使用材料的简陋，并不是说这座炼铁炉就粗制滥造。
炉子底部延深达十米的夯土区，采用石英砂粒和粘土，经多次夯土而成。
下方是深达三米的耐火夯土层，离地表面五十厘米未掺石粒。
砌炉衬的耐火砖也是用破碎后的石英颗粒与粘土烧制而成，耐火炉衬外用黄土夯培。
整座炼铁炉高六米，炉缸有效容积约为四十立方米左右。
高炉外侧还加建有一座热风室，将利用高炉余热加热的空气用皮囊鼓风机吹入炉膛，加速铁还原反应，减少铁中所含炭量，提高产铁质量。
本来还应该建一座平炉，将高炉出的铁水炼成钢。不过平炉的燃料需要使用煤气和重油，刘畅只好暂时放弃，准备依靠空气底吹的方式用高炉一次出钢。
这样生产出来的钢质会受到炉料残渣、矿石添加物的影响，钢质不好，甚至于还说不上就是钢，但在现有简陋条件下，也只能这样了。
如果计算精确，使用得当，冶炼工人经验丰富，一次就冶炼成功钢材也是有可能的，不过这需要多次试验，反复提高冶炼水平，就是刘畅，当年也是学了很长时间，才能根据火苗、钢水的颜色，来估计的炉内温度。
又经过长期实践，才能在配料不做大的改变的基础上，凭经验得到最佳的钢水出炉时间。
这些，都需要时间，也是刘畅现在最缺少的。
有什么是什么吧，相信自己的眼睛，刘畅只能这么安慰自己，了不起多来几次冷轧，也可以尽量去除里面的杂质，大致能用就行。
越是接近实际，刘畅对未来越是没了把握，他还是第一次这么彷徨。
刘畅召见了完成官府订单最好的三个铁匠家族，为首的就是武都和他的儿子。
三家铁匠通过制作完成官府的任务，获得了极高的名誉，同时也从盐铁司得到了大笔金银财物作为奖励。
这次大汉太子亲自接见，是工匠们从没有过的荣光，获准叩谢皇恩的铁匠们，都穿上了只有过年过节才穿的新衣服，还特意梳洗准备了一番。
不过铁匠特有的黑砺皮肤，怎么也无法变得更加白净，握惯了铁锤火钳的粗糙大手，也不会因为洗了无数遍而变得细腻。
刘畅笑容满面，一一温言慰问，感动得厚道的铁匠们热泪盈眶，话更加说得不流利起来。
泛泛地聊了一会儿，谈话开始进入正题。
“我大汉预备对不守信诺的东吴展开征讨，这件事虽然从来没有宣告天下，不过想来大家都知道了吧？”刘畅目光直视席下作陪的大铁官龚勋，这次官铁也全部完成了器具制作，质量仍比武都铁坊的稍差一点，可见蜀汉冶铁水平还是比较低的。
龚勋担任大铁官一职已经十来年了，在刘璋当益州刺史的时候就干这个行当，说起来这也是个贱职，就像铁匠本身就不被人们看得起一样，身份尴尬，升职更是无望。
这次太子如此关心铁匠，还出题目来考验匠人，就算是暂时的热心，也让龚勋看到了一点希望，要是抱上了太子的大腿，以后就是不能升迁，也没人再看瞧不起自己了。
龚勋抖抖手，整理好袍服，恭恭敬敬地匍匐道：“回禀殿下，从今年开春起，盐铁司就接到大司农指令，开始大量打造以及修补兵器。本次为了完成殿下的命令，我铁官还是特意从兵造所抽调有经验的铁匠罗工子来负责打造的。”
刘畅看向龚勋指点的一个老年铁匠，看上去大概有六十岁左右，黑廋的面庞头发花白，正惶恐地低着头抬也不敢抬起来。
刘畅右手虚抬，一名侍者在罗工子耳边小声几句，指点着他谢过恩抬头端坐。
