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2023-01-19 07:441. 古代如何炼铁炼钢
中国古代炼铁铸铁和生铁炼钢一直是主要方法。
1、我国炼铁始于春秋时代。那时候的炼铁方法是块炼铁，即在较低的冶炼温度下，将铁矿石固态还原获得海绵铁，再经锻打成的铁块。
2、冶炼块炼铁，一般采用地炉、平地筑炉和竖炉3种。我国在掌握块炼铁技术的不久，就炼出了含碳2%以上的液态生铁，并用以铸成工具。 战国初期，我国已掌握了脱碳、热处理技术方法，发明了韧性铸铁。
3、战国后期，又发明了可重复使用的“铁范”(用铁制成的铸造金属器物的空腹器)。
4、西汉时期，出现坩埚炼铁法。同时，炼铁竖炉规模进一步扩大。
1975年，在郑州附近古荥镇发现和发掘出汉代冶铁遗址，场址面积达12万m2，发掘出两座并列的高炉炉基，高炉容积约50m3。西汉时期还发明了“炒钢法”，即利用生铁“炒”成熟铁或钢的新工艺，产品称为炒钢。同时，还兴起“百炼钢”技术。
5、东汉(公元25～220年)，光武帝时，发明了水力鼓风炉，即“水排”。我国古代水排的发明，大约比欧洲早1100多年。
6、汉代以后，发明了灌钢方法。《北齐书·綦母怀文传》称为“宿钢”，后世称为灌钢，又称为团钢。这是中国古代炼钢技术的又一重大成就。
2. 古代生铁炼钢
生铁的含碳量比钢的含碳量高，炼钢就是设法降低生铁中的含碳量，把烧红的生铁放在铁砧上反复捶打，可以使生铁中的碳和氧气反应生成二氧化碳，从而降低含碳量．碳和氧气反应的化学方程式为：C+O 2 点燃 . CO 2．
3. 古代有炼钢技术吗
我国古代冶金技术有许多成就,如冶炼生铁和熟铁(低碳钢)的连续生产工艺,退火、正火、淬火、化学热处理等钢铁热处理工艺和固体渗碳工艺等。
4. 古代炼铁炼钢的方法
我国古代冶炼生铁主要使用竖炉,炼铁竖炉是从炼铜竖炉发展起来的.竖炉炼铁是一种经济而有效的炼铁方法.从上边装料,下部鼓风,形成炉料下降,和煤气上升的相对运动.燃烧产生的高温煤气穿过料层上升把热量传给炉料.其中所含一氧化碳同时对氧化铁起还原作用.这样燃烧的热能和化学能同时得到比较充分的利用.下层的炉料被逐渐还原以至溶化,上层的炉料便从炉顶徐徐下降,炉料被预热而能达到更高的温度.
5. 古代怎么炼钢铁
我国人工冶炼铁较西亚两河流域和埃及要晚。据现存记载和对出土文物的考察，大致可追溯到春秋时期，再早的传说和推测就不大可靠了。
《左传》记载，春秋时晋国人赵鞅曾率军队到汝滨，在那儿征收生铁，铸造了一个刑鼎，上面铸书了范宣子的刑书。
《管子》一书(虽为后人托名管仲所撰，成书较晚，但内容多取材于春秋时齐国官府的档案)曾记载：“凡天下名山五千三百七十一，……出铁之山三千六百有九”。
东汉时人赵晔的《吴越春秋》说：春秋时吴王阖闾命工匠干将“采五山之铁精”进行鼓冶，锻造宝剑，他在妻子莫邪的协助下终于炼成两把锋利无比的名剑。这些记载都是有较大参考价值的。
从出土文物看，迄今最早由人工冶炼的铁器可举出这些：在甘肃灵台出土了春秋晚期的铁柄铜剑；在江苏六合县程桥出土了春秋晚期的块炼铁铁条和生铁丸；在长沙识字岭楚墓出土了生铁臿(锹)；在长沙窑岭山出土了楚国铸造的铁鼎。从时间上看与文献记载大体一致。当然，在更早的时候，我国先民还曾接触过陨铁，不过那不是人工冶炼的。例如，1972年在河北藁城县台西村商代中期遗址中出土过一件铜钺，其上镶有铁刃，经过科学鉴定，那是用陨铁嵌铸到铜钺上去的。那么怎样鉴别人工冶炼的铁和陨铁呢？主要根据是两条：其一是古代的人工冶铁中必然含较多的硅酸盐类夹杂物，而陨铁中不会有。其二，陨铁中总含有较高含量的镍(大约5%)和一些钴，而且镍、钴在铁中的含量呈高低相间的分布。
