Sau khi việc khai quật đập Lạc Sơn bắt đầu diễn ra thuận lợi, Lý Tố không còn muốn tiếp tục đi kiểm tra tại huyện Nam An nữa; vì những công việc tiếp theo đều là những công việc lao động chân tay được thực hiện theo kế hoạch đã định, và có thể kéo dài đến gần nửa năm.

Điều kiện sống tại Nam An rất khó khăn, vì vậy việc giao cho các giám sát viên cấp dưới quản lý là đủ rồi.

Tuy nhiên, vì đã đến Khoái Vũ, trước khi trở về Thành Đô, Lý Tố vẫn không ngại đi thêm khoảng một trăm dặm để ghé thăm các khu vực như Bối Đạo và Tự Cống, nhằm giám sát công tác sản xuất thép lớn.

Lý Tố đến huyện Bối Đạo vào ngày 23 tháng 2. Những người đi cùng ông chỉ có vài người thân cận, cùng với Gia Cát Lượng – người luôn theo học ông và coi việc “đọc hàng vạn cuốn sách, đi hàng vạn dặm đường” là điều quan trọng. Không một quan lại nào có tên tuổi khác được mời đi cùng; Gia Cát Cẩn và Tuân Du đều đang bận rộn với những công việc khác tại Thành Đô và Nam An.

Lý do Lý Tố mang theo Gia Cát Lượng là mong rằng cậu ta có thể mở rộng thế giới quan, hiểu rõ hơn về những khó khăn của người dân trong các lĩnh vực khác nhau. Dù sao thì trong cuộc đời này, Gia Cát Lượng đã dành mười một năm để cày cấy và học hỏi gần khu vực Long Trung trước khi bắt đầu sự nghiệp của mình.

Lý Tố luôn tin rằng những trải nghiệm đó đã góp phần lớn vào việc hình thành nhân cách và tích lũy kinh nghiệm cho Gia Cát Lượng. Trong cuộc đời này, ông không có thời gian để Gia Cát Lượng tự mình tham gia lao động nông nghiệp trong thời gian dài, vì vậy ông đành phải đưa cậu ta đi kiểm tra các lĩnh vực khác nhau để giúp cậu ta bổ sung những thiếu sót đó một cách nhanh chóng. Hơn nữa, có lẽ việc quan sát quy trình sản xuất thép cũng sẽ giúp Lý Tố dạy cho cậu ta một số kiến thức cơ bản về hóa học.

Vì đây chỉ là một chuyến kiểm tra tạm thời, nên trước khi Lý Tố đến Bối Đạo, công tác xây dựng các xưởng luyện thép địa phương đã được triển khai được hơn hai tháng rồi. Có thể nói, từ mùa đông năm ngoái, sau khi than đá và quặng sắt được vận chuyển đến đây, chính quyền địa phương đã dưới sự lãnh đạo của thái thú Khoái Vũ là Chen Thực, bắt đầu thực hiện một số công việc chuẩn bị cơ bản cho việc mở rộng các xưởng luyện thép.

Lý Tố Khi đến nơi, chỉ cần quan sát và đưa ra một số góp ý để cải tiến những sản phẩm bán thành phẩm đang trong giai đoạn hình thành là được.

Gia Cát Lượng, vừa mới tròn mười bốn tuổi sau Tết Nguyên đán, lần đầu tiên trong đời được vào phía sau xưởng luyện thép, lòng anh ta rất tò mò và trân trọng cơ hội này. Dù còn trẻ, anh ta chỉ từng thấy các thợ rèn đúc những khối sắt đã được loại bỏ bớt tạp chất, hoặc dùng phương pháp luyện thép qua nhiều lần, nhưng chưa bao giờ chứng kiến quá trình biến quặng sắt thành sắt thô.

