这时的生产条件，实在过于简陋，导致生产出来的生铁含很多杂质，加碳的标准不一，没有专业工具，铁中气泡含量过大，结构强度低，远远达不到应用要求。
经过三的反复琢磨，对照补锅炉原理，汤若望、孙和鼎和一批老铁匠分析炉高与炉坛、风箱与炉心的比例尺寸，以及火力调控等因素，最后决定：炉高三丈，直径一丈，风箱一丈二尺，每次用八人手扶横杆，往返跑动推拉。风箱的活塞用土粗布和鸡毛按尺寸手工缝制而成。
土高炉的草图出来后，汤若望和孙和鼎让砌匠用青砖为主料，用当地的灰甲泥，掺少量石灰、细黄土合水拌匀为砌料。炉心用锤反复锤糯，粘贴于炉心周围壁上，使此形成坚硬不易开裂的炉心。风箱多用古樟树、板栗树、元珠树为原料，用四圈铁箍箍紧，避勉漏气通风。
然后，他们反复试验，专攻技术难关，如看火喉大、风力强弱、燃料添加等，边试验边实践，吸取经验教训，不断改正提高。土高炉原来用人工送风，一推一拉，强弱不匀，根本达不到炼钢高温，后来就改成了水风车送风。
就这样，一个崭新的高炉就问世了。就创新来，此时的大明并不比西方落后，炼钢早已有了灌钢法和焦炭炼钢法，而这些方法在西方直到工业革命之后才出现。汤若望让这些铁匠们养成一种练了一炉铁之后进行记录的习惯。这一次的火候大致是多少，风力多大，熔炼了多少时间，铁水的色泽，添加的焦炭多少，都需要有经验的老匠记录下来，再根据炼出钢铁的好坏，继续进行修正，以此来提高。
经过十来的不断尝试，工匠们渐渐掌握了规律，炼出来的钢铁不但在使用焦炭炼铁法大量降低成本以及产量大大提高，而且钢铁的质量大大提高。
“工程技术的东西真不能靠幻想，要一步一步实践，这真不是工部或者朝堂里那些读八股腐文的人能干的。”听完汤若望、孙和鼎带领匠人们炼钢的故事，袁嘉升不禁竖起了大拇指，：“你们真是了不起，以后为大明军制造新枪新炮的任务，就交给你和孙顾问。实话，我对大明火炮厂现在生产的枪炮，一点也满意啊。比如大明产的那些三眼铳，受药不多、放弹不远，打出去不迅不直，且无猛力，装药太紧，还容易颠倒炸裂。火炮就不必，名字听上去很威风，什么大将军炮、灭虏炮、攻戎炮，实际上火力和威力和西洋红衣大炮几乎存在壤之别。”
“遵命，皇上，有了好铁，我们研制的枪炮一定不会让你失望的。”汤若望和孙和鼎异口同声地。
袁嘉升点点头，但还是有点不放心，：“比如改良火铳，你们知道吧，要增加精度，火枪要是老打不准，那就没有什么用。”
“具体怎么改？皇上有主意？”汤若望试探着问了一句。
孙和鼎：“皇上难道是在铳管里刻线？家父曾过，以前澳门的夷人曾给他看过一种火铳，铳管里有直线凹槽，谓之膛线。据有这样膛线的火铳，射程更远、打得也更准。”
袁嘉升对孙和鼎：“你父亲真是见多识广。不过这种所谓直膛线，朕感觉还可以改进，将直线形膛线改成螺旋形。不过，你们一步一步来吧，先制出直线式线膛枪。”
“遵命。我们一定不会让皇上失望。”孙和鼎道。
“朕的大明新禁军的武器装备，你们就承包了吧。”袁嘉升道。
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