在古代，炼铁的原料主要是富铁矿石(赤铁矿)。把它与木炭混合后，放在炼炉中点火鼓风，进行冶炼。木炭燃烧，既造成高温，又生成还原氧化铁的一氧化碳。实际上需要的冶炼温度要在1000℃以上。按照一般的发展规律，原始的冶铁可能只是利用自然通风或用皮橐鼓风，温度不会太高。生成的铁不致液化，所以产品是半熔融状态的铁块，矿石中的其他未还原物质和岩石类杂质(矿渣)不能离析出来，便与铁形成一个熔块，因此得趁热反复锻打，挤出其中大部分的夹杂物。这种铁就叫做块炼铁。生产这种铁费工多，劳动强度大，生产效率也低。但它含炭极低，接近于纯铁，熔点虽高，但质地柔韧，易于锻造加工。随着冶炼技术的提高，人们不断加高炼铁炉的身高，强化鼓风，炼铁炉逐步从地坑式发展成竖炉式，燃烧强度就会加大，产率就会提高。但也引起新的问题，随着冶炼温度的升高，铁中渗入的炭量也会增加，矿石中的硅、硫、磷经过还原后也会渗入铁中，这样便会得到另一品种的铁，即生铁。因含硅、硫、磷等杂质，熔点会降到1150℃左右。固然容易获得铁水，与炉渣可以较好地分离，也便于铸造，而且生铁质地坚硬耐磨。但也出现了严重的缺点，即非常脆，几乎完全失去了锻造的性能。
从冶铁进步史的角度来看，值得重视的是我国生铁与块炼铁居然同时出现，而在欧洲，虽然很早就掌握了块炼铁技术，但到14世纪才利用生铁。我国所以能在较早的时期就炼出了生铁，大概与我国青铜冶炼技术的高度发展有关。因为像铜绿山冶铜遗址中所发现的那种鼓风式竖炉如果强化鼓风，那么在加入铁矿石的情况下就有可能炼出生铁来。
我国这两种冶铁工艺在相当长的一段时间里是共存的。块炼铁虽然工效低，但工艺和设备简单，产品又有优良的锻造性能，在炭火中进行渗炭，即可成钢，因而是古代锻造铁和钢的重要原料，它适应了当时社会锻制兵器和工具的需要。自春秋晚期以后，历代的以块炼铁或以它为原料的渗炭钢所锻造的器物几乎都发现了。例如大冶铜绿山古矿井出土了锻制铁工具；西安半坡战国中晚期墓葬出土了铁凿；河北易县燕下都出土了各类锻造兵器；河北满城汉墓出土了铁兵器，包括中山靖王刘胜的铠甲(由2859片锻铁甲片缀成)，它们都是块炼铁的制品。即使在西汉末期发展出了炒钢技术以后，块炼铁仍然流行，例如北京顺义县东汉砖石墓出土的铁器、陕西唐代懿德太子墓出土的铁剪、北京元大都顺承门外(今宣武门内)出土的长铁刀，还都是用块炼铁(或夹炒钢)锻制的。
我国古代的生铁则先后发展出了四个品种。白口铁出现最早，前述六合县程桥出土的铁丸和长沙出土的铁鼎都是典型的白口生铁制品。其中所含的碳以碳化铁状态存在，这种生铁质硬而脆，断口呈银白色。它的优点是耐磨，所以适合制作犁铧之类的农具。我们的祖先很快就给它找到了恰当的用武之地。第二种生铁是灰口铁，因为其中含硅较多，而它能促使铁中的碳石墨化。因此小片的石墨使这种铁的断面呈灰色，而基体变成了含碳低的铁，所以其脆性减小。这种铁的铸造性能好，凝固收缩小，适用于铸造较精巧的物品。目前最早的灰口铁出自满城汉墓，是用来制作车上的锏(轴承)。