儘管煤並不適合鍊鐵，因爲煤炭中所含的硫會導致生鐵的熱脆性，使之無法鍛造成形。但是焦炭卻是最好的鍊鐵材料。
在幾百年後，這是衆所周知的事情。不過將焦炭用於鍊鐵，並不是一件容易的事情。煉焦很容易，只需要將煉焦煤在普通粘土磚窯爐內，在爐窯內不隔絕空氣的條件下，藉助窯爐邊牆的點火孔人工點火，將堆放在窯內的煉焦煤點燃，靠煉焦煤自身燃燒熱量逐層將煤加熱，煤燃燒產生的廢氣與未燃盡的大量煤裂解產物形成的熱氣流，經窯室側壁的導火道繼續燃燒，並將部分熱傳入窯內。這個過程延續8～11天，待到焦炭成熟，從人工點火孔注水熄焦，冷爐，扒焦。就產生了焦炭。
但是焦炭鍊鐵，真正的問題是什麼？
真正的問題在於焦炭不如木炭、煤炭那麼容易燃燒，如果要使用焦炭鍊鐵有必要改進鼓風設施和調整爐內結構以獲得更充足的空氣。在另一個世界中，英國的亞伯拉罕·達比，正因爲解決了這個問題，通過對高爐的內徑的改進使之適應焦炭鍊鐵，併爲高爐安裝了一套新的鼓風設施。如此改進後的高爐於1709年成功用焦炭煉出生鐵。
焦炭鍊鐵的成功只是英國鍊鐵業革命的起點，它使鍊鐵業開始擺脫對木材的依賴。工業領域的技術創新是導致18世紀英國工業革命的根本因素，而人們最先想到的技術創新是紡織機和蒸汽機。但在經濟學家眼裡，18世紀發生的由木炭鍊鐵向焦炭鍊鐵的變革，其意義不小於紡織機和蒸汽機的發明，甚至更爲深遠。
焦炭鍊鐵引發的冶鐵業革命在帶來鐵業繁榮的同時，使英國冶鐵業迅速向中西部和南威爾士產煤區集中，並拉動英國煤礦業進一步繁榮。廉價的鑄鐵和熟鐵使新型的動力機械得以大規模生產和應用，並使鐵構件在工程建築領域代替木材而得到廣泛應用。不僅如此，價廉質優的熟鐵使鐵路建設的大發展成爲可能。焦炭鍊鐵的發明引發以鋼鐵業及相關行業的巨大發展，人類也由此被帶入了“鋼鐵時代”，英國的工業革命因此得以全面展開。
可以說，正是達比發明的焦炭鍊鐵，把英國帶入了工業革命之中。對此，本身就是工科大學畢業的朱明忠自然非常清楚，他當然也很清楚，傳統的鍊鐵堅爐，使用焦炭同樣也需要經過改進。
爲此在委託炭廠利用的其燒製木的炭的炭窯煉焦的同時，朱明忠仔細研究了一番鍊鐵堅爐，因爲現在並沒有時間建設可以提供更高爐溫的鍊鐵高爐，所以只能在堅爐的基礎上加以改進，從而令其可以使用焦炭鍊鐵，這種改進與英國的亞伯拉罕·達比的改進極爲相似，無非就是增加堅爐的鼓風量。
“關鍵還是風箱，要增加鼓風量……”
回憶着在鐵廠見過活塞式風箱，中國古代活塞式木風箱設計巧妙，構造合理，製作簡單，便於維護，反映了很高的技術水平。活塞式風箱發明後，經過宋元時期的推廣和應用，到明清時期己完全取代了木扇風箱，成爲最主要的鼓風設備，對於古代冶金業的發展起到一巨大的推動作用。活塞式風箱由於實現了雙衝程鼓風．是鼓風技術的一次飛躍；因其剛性、密封性好能夠產生較大的風壓、風量。較皮囊及木扇式風箱大大提高了工作效率，也極人地促進冶鑄效率的提高。中國古代的活塞式風箱，是古代唯一的雙作用風箱，至少在威爾金森在19世紀初發明水力鼓風機之前，這種風箱都是最好的。
想到鐵廠中那些風箱，大者的用四五人同時推拉，即便是小的也要用兩三人同時推拉。這種人力鼓風的效率自然非常一般。
“再增加一個風箱，應該就能解決鼓風的問題，不過就是太浪費人力了，應該改用水力，用水力推拉……”
在這個沒有蒸汽機的時代，水力無疑是最便捷的動能，在兵器廠開始使用水力改制銃管之後，對於戴蒼便不斷的將注意力放在對水力利用的研究上，可即便如此，在看到朱明忠設計的用多個木齒輪傳遞水力，進而借用水力推動風箱的設計時，仍然被其精細的設計所折服。
“……這些齒輪現在只能用木製，等以後可以改用鐵製齒輪，水車也可以改用的鐵軸，這樣使用壽命會更長一些……”
