朱慈烺将湯若望和孫和鼎等人帶到了火炮廠，突然想起一件事，問湯若望道：“根據朝廷兵部的記載，當年你們在京城炮廠造了二十門火炮，為何沒有下文了？”
“生鐵，太子殿下懂麼。因為你們的生鐵不好，容易炸膛，成本太高了。”湯若望用生硬的中國話回答朱慈烺。
“略懂。哦，原來大明火炮不行，是這個原因。你有辦法改進麼？”朱慈烺點點頭，問湯若望。
朱慈烺在現代的一個月，學習了一點科學知識，鋼鐵是近代工業之母，武器離不了，一旦生鐵質量過關，這時代各種有趣的創新和發明其實都可以應用。比如想要制出近現代的弓弩出來，首要就是煉出更好的鐵，弄出更好的木料。還有西洋火炮，其實明末近代意義的火炮已經成熟，可問題在于，由于炮身的鑄鐵工藝技術不過關，不但精度極差，射程也不如意，時不時還炸膛，有是還不如滿清鐵騎的射箭好用。而且明末火炮雖然有了應用，但是真正大規模的應用卻沒有真正鋪展開。其中最大的難題，也就在于此。
湯若望道：“這些年歐洲的煉鐵技術進步很快。改進的方法是有的，太子殿下，您得給我一些匠人和時間。”
朱慈烺笑答：“這個沒有問題。”
于是，朱慈烺派滿黑龍招來匠人們，對湯若望說：“這些工匠，現在都能幹活，比如鐵匠，先前派人讓他們搭建了高爐煉鐵，讓他們做了一些簡單的鐵器，他們現在制的東西或許我們用不上，可該做的還要做，不但要做，還要不斷提高，改進工藝，三個臭皮匠就是一個諸葛亮，一步步讓他們制更加複雜的東西，這樣等到将來的時候，你們肯定需要一些特别的鐵器，到時都可交給他們完成。這些人，以後就都歸你管了，你好生對待他們。”
”這些人，看起來很能幹，比二十年前的人好多了。“湯若望說。
”那當然，這些人都是經過精挑細選的。“朱慈烺說。
朱慈烺帶着湯若望等人到了高爐設置的地點，那是不遠處一處河流，當地人稱這河為拒馬河，名字很好懂，就是說河很寬，馬兒過去不。這高爐，足有三丈，是工匠們根據朱慈烺的要求堆砌而成，這爐子極大，在半腰時，又讓人沿着爐壁堆砌了石屋，屋裡已堆了不少的焦煤。
火炮廠的高爐與尋常造作局的高爐不同，一方面是增加了長度，另一方面爐壁也加寬了不少，這種高爐已經頗有些近代高爐的雛形了，爐底四周和上部為碳磚，下部為粘土磚；整個爐子足足有四人高，半個屋子大，下方有一個進風口，值得一提的，則是木匠們做出來的鼓風機。
湯若望一看，大喜過望。他仔細研究了半天，這鼓風機和高爐一樣，同樣巨大，采取的是水排動力，即選擇湍急的河流的岸邊架起木架，在木架上直立一個轉軸，上下兩端各安裝一個大型水輪，在下水輪的輪軸四周裝有葉闆，承受水流，是把水力轉變為機械轉動的裝置；在上卧輪的前面裝一鼓形的小輪，與上卧輪用“弦索”相聯；在鼓形小輪的頂端安裝一個曲柄，曲柄上再安裝一個可以擺動的連杆，連杆的另一端與鼓風箱相連。這樣，當水流沖擊下卧輪時，就會帶動上卧輪旋轉。使得和它相連的連杆運動，連杆往複運動，使排扇一啟一閉，進行鼓風。
過了一些日子，湯若望根據自己的認識和靈感，在鼓風箱進行了某些改進，采取的是雙向鼓風，裡頭的活塞也想辦法充實。風力更大。利用水利鼓風，不但解決了人力緊張的問題，同時也大大提高了效率。