由于灰口铁中含有石墨片，有一定的润滑作用，所以制作轴承正是它的专长。第三种是麻口铁，其性能介于上述两种生铁之间，在铜绿山和满城汉墓都出土了麻口铁制品。第四种是韧性铸铁。当把白口铁加热、保温，缓慢冷却时，其中的碳便会以团絮状石墨析出，而基体相当于低碳钢或中碳钢，这种过程现在叫“退火”，我国古代把这种工艺叫做“柔化处理”，所得的生铁就是韧性铸铁，这是冶金史上的一项重大发明。这种处理技术，我国先民早在战国时期就开始摸索，在两汉至南北朝期间得到了广泛的发展。出土的韧性铸铁器物则不胜枚举。
历来的生铁主要消耗在铸造各种农具、车具上。另外还有一些别的利用，说来饶有趣味。南宋以后曾用生铁大量铸造炮身，有的炮身长达数米，重量从数百到数千斤；西汉中山靖王墓的夹墙里、唐代乾陵墓道的砌石间、著名的隋代赵州桥的石块间原来都浇灌了生铁水，难怪坚固无比，这种工艺叫做“冶金固隙”；河北沧州后周所造的铁狮子是用10余万斤生铁铸造的；山西晋祠的四个大铁人则是赵宋时的大型生铁铸件；浙江雁荡山能仁寺的大铁锅，直径达2.2米，注明宋代元祐七年(公元1092年)造，重达27000斤。此外，古代铸造的铁塔很多，泰山有一座明代嘉靖间铸造的铁塔，13层，全高竟达10多米。
如果说我们的祖先在生产和利用生铁方面总结出过丰富的经验，那么他们在摸索多种多样的炼钢工艺上，则贡献出了更多的聪明智慧，发挥出了更大的创造才能。可以说，我国是世界上最早生产钢的国家之一，如果抛开那些不大可靠的传说和揣测，比较确凿的记载和出土文物可以证实，早在春秋晚期，即冶铁诞生不久，就已向炼钢过渡。
从长沙杨家山65号楚墓(春秋晚期)中曾出土一把铜格铁剑，经金相检验，证明它是钢制的，这是目前发现最早的钢器。在易县战国时期的燕下都也出土过钢剑，经过检验，揭开了战国时期炼钢技术的奥秘。它是以块炼铁为原料的，把它放在炭火上加以锻打，在排挤出其中夹杂物的同时，炭从表面渗进去，所以形成表面炭多，内部炭少的现象。锻打后铁片延伸，工匠便折叠起来继续锻打，并打制若干片锻接成剑身。因此在剑的横截面上就形成了含炭高低相间的分层结构。这就是中国最古老的所谓渗炭钢的炼钢方法。工艺比较简易，所需温度也比较低，当然生产效率也较差，质量也不大好。还值得一提的是，燕下都出土的渗炭钢有的业经淬火。可能初时是工匠们为了使锻成的刀剑冷却得快些，便趁热把它浸到冷水中，后来发现这样做可使钢变得坚硬，于是便逐步形成了一项专门的淬火工艺过程。
工匠们在炼制渗炭钢的过程中，当然会发现反复加热锻打，次数越多钢件就越坚韧，于是便发展出了百炼钢工艺。“百炼”可以使钢的成分均匀化，夹杂物减少和细化，使钢的质量显著提高。这种钢可算是我国古代钢铁材料中质量最高的品种。冶金史家们曾检验了满城汉墓中的刘胜佩剑，就是百炼钢制品，而且刃部经过局部淬火，所以背部柔韧而刃部坚硬、锋利，可谓柔刚结合。这正是《汉书·王褒传》中所说：“巧冶铸干将之朴，清水淬其锋。”这表明淬火工艺在西汉时已达到成熟阶段。这种钢质量固然很高，但可以想象，“千锤百炼”是十分艰辛的劳动。据说，曹操曾请名匠为他炼制五把宝刀，竟费了三年之久。他把这种刀称为“百辟刀”，意思是说它极为锋利，连妖魔鬼怪都会被它吓跑。也正因为这类制品锻造辛苦，手艺精湛，所以备受后人称颂。浙江省龙泉县相传是欧冶子曾经造剑的地方，后人建有欧冶庙，至今仍是“龙泉宝剑”的产地，享誉中外，也正因为那里的匠师们继承和发扬着我国两千多年来的百炼钢传统工艺。
