現在煉鐵廠的產能在下降，原來煤炭供應不上，孟鳴記憶中平頂山有煤礦，開封到南陽的官道正好經過，孟鳴就找了曹家，準備合夥開采煤礦，現在曹家的主事人是曹寧的五爺爺曹玘，是仁宗曹皇後的父親，現在有三十九歲，還是一俊朗的中年男子。孟鳴見到他，就把他的來意說了一下，孟鳴把平頂山煤礦的一些情況告訴他，他就同意了，並擬出章程來，兩家的分成比例，孟鳴六曹家四，孟鳴推脫一番，曹玘一番堅持，孟鳴就接受了。孟鳴走後，曹寧就問道：“五爺爺，為什麼孟鳴六成咱家四成呀，我們是不是有點虧” 曹玘笑著說道：“寧兒現在你不懂，曹家是占了人家的便宜，他可以完全自己做，他這樣做是向我曹家示好，送咱們一大禮。”說罷轉身出去安排相關人員去孟鳴這兒來一起去平頂山勘測、采煤。
孟鳴找來陳啟年，決定讓他來一起參與蒸汽機的設計與製造，蒸汽機是將蒸汽的能量轉換為機械功的往複式動力機械。蒸汽機構造：蒸汽機主要由汽缸、底座、活塞、曲柄連杆機構、滑閥配汽機構、調速機構和飛輪等部分組成。汽缸和底座是靜止部分。
在蒸汽鍋爐中，通過燃燒過程水沸騰為蒸汽。通過管道蒸汽被送到汽缸。閥門控製蒸汽到達汽缸的時間，經主汽閥和節流閥進入滑閥室，受滑閥控製交替地進入汽缸的左側或右側，推動活塞運動。蒸汽在汽缸內推動活塞做功，冷卻的蒸汽通過管道被引入冷凝器重新凝結為水。
這個過程在蒸汽機運動時不斷重複。一般的蒸汽機有三個汽缸組成一個組。蒸汽機直接將活塞的上下運動轉化為船軸的旋轉運動。新造的蒸汽機中還包含了一個小的渦輪機，從汽缸中出來的蒸汽還可以利用它的餘熱在推動這個渦輪機來提高整個驅動裝置的效率。這個渦輪機也與船的螺旋漿軸相連。
孟鳴決定采用瓦特蒸汽機為模型，孟鳴手機裏有瓦特蒸汽機的圖紙，裏麵有零部件 圖，並帶有尺寸。孟鳴按圖索驥，將零部件圖畫出來，標上尺寸，然後找木匠製模具。這些圖紙就耗費了十天的時間才畫完。木工製作模具用了五天，最後孟鳴把這些模具，讓煉鐵廠的工匠根據模具打型，最後用鋼水澆築。
在這個期間孟鳴又設計台水利車床，準備加工氣缸、活塞，讓其精密防止漏氣，又尋找潤滑劑，這兩樣是重中之重，直接關係到蒸汽機的效率和壽命，期間孟鳴和陳啟年介紹蒸汽機的工作原理，是物理現象遇熱膨脹遇冷收縮的應用。他便沒日沒夜的研究，引用我教給他的知識，引用物理公式計算。對每個零部件都細細研究，最後全部掌握了其中的奧秘。
臘月初十，孟鳴和陳啟年在組裝蒸汽機，大都是陳啟年組裝的，他的手比孟鳴靈巧，也比孟鳴反應迅速。半天他們就組裝好了，他們是在織布車間組裝的，調試良久，他倆發動起來了，看著飛輪轉動起了，他們高呼起來，先讓蒸汽機磨合一下午，看看潤滑和磨損情況，也讓陳啟年統計下蒸汽機的效率。孟鳴讓陳啟年守在這裏，讓他注意異常。他講了幾種可能出現的故障及處理方法，孟鳴就打到回府了。他暗道大機器時代已來臨了，大宋會飛速發展的。
孟鳴又回家整理火車上用的蒸汽機。準備明年研製出來蒸汽機車。孟鳴又用車床磨製出軸承了，並讓它破壞性實驗，後來轉到了除夕了，有十五天了，還正常運轉。孟鳴已經讓木匠開始製作機車蒸汽機的零部件模具了。他有些心急了，凡事平心靜氣。