大多数火门开得太前、太大。在炮膛游隙方面,战争之时,火炮因“弹不圆正,口不直顺”,常只能采用内径的1/10至1/5为游隙,此水平连明末的水准均达不到。

    鉴于此,浙江嘉兴县丞龚振麟痛感中国泥模整体铸造法的不切实用和烦琐,而立志改革。于1841年发明了早于欧洲30多年的铁模铸炮法,铁模可多次使用,不用清洗炮膛,消除了泥模铸炮多蜂窝易炸膛的缺陷,缩短了铸炮周期,降低了铸炮费用,并写成《铸炮铁模图说》,1842年被印发沿海各省参用。至1841年9月浙东之战前夕,已铸成120多门新型火炮,时人称其为:“至去冬以来,浙江铸炮,益工益巧,光滑灵动,不下西洋。”

    欧洲火炮铸造从16世纪以来一直采用泥范整体模铸法,在给实心火炮上钻孔的实践据说开始于1713年,在英国伍利奇的皇家枪炮铸造厂,泥范整体模铸法一直延续到1770年以后。大约在此以后,英国的铁器制造者威尔金森(17291808)开发出一种改进了的给火炮钻膛的机器。

    随后,1794年英国机械师莫兹利(17711831)发明了车床上的移动刀架,1797年制成了安放在铁底座上带有移动刀架的车床。19世纪20至30年代,英国发明了全金属车床、自动调节车床、牛头刨床等一系列工作母机,到19世纪40年代时,达到了用工作母机制造机械的领先水平。如在制造火炮方面,利用车床先将火炮铸成实心圆柱金属铸件,然后用一种配用超长钻头的大型钻床钻出一个孔,接着到锤床上将这个孔逐步锤削成型,加工成火炮。此法可使炮身较模铸法更加均匀、对称、光洁,各种尺寸比例和火门的设计较合理,射击精确度高。既提高了铸炮的精度,又节省工时,坚实耐用。

    战争前后,英军火炮铸造除了传统的泥模整体模铸法、失蜡法外,已开始大规模采用车床切削铸造法。《海国图志》对英军火炮工艺称赞云:“西人铸炮,其铁皆经百炼熔净。先用蜡制成一炮,丝毫无异,次用泥封密阴干。铸时用火烘模开孔,泄出蜡油,然后将铁灌入,四五日后,始开模取出置于荒野人迹不到处。将炮实满火药,用长心引火绳一点,各人尽远避藏迹,一经炮响腾越空中,跌落不坏以不炸裂为度,便无后患。其铸法合度,多以引门上长方形为表,或安头上或尾后,或头尾皆安,亦合度数。”在炮膛游隙方面,19世纪中叶,欧洲因机械制造精密度的提高,火炮所用的游隙值更减少到内径的1/42,如此,只要装填较少的火药就可达到较高的速度,且同时提高发射的准确性,再者,由于用药量的减少,管壁即使变薄亦不致于膛炸,连带也使得火炮的机动性大增。

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