西汉后期，在我国炼钢史上出现了一次重大的技术革新，创造了以生铁炼钢的新工艺，那就是“炒钢”。炒钢是把生铁加热到熔化或基本熔化以后，放在陶质熔池中继续加热并不断搅拌，借助空气中的氧把生铁中的碳及硫、磷等部分地氧化掉而成为钢(图2-4)。当然，在古代的技术条件和知识水平上，炒钢中的碳含量很难控制在理想的状况，而往往是一炒到底，把生铁炒成了熟铁，所以炒熟铁与炒钢实质上是一回事，熟铁就是含碳已极少的炒钢。在东汉以后，随着炒钢一熟铁这种新工艺的出现，有些百炼钢就转而改用熟铁为原料了。在山东临沂地区苍山出土过一把东汉永初六年(公元112年)造的“三十炼”大刀，是目前发掘到的最早的以炒钢为原料的百炼钢类型制品。这种百炼钢质量极高，东汉后历代名剑宝刀多是用这种工艺锻造的。《晋书》记载，有一种名叫“大夏龙雀”的百炼钢刀，被誉为“名冠神州”、“威服九区”，大约就是以炒钢为原料锻造的。
大约在晋一南北朝时期，又有一种别开生面的“灌钢”技术问世。这种炼钢工艺的科学原理是根据生铁含碳分过高，质硬而脆，熟铁含碳又过低，质柔不坚。而生铁较熟铁相对来说熔点相当低，如果把生铁与熟铁相互配合，放在一起加热，则生铁熔化，渗入熟铁中，两者性质便会折中起来，所以“生熟相加，炼成则钢”(宋应星语)。这种炼钢工艺到了南北朝时期就有了明确的记载，当时南朝的一位医药与炼丹大师陶弘景就说过：“钢铁是杂炼生鍒〔rou柔，指柔软的铁，即熟铁〕作刀镰者。”东魏的一位道士綦〔qi其〕毋怀文曾用这种钢锻造了一把宝刀，称之为“宿铁刀”，据说极为锋利，他作过一次表演，把铁甲叠成30札，手起刀落，竟截为两半。那么又为什么叫“宿铁”刀呢？《北齐书·方伎列传》有所说明：这种刀所用的钢是使生铁与熟铁同宿一起，如两性交配一样，把生铁精烧熔后灌注到熟铁中去，连宿数次，于是成钢。当时的匠师们对钢和铁还没有多少科学知识，居然能从祖祖辈辈的长期炼钢经验中总结出这种巧妙的方法，实在令人惊叹佩服。到了宋代，灌钢工艺更趋成熟，北宋学者沈括的名著《梦溪笔谈》对它的介绍就更清楚了。那时是把熟铁条屈绕成盘，把生铁块嵌陷在盘条间，用泥封固起来，入炉烧炼，炼成后取出锻锤成钢。他说这种钢也叫“团钢”。这种工艺一直到明代仍很流行。宋应星的《天工开物》中也有翔实的介绍。
6. 古代是如何炼钢的
1、能够制造1200℃以上的高温炼铁炉，从而可以进行钢铁高温下的精炼，这是关键。
2、发明了向高温炼铁炉输送充足空气的装置风箱，从而实现了高温下的冶炼。而且在炼钢方面，能够连续地供给足够空气的高性能风箱，早在纪元前就开始出现了，而且不久又出现用水力和动物力量取代人力的鼓风装置，极大的提高了高温炼铁炉的供氧能力。
3、中国早从古代就不使用木炭，而是把热量高的煤炭作为炼铁的燃料。到了北宋时代，已经普遍使用煤炭来炼铁了。利用优质煤炭炼铁的优点，就是能够很容易地得到理想高温冶炼效果。用优质煤炭作炼铁燃料，还有能够减少生产工序等其他方面的优点。
7. 古代如何炼铁炼钢呢
时至明代，这种灌钢的冶炼技术又有了很大程度的发展。著名科学家宋应星在他所著的《天工开物》一书中，详细地记述了当时的灌钢工艺。他说：
“凡钢铁炼法，用熟铁打成薄片如指头阔，长寸半许，以铁片束包尖紧，生铁安置其上，又用破草履盖其上，泥涂其底下。洪炉鼓鞴（bèi），火力到时，生钢先化，渗淋熟铁之中，两情投合。取出加锤，再炼再锤，不一而足。俗名团钢，亦曰灌钢者是也。”