Gia Cát Lượng có thể cảm nhận được rằng Thầy Li đặt kỳ vọng rất cao vào mình, có lẽ còn cao hơn cả người anh trai của mình – người hiện đã là quan chức cấp huyện – và không hề nghiêm khắc chút nào. Chính sự kỳ vọng ấy khiến Gia Cát Lượng cảm thấy áp lực, thậm chí còn e ngại hơn cả việc bị trách móc hay la mắng một cách trực tiếp.

Giống như những học sinh giỏi nhưng đôi khi thi trượt, họ thà bị đánh hay mắng cũng không muốn phải chịu sự áp đặt từ ánh mắt thương hại hay thông cảm kéo dài hàng tháng.

So với sự tò mò và sự cẩn thận của Gia Cát Lượng, Lý Tố lại thoải mái hơn nhiều; trong quá trình kiểm tra, anh ta còn gặp phải một số điều bất ngờ thú vị nữa.

Thành thật mà nói, ban đầu Lý Tố cũng không mấy quan tâm đến quy trình sản xuất từ quặng sắt thành sắt thô, chưa bao giờ đến tận nơi để quan sát; anh ta chỉ tập trung vào giai đoạn đúc và chế tác. Vì vậy, khi được Chen Shí dẫn đi tham quan “lò luyện thép lớn nhất” vừa được xây dựng tại Bà Đạo, Lý Tố cũng không khỏi ngạc nhiên.

Ngay khi dẫn Lý Tố vào xưởng, Chen Shí tự hào giới thiệu: “Tướng Quân Phải, cái lò này rộng hai trượng, sâu hơn nửa trượng; nhiệt độ bên trong lò rất cao. Ngay cả khi chỉ sử dụng than củi thay vì than bùn không khói, chắc chắn cũng có thể sản xuất ra hàng nghìn cân sắt mỗi ngày, không hề kém cạnh những công cụ quan trọng của đất nước thời đó.”

Lý Tố liên tục gật đầu và đặt ra một số câu hỏi để tìm hiểu thêm, mới biết rằng vào cuối thời Tây Hán và đầu thời Đông Hán, người ta đã sử dụng những “lò luyện thép đất” nguyên thủy, và điều này không hề đáng ngạc nhiên chút nào.

Về mặt lý thuyết, bất kỳ loại lò nào sử dụng hố đất để tiến hành quá trình luyện kim và có buồng lò được đóng kín đều được coi là lò cao nguyên kiểu truyền thống. Vì vậy, chỉ cần biết cách xây dựng những lò gốm kín có khả năng duy trì nhiệt độ trên 1.200 độ C, thì đã có thể chế tạo được lò cao nguyên kiểu này.

Vào đầu thời Đông Hán, lò cao nguyên lớn nhất của triều đình nằm ở khu vực Xíng Dương, phía đông Lạc Dương (tức khu vực Trịnh Châu ngày nay). Đây là những lò do nhà nước điều hành, và số thép sản xuất ra đều được cung cấp cho các thợ rèn ở kinh đô sử dụng.

Kích thước của những lò này khoảng từ 1 đến 2 trượng chiều dài và rộng, nhưng chiều cao lại rất thấp, chưa đầy nửa trượng. Bên trong buồng lò được lát bằng đất sét, và vì lúc đó chưa có công nghệ sản xuất gạch chịu lửa, nên nhiệt độ trong lò tối đa cũng chỉ đạt khoảng 1.200 độ C. Người ta cho biết lò luyện kim lớn nhất ở Xíng Dương mỗi năm có thể sản xuất ra hơn 100.000 cân sắt cho triều đình, tương đương với khoảng 300 tấn theo chuẩn nặng ngày nay, chiếm gần 30% tổng sản lượng thép của cả nước thời Đông Hán.

Rõ ràng, những lò luyện kim ở Xíng Dương thực sự là những công cụ quan trọng của đất nước vào thời Đông Hán, và cũng là yếu tố then chốt giúp hoàng đế Đông Hán đảm bảo rằng lực lượng quân sự và vũ khí ở khu vực gần kinh đô luôn vượt trội so với các vùng phụ thuộc khác. (Không chỉ có Xíng Dương, mà còn có nhiều cơ sở luyện kim lớn khác ở khu vực Sĩ Lệ, và có nghiên cứu cho thấy sản lượng thép ở đây chiếm hơn một nửa tổng sản lượng thép của cả nước thời Đông Hán; đây là một ngành công nghiệp đòi hỏi nhiều kỹ thuật và nguồn lực.)

