扩大工厂改善运输是重要的关注点，根据朱聿键的估计，只要经过冬季的全力准备，等到来年春暖花开的时候，唐王府的所有产业将呈现出爆发状态，每月的进项很可能会突破三十万两白银，这还是将合作伙伴李春玉和陈式舫所得刨除的净利润。
如果真的有这么大的资金流入，他的许多计划就能够得以展开了，至少如今田见秀正在训练的三千唐勇，就可以再扩军一倍。因为朱聿键知道历史上农民军的厉害，所以始终对保护自己产业的武装力量非常上心，现在虽然无法制造火器，他却在冷兵器方面下了大力。
首先是防护问题，刀砍和箭矢都是今后一段时间内唐勇士兵要防护的重点，这就要求他们佩戴足够强力的铠甲，只不过朱聿键一直没有改进炼钢方法，铁匠们只能用唐朝就开始使用的古老灌钢法，效率低产品质量也不容易保证。
要想增加钢产量并稳定质量，就必须进行工艺改进，这一点朱聿键非常清楚。当他们他建立高炉和炼焦炉那么轻松是因为华夏早在数十年前有了使用焦炭炼铁的历史，这比欧洲的工业革命要早了一百多年时间。只不过以前大家都使用露天堆放的方式炼焦，效率差上许多。
炼焦起主要目的，就是为了降低煤炭中的硫含量，避免铁因为含硫过高而变脆。但是传统的炼焦方法不隔离空气，让硫以二氧化硫的方式散失时，也造成了碳氢化合物的大量损失，反而降低的炼铁效率。朱聿键主持建造了炼焦炉，让煤炭在缺氧的情况下焦化，大大降低了碳氢化合物的损失，才让炼铁更加高效，硫含量也降低了许多。
只是朱聿键发现，随着黄铁矿的增多，炼铁硫含量再次超标，既是他提前对铁矿石进行脱硫处理也无法从根本上改变。在经过一番研究之后，朱聿键决定在炼铁高炉中加入石灰，以碱性的石灰来中和硫化物，这才将炼铁的质量稳定下来。
有了铁以后，炼钢就成了大问题，按照古老的灌钢法需要将生铁融化后灌注到熟铁之中形成钢，但熟铁需要从生铁经过锻打而成耗时费力，钢的质量也难以稳定，但要上转炉工匠们的能力又不足。这样颠覆性的炼钢设备，可是直到二百多年以后才被发明出来的，现在要制作无异于天方夜谭。
为了改变炼钢的效率和质量问题，朱聿键这位唐王住到了青山寨，一门心思的考虑冶炼问题，将其他工坊、商铺和农庄都扔给了张书堂和宋献策等人进行管理。
朱聿键抵达之后，对炼铁和炼钢技术进行了深入研究，又与那些工匠们进行探讨，朱聿键决定全面改进炼铁和炼钢设备，将这两个过程连接起来，以便高效的产生钢材。
很快两座新的炼铁高炉先被建设了起来，因为水泥和新型耐火砖的使用，高炉被制造的非常大。其高度已经超过了二十米，直径达到了七米，其造型也不再是传统的陡坡式，而是成了中间宽两边细的枣核型，它不但有了80度的炉腹角度和宽炉喉，其料线高度也达到了15米，同时朱聿键还设计了封闭式炉头，以提高冶炼效率。
除了这些改进之外，新高炉顶部加装了引管，将高炉炼铁产生的煤气引了出来送入炼钢炉。同样做法的还有那些加大的炼焦炉，炼焦炉顶部的导气管被增加了一个喷淋塔，利用喷头的水雾将多余的二氧化硫变成硫酸，而剩下不溶于水的一氧化碳也被引到炼钢炉之中。
朱聿键考虑到空气分离机无法制造，没办法使用氧气吹炼的转炉法，所以他在青山寨设计建造了平炉。
平炉的炉膛是用耐火砖砌成的槽，上面有同样使用耐火砖制成的炉顶盖住。平炉的前墙上有装料口，工人可以从这里将炉料装入炉膛，熔炼时可以关上耐火砖贴层的炉门以隔绝空气。炉膛的两端都筑有炉头，炉头各有两个孔道，供从高炉和炼焦炉引来的煤气和热空气导入进行燃烧。
冶炼的时候将生铁、铁矿石、废钢、石灰石和生石灰放入炉膛，加上煤气的燃烧，起内部温度可以高达1800摄氏度。热量直接由火焰传给炉料，使炉料迅速融化。同时由一部分融化的生铁生成氧化亚铁，将硅、锰等杂质直接氧化变成炉渣。由于炉内放有过量的石灰石，磷和硫等杂质也能变成磷酸钙和硫化钙等炉渣，其次碳也能进行氧化并生成一氧化碳从融化的金属中冒出来，形成二次燃烧给炉内加温，让冶炼的工作可以联动进行。
为了加强冶炼效果，朱聿键让木匠在水流湍急的瀑布下设立水车，用来带动鼓风机，将空气和煤气加压吹入炉中。经过这样的设计，全世界第一套近代化的炼铁炼钢联动设备算是建立了起来。
新设备很快被建造了出来，看着这些巍峨的高炉和平炉，朱聿键心中也没底，他所拥有的的只是理论知识，在实际中能否应用还是个未知数。不过朱聿键现在财大气粗，他也不怕浪费钱财，所以才直接搞了这么一套设备来做实验。
在朱聿键的指挥下，高炉首先开始了工作，随后平炉也开始进行操作。因为新高炉需要十几个小时才能熔炼一炉铁水，朱聿键却等不了这么长时间，所以平炉的第一次炼钢，使用了老高炉出产的铁水。
工人们将各种填料从装料口堆入平炉之中，随后滚烫的铁水也被导入炉膛，光着膀子的工人打开闸板，将炼焦炉和高炉中的煤气送入平炉之中。因为有着高达1500摄氏度的铁水，那些煤气不需要点燃就会自己燃烧起来。平炉中的温度在快速升高，很快就达到了熔炼的温度，那些被填入的废钢和铁矿石都开始融化了。
所有工匠不管是否休息，都守在了冶炼厂中，他们对朱聿键能够设计如此复杂的炼铁炼钢设备都感到非常佩服。不管这些设备最终是否能够练出合格的钢材，至少他们知道这个从未做过铁匠的唐王，绝对是冶炼方面的高手。