宋应星这段话的意思是说：炼钢的方法，是先把熟铁打成像手指头那样宽，一寸半左右长的薄片，然后用熟铁片束包扎紧，再将生铁放在扎紧的熟铁片上面。随后，盖上破草鞋（要用沾有泥土的，这样才不致于立即被烧毁），另外，在铁片底下还要涂上泥浆。当这一切都做完之后，把它放进洪炉里，用劲鼓风，达到需要的温度时，生铁便先熔化成铁液，渗淋到下面的熟铁中，两者便互相融合了。这时，就可取出锤打。经过再炼再锤，反复多次，才行。这样锤炼出来的钢，俗称团钢，也叫灌钢。
我们不难发现，明代灌钢的冶炼方法已跟宋代大不相同：人们不再用泥封炉，而改用涂***鞋遮盖；不把生铁片嵌在盘绕的熟铁条中，而把生铁片覆盖在捆紧的熟铁片上。这两种方法的改进是具有很大进步性的。正如杨宽先生在《中国古代冶铁技术发展史》一书中所分析的那样：“他们不用泥封而用涂泥草鞋来遮盖，一方面是使炼钢炉依然能够从空气中得到氧，使生铁在还原气氛下熔化；一方面是使大部分火焰反射人炉内，以提高冶炼温度。他们把熟铁打成薄片后夹紧捆住，无非使生铁的铁液能够准到若干熟铁薄片的夹缝中，增加生铁和熟铁的接触面，使熟铁易于吸收生铁的铁液，能够使碳分均匀地渗入。”
明代，除了宋应星所记述的这一改进的灌钢技术外，还产生了一种新型的灌钢冶炼方法，这就是“苏钢”冶炼法。
“苏钢”是灌钢发展的高级阶段，灌钢的优点在这里得到了最充分的表现。
相传，“苏钢”是由江苏人发明的，所以称为“苏钢”。
它的冶炼方法，明朝的唐顺之，在他所著的《武编?前编?铁》中有简略的记载，他说：“以生铁与熟铁并铸，待其极熟，生铁欲流，则以生铁于熟铁上，擦而入之。”也就是说，把生铁与熟铁放在一块冶炼，等到生铁熔化，铁汁欲流时，则将生铁水擦入熟铁中，灌钢就炼成了
8. 古代怎么炼钢的
我国古代炼钢技术至迟发明于春秋晚期。由先秦到西汉中晚期，主要制钢工艺是块铁渗碳法；由汉代到明清，主要又是炒钢法和灌钢法，其次还有百炼钢法和炒铁渗碳法，汉魏南北朝时还有“铸铁脱碳钢”，汉代还有坩埚炼钢法。炒钢工艺主要生产一般的可锻铁（包括钢和熟铁），灌钢工艺主要生产含碳较高的刃钢，百炼钢是对普通炒钢的再加工。“铸铁脱碳钢”和炒铁渗碳钢工艺将在第五章介绍，这里主要讨论其他五种。 一、炼钢术的发明和块铁渗碳钢之使用 今在考古发掘中所见我国最早的钢制器物是1976年长沙杨家山出土的春秋晚期钢剑，剑全长38.4厘米，身长30.6厘米。经分析，含碳量约与中碳钢相当，组织均匀致密。长沙铁路东站建设工程文物发掘队：《长沙新发现春秋晚期的钢剑和铁器》，《文物》1978年第10期。可知我国古代制钢术至迟在春秋晚期便已发明。战国中晚期后，炼钢术在我国南北许多地方都迅速发展起来，并首先在南方的楚国达到较高水平。《史记And#8226；；范雎列传》云:秦昭王临朝叹息曰:“吾闻楚之铁剑利而倡优拙。”《荀子And#8226；；议兵》亦云:“宛钜铁釶，惨如蠭虿。”“宛”治所在今南阳。“钜”即钢，“釶”即矛。《荀子And#8226；；议兵》杨倞注。此锋利的“铁剑”、“铁矛”，显然由钢制成。中原的韩国也制作了许多锋利兵器，《战国策And#8226；；韩策一》说:“韩卒之剑戟，皆出于冥山、棠溪、墨阳、合伯（膊）、邓师、宛冯、龙渊、太阿。皆陆断马牛，水击鹄雁，当敌即斩。”这些锋利的剑戟，后世学者一般都认为是钢铁所制。