敲定教育大纲后王玄就一直忙着筹建炼钢用的土高炉和炼焦炉。
这些原理他知道，也在网上见到过，但是要想建成并能成功应用就没多大底气了，毕竟知易行难，工业差距在那摆着呢尤其是材料工艺。
炼焦原理是煤在隔绝空气条件下加热到一千度左右，通过热分解和结焦来产生焦炭，所以炼焦要建土窑。
炼焦土窑有圆窑和长窑两种，而长窑因炉底高于地面，操作受地下水的影响较小，结焦时间较短，适用于多雨而煤结焦性略差的地区，比如吉祥领。
王玄的设计是让炭化室和燃烧室用分开，上部相通。炭化室发生的煤气转入燃烧室并从燃烧室上部引入空气使煤气燃烧，火焰由上“倒焰”而下，经炉底烟道排入烟囱。
这种炼焦炉不回收化学产品，加热用煤气量也不能调节，结焦末期煤气产量小供热不足。这也没办法，工业发展本就是环环相扣，一旦某方面有所突破将会产生连带效应，拉动整体工业水平的进步，第一个吃螃蟹者总归要冒些风险的。
出于保密及工厂本身污染的原因，炼钢厂设在城区南一千米处的留茵河西岸，在砖瓦厂南，它的下边便是水泥厂，挨得不远。水泥厂的下边就是板材厂，新建的伐木场并在了板材厂内，方便管理。由于炼焦也在厂内进行，所以整个钢铁厂比预计的大了不少。
炼钢土高炉外形被设计成如子弹一般，分为：炉底、缸、腹、腰、身、喉、底板、耐热墩、冷却管道、出铁口、出渣口、通风口等。
出渣口在出铁口上部，炉渣会浮在铁水上面，所以方便排渣。
旁边特别设置耐火砖配设的模具，方便将铁水按照固定形状冷却后深加工。而炉渣可以用来制作水泥、渣砖等。
内胆的耐火砖铺设相对容易些，使用时会利用外部喷水冷却适当提升耐火砖的寿命，防止大幅度变形。
为了方便上料炉高限制在了一丈之内，直径也在六尺左右，外部用铁条固定。
旁边设有上料用的梯子，前期靠人工上料后期考虑半机械化上料，这要依赖传送装置和动力系统的进步。
钢铁主要由铁和碳两种元素构成，一般碳和元素铁形成化合物叫铁碳合金。
含碳量多少对钢铁的性质影响极大，含碳量增加到一定程度后就会引起质的变化。
由铁原子构成的物质叫纯铁，杂质很少。生铁含碳量大于百分之二；钢含碳量小于百分之二而大于百分之零点零五。生铁含碳量高，硬而脆，几乎没有塑性；钢不仅有良好的塑性而且钢制品具有强度高、韧性好、耐高温、耐腐蚀、易加工、抗冲击、易提炼的特性。
炼铁原料很简单，石灰石、铁矿石、焦炭，三者按照一定比例高温烧制便可提炼出铁水。
土高炉底下是煤炭，上面是石灰石，再上面是铁矿石，最上面的才是焦炭。
煤主要提供热源，在鼓风口风力作用下迅速提升炉温，在更加活泼的碳作用下将铁矿石中的氧夺走留下铁。
当然铁水中还有其他的一些附带的杂质，有锰、磷、硫等等是矿石附带的，想要提升钢铁品质还得想办法去除这些杂质和降低碳含量。
王玄也没有好的办法来进行提纯，只得边生产边摸索。
为了节省资源，土高炉流出的铁水部分流进石墨黏土坩埚，下部有煤炭加热保持铁水融化状态，利用杠杆原理不断搅拌铁水，使其与空气充分接触让空气中的氧将铁水中的碳给吸收出来，通常叫做“炒钢”。
而石墨黏土坩埚的制作也不简单，关键还是工艺。原料有石墨、硅石、耐火粘土、沥青和焦油（炼焦可以提供）按照一定比例制成，石墨独占五成。
当然坩埚要想达到耐高温和承受铁水重量的程度，各种原料比例需要试验，这也注定了单个小坩埚钢产量不大。若是造不出坩埚那就用耐火砖建模，只是无法持续加热罢了。
实在不行王玄还有一招，就是将土高炉建在超过三丈的高台上甚至是悬崖边，上面炼出的铁水直接向下细流排出，自由落体过程中与空气中的氧发生氧化反应。只不过这样一来成本将大增，原料运输也是件麻烦事。
钢铁厂的基础建设已经完工，这是政务院的重点项目谁也不敢马虎，每个人都知道钢铁厂对吉祥意味着什么。
煤、铁矿石的储料仓都已经堆满了，原料还在不断的运进来。王玄担心铁矿石储量不足以维持土高炉的连续生产，因此又要求加大每日与赤焰兑换的数量，至于铁矿石的品质王玄不得而知，含磷量是高是低也是个谜，只能尽人事听天命。
设计好各类炉窑后王玄便把研究院、建设部、以及政务院的牵头负责人赵小山都拉到了现场，一边规划着场地一边讲解着图纸。
在设计和建造前王玄走访了很多技术人员，有铁匠、有在大夏参与过炼铁的老匠人，甚至木匠他也问了不少，一切都为了设计和建造更加的合理化。
而为了更好的粉碎铁矿石，王玄特意建了一根又粗又大的柱子，利用杠杆原理来对矿石反复捶打，还打算出钢后再重新设计优化矿石粉碎方式。
一些重要的工具如载具、缆绳、承重柱、吊绳等在钢材产出后也会逐步替换，利用钢筋混凝土建造高大结实的地基和柱子。
陶瓷厂的技术人员也参与了土高炉的设计，他们对温度控制一项很有心得。为了提高炉温