現在戴蒼已經適應了朱明忠的一些奇思妙想，儘管他在機械方面有着非常高的天份，但是幾乎每一次，經略使總能給他帶來一些啓示，尤其是對水力的應用。
“經略使，既然可以使用水力鼓風，那麼這煉熟鐵攪爐，也可以使用水力……”
對於戴蒼的建議，朱明忠當然不會反對，他甚至還會主動的提出一些建議，甚至相比於兵器製造，他更希望戴蒼能夠把他的精力，應用於機械製造上，而不僅僅只是兵器，畢竟兵器只是器，而機械纔是根本。
而戴蒼在機械上面的天賦，在其組建兵器廠時，尤其是在引入水力的過程中，得到了充分的體現，現在的兵器廠兵器打造幾乎完全依靠水力，不僅如此，甚至就連兵器廠火藥的研磨，也改用了水力。至於制銃、鑄炮，還會有其它人負責。比如很快就會到清河來的史司一行人，還有徐又錚也可以參與鑄炮。想到鑄炮，朱明忠自然而然的說道。
“葭湄，現在兵器廠已經開始在清河製造手榴彈，這手榴彈的鐵殼是不是還是用鐵範鑄造？”
鐵模鑄造，在這個時代並不是什麼先進的工藝，畢竟在早在秦漢就已經廣泛使用鐵範鑄造，在民間鑄造農具時更是大量使用鐵範鑄造，鑄造手榴彈彈殼時，自然使用了這一工藝，畢竟鐵模可以重複使用成千上萬次。
不過，儘管鐵模鑄造的工藝成熟，但作爲工科生的朱明忠很清楚，鐵模並不適合鑄炮，被某些文章吹的神乎其神的鐵模鑄炮，鐵模鑄炮最大的好處是鐵模無需乾燥，也沒有水汽，不用擔心鑄造時出現蜂窩狀結構，鑄造時只需製作泥制的形芯，不管天氣如何可以立即鑄造火炮，兩三天一門火炮即可製成。
鐵模炮大大提高了鑄炮效率，和泥模炮相比提升了火炮質量。但鐵模炮的缺陷也十分嚴重。由於鐵模導熱快，鑄件冷凝快，導致容易得到白口鐵。白口鐵性脆，無法用機械鏜孔，甚至也不能直接在炮身上鑽火門。白口鐵製的火炮在發射過程中會產生裂紋，反覆使用甚至會導致火炮炸裂。
後世的冶金專家對鴉片戰爭時期遺留的鐵模炮進行金相檢測，結果證明其均爲白口鑄鐵。儘管鐵模炮雖然性能比大部分本土的泥模炮優秀，但還是遠不如同時代英國的沙模鑄炮。
在這種情況下，朱明忠自然不會選擇優點多，但缺點更多的鐵模鑄炮，而是選擇了沙模鑄炮，對於沙模鑄造他並不陌生，不過在砂型的選擇上，仍然需要一些試驗。
“上次，我讓你們試驗的砂模鑄造，現在進行的怎麼樣了？”
儘管是一名工科生，但是對於鑄造砂的比例，朱明忠差不多都還給了老師，只是大概記得一些比例，所以纔會令戴蒼在兵器廠中進行試驗。
“經略，廠裡已經用河砂、鋸末、進行過多次砂範試鑄，這砂範雖不及鐵範便捷，但勝在模範製做簡單，目下已經按經略給出的幾個配方，加以試製，效果都很不錯，而且清河臨近黃河，這黃河河砂製作砂模再合適不過，制模用砂幾乎無本……”當戴蒼說着砂模鑄造的進展時，朱明忠先是沉思片刻，然後反問道。
“葭湄，既然如此，不知可不可以使用砂模鑄造紅夷大炮！”
這纔是朱明忠令其研究砂模鑄的根本原因。
“用砂範鑄炮？”
詫異的看着經略使，儘管已經將砂範應用在多種兵器鑄造上，甚至覺得其有取代鐵範鑄造的潛力，但是戴蒼還從未曾想過將其用於鑄造紅夷大炮上，至少在他看來，這鑄造紅夷大炮本身就應該使用泥範，這種固定的思緒，一直限制着他與這個時代人們的思維，而現在經略使的提醒，讓他突然意識到。
既然可以用鐵範鑄造手榴彈，而且也可以用砂範，想來自然也能用泥範。那爲什麼不能翻過來，把過去只能用泥範鑄造的紅夷大炮改用砂範、鐵範？
“經略所言極是，這砂範既然可以鑄造手榴彈、輪軸，自然也可以用來鑄炮，而且下官觀砂範鑄制手榴彈殼體，表面頗爲光滑，而且無需像泥範一般需要用數月時間回味以乾燥，而在鑄造時也無水氣之憂，也許現在可以試上一試……”
對於戴蒼口中講述的砂範的種種優點，朱明忠自然非常清楚，想到曾瞭解過的一些鑄炮的知識，他又特意補充道。
“葭湄，這鑄炮不僅僅只有砂模，我們還可以……”