其中的冥山（今信县境）、棠溪（西平县境）、合伯（西平县境）、冯池（荥阳县境）《史记And#8226；；苏秦列传》引“徐广曰：荥阳有冯池”。索隐：“宛人于冯池铸剑故号宛冯”，“邓国有工铸剑，因名邓师。”邓国在今河南漯河市东南。、龙泉、太阿（均在西平县境，今为舞阳钢铁厂管辖）等处都发现了古代冶铁遗址。董文安：《韩国十大宝剑产地初考》，全国金属学史学术讨论会论文，1989年，舞阳。墨阳在今河南淅川县。1965年，河北易县燕下都第44号墓出土钢铁剑15枚、矛19枚、戟12枚等；人们分析了其中的6枚兵刃器，除1枚为块炼铁外，其余5枚皆由钢制成。北京钢铁学院压力加工专业：《易县燕下都44号墓葬铁器金相考察初步报告》。《考古》1975年第4期，发掘报告见同刊同期《河北易县燕下都44号墓发掘简报》。说明当时北方的燕国制钢术亦已发展起来。 人类早期冶炼的钢一般都是在低温还原冶炼后再经渗碳而成，整个过程约分两步:第一步先由矿石炼取块炼铁，第二步再由块炼铁渗碳成钢。此渗碳过程中要不断地折叠锻打，以帮助碳的扩散。这样得到的钢便叫块铁渗碳钢。燕下都钢剑等兵器就是由这种钢制成的。如若控制得当，也有不经第二步，而一次还原冶炼成钢的，这种钢便叫块炼钢或自然钢。这两种钢的强度和硬度均较块炼铁为高。其缺点是:（1）含碳量一般较低。（2）碳分布往往不够均匀。（3）钢中所含夹杂往往较多。（4）生产率较低。在中原文化区，这种制钢工艺一直沿用到西汉中期，之后由于炒钢的发明和发展而渐被取代。满城汉墓出土的刘胜佩剑和错金书刀等皆由块铁渗碳钢制成，其夹杂已较燕下都钢剑为少，组织亦较之均匀致密。这种钢主要用来制作刀剑等兵刃器，农业和手工业中使用甚少。 二、炒钢及其工艺操作 炒钢工艺是一种半液态冶炼。它以生铁为原料，把生铁加热到液态半液态后，利用鼓风中的氧使生铁脱碳到钢和熟铁的成分范围。冶炼过程中要不断地炒动金属。古谓之“擣刚”，本世纪五十年代以前，习谓之炒铁、炒“熟铁”。 （一）炒钢的发明和发展 我国古代炒钢技术约发明于西汉中晚期，今见较早的遗物有:巩县铁生沟、南阳瓦房庄、新安孤灯村等冶铸铁遗址出土的汉代炒钢炉，以及铁生沟出土的铁块、残铁锄、铁臿等14件炒炼产品。铁生沟炒钢炉系向地下挖出的缶形小坑，内涂耐火泥，长0.37米，宽0.28米，残高0.15米，炉壁已被烧成黑色，内中残存一铁块。河南省文化局文物工作队：《巩县铁生沟》，文物出版社1962年版，赵青云等：《巩县铁生沟汉代冶铸遗址再探讨》，《考古学报》1985年第2期。我国古代关于炒钢的记载始见于东汉中晚期。《太平经》卷七十二云:“今军师兵，不祥之器也……有急乃后使工师击治石，求其中铁，烧冶之，使成水，乃后使良工万锻之，乃成莫邪耶？”此“莫邪”指锋利兵器。“烧冶之”等三句所指即是炒炼及其制器的全过程。《太平经》系道家著作，基本上保持了东汉中晚期的原貌。 炒钢的发明，迅速地改变了我国社会可锻铁的使用情况。1952-1953年，洛阳烧沟发掘了225座西汉中期至东汉晚期墓葬，出土钢铁刀116枚、剑33枚、矛5枚、斧4枚；而在青铜兵器刃器中，只有铜刀7枚（仪仗器），矛1枚，无剑。中国科学院考古研究所：《洛阳烧沟汉墓》，科学出版社1959年版。1957-1958年，洛阳西郊发掘217座同一时期的汉墓，出土钢铁刀52枚，剑58枚，戟1枚，斧1枚；青铜兵刃器只有刀1枚。