汉代发明的沙钢法 (汉代发明的沙钢法以生铁为原料)

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• 汉代发明的沙钢法
• 现代有钢铁吗
• 中国钢铁冶炼业及环球钢铁冶炼业开展历史
• 中国从夏商周至今的冶铁技术
• 唐东铁是什么

汉代发明的沙钢法

汉朝是中国钢铁冶炼开展史上十分关键的期间。

这期间，发生了高炉炼钢、炒钢技术、百炼钢技术等冶炼技术，使得中国的钢铁冶炼技术远远上游于西方国度。

所谓的炒钢法，就是先用铁砂炼成生铁，而后把生铁加热至半液态、液态，并像炒菜一始终搅拌，将生铁脱碳。

按脱碳白水平不同可以变成铁或钢，可以消费出高碳钢，中碳钢，低碳钢。

低碳钢强度和硬度较低，但塑性和韧性较好，高碳钢则相反。

中国的冶铁技术发生的期间只管不是环球最早的，然而中国现代的钢铁冶炼技术却常年间上游于环球。

现代有钢铁吗

我可以必需地说是有的，目前有据可查，最早的炼铁文化，可追溯到八千年前的苏美尔文化。

但现代人的炼钢，只是在炼铁的环节中瞎猫碰到死耗子，碰运气，探索出一些途径，但总体而言，就是还很不成熟，功能不稳固，全凭工匠的阅历和智慧，而且钢产量十分小，一吨铁或者才干炼出一点点钢，所以才有所谓好钢用在刀刃上的说法。

中国的炼铁术最早可以追溯到商朝期间，战国期间才有局部铁器替代青铜兵器的，直到西汉农具才普遍经常使用铁器，而后才逐渐发生球墨铸铁技术，百炼钢技术，南北朝时发生灌钢法，到宋朝那时宽泛经常使用煤炭和鼓风技术，冶炼温度提高了许多，宋代的铁的产量比前代有大幅度的参与，但总体而言，钢产量还是很小的。

欧洲文化的炼铁术开展期间也是差不多，也探索出一些炼钢门道，但都是很原始，产量也是十分小的，但真正称得上有清楚提高的，也就是最近三百年，才真正让炼钢技术飞速开展，资本主义效率胜过封建主义，工业文化的效率胜过农业文化。

中国钢铁冶炼业及环球钢铁冶炼业开展历史

一、 消费工具的铁器化与冶铁业的开展战国以后，因为冶铁技术的提高，社会经济制度的改革，社会上关于铁器须要量的参与，铁矿的开采，铁的冶炼和铸形成为相关国计民生的关键手工业，因此，冶铁业开局开展起来。

在战国时代开发的铁矿曾经不少，战国时代的著述《山海经·五藏山经》所载产铁之山就有37处，记载属南阳的就有“帝X之山‘其阴多铁’”，约在今河南省泌阳县和南阳县之间；另一处即“兔床之山，‘其阳多铁’”，约在今嵩县和南阳县之间。

战国时代各国都有冶铁手工业，其中韩、楚两国的冶铁手工业最为兴旺，驰名的冶铁手工业地点也最多，过后的南阳曾经成为战国时代知名的冶铁核心。

《荀子·议兵篇》记载：“宛钜铁（钅也），惨如蜂虿。

”至秦汉期间，铁器和冶铁技术在广阔地域曾经获取了宽泛的传达和经常使用。

从考古中发现，西汉初年铁制农具和工具已取代了铜、骨、石、木器，到西汉中期，随着冶铁技术的开展，锻铁工具增多，铁兵器也逐渐占据了关键位置，直至东汉，关键的兵器所有为钢铁所制，从而成功了兵器和消费工具的铁器化进程。

西汉初年，冶铁业可听任商人运营。

魏国的孔氏原运营冶铁业，秦灭魏后，被强行迁到南阳，靠冶铁成为巨富。

西汉武帝时，武帝任用南阳的大冶铁商孔仅为“大农丞，领盐、铁事”，治理全国的盐铁业，南阳成为全国设立铁官的手工业基地之一。

在南阳瓦房庄开掘的汉代冶铁遗址中，就曾发现西汉期间的冶铁遗物(熔炉基、耐火砖、鼓风管、铸造用的模具及铁器，包含铁犁铧、铁耧铧、铁锸、锛、斧等)。

至东汉，南阳的冶铁业在西汉基础上，冶铁作坊数量增多，规模绝后扩展，技术清楚提高。

建国后在南阳左近发现的冶铁遗址就有：南阳市北关瓦房庄铸铁作坊遗址，桐柏张陂村的大张陂冶铁遗址，桐柏县铁炉村遗址，南召县太山庙、草店冶铁遗址，方城县赵河村冶铁遗址，镇平县安国城铁范、铁铸件遗址，西峡县白石尖冶铁石等。