Ngay lúc này, lò luyện kim mà Trần Thực đang xây dựng ở Bối Đạo cũng dựa trên cùng nguyên lý và thiết kế ban đầu, chỉ khác về quy mô và công nghệ thực hiện mà thôi.

Tuy nhiên, sau khi tham quan sơ bộ, Lý Tố vẫn cảm thấy có vài điểm nghi ngờ. Mặc dù trong kiếp trước ông chỉ là một sinh viên ngành khoa học xã hội, nhưng những kiến thức về hóa học mà ông đã học trong kỳ thi trung học vẫn khá vững vàng; ông biết rằng nhiệt độ nóng chảy của thép nguyên chất khoảng 1.500 độ C.

Theo lời giải thích của các thợ rèn, Lý Tố nhận thấy rằng những lò luyện kim thời cuối Đông Hán này có thể đạt nhiệt độ tối đa khoảng 1.200 độ C, nhưng vẫn có thể luyện được gang – tất nhiên, các thợ rèn không thể sử dụng khái niệm “1.

Tuy nhiên, dựa trên ba mươi năm kinh nghiệm luyện thép của tôi, tôi nhận ra rằng càng nhiều tạp chất trong gang thì nhiệt độ cần thiết để nóng chảy thành dung thể sắt càng thấp. Trước đây, khi sử dụng than củi chất lượng cao để luyện thép, nhiệt độ trong lò chỉ đạt mức đỏ rực, làm cho kim loại mềm đi nhưng không thể chảy được. Nhưng khi sử dụng than bùn không khói hoặc than củi chứa lượng lớn lưu huỳnh để luyện thép, chất lượng gang thu được kém hơn, các tạp chất trong đó trở nên giòn hơn, tuy nhiên việc sản xuất dung thể sắt lại trở nên dễ dàng hơn.

Khi tôi còn trẻ, vào cuối triều đại Hoàn Đế, tôi cũng đã làm việc tại lò luyện thép ở Xíng Dương, Lạc Dương trong vài năm. Lúc đó, thầy tôi cũng dạy tôi theo cách này. Sau đó, tôi tự mình nghiên cứu thêm vài năm mới thực sự nắm vững bí quyết này.”

Lý Tố Nghe xong, anh ta gật đầu nhẹ, không ngờ người thợ rèn họ Chu này lại là một “chuyên gia hàng đầu”, từng làm việc tại những xưởng công nghiệp hàng đầu ở các vùng lân cận Lạc Dương.

Lý Tố Không nhịn được, anh ta liền chuyển sang hỏi làm thế nào mà ông ta có thể đến được khu vực Thục. Sau đó, anh ta mới biết rằng khi Lưu Yên tiến vào Thục, ông ta đã bỏ ra số tiền lớn để chiêu mộ một số chuyên gia công nghệ quân sự từ Lạc Dương.

Lý Tố Trong lòng, anh ta không khỏi buồn bã: “Có vẻ như Lưu Yên này, ngay từ khi mới đến Thục đã có ý đồ không trung thành rồi… Thậm chí còn chiêu mộ cả những chuyên gia công nghệ quan trọng của triều đình, và ông ta cũng rất có tầm nhìn, coi trọng ngành công nghiệp này rất nhiều.”

Sau đó, Lý Tố tiếp tục hỏi về sự khác biệt trong độ khó khi sử dụng các loại nhiên liệu chứa tạp chất để luyện thép và sản xuất dung thể sắt. Sau nhiều suy nghĩ, cuối cùng anh ta cũng hiểu được nguyên lý hóa học từ kiếp trước:

Trong sách giáo khoa hóa học trung học cơ sở có một điểm kiến thức cơ bản, đó là “kim loại nguyên chất có nhiệt độ nóng chảy cao nhất, trong khi hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn. Càng nhiều loại tạp chất và càng nhiều lượng tạp chất trong hợp kim thì nhiệt độ nóng chảy càng thấp”.

