尽管煤并不适合炼铁，因为煤炭中所含的硫会导致生铁的热脆性，使之无法锻造成形。但是焦炭却是最好的炼铁材料。
在几百年后，这是众所周知的事情。不过将焦炭用于炼铁，并不是一件容易的事情。炼焦很容易，只需要将炼焦煤在普通粘土砖窑炉内，在炉窑内不隔绝空气的条件下，借助窑炉边墙的点火孔人工点火，将堆放在窑内的炼焦煤点燃，靠炼焦煤自身燃烧热量逐层将煤加热，煤燃烧产生的废气与未燃尽的大量煤裂解产物形成的热气流，经窑室侧壁的导火道继续燃烧，并将部分热传入窑内。这个过程延续8～11天，待到焦炭成熟，从人工点火孔注水熄焦，冷炉，扒焦。就产生了焦炭。
但是焦炭炼铁，真正的问题是什么？
真正的问题在于焦炭不如木炭、煤炭那么容易燃烧，如果要使用焦炭炼铁有必要改进鼓风设施和调整炉内结构以获得更充足的空气。在另一个世界中，英国的亚伯拉罕·达比，正因为解决了这个问题，通过对高炉的内径的改进使之适应焦炭炼铁，并为高炉安装了一套新的鼓风设施。如此改进后的高炉于1709年成功用焦炭炼出生铁。
焦炭炼铁的成功只是英国炼铁业革命的起点，它使炼铁业开始摆脱对木材的依赖。工业领域的技术创新是导致18世纪英国工业革命的根本因素，而人们最先想到的技术创新是纺织机和蒸汽机。但在经济学家眼里，18世纪发生的由木炭炼铁向焦炭炼铁的变革，其意义不小于纺织机和蒸汽机的发明，甚至更为深远。
焦炭炼铁引发的冶铁业革命在带来铁业繁荣的同时，使英国冶铁业迅速向中西部和南威尔士产煤区集中，并拉动英国煤矿业进一步繁荣。廉价的铸铁和熟铁使新型的动力机械得以大规模生产和应用，并使铁构件在工程建筑领域代替木材而得到广泛应用。不仅如此，价廉质优的熟铁使铁路建设的大发展成为可能。焦炭炼铁的发明引发以钢铁业及相关行业的巨大发展，人类也由此被带入了“钢铁时代”，英国的工业革命因此得以全面展开。
可以说，正是达比发明的焦炭炼铁，把英国带入了工业革命之中。对此，本身就是工科大学毕业的朱明忠自然非常清楚，他当然也很清楚，传统的炼铁坚炉，使用焦炭同样也需要经过改进。
为此在委托炭厂利用的其烧制木的炭的炭窑炼焦的同时，朱明忠仔细研究了一番炼铁坚炉，因为现在并没有时间建设可以提供更高炉温的炼铁高炉，所以只能在坚炉的基础上加以改进，从而令其可以使用焦炭炼铁，这种改进与英国的亚伯拉罕·达比的改进极为相似，无非就是增加坚炉的鼓风量。
“关键还是风箱，要增加鼓风量……”
回忆着在铁厂见过活塞式风箱，中国古代活塞式木风箱设计巧妙，构造合理，制作简单，便于维护，反映了很高的技术水平。活塞式风箱发明后，经过宋元时期的推广和应用，到明清时期己完全取代了木扇风箱，成为最主要的鼓风设备，对于古代冶金业的发展起到一巨大的推动作用。活塞式风箱由于实现了双冲程鼓风．是鼓风技术的一次飞跃；因其刚性、密封性好能够产生较大的风压、风量。较皮囊及木扇式风箱大大提高了工作效率，也极人地促进冶铸效率的提高。中国古代的活塞式风箱，是古代唯一的双作用风箱，至少在威尔金森在19世纪初发明水力鼓风机之前，这种风箱都是最好的。
想到铁厂中那些风箱，大者的用四五人同时推拉，即便是小的也要用两三人同时推拉。这种人力鼓风的效率自然非常一般。
“再增加一个风箱，应该就能解决鼓风的问题，不过就是太浪费人力了，应该改用水力，用水力推拉……”
在这个没有蒸汽机的时代，水力无疑是最便捷的动能，在兵器厂开始使用水力改制铳管之后，对于戴苍便不断的将注意力放在对水力利用的研究上，可即便如此，在看到朱明忠设计的用多个木齿轮传递水力，进而借用水力推动风箱的设计时，仍然被其精细的设计所折服。
“……这些齿轮现在只能用木制，等以后可以改用铁制齿轮，水车也可以改用的铁轴，这样使用寿命会更长一些……”