中国科学院考古研究所洛阳发掘队：《洛阳西郊汉墓发掘报告》，《考古学报》1963年第2期。西汉中期以后，除了弩机和镞仍然较多地使用青铜外，其他兵器刃器已多用钢铁制作，其原料显然是炒钢。这样，钢铁器物便在农业、手工业、军事三方面完全取代了青铜和木石的主导地位。 炒钢工艺在我国由汉代一直沿用到明清。有关记载在唐《夏侯阳算经》、宋苏颂《图经本草》、明唐顺之《武编前编》、赵常吉《神器谱》、朱国桢《涌幢小品》、清屈大均《广东新语》等书中都可看到。《广东新语》卷一五“货语And#8226；；铁”条说:“其炒铁则以生铁团之入炉，火烧透红乃出而置砧上，一人钳之，二三人锤之，旁十余童子扇之，童子必唱歌不辍，然后可炼熟而为镬也。”1920年出版的耿步蟾《山西矿务志略》卷五说:“将炼出之生铁加煤末烧之，使化为铁汁，冷后复置于炒铁炉内炒之，即成熟铁。”二十世纪八十年代，湖南攸县等地仍用此法生产。 炒钢工艺的优点是:（1）用作原料的生铁易于获得，就扩大了原料来源。（2）冶炼在半液态下进行，脱碳反映较为迅速，生产率较高。（3）成分范围较宽。据分析，铁生沟所出一件炒钢料含碳1.288%、硅0.231%、锰0.017%、磷0.024%、硫0.022%，与过共析高碳钢相当；另一件成分为:碳0.048%、硅2.35%、锰微量、磷0.154%、硫0.012%，与今之熟铁相当。李众：《中国封建社会前期钢铁冶炼技术发展的探讨》，《考古学报》1975年第2期。今世学者常把先炼生铁，后再由生铁炼钢的工艺叫两步冶炼，那么炒钢的出现便是两步冶炼的某点，在世界冶金史上占有重要地位。在欧洲，与炒钢相类似的工艺大约在十六、十七世纪才出现，整个中世纪占主导地位的是自然钢法和块铁渗碳法。因此其可锻铁供应长时期不够充分，这对社会的进步自然是有影响的。 炒钢法是我国古代可锻铁生产的基本工艺，其主要用途有三:（1）制作一般锻件。由汉到明清，我国一般锻件，包括生产工具、生活用具和兵刃器中的锻件大约都是炒钢及其再加工的产品制成的。（2）用作百炼钢的原料。（3）用作灌钢的原料。 （二）炒钢的工艺操作 我国炒钢主要有三种不同的工艺类型: （1）单室式炒炼。基本特点是金属熔炼与燃料燃烧同在一个炉膛中进行。此法发明较早，沿用时间较长，前述巩县铁生沟、南阳瓦房庄、新安孤灯村汉代炒炼法皆属此类。本世纪五十年代，河南、山西等地都曾流行过一种“地炉”，筑炉于地面以下，状如缶形或直筒形，炉口与地面平直。冶炼时先放木炭（煤炭），后放生铁，生铁需击碎，上面再盖以煤末。之后再点火、送风、封闭炉口。生铁接近熔化时，启开炉口，用铁棍或木棍不断地搅动金属。随着炒炼之进行，碳分不断降低，金属熔点升高，便粘结成一个海绵状固体块，之后夹出锤击，排除夹杂，并赋予一定形状，便是炒炼产品。南方一些省分又流行过一种“台炉”，筑炉于专门的炉台上，并有一个较大的加热兼炒炼空间。温州地区的炒炉以砖砌成，状如鸡笼，炉底接近地平面，炒炼室是一个不规则的长方形空间，炉子正面设一炉口，在此进料、操作、出钢，并由此逸出废气；鼓风从炉底进入，并正对炉底正中；操作法与地炉大同小异。湖南攸县也有类似的炉子温州炒炼工艺系1977年调查，攸县炒钢系1980年调查，当年皆在生产。单室式炒炼的优点是设备简单，缺点是因金属与燃料直接接触，所含有害夹杂往往较多。 （2）双室式炒炼，或叫反射炉（倒焰炉）炒炼。