袁嘉升設(shè)計(jì)的高爐，已經(jīng)具有現(xiàn)代高爐的特征。湯若望和孫和鼎對(duì)鼓風(fēng)箱進(jìn)行了某些改進(jìn)，采取雙向鼓風(fēng)，里頭的活塞也想辦法充實(shí)。風(fēng)力更大。利用水利鼓風(fēng)，不但解決了人力緊張的問題，同時(shí)也大大提高了效率。
對(duì)高爐改造得差不多了，湯若望又請(qǐng)?jiān)紊齺韰⒂^，一切準(zhǔn)備就緒，他自信滿滿地下命令道：“開火！”
不一會(huì)，只見排水的風(fēng)輪與鼓風(fēng)箱已經(jīng)連接在了一起，高爐中的焦煤也已經(jīng)引燃。鼓風(fēng)機(jī)在水流的帶動(dòng)下，開始咔咔隨著曲柄運(yùn)動(dòng)起來。
水流湍急，鼓風(fēng)機(jī)的出風(fēng)也是連綿不絕，而且風(fēng)力極大，出風(fēng)的箱口正對(duì)高爐的風(fēng)口。頓時(shí)，原本只是冒著黑煙并沒有完全燃燒的焦煤迅速開始啪啪作響，爐子里的焦煤立即燃燒。
說也奇怪，從前在造作局的時(shí)候，在官吏的皮鞭之下，這些大明的工匠做事都只是應(yīng)付，有一日沒一日的混日子，這鐵煉的如何，和他們一點(diǎn)關(guān)系都沒有，反正只要完成了數(shù)量，質(zhì)量如何，官吏不會(huì)管，他們更懶得計(jì)較。得過且過，若是真要形容，那么他們從前的生活狀態(tài)就是如此。而現(xiàn)在，他們的心境有些不同了，一方面是皇帝讓人家好飯好菜地供養(yǎng)，湯若望和孫和鼎的管理也很寬容，不會(huì)動(dòng)輒打罵，而且還可以接家眷來，照樣也是白米飯供養(yǎng)，一日三餐還有加菜。
不只如此，工匠們有兒女的，袁嘉升還派人教授他們認(rèn)字讀書，他們自己愿意認(rèn)字的，也可以業(yè)余時(shí)間跟著學(xué)習(xí)。當(dāng)時(shí)的大明社會(huì)，還是萬般皆下品惟有讀書高，這對(duì)于這些工匠來說，是莫大的恩惠，他們的工作狀態(tài)完全不一樣了，干活也就更賣力了。
半個(gè)時(shí)辰后，整改后的爐頂上開始冒出煙來，煙霧騰騰，整個(gè)爐子里通紅一片。
這些場景，袁嘉升很熟悉，他知道，湯若望這是在讓人煉制焦炭，只要焦炭練好了，生鐵也就可以練成好鋼。有了好鐵和好鋼，大明的火炮質(zhì)量就可以大大提高，不要說對(duì)付農(nóng)明軍，就是滿清八旗，也能轟飛，他忍不住夸贊湯若望和孫和鼎：“你們果然是奇才！”
“取碳?！边^了半個(gè)時(shí)辰，爐內(nèi)的溫度持續(xù)升高，孫和鼎命人去取焦炭，拿去煉鐵。
孫和鼎一聲令下，早有幾個(gè)鐵匠拿出特制的鉗子，將滾燙的焦炭取出來，接下來的事情也不小，還需粘結(jié)、固化、收縮，這些鐵匠們倒是在行，忙活了半個(gè)時(shí)辰，焦炭的樣品便送到了袁嘉升和湯若望的眼前。
“成了！”湯若望接過焦炭，大喜，他見識(shí)過多少焦炭，今日煉出來的焦炭和往日竟是大大不同，色澤烏黑發(fā)亮，通體看不到丁點(diǎn)雜色，實(shí)在讓人嘆為觀止，他點(diǎn)點(diǎn)頭道：“這焦炭已是極品，若是拿來煉鐵，鑄成炮管，應(yīng)該不會(huì)再炸膛。”
