對於一個晚輩來這裡指手畫腳，張廷方當然不願意。如今，張涵知情識趣，他也愉快地給予了配合，把後來的汝南鐵匠李勝忠給了張涵。李勝忠的手藝相當不錯，在整個作坊裡也是數一數二的。給張涵，張廷方覺得有點浪費，但張涵表現的很尊重他，他也就投桃抱李了。
鍊鐵的高爐，在漢代便被使用了。張涵仔細看了一下結構，詳細詢問了整個過程，並旁觀李勝忠煉了幾爐鐵。最終發現，似乎與現代高爐沒多大區別——其實，有區別的話，張涵也看不出來的。他對冶煉的瞭解，還沒有這幾天學習的多。
不過，沒吃過豬肉，也看過豬走。根據張涵瞭解的情況，他還是可以進行一些嘗試的。
張涵的嘗試是集中在燃料這裡，他把鍊鐵使用的木碳換成了煤，結果失敗了。李勝忠曾經告訴過他，張廷方已經用煤試驗過了，但效果不好，如此冶煉出來的鐵發脆易碎，質量很差。由於李勝忠說的不清楚，張涵便試驗了一下，發現果然如此。
張涵這時才想起來，中國的煤炭多磷硫，冶煉多半用的是焦炭。他也不在意，失敗乃成功之母，試驗總是要先失敗的。
然後，張涵又要了些兒焦炭過來。煉焦的碳窯雖然距離是冶鐵作坊不遠，卻不歸張廷方管，而是由琉璃窯管事李九負責。
在項讓冒充大秦使節之後，琉璃的需求一落千丈，張家根本沒有渠道向外賣，所以要求琉璃窯降低產量，哪怕每人每天只造一件琉璃也可以，但一定要求是精品——張昭一直希望能再造出來一個五色玉瓶來。當然，如果能造出明月珠來，那就更好了。
如此一來，對焦炭的需要便少了許多。後來，家中人手缺乏，便大幅減少了挖煤煉焦和打雜的，這些沒有直接接觸過琉璃的，都拉去墾荒了。
說起這些事情，李九唏噓不已，一副情以何堪的樣子。張涵看著好笑，倒想起件事情來，稜鏡、凹鏡、凸鏡、望遠鏡、顯微鏡……前途廣闊，這些人閒著也是閒著，不如給他研究研究這些東西。
明年的天書裡，一定要加上這些內容，張涵暗暗告訴自己。
閒話少說，張涵直接從祖父那裡，把碳窯要了過來，僅定期給琉璃窯提供焦炭。
以焦炭作燃料，這一次取得了很大成功，鐵礦石迅速熔化，令李勝忠頗驚訝，但經驗豐富的他是不會操作失誤的，成品的質量相當不錯。
接下來的幾次實驗裡，李勝忠確定了焦炭與鐵礦石的比例關係，把冶煉的速度提高了一倍，並把每爐鐵水的產量提高了三分之一。
張廷方大為驚奇，挑著大拇指，連聲稱讚：“行！不愧是張氏神童，乾的好……”
張涵笑笑，露出一口小白牙，“六伯，您就別笑話我了。若是六伯早拿到焦炭，早就完成了。”
張廷方看哄不了張涵，“嘿嘿”直樂，卻也不說那些有的沒有的了。
“回家吃飯，回家吃飯，今天，讓你嬸給你做點兒好吃的……”
再後來，紅磚水泥砌成的大煙囪拔地而起，張涵足足建了八丈（約19米）高。為了避免被人看到，煙囪被建在一山凹處，三面有山樹的遮掩，而煙囪外面也塗成了黃綠相間不規則的掩護色，遠遠看去，似與山樹融為一體。
煙囪的效果很好，水排橐（牛皮囊）稍微鼓風，煤炭便在高爐裡猛烈燃燒起來。張涵再接再厲，開始建設更大的高爐。張家的高爐是當時規模較小的一種，高與直徑都在六七尺間，張涵新建設了一座高兩丈半，直徑一丈八尺的高爐，以提高效率。
張涵好不容易想起了蓄熱室，試驗過後，效果顯著。新高爐就在兩側各增加了蓄熱室，爐頂則附設了燃燒室。
高爐爐頂廢氣先進入燃燒室燃燒，熱氣上升，進入蓄熱室，把熱量傳遞給磚格，使之變熱，變冷的廢氣透過煙囪排入空中；當一側磚格加熱到一定溫度後，即用熱氣加熱另一側的磚格，而把冷空氣鼓入已加熱好的蓄熱室中，使之從磚格上吸取充足的熱量，出來就變成了熱風，隨即鼓入高爐中。