基本特点是燃料燃烧与金属熔炼各占一个独立的空间。燃料燃烧产生的高温火焰流越过火墙（火道）进入熔炼室，并加热金属，之后从炉门或专门设置的烟囱排出。因其金属不与燃料直接接触，就减少了有害杂质磷、硫进入其中的可能性。这种炼钢法的发明时间待考。1935年出版的《中国实业志（湖南省）》第七编说:“湘省邵阳、武冈、新宁、湘潭县之土法炼钢，由来已久。邵阳原名宝庆，所产之钢，称曰‘宝庆大条钢’。邵阳附近之武冈、新宁出品，均集中于邵阳，业中人亦以‘宝庆大条钢’名之。前清初叶，宝庆大条钢，极负盛名，而产之多，首推邵阳南乡。”因宝庆大条钢系倒焰炉所炼，由这段记载看，反射炉发明年代应在清代初叶以前。今在考古发掘中所见最早的倒焰窑是南京眼香庙发现的明洪武初年所建一排六座琉璃窑。南京博物院：《明代南京聚宝山琉璃窑》，《文物》1960年第2期。1958年，这种倒焰炉炼钢在我国南北许多地方都使用过。河南鲁山的炉子较为简单，两室左右相近，皆筑于地面以下，鼓风从燃烧室下部进入，后从炒炼室顶部进入炒炼室。西安的炉子又另是一个样，炒炼室筑于地面以下，燃烧室筑于地面以上，两室上下叠加，燃烧室底部正对炒炼室中心，风从燃烧室上部鼓入，再经由燃烧室底部火口直射到炒炼室中。燃烧室顶口用盖板封闭。科技卫生出版社编：《土法低温炼钢》第六编《最简单的反射炉炼钢》，1958年版。 （3）串联式炒炼。有关记载唯见于明代宋应星《天工开物》卷一四“铁”条:“若造熟铁，则生铁流出时，相连数尺内，低下数寸，筑一方塘，短墙抵之。其铁流入塘内，数人执持柳木棍排立墙上。先以污潮泥晒干。舂筛细罗如面，一人疾手撒And#63083；；，众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。其柳棍每炒一次烧折二三寸，再用则又更之。炒过稍冷之时，或有就塘内斩划成方块者，或有提出挥椎打圆后货者。若浏阳诸冶，不知出此也。”（图2-3）此“污潮泥”很可能是造渣熔剂。这里谈到了串联式炒炼的全过程。此法的优点是生铁出炉后直接流入方塘炒炼，省去了生铁再加热的工序，从而节省了工时，降低了成本。 需要特别注意的是古代“熟铁”一词，宋应星在上述引文中曾两次提及，在其他古代文献中也经常看到，其含义与现代熟铁是不同的。古人没有含碳量的概念，区别生铁、钢、熟铁的主要依据是它的使用性能，硬且脆者为“生”，可锻者为“熟”，其性刚强者为钢。因炒炼过程是在半液态下进行的，渣铁分离较难，产品所含夹杂往往较多，即使含碳量较高，但其性不刚，也只能称作“熟铁”。元人伪撰《格物粗谈》卷下“偶记”条云:“地溲油又如泥，色黄金，气腥烈，柔铁烧赤投之二三次，刚可切玉。”此“柔铁”即“熟铁”。苏恭《唐本草》云:“柔铁也，即熟铁。”这是以材料性能来区分钢和“熟铁”的。苏颂《图经本草》云:“初炼去矿，用以铸泻器物者为生铁，再三销拍，可以作鍱者为鑐铁，亦谓之熟铁。”苏恭《唐本草》、苏颂《图经本草》皆引自《本草纲目》卷八“金石And#8226；；铁”。这是以材料性能和冶炼工艺来区分钢、铁的。《天工开物》卷十四“铁”条:“凡铁分生熟，出炉未炒为生，既炒则熟。”这里单以冶炼工艺作为区分钢、铁的标准。有学者视古代“熟铁”与现代熟铁等同，把《天工开物》卷十四所载炒炼“熟铁”的工
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