袁嘉升笑道：“兩位先生大才，這大明火炮廠，就用這焦炭先煉一爐鐵看看，有了這高爐和鼓風(fēng)機(jī)，火候應(yīng)當(dāng)不成問題，焦炭也是極品，能不能煉制出好鐵，就看諸位了?！?br/>
“皇上過獎(jiǎng)，要不是你命人制作好了高爐，我們也煉不出好的焦炭?！睖敉⒖虂砹司瘢鹋趶S的工匠們也打起精神，有人去搬鐵礦石來，有人準(zhǔn)備好焦炭，有人去清洗爐子，一番忙碌，又是一兩個(gè)時(shí)辰過去。隨即大家熟稔的開始生爐，放入鐵石，燃起焦炭。
“最近朕又抽空看了一下徐光啟留在欽天監(jiān)的遺著，受益匪淺，感覺洋人的科學(xué)真是個(gè)好東西?！痹紊Φ馈?br/>
一行人在等待之中，爐內(nèi)的溫度開始升高，直到達(dá)到了臨界點(diǎn)。緊接著，赤紅的鐵水自一處槽口流淌出來。
若說鐵水，明代的工匠都見過，可是全部融化為鐵水，見到的人倒是不多，孫和鼎和湯若望笑了，他們都知道，一旦融為鐵水，就意味著大量的雜質(zhì)從鐵中脫離。
孫和鼎道：“鐵化作了水，能煉出更好的鐵來。”
袁嘉升哈哈大笑，說：”鐵煉好了，就叫鋼吧！“
“叫鋼好，叫鋼好！！”孫和鼎拿出隨身的筆記本，記錄了下來，這是他的習(xí)慣。
大明的火炮廠里，竟然把生鐵練成了較純的鋼，袁嘉升有點(diǎn)不解，問湯若望：“湯神父，你怎么知道這好鐵，哦，不是，是鋼的煉法？”
湯若望笑道：“大明以前生鐵的質(zhì)量不行，我觀察了一段時(shí)間，要么是火候問題，要么就是焦炭的問題。在這兩個(gè)方面下功夫，鋼鐵的質(zhì)量自然就高了?！?br/>
湯若望跟袁嘉升說，到火炮廠后，他親自考察過，年老的鐵匠們向他訴苦：“大……大人，小人們?cè)撍?，幾番鍛造，雖然改進(jìn)了不少，可是依舊出不了你要的好鐵，火候不足，去除不了雜質(zhì)，雖然百鍛成鋼，可是先天不足，很多都廢了?！?br/>
當(dāng)時(shí)，湯若望去看了看鐵匠們用的風(fēng)箱，頓時(shí)就傻眼了：明末的風(fēng)箱很古老，是用木頭和牛皮制成，煉鐵用的還原劑是木炭，也不是焦炭，他一個(gè)人靜了靜之后，就想到了答案：要建高爐通風(fēng)，升高溫度，利用焦炭煉鐵。因?yàn)榻固亢湍咎渴怯袇^(qū)別的，焦炭火力均勻，而木炭有堅(jiān)木和松木之分，難以保持平穩(wěn)火力。
這時(shí)的生產(chǎn)條件，實(shí)在過于簡陋，導(dǎo)致生產(chǎn)出來的生鐵含很多雜質(zhì)，加碳的標(biāo)準(zhǔn)不一，沒有專業(yè)工具，鐵中氣泡含量過大，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到應(yīng)用要求。
經(jīng)過三天的反復(fù)琢磨，對(duì)照補(bǔ)鍋爐原理，湯若望、孫和鼎和一批老鐵匠分析爐高與爐壇、風(fēng)箱與爐心的比例尺寸，以及火力調(diào)控等因素，最后決定：爐高三丈，直徑一丈，風(fēng)箱一丈二尺，每次用八人手扶橫桿，往返跑動(dòng)推拉。風(fēng)箱的活塞用土粗布和雞毛按尺寸手工縫制而成。