對高爐改造得差不多了，那天，湯若望請朱慈烺他們來參觀。一切準備就緒，他自信滿滿地命令道：“開火！“
不一會，排水的風輪與鼓風箱已經連接在了一起，高爐中的焦煤也已經引燃。鼓風機在水流的帶動下，開始咔咔随着曲柄運動起來。
水流湍急，鼓風機的出風也是連綿不絕，而且風力極大，出風的箱口正對高爐的風口。頓時，原本隻是冒着黑煙并沒有完全燃燒的焦煤迅速開始啪啪作響，爐子裡的焦煤立即燃燒。
說也奇怪，從前在造作局的時候，在官吏的皮鞭之下，這些工匠做事都隻是應付，有一日沒一日的混日子，這鐵煉的如何，和他們一點關系都沒有，反正隻要完成了數量，質量如何，官吏不會管，他們更懶得計較。得過且過，若是真要形容，那麼他們從前的生活狀态就是如此。而現在，他們的心境有些不同了，一方面是太子讓人家好飯好菜地供養，又不必動辄打罵，而且還可以接家眷來，照樣也是白米飯供養，不隻如此，有兒女，朱慈烺還讓人教授讀書。他們的工作狀态完全不一樣了。
不一會，整改後的爐頂上開始冒出煙來，煙霧騰騰，整個爐子裡通紅一片。
這些場景，看得朱慈烺目瞪口呆，他很興奮，知道湯若望這是在讓人煉制焦炭，隻要焦炭練好了，生鐵也就可以練成好鋼。有了好鐵和好鋼，大明的火炮質量就可以大大提高，忍不住誇贊湯若望和孫和鼎。
孫和鼎有點想哭，眼前這位大明太子，竟然懂得這麼多東西，他心想，要是他的父親孫元化遇到的是朱慈烺，那該多好。
“取碳。”過了半個時辰，爐内的溫度持續升高，孫和鼎命人去取焦炭，拿去煉鐵。
孫和鼎一聲令下，早有幾個鐵匠拿出特制的鉗子，将滾燙的焦炭取出來，接下來的事情也不小，還需粘結、固化、收縮，這些鐵匠們倒是在行，忙活了半個時辰，焦炭的樣品便送到了朱慈烺和湯若望、孫和鼎的眼前。
孫和鼎左右看了看，見碳身烏黑，沒有什麼雜質，便派人遞到湯若望的手中，問道：“湯神父，你來看看，這焦炭拿去煉鐵，效果會如何？”
湯若望接過焦炭，眼睛都瞪大了。見識過多少焦炭，今日煉出來的焦炭和往日竟是大大不同，色澤烏黑發亮，通體看不到丁點雜色，實在讓人歎為觀止。他點點頭道：“這焦炭已是極品，若是拿來煉鐵，鑄成炮管，應該不會再炸膛。”
朱慈烺笑道：“兩位先生真是奇才，這大明炮廠，以後一切聽你和孫顧問指揮，就用這焦炭先煉一爐鐵看看，有了這高爐和鼓風機，火候應當不成問題，焦炭也是極品，能不能煉制出好鐵，就看諸位了。”
湯若望大喜過望，立刻來了精神，火炮廠的工匠們也打起精神，有人去搬鐵礦石來，有人準備好焦炭，有人去清洗爐子，一番忙碌，又是一兩個時辰過去。随即大家熟稔的開始生爐，放入鐵石，燃起焦炭。
等待之中，爐内的溫度開始升高，直到達到了臨界點。
緊接着，赤紅的鐵水自一處槽口流淌出來。
若說鐵水，明代的工匠都見過，可是全部融化為鐵水，見到的人倒是不多，孫和鼎和湯若望笑了，他們都知道，一旦融為鐵水，就意味着大量的雜質從鐵中脫離。
孫和鼎道：“鐵化作了水，能煉出更好的鐵來。”
朱慈烺哈哈大笑，說：”鐵煉好了，就叫鋼吧！“