Vào cuối thời Hán, các lò luyện thép không thể đạt nhiệt độ 1500 độ C, vì vậy họ phải sử dụng các tạp chất để làm giảm độ khó trong quá trình nóng chảy, đồng thời hy sinh chất lượng và độ tinh khiết của sắt.

Do đó, khi sử dụng than củi để luyện thép, việc để lại một vài phần trăm carbon, phốt pho, silic trong sắ

Nhưng lợi ích là sản lượng có thể tăng lên gấp hai point five lần!

Dù sao thì nước sắt càng loãng thì hiệu quả của phản ứng khử cũng sẽ càng nhanh, tốc độ phản ứng giữa nước sắt với chất khử được thêm vào cũng sẽ càng nhanh, và oxy trong oxit sắt trong quặng cũng sẽ bị lấy đi nhanh hơn. Việc phản ứng hoàn thành một lò nước sắt chất lượng cao mà có dạng sền sệt cần đến hai ngày rưỡi, nhưng với nước sắt loãng như nước tinh khiết thì chỉ cần một ngày là xong.

Đây chính là việc hy sinh chất lượng nước sắt để đổi lấy tốc độ sản xuất tăng lên gấp hai point five lần! Cũng chính vì vậy mà cho đến thời Đường và Tống, “sắt Mân”, loại sắt có sản lượng ít ỏi, mới được coi là loại sắt chất lượng tốt. Từ những bậc thầy rèn kiếm ở khu vực phía nam Chiết Giang từ cuối thời Xuân Thu, cho đến những thanh kiếm Long Quán sau này ở tỉnh Phúc Kiến, tất cả đều được rèn từ than củi không chứa lưu huỳnh; vì ở đó không có than đá, nên chắc chắn không bị nhiễm lưu huỳnh từ than đá.

“Suốt một hồi lâu, người thời Tống đã làm cho sản lượng sắt tăng vọt lên gần ba lần nhờ việc sử dụng than đá, nhưng điều đó lại đánh đổi bằng việc hy sinh chất lượng của sắt… Điều này không hề tốt đâu. Chúng ta cần phải cân nhắc cả chất lượng lẫn sản lượng; những loại sắt dùng để chế tạo vũ khí chắc chắn vẫn cần phải loại bỏ lưu huỳnh, hoặc phải thêm các công đoạn xử lý khác vào giai đoạn cuối của quá trình phản ứng…”

Lý Tố rất cảnh giác với vấn đề này và cho rằng không thể để mặc mọi chuyện diễn ra như vậy.

Sau khi suy nghĩ kỹ, Lý Tố nhận ra rằng giải pháp tốt nhất để cân bằng cả hai yếu tố này vẫn là tiếp tục nâng cao nhiệt độ lò.

Dù sao thì, lý do khiến nước sắt trong quá trình luyện sắt cuối cùng cũng đông cứng lại chính là do sau khi các chất khử như than đá được thêm vào, oxy trong oxit sắt bị khử đi, độ tinh khiết của sắt ngày càng tăng, nhiệt độ nóng chảy cũng ngày càng cao, cho đến khi vượt qua mức một nghìn hai trăm độ C, và vì vậy nó đông cứng lại trong lò có nhiệt độ đó, không thể tiếp tục phản ứng nhanh chóng ở trạng thái lỏng nữa.

Sau khi trao đổi với Chu Bỉnh, Lý Tố biết được rằng phương pháp “luyện sắt bằng cách đun nóng nhiều lần” hiện tại, cũng như phương pháp “nung thép” đang trong giai đoạn sơ khai, thực chất đều nhằm mục đích duy nhất là “khi sắt thô no longer ở trạng thái lỏng, vẫn cố gắng tăng tối đa diện tích tiế