决定发展重工业，以调剂北方经济的朱由校，第一个想到的自然就是采矿和钢铁冶炼了，北方发展钢铁冶炼显然是比较有优势的。
作为一个理科研究僧，对钢铁冶炼方面虽然并不是专业，但钢铁冶炼，无非就是化学反应上的问题，以及温度上的问题。基本上的高炉炼铁，原理十分简单，朱由校对高炉结构还是懂的。
很快朱由校就把高炉图纸详细的画了出来，不过这年头还没有蒸汽机进行鼓风，所以高炉没办法造得太大。
朱由校为了探索技术，所以也没想着要造得很大，打算先造个小高炉，把技术先摸索出来再说。
同时还有炼焦、蓄热技术。朱由校决定先用土法炼焦，污染大一点也无所谓了。蓄热室有没有暂时都还无所谓，高炉用冷风也能生产，只是用热风效率更高，而且有了蓄热室，就具备发展平炉钢的基础了，所以蓄热室也要研究。
有了高炉，生铁生产成本就能完爆民资钢铁厂了。
发展实业，重在速度。
事不宜迟，朱由校立即跑到皇家军工厂，专门在边上划了一块地皮出来，开始亲自督造高炉。
皇家军工厂当初在郊外选址，周围地皮应有尽有，倒也甚是方便。同时还造了一批炼焦用的炉窑出来。这种土窑子，建造极为简单。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，这个过程延续8～11天，焦炭成熟，从人工点火孔注水熄焦，冷炉，扒焦。
这就是土法炼焦，缺点很明显，污染比较大，周期比较长，耗煤也比较高。优点更为明显了，那就是生产技术极为简单。
皇帝突然要炼铁、炼焦，整天住在军工厂，很快军工厂就变得禁卫森严。
朱由校搞了几天之后，发现紧靠自己来发展技术，实在有点太过繁琐，毕竟要发展的技术太多了。
培养人才的念头再次冒了出来。
于是朱由校立即下旨成立‘皇家科技学院’，并且在北方各省张贴招募告示，只要十五岁以上，三十岁以下的童生，都可以报名参加皇家科技学院的录取考试，录取之后，学院免除学费，并且每月给银一两作为补贴，第一届招募300人。
发展重工业自然需要大量人才的，徐光启等这批最先接触到西方数学、机械的人确实是人才，但是理论上还比较低级，还不如重新培养一大批人才出来。为了培养人才，朱由校开始着手编写数理化教材。
这些教材，绝对就是超越世界几百年的超级利器，只要用这批教材培养出一批人才，搞出工业革命是非常简单的。
朱由校把招生工作交给锦衣卫去做了，这次招生的要求是比较严格的，必须‘根正苗红’，只招收寒门士子，世家豪门的一律不要，有大宗族背景的也同样不要。因为这些群体，在面临问题的时候，往往率先考虑自家利益，就算是不想，也很可能被宗族、家族力量所裹挟，无法将国家利益摆在第一位。
招生考题方面，也就是一些算术题，题目很有层次，低难度的有，高难度的也有，可以很好的看出一个考生的水平。
徐光启听说皇帝在军工厂研究炼铁，也急急忙忙的跑来凑热闹。盐业公司那边已经组织了一大波灶丁，在渤海湾的泥滩上开垦盐田，技术上的问题徐光启已经解决了，管理上有林举升管着。
农业公司那边同样如此，水利怎么修，地怎么种，徐光启都做了示范，公司的技术人员也都已经基本掌握。
来到军工厂，徐光启给皇帝当起了下手。
这时候朱由校正好在修编数理化教材，顺便教了徐光启一些化学上的东西。
自然界中的铁大多是以铁的氧化物形态存在于铁矿石中，高炉炼铁就是用还原的方法从铁矿石中提取铁。
这个还原过程是有化学公式的。高炉本体是一种逆流化学反应器，主要作用是将焦炭、铁矿石和熔剂等固体炉料高温熔化成铁水。生产时从高炉炉顶装入铁矿石（包括烧结矿、球团矿、块矿等）、燃料（主要是焦炭）和熔剂（石灰石、白云石、硅石、锰矿等）等，从高炉下部的风口鼓进热风。在高温下焦炭及可燃喷吹物（如重油、煤粉等）燃烧生成一氧化碳和氢气以及固体碳，将铁矿石中的氧夺取出来，从而得到铁。这个过程就叫还原过程。还原出来的铁水从出铁口放出。铁矿石和焦炭中的杂质与加入炉内的熔剂结合生成炉渣，从出渣口捧出。还原过程中产生的煤气从炉顶导出，经过除尘处理后，供热风炉、转炉、焦炉、加热炉等作燃料用。
整个高炉的结构，实际上非常简单，朱由校这次建造的高炉是小高炉，设计为50立方米，可以说是非常小，工程量倒是不大。同时配备三个蓄热室，朱由校一开始尝试着造个非常小的试验了一番，结果出乎意料的顺利，照着模样给这个高炉配备了三个蓄热室，轮着给高炉送风用。
其实用冷风也可以，只是反应时间长一些，生产效率低一些，生铁质量没那么好。
徐光启一头扎进化学当中，简直如同发现了宝藏了一般，学习刻苦到了几乎到了废寝忘食的地步。
徐光启倒也给朱由校带来了比较详细的民间钢铁冶炼技术的信息。
“我大明上好的钢铁，几乎都是出自南方。因为北方冶炼所需的木炭没办法保障，只能用煤炭进行冶炼，但冶炼出来的生铁质量很差，如果用北方钢铁制造枪炮，极易炸膛。”徐光启所说的现象乍听之下极为奇葩，但现实情况就是这样的。
北方用煤炭冶炼钢铁，并非是技术的进步，而是迫不得已。因为北方的森林资源被大量破坏，很多地方被砍得光秃秃的，森林覆盖率可能还不如二十一世纪的中国。毕竟这年头的人们，煮饭做菜、取暖大多都是用木材，冶炼也用木材，砍了之后又不种树，导致北方大片地区的山头就是光秃秃的。
没有木炭，只能用煤炭了。乍看之下确实是技术进步了，但中国的高磷高硫含量的煤炭影响下，就造成了铁产品质量的急剧恶化。在枪炮方面，含硫太多的铁管容易炸裂，无法保证射手的安全。这也是中国火炮落后西方的一个重要因素。
以至于皇家军工厂此时所用的钢铁，几乎全是从南方购买的，都是用木炭冶炼出来的生铁。
中国生铁生产，技术上是领先欧洲人的，欧洲人在十八世纪的时候才超越中国。不过中国的铁矿石资源贫矿多，乱七八糟的杂质也多，并没有欧洲人那么好的发展环境。
钢的生产方面，此时的中国和欧洲，都还无法直接生产钢水。此时中国倒是有坩埚冶炼技术，不过并非是用来炼钢，而是用来炼铁的‘方炉’采用了坩埚技术，是半开放式的，温度不够高。
无法直接得到钢水，就无法精确的把握钢材中各种元素的比例，进而导致钢材质量并不是太稳定，效率太低，成本自然也被拉高了。
从技术上来说，相比明代前期的官营钢铁厂，民营钢铁厂的技术是有很大进步的，从而在成本上占据优势，通过市场价格得到了更强的竞争力，官营钢铁厂才被民营取代。
只要高炉炼铁技术能够试验成功，官营钢铁厂在技术上就能反超民营钢铁厂了，并且是甩出一大截的优势。