“官铁的手艺还是不错的，做出的器具很是精致，用料也很好，孤很满意。”刘畅笑着冲龚勋点点头，龚勋浑身骨头都松了，眉开眼笑地谦谢，刘畅又道：“说起来，这次武都老汉就更为难得了，没有充足的人力物力，凭借自身的本事，获得‘铁工匠师’的称号，实在难得。”
龚勋拍马屁道：“还是陛下鸿福，殿下福祚，故此我大汉人才济济，纵是草野，也有如许人才。”
刘畅哈哈一笑：“这是诸位铁匠们辛辛苦苦练成的手艺，关我的福祚何干？”
铁匠们一同伏下身：“殿下洪福齐天，致有我大汉能人辈出。”
声音整齐，显然是临来的时候统一练习过。
刘畅对下面的人做的这些花样文章一笑置之，大家不过都是讨口饭吃，只要工作做好了，拍拍马屁也是人之常情。
“这数月来，兵造所新打制的兵器足够使用否？”
“回禀殿下，还远远不够，以前的旧兵器使用经年，或是缺口过多，或是已有裂痕，或是训练时折损严重，大多兵士没有合用的兵器。而兵造所铁匠短缺，虽已连日连夜赶制，仍不敷使用。”龚勋回道。
“是啊，蜀地远离战火多年，能够熟练打造兵器的铁匠太少了，到要打仗的时候，就显得不够用了。这次孤让盐铁司向天下定做器具，就是为了寻访优秀匠师。这里的十多位铁匠，都是我大汉最杰出的人才，孤欲请各位为我大汉出力，征召各位为盐铁司官员，享受朝廷俸禄，如父子同受朝廷征召，父佚比三百石，兄弟子侄佚比二百石，不知各位意下如何？”
汉朝官职承秦制，万户以上的县令俸禄是千石，而辅佐县令办理公务的县承可有三人，县承和负责城市治安的孝廉左尉和孝廉右尉是四百石俸禄。
三百石俸禄，就相当于县承、县尉等大县的高级官吏的水平了。
这么好的待遇，那还有谁不答应，再说能够当官，原本是豪强士绅方才有的特权，一个卑贱的工匠，因为做出了让太子感兴趣的把玩器具，而一跃成为特权阶级，那是他们做梦也想不到的天大喜事。
顿时之间，厅堂上下，感激涕零的铁匠们痛哭流涕，以头叩地，咚咚有声。
刘畅是见过大场面的，最多的时候，在他手下讨生活的人达十来万之多，可他从来没见过手下员工如此感恩戴德，一时有些飘飘然，觉得这种感觉果然很爽。
眼睛瞟到官铁下属的罗工子，他羡慕地看着这些幸运的家伙，垂涎不已。
刘畅一愣，拍拍头醒悟过来，这罗工子以为自己本就是官铁的人，享受不到太子的恩典，正在那生闷气呢，随即朗声道：“原官铁匠师一并待遇，如你等能够推荐与己水平相当的匠师，孤也给他们一百石的俸禄，推荐人十金赏赐。”
“噢！”殿下沸腾起来，这次不光是铁匠们开颜，作陪的盐铁司官吏们也是笑逐颜开。大汉有哪些出名的铁匠，还有谁比他们更清楚的。
“多谢殿下恩典，殿下千岁千岁千千岁！”哄闹中，只有龚勋认真依照礼数磕头谢恩。
“殿下千岁千岁千千岁！”殿上殿下的人们这才从兴奋里回过神来。
刘畅微笑着让大家平身，这么多人想当帝王，果然这种滋味太让人心醉了，比当大集团的老总还让人心醉：“孤的赏赐也给了，你们也要更加努力的为大汉出力才是！”
“殿下如有差遣，微臣定当尽心竭力！”还是龚勋的语音提示，让乱哄哄的铁匠们表达了士为知己的忠诚。
“甚好！那孤就下达给你们的第一个任务，务必尽快完成，这关乎我大汉的未来，诸位一定要尽忠尽职！来人，图来！”刘畅明白打铁要趁热，马上叫黄皓拿上来一套图纸。
“龚勋、武都、罗工子、梁成，你们近前来。”刘畅招手叫上来铁官龚勋，和三名经过考教工艺水平最高的铁匠，“来看看这套图纸。”