“叫鋼好，叫鋼好！！”孫和鼎拿出随身的筆記本，記錄了下來，這是他的習慣。
大明的火炮廠裡，竟然把生鐵練成了較純的鋼，朱慈烺有點不解，問湯若望：“湯神父，你怎麼知道這好鐵，哦，不是，是鋼的煉法？”
湯若望笑道：“大明以前生鐵的質量不行，我觀察了一段時間，要麼是火候問題，要麼就是焦炭的問題。在這兩個方面下功夫，鋼鐵的質量自然就高了。”
湯若望跟朱慈烺說，到火炮廠後，他親自來考察過，年老的鐵匠們向他訴苦：“大……大人，小人們該死，幾番鍛造，雖然改進了不少，可是依舊出不了你要的好鐵，火候不足，去除不了雜質，雖然百鍛成鋼，可是先天不足，很多都廢了。”
湯若望便去看了看鐵匠們用的風箱，頓時就傻眼了：明末的風箱很古老，是用木頭和牛皮制成，煉鐵用的還原劑是木炭，也不是焦炭，他一個人靜了靜之後，就想到了答案：要建高爐通風，升高溫度，利用焦炭煉鐵。因為焦炭和木炭是有區别的，焦炭火力均勻，而木炭有堅木和松木之分，難以保持平穩火力。
這時的生産條件，實在過于簡陋，導緻生産出來的生鐵含很多雜質，加碳的标準不一，沒有專業工具，鐵中氣泡含量過大，結構強度低，遠遠達不到應用要求。
經過三天的反複琢磨，對照補鍋爐原理，湯若望、孫和鼎和一批老鐵匠分析爐高與爐壇、風箱與爐心的比例尺寸，以及火力調控等因素，最後決定：爐高三丈，直徑一丈，風箱一丈二尺，每次用八人手扶橫杆，往返跑動推拉。風箱的活塞用土粗布和雞毛按尺寸手工縫制而成。
土高爐的草圖出來後，朱慈烺讓砌匠用青磚為主料，用當地的灰甲泥，摻少量石灰、細黃土合水拌勻為砌料。爐心用錘反複錘糯，粘貼于爐心周圍壁上，使此形成堅硬不易開裂的爐心。風箱多用古樟樹、闆栗樹、元珠樹為原料，用四圈鐵箍箍緊，避勉漏氣通風。
然後，他們反複試驗，專攻技術難關，如看火喉大小、風力強弱、燃料添加等，邊試驗邊實踐，吸取經驗教訓，不斷改正提高。
土高爐原來用人工送風，一推一拉，強弱不勻，根本達不到煉鋼高溫，後來就改成了水風車送風。
其實就創新來說，此時的大明并不比西方落後，煉鋼早已有了灌鋼法和焦炭煉鋼法，而這些方法在西方直到工業革命之後才出現。湯若望讓這些鐵匠們養成一種練了一爐鐵之後進行記錄的習慣。這一次的火候大緻是多少，風力多大，熔煉了多少時間，鐵水的色澤，添加的焦炭多少，都需要有經驗的老匠記錄下來，再根據煉出鋼鐵的好壞，繼續進行修正，以此來提高。
經過十來天的不斷嘗試，工匠們漸漸掌握了規律，煉出來的鋼鐵不但在使用焦炭煉鐵法大量降低成本以及産量大大提高，而且鋼鐵的質量大大提高。
聽完湯若望、孫和鼎帶領匠人們煉鋼的故事，朱慈烺不禁豎起了大拇指，說：“你們真是了不起，以後為大明軍制造新槍新炮的任務，就交給你和孫顧問。說實話，我對大明火炮廠現在生産的槍炮，一點也滿意啊。比如大明産的那些三眼铳，受藥不多、放彈不遠，打出去不迅不直，且無猛力，裝藥太緊，還容易颠倒炸裂。火炮就不必說，名字聽上去很威風，什麼大将軍炮、滅虜炮、攻戎炮，實際上火力和威力和西洋紅衣大炮幾乎存在天壤之别。”