当蓟镇前线的寒风裹挟着战云与血腥气，在石门口棱堡上空凝滞不散时，数百里外的北京城，虽也因战事而气氛凝重，但在西苑深处的格物院作坊区内，却是另一番火热景象。这里听不到战场的号角与铳炮，只有叮当作响的铁锤、呼呼鼓动的风箱、以及匠人们专注讨论的低语声，交织成一曲工业萌芽的序章。
宋应星穿着一身半旧不新的深蓝色棉袍，袖口沾染着些许炭灰与黏土，正俯身在一张宽大的木案前。案上铺满了各式各样的矿石样本、烧制过的耐火砖碎块、以及他亲手绘制的密密麻麻的图表和笔记。他被皇帝委以“总结天下百工技艺”的重任，并直接负责为京西那座尚在蓝图中的皇家钢铁厂奠定技术基础，这让他感到前所未有的压力，也激发了他全部的热情。
然而，理想宏大，现实却骨感。钢铁，乃工业之骨。陛下规划的“煤铁复合体”和未来那些轰鸣的机器，无不依赖于优质且廉价的钢铁。但眼下大明普遍的冶炼技术，无论是山西的坩埚炼铁，还是广东的灌钢法，都存在着效率低下、质量不稳、成本高昂的问题。欲建新式高炉，两大难题首当其冲：一为燃料，二为炉衬。
“宋先生，您看这西山之煤，虽储量丰富，然直接用于炼铁，硫磷杂质过多，炼出之铁脆而易裂，不堪大用啊。”说话的是格物院的首席大匠李福，他原本是兵仗局的顶尖匠户，被朱由检发掘后，如今主要负责技术实现。他手中拿着一块乌黑的西山原煤，眉头紧锁。
宋应星点了点头，从案几上拿起几块同样乌黑，但结构更为致密、孔隙均匀的块状物：“李匠头所言极是。故我等需先治煤为焦。此乃我考察江西萍乡、河北唐山等地土法炼焦所记，其法乃将煤置于密闭窑中，隔绝空气，高温干馏，驱除挥发分与杂质，所得焦炭，燃烧温度更高，且更为纯净。”
他指着旁边一个按照他描述搭建的小型试验焦窑：“然，各地土法，或窑制不同，或火候掌控全凭经验，所得焦炭质量参差不齐。我等需定其标准：何种煤适宜炼焦？窑温几何？干馏多久？需总结出一套可重复、可推广之定式。”
李福凑近观察那试验窑的出焦口，用铁钳夹出一块尚有余温的焦炭，仔细查看其断面：“色泽银灰，敲击有金属声，孔隙均匀……此焦质量确属上乘！先生，若以此焦炼铁，炉温定然远超以往！只是这窑体结构、火候把控，还需大量试验来优化。”
“正是此理。”宋应星眼中闪烁着求知的光芒，“此非一日之功，需记录每一次试验的煤样、窑温、时长与成焦质量，相互比对，方能得其最优解。此即为‘格物’之精神，由表及里，由现象至本质。”
解决了燃料问题，更大的挑战在于耐火材料。新式高炉追求更高炉温，对炉衬耐火砖的要求也极为苛刻。
“宋先生，您看这按景德镇法调配的耐火泥坯，已是优中选优，但若模拟高炉深处之高温，其耐急冷急热性仍显不足，恐有开裂之虞。”李福指着试验炉中几块已经出现细微裂纹的砖样，面色凝重。
宋应星没有说话，拿起一块碎裂的砖样，在手中仔细摩挲，又凑到鼻尖闻了闻，沉吟道：“景德镇之法，重于瓷釉之美，于耐火极致，尚有探索空间。我观前朝《天工开物》残卷及各地笔记，有言加入特定‘熟料’可增其韧性。所谓‘熟料’，便是将废耐火砖粉碎后掺入新料之中。”
他顿了顿，走到另一堆砖料前：“此乃我命人按不同比例掺入熟料，并尝试加入少量山东紫砂土、河北矾土等物后烧制的试样。李匠头，你看这断面。”
李福拿起一块，只见其断面结构均匀，颗粒致密，颜色也与之前的有所不同。“先生，此砖似乎……更为坚实。”
“光看不行，需经火炼。”宋应星语气平静，却带着不容置疑的坚持，“来人，将甲三号、乙七号、丙十二号三组砖样，同时置于高温窑中，模拟高炉最强火力，煅烧两个时辰！记录其变化！”
命令下达，匠人们立刻忙碌起来。宋应星和李福就守在窑口，透过小小的观察孔，密切关注着砖样在烈焰中的状态。高温扭曲了空气，热浪扑面，汗水很快浸湿了他们的鬓角与衣领，但两人恍若未觉。
两个时辰后，砖样被取出。甲三号砖表面已明显软化变形；乙七号砖虽未变形，但出现了数道裂纹；唯有丙十二号砖，除了颜色变得更加深沉，整体结构依旧完好，敲击之声清脆！
“成了！”李福忍不住低呼一声，脸上满是兴奋，“先生，这丙十二号配方，耐高温与抗热震性能远超其他！”
宋应星紧绷的脸上也终于露出了一丝如释重负的笑容，但他很快又收敛起来，拿起炭笔，在随身携带的笔记本上飞速记录：“丙十二号配方：基泥七成，熟料两成，山东紫砂土半成，河北矾土半成……煅烧温度需再精确……冷却速率亦需考量……”
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