刘畅要做的是齿轮组和离合器、轴承、往复活塞风箱，以及一个冷轧模具。
刘畅的打算是作五到六个大型水轮，每个水轮都是独立的，但延中轴纵向排列。
水轮延伸出来的铁制中轴上套有一个离合装置，这样可以轻易的根据所需推力来组合为一个水轮或多个水轮共同推动中轴转动，转动的中轴靠齿轮传动做功，可以用于多个方面，构成初始的机械化动力设备。
首先应用于活塞风箱，五个并列的活塞风箱吹出的压缩空气由风嘴，通过陶管进入风道，汇聚起来的压缩风由耐火泥制成的套管在热风室升温后，吹入高炉膛底，让空气中所含氧气和铁水中的碳产生反应燃烧，去除含炭量，获得优质钢材。
另建一套水轮传动装置，借以提升锻锤，靠其重力下落捶打铁锭，去除其中杂质，然后在模具中定型，一次就可以出十余把钢刀或是三十余个枪头，抑或一百余个箭头。
之后用水力打磨机加以打磨开刃。
水力锻打的速度并不是很快，但长在可以提升重量较大的锻锤，一次对上百斤生铁进行锻打，再辅以模具生产，铁匠们只需在每个环节加以注意控制，所有的程序都可以由普通人来操作。
多条生产线同时开工，速度远胜铁匠们一锤一锤的慢慢加工。
在座的都是冶炼专业人士，经过刘畅的详细说明，很快就明白了其中的原理，对于水轮联动装置赞不绝口，都认为这是个了不起的创举，实现也很简单。冷轧锤炼机器和冷轧模具以及水力打磨机等都令他们拍案叫绝。
对于刘畅自谓这套设备为“划时代”的高科技产品，虽然不懂其中含义，但没有人提出任何异议。只有明白过来的龚勋是一口一个“划时代”“高科技”，佩服得五体投地。
可是对于活塞风箱，众人虽然不敢反对，但对以其效果还有时有所怀疑。
这个时候的鼓风装置都是采用皮囊鼓风，皮囊的特性就是受皮革大小限制无法做得很大，而且风压不能太强，高强度的风压会导致皮革破裂。
所以工匠们对刘畅的风箱从原理来说还是相当赞成的，只是对于风箱的密封性提出了不同的看法，认为现在的铸造技术无法保证风箱的高度密封性，要是无法保证密封，再高的风压也会顺着各处漏缝泄出，达不到效果。
刘畅不慌不忙，他早就考虑过这个问题。
橡胶现在是没有的，就是马上派人出海到美洲取种移植，中途没有风暴巨浪，不偏离航向，到了立刻就有美洲印第安人送上树种，又马不停蹄赶回，也需要有个生长过程，照十年树木的说法，在较长时间内不会有实用价值。
有条件要上，没有条件创造条件也要上，这就是他来到这个时代后的切身体会。
要说简陋，这个时代缺少的必要条件太多，没有适用的设备、没有懂行的科技人才、没有完整的科学体系，什么都没有，什么都需要他白手起家，难度不亚于新中国成立于一穷二白，却要制造两弹一星。
刘畅呵呵一笑，话说回来，要是什么都有，他回来也不会有用武之地了。
难度越大，回报越高。
他这个精于钢铁机械的专家都感到举步维艰，其他人就算得到了他制造的实物，要想仿制恐怕也是束手无策。
想不到在前世难以遏止的知识产权侵权在这个时代能够因为这个简单的原因得到解决。
说起来，那个时代的中国，也得到过外国的一些高科技产品，经过反复研究，仍然无法复制，道理是相同的，技术难度限制，就是能够小规模复制，质量、产量也都得不到保证，最多成为实验室产品。
刘畅之所以要找铁匠来制作风箱，就是考虑到密封性问题。
