1935年，世界上大多数资本主义国家度过了1933年经济危机的最低点，进入复苏阶段，国际市场渐见活跃，中国民族资本家认为经济发展的时机已到，也纷纷上马。这年夏天，上海大隆机器厂厂长兼苏州苏纶纺织厂总经理严庆祥与常州工业界的江上达筹建创办常州民丰纺织印染厂（现常州国棉二厂），并决定尽量采用中国自制的设备。然而，工厂的关键设备是工业锅炉，但是，当时国内还没有一家厂制造过，过去用的都是进口货，蔡正粹获悉民丰厂需要一批锅炉后，就利用严裕棠（严庆样之父）和自己父亲曾是同事，严庆祥又与自己是老同学的关系，立即找严庆祥商量，要求承担这项工程。对此，严与江两人经过反复考虑，最后同意把这一重任委托给蔡正粹。因为早在1933年蔡曾为苏纶纺织厂出色地完成了发电设备建设和动力设备革新工程，成效显著，节约能源竟达50％，所以，严对蔡十分信任和赏识。而蔡正粹也早有雄心想亲自试制工业锅炉，只是苦于没有机会。双方一拍即合，当年年底签订了全同，锅炉价格要比进口货便宜一半左右，还负责安装和校车。
第一次自制锅炉，困难是可想而知的。首先是没有数据。尤其是管子辘在汽包上究竟有多少压力，当时连交通大学的教授也无法查到；其次是公司根本没有整套设备，无力制造锅炉的全部部件。对此，蔡正粹采取的方法是：本公司负责总设计，总安装，并制造凡尔等部分零件，而将锅炉汽包的轧圆、封头、铆钉以及炉架等极大部分部件包给了数十家小厂承制。
蔡正粹凭借自己多年来的工作实践经验，对照ASME国际锅炉压力容器标准，根据民丰厂的技术要求，经过反复计算，终于取得了各种材料应力的可靠数据，并参照、改进了美国斯久灵型（STIRINGTYPE）的结构，构思设计出一台在蒸发对流、节约材料和安全性能方面都独具特色的新型锅炉。这台锅炉宽8英尺半，长12英尺，高30英尺。内设2只压力汽包，上面一只称蒸汽包，直径42英寸，长9英尺；下面一只称污水包，直径30英寸，长6英尺。上下汽包是用12排直径3英寸，平均长度17英尺的无缝钢管连接。整台锅炉共有炉管130根。当时的制造工艺和加工方法都十分简单，管孔是用手板钻钻成，封头是用大铁锤人工板成。经过和个月的努力，到1936年10月，第一台水管锅炉终于制造成功，它是中国人自己制造的第一台工业锅炉，从此揭开了中国自制锅炉的历史帷幕。
锅炉制成后按时运往常州民丰厂安装，并对它进行了了水压试验，当压力增加到20公斤时，锅炉无渗漏现象，其他各方面也完全符合设计要求，锅炉的受热面积为800至900平方英尺，蒸发量为2吨／时，热能利用率达到66％。而且，它与当时英商名牌锅炉“拔柏葛”锅炉相比，其优点是：1.升荷快。同样从生火到升荷，“拔柏葛”锅炉要化4个小时，而它只化2小时多一点；2.金属耗量小。此锅炉用料只有“拔柏葛”锅炉的二分之一；3.安全性能好。此锅炉不会引起整体爆炸，若发生意外，只能在局部爆炸；4.安装占地面积小。此锅炉不象“拔柏葛”锅炉那样庞大，占地面积要小得多。对此，民丰厂感到非常满意。由于它是四方机器工程公司设计制造的，因此取名为“四方式水管锅炉”，又称“蔡氏安全水管锅炉”（“TSAI，S WATER TUBE SAFETY BOLLER）。
中国第一台水管锅炉从签约到安装完工，只化了10个月的时间，而且质量又能同洋货媲美，这在当时是一件很不容易的事。此举震撼了英商拔柏葛公司，他们做梦都没有想到在中国市场上会突然冒出这样一个竞争对手。为此，英商马上派出专家和工程师到常州暗查，并倚仗上海租界工部局的特权，强行颁布法令，声称“为了避免高压容器爆炸事故，凡在租界内制造锅炉者，事先需获工部局检验师的准许和监督，对擅自制造者予以追究”。很明显，这项法令是针对四方机器工程公司的，但是，蔡正粹不畏高压，请专家作多次冷压抗拉试验，结果证明“四方式水管锅炉”完全符合安全标准，工部局在无可辩驳的事实面前，只好同意发给许可证。
中国自制的第一台水管锅炉，伴随民丰厂走了近半个世纪的历程。1973年，民丰厂的技术人员自己动手，在这台锅炉的汽包两侧增加了两排水冷壁管，使蒸发量从原来的2吨／时增加到4吨／时，炉排从固定式改成振动式。这台锅炉经多次改装后，一直使用到1981年，才作报废处理。《常州市劳动志》对此作了记载。