现在戴苍已经适应了朱明忠的一些奇思妙想，尽管他在机械方面有着非常高的天份，但是几乎每一次，经略使总能给他带来一些启示，尤其是对水力的应用。
“经略使，既然可以使用水力鼓风，那么这炼熟铁搅炉，也可以使用水力……”
对于戴苍的建议，朱明忠当然不会反对，他甚至还会主动的提出一些建议，甚至相比于兵器制造，他更希望戴苍能够把他的精力，应用于机械制造上，而不仅仅只是兵器，毕竟兵器只是器，而机械才是根本。
而戴苍在机械上面的天赋，在其组建兵器厂时，尤其是在引入水力的过程中，得到了充分的体现，现在的兵器厂兵器打造几乎完全依靠水力，不仅如此，甚至就连兵器厂火药的研磨，也改用了水力。至于制铳、铸炮，还会有其它人负责。比如很快就会到清河来的史司一行人，还有徐又铮也可以参与铸炮。想到铸炮，朱明忠自然而然的说道。
“葭湄，现在兵器厂已经开始在清河制造手榴弹，这手榴弹的铁壳是不是还是用铁范铸造？”
铁模铸造，在这个时代并不是什么先进的工艺，毕竟在早在秦汉就已经广泛使用铁范铸造，在民间铸造农具时更是大量使用铁范铸造，铸造手榴弹弹壳时，自然使用了这一工艺，毕竟铁模可以重复使用成千上万次。
不过，尽管铁模铸造的工艺成熟，但作为工科生的朱明忠很清楚，铁模并不适合铸炮，被某些文章吹的神乎其神的铁模铸炮，铁模铸炮最大的好处是铁模无需干燥，也没有水汽，不用担心铸造时出现蜂窝状结构，铸造时只需制作泥制的形芯，不管天气如何可以立即铸造火炮，两三天一门火炮即可制成。
铁模炮大大提高了铸炮效率，和泥模炮相比提升了火炮质量。但铁模炮的缺陷也十分严重。由于铁模导热快，铸件冷凝快，导致容易得到白口铁。白口铁性脆，无法用机械镗孔，甚至也不能直接在炮身上钻火门。白口铁制的火炮在发射过程中会产生裂纹，反复使用甚至会导致火炮炸裂。
后世的冶金专家对鸦片战争时期遗留的铁模炮进行金相检测，结果证明其均为白口铸铁。尽管铁模炮虽然性能比大部分本土的泥模炮优秀，但还是远不如同时代英国的沙模铸炮。
在这种情况下，朱明忠自然不会选择优点多，但缺点更多的铁模铸炮，而是选择了沙模铸炮，对于沙模铸造他并不陌生，不过在砂型的选择上，仍然需要一些试验。
“上次，我让你们试验的砂模铸造，现在进行的怎么样了？”
尽管是一名工科生，但是对于铸造砂的比例，朱明忠差不多都还给了老师，只是大概记得一些比例，所以才会令戴苍在兵器厂中进行试验。
“经略，厂里已经用河砂、锯末、进行过多次砂范试铸，这砂范虽不及铁范便捷，但胜在模范制做简单，目下已经按经略给出的几个配方，加以试制，效果都很不错，而且清河临近黄河，这黄河河砂制作砂模再合适不过，制模用砂几乎无本……”当戴苍说着砂模铸造的进展时，朱明忠先是沉思片刻，然后反问道。
“葭湄，既然如此，不知可不可以使用砂模铸造红夷大炮！”
这才是朱明忠令其研究砂模铸的根本原因。
“用砂范铸炮？”
诧异的看着经略使，尽管已经将砂范应用在多种兵器铸造上，甚至觉得其有取代铁范铸造的潜力，但是戴苍还从未曾想过将其用于铸造红夷大炮上，至少在他看来，这铸造红夷大炮本身就应该使用泥范，这种固定的思绪，一直限制着他与这个时代人们的思维，而现在经略使的提醒，让他突然意识到。
既然可以用铁范铸造手榴弹，而且也可以用砂范，想来自然也能用泥范。那为什么不能翻过来，把过去只能用泥范铸造的红夷大炮改用砂范、铁范？
“经略所言极是，这砂范既然可以铸造手榴弹、轮轴，自然也可以用来铸炮，而且下官观砂范铸制手榴弹壳体，表面颇为光滑，而且无需像泥范一般需要用数月时间回味以干燥，而在铸造时也无水气之忧，也许现在可以试上一试……”
对于戴苍口中讲述的砂范的种种优点，朱明忠自然非常清楚，想到曾了解过的一些铸炮的知识，他又特意补充道。
“葭湄，这铸炮不仅仅只有砂模，我们还可以……”8)