通常的风箱，一般都是用的木质箱体，可以用膏灰填实裂缝，防止漏缝。
木质箱体也面临强度问题。
刘畅怕这样的风箱无法适应水轮高强度的活塞推动而解体。
那么采用铁制风箱，就不能用传统的锻打法，一经锻打，各处凹凸处就无法保持表面光洁，就会大量漏风。
这只有用铸铁法，就是采用铁范，一次浇铸成型，再经打磨而成。
风箱出风嘴和陶管连接处填上粘土，用火烧培变成半陶状，其余漏缝依此办理，就可达到密封效果。
水轮的制作很简单，工官的木匠们很快就造出了符合刘畅要求的水轮。
活塞风箱稍微麻烦点，试验了几次也慢慢提高了精度，达到了刘畅最初的要求，和陶管之间的连接也顺利完成。
耐火材料制作的高炉底吹风嘴也造了一大堆，经过炉火反复试验，选出了耐火性较高的十个，用于更换。
锻锤用铁范灌制就可以造出，底部的模具不能采用杂质多质量差的铁水，还要等到精铁炼出以后再制作。
麻烦在于齿轮和轴承。
这两个零件都是属于关键部件，直接关系到做功的功率大小。
齿轮的问题出在咬合度，随着齿轮的转动，刚开始还能够严密咬合的两块齿轮，两边的齿之间开始出现错位，这会降低齿轮组的功率输出，严重的是随着转速提高，极有可能出现齿轮脱离。
其实工匠们在制作的时候，严格按照了刘畅事先精确计算的图样制作，并反复比对，在胚件上没有一点走样。
齿轮和轴承所用的钢水，都是通过坩埚法小批量精炼出来的，钢水质量比普通炼制的要高。
因为齿轮是用在主要的吃力部位，需要极高的强度，所以还需要经过淬火。
问题就出在这个环节。
由于淬火时，钢部件内外温差大，极易出现变形和断裂。
齿轮用的是好钢，所以每一个齿轮都有变形，形成咬齿部位的差异。
淬火之后还有经过回火，齿轮等才能使用。
轴承的问题和这个类似，此外也有属于它的特有问题：滚珠。
滚珠的制造，刘畅是不知道如何着手的，工匠们以前也做过一些圆形的器具，不过要讲到浑圆一体，还要耐磨耐疲劳，这些难题超过了他们的水平，只好来请教似乎是无所不知的太子。
在他们看来，能够提出这样精准的计划，改革性地改进炼钢方法，太子肯定是胸有成竹。
刘畅也没有太多的办法解决这些问题，他在古代人面前可以是个专家，在大多数现代人面前也是个懂行人士，但在真正的专家面前他也就是个半罐水。
他的解决办法是多做试验，每一炉的温度差异、冶炼时间、所添加的冶炼矿石种类数量、淬火的温度变化和时间长短等等一切都做出精确的纪录。
根据这些记录和实际造出的实物质量比对，逐步改进加工工艺，仅此而已。
实际上，科学就是这么枯燥，总是在不断的试验、改进、再实验的过程中进步。
所幸的刘畅对很多科学进步有一定的了解，能够指出试验的方向，减少试验的次数，比大多数人取得更快的成果、更大的成效。
试验了成百上千次，用于记录的竹简堆成了山，铁匠们终于取得了成果。
上千个齿轮里，合用的有三十来个，不过有了详细地记录，以后会有更多！
轴承的解决还是靠了刘畅，他放弃了滚珠方案，而将滚珠改成了滚柱，用短圆柱作为滚子，经过实际使用，载荷大、摩擦小、强度高、可靠性高、易于制造。
于是，必要构建终于一一制造完毕，刘畅的高炉终于可以接受考验。
时间，过去了一个半月。
历史，进入了章武元年十月末，初冬。
这已是十月底，距离刘备伐吴，还有不到三个月。