1959～1960年南阳市北关瓦房庄开掘的汉代冶铁遗址，关键遗址面积达2800平米，发现了少量的冶铁遗址和遗物，其中熔炉9座，炒钢炉8座，锻炉1座。

发如今过后的消费条件下冶铁环节中经常使用了热鼓风炉，这是我国早期经常使用的浪费热能的熔炉。

铸造经常使用的模和范近40种。

由文物考古开掘的遗物可见，在过后南阳曾经成为全国的冶铸核心。

二、 冶铁技术、工艺的开展冶铁技术在秦汉期间获取进一步的开展。

高炉炼铁已成为一种经济而有效的炼铁方法。

高炉炼铁从上边装料，下部鼓风，构成炉料降低和煤气回升的相对静止。

燃料发生的高温煤气穿过料层回升，把热量传给炉料，其中所含一氧化碳同时对氧化铁起恢复作用。

这样燃料的热能和化学能同时获取比拟充沛的应用，高层的炉料被逐渐恢复以致熔化，高层的炉料便从炉顶冉冉降低，燃料被预热而能到达更高的熄灭温度。

这确是一种比拟正当的冶炼方法，因此具备弱小的生命力而常年传达。

其冶炼水平的开展表如今以下几个方面：第一，高炉炼铁中的筑炉技术到达了较高的水平。

有的用含三氧化硅较高的黄色或白色耐火粘土烧成的长方形或弧形的耐火砖砌筑。

南阳瓦房庄遗址出土的耐火砖，在不同部位耐火砖所用的资料、厚度、形态均不相反。

有的用直径0.3～0.5cm的白色石英砂粒并掺有大批的细砂。

有的用草拌泥、黄粘土及少量的石英砂混合而成，所用石英砂不只要自然的，而且还有经过加工破碎的。

这些耐火砖耐火强度到达1463℃～1469℃之间，这显然是耐火土中掺入了含有二氧化硅相当高的砂石的结果。

这种含二氧化硅相当高的酸性耐火资料，从我国现代高炉所出大都是酸性炉渣来看，是适合的。

第二，高炉炼铁所用原料大局部已启动了加工。

冶炼工人从常年的通常阅历中发现，炉料的粒度划一可以缩小对煤气的阻力。

因此，在冶炼之前，就要对原料启动加工，在桐柏县张畈村遗址中，曾挖出数以千吨计的矿石粉末，说明过后已十分留意对矿石的加工。

除了高炉炼铁外，在西汉期间还发现有坩埚炼铁技术。

南阳市北关瓦房庄遗址中，就发现坩埚炼炉17座，其中3座较完整，都近似长方形。

其中一座长3.6米，宽1.82米，深度残存0.82米。

炉的修建方法是，就低空挖出长方坑，留下炉门，周壁经过夯打后再涂薄泥一层。

炉顶用弧形的耐火砖砌成，砖的大小不同，砖的内面敷有一层厚约1厘米的耐火泥，泥的外表还留有很薄的灰白色岩浆，砖的反面涂有较厚(约5厘米)的草拌泥。

有一局部是用土坯和草拌泥券成。

炉由门、池、窑膛、烟囱四局部组成。

门在炉的最前端，当是用来装炉和通风的，左右两壁都经火烧，已成砖灰色。

池在门内，周壁也烧成砖灰色，池底留有厚约1厘米的细砂，当是用作熄灭时的“风窝”的。

炉膛为长方形，周壁糊有草拌泥，火烧较轻，当是盛放成行陈列的坩埚和木柴、木炭等燃料的，炉的后部设有3个烟囱，当是排出炉烟用的。

有的炉内填满木柴灰，有的炉底堆有很多烧土块和砖瓦碎片。

发现坩埚3件，都是椭圆形的圜底陶罐，罐内服有草拌泥厚约3～4厘米，泥的外部烧成红砖色，外表则成光洁的深彩色，并存有一层灰白色光洁岩浆。

另在一坩埚的内壁还粘有铁渣的碎块。

从炼炉的结构以及传达到后世的坩埚炼铁法，可以推知过后的炼铁方法是：先用碎块矿石和木炭以及助溶剂混合配好，装入坩埚，装炉前，先在炉底铺上一层适当数量的砖瓦碎片，使炉底通风；并留出许多“火口”放进易燃物，以便点火，接着就铺上一层木炭，在木炭上装置成行坩埚；而后在这层坩埚之上再铺上一层木炭，在木炭上再装置成行坩埚，待炉装满，便可以从“火口”点火，并加以鼓风，使坩埚中矿石恢复消溶成生铁。

第三，鼓风技术的开展。

高炉炼铁和冶铁技术的开展，与鼓风技术的改良是分不开的。

我国现代炼铁高炉是用皮制的“橐”作为鼓风器的。

随着期间的推移以及阅历的积攒，人们逐渐扭转了鼓风的方法。

在大型的冶炼炉中不止有一个鼓风器，而是参与鼓风器和鼓风管，使得炉中燃料充沛熄灭，提高炉子的温度，减速冶炼的进程。

在瓦房庄的冶铁遗址中，有少量的鼓风管出土，其中有一局部