土高爐的草圖出來后，湯若望和孫和鼎讓砌匠用青磚為主料，用當(dāng)?shù)氐幕壹啄?，摻少量石灰、?xì)黃土合水拌勻?yàn)槠隽?。爐心用錘反復(fù)錘糯，粘貼于爐心周圍壁上，使此形成堅(jiān)硬不易開裂的爐心。風(fēng)箱多用古樟樹、板栗樹、元珠樹為原料，用四圈鐵箍箍緊，避勉漏氣通風(fēng)。
然后，他們反復(fù)試驗(yàn)，專攻技術(shù)難關(guān)，如看火喉大小、風(fēng)力強(qiáng)弱、燃料添加等，邊試驗(yàn)邊實(shí)踐，吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷改正提高。土高爐原來用人工送風(fēng)，一推一拉，強(qiáng)弱不勻，根本達(dá)不到煉鋼高溫，后來就改成了水風(fēng)車送風(fēng)。
就這樣，一個(gè)嶄新的高爐就問世了。就創(chuàng)新來說，此時(shí)的大明并不比西方落后，煉鋼早已有了灌鋼法和焦炭煉鋼法，而這些方法在西方直到工業(yè)革命之后才出現(xiàn)。湯若望讓這些鐵匠們養(yǎng)成一種練了一爐鐵之后進(jìn)行記錄的習(xí)慣。這一次的火候大致是多少，風(fēng)力多大，熔煉了多少時(shí)間，鐵水的色澤，添加的焦炭多少，都需要有經(jīng)驗(yàn)的老匠記錄下來，再根據(jù)煉出鋼鐵的好壞，繼續(xù)進(jìn)行修正，以此來提高。
經(jīng)過十來天的不斷嘗試，工匠們漸漸掌握了規(guī)律，煉出來的鋼鐵不但在使用焦炭煉鐵法大量降低成本以及產(chǎn)量大大提高，而且鋼鐵的質(zhì)量大大提高。
“工程技術(shù)的東西真不能靠幻想，要一步一步實(shí)踐，這真不是工部或者朝堂里那些讀八股腐文的人能干的。”聽完湯若望、孫和鼎帶領(lǐng)匠人們煉鋼的故事，袁嘉升不禁豎起了大拇指，說：“你們真是了不起，以后為大明軍制造新槍新炮的任務(wù)，就交給你和孫顧問。說實(shí)話，我對(duì)大明火炮廠現(xiàn)在生產(chǎn)的槍炮，一點(diǎn)也滿意啊。比如大明產(chǎn)的那些三眼銃，受藥不多、放彈不遠(yuǎn)，打出去不迅不直，且無猛力，裝藥太緊，還容易顛倒炸裂?；鹋诰筒槐卣f，名字聽上去很威風(fēng)，什么大將軍炮、滅虜炮、攻戎炮，實(shí)際上火力和威力和西洋紅衣大炮幾乎存在天壤之別?！?br/>
“遵命，皇上，有了好鐵，我們研制的槍炮一定不會(huì)讓你失望的?！睖敉蛯O和鼎異口同聲地說。
袁嘉升點(diǎn)點(diǎn)頭，但還是有點(diǎn)不放心，說：“比如改良火銃，你們知道吧，要增加精度，火槍要是老打不準(zhǔn)，那就沒有什么用。”
“具體怎么改？皇上有主意？”湯若望試探著問了一句。
孫和鼎說：“皇上難道是在銃管里刻線？家父曾說過，以前澳門的夷人曾給他看過一種火銃，銃管里有直線凹槽，謂之膛線。據(jù)說有這樣膛線的火銃，射程更遠(yuǎn)、打得也更準(zhǔn)?！?br/>
袁嘉升對(duì)孫和鼎說：“你父親真是見多識(shí)廣。不過這種所謂直膛線，朕感覺還可以改進(jìn)，將直線形膛線改成螺旋形。不過，你們一步一步來吧，先制出直線式線膛槍?！?br/>
“遵命。我們一定不會(huì)讓皇上失望?！睂O和鼎道。
“朕的大明新禁軍的武器裝備，你們就承包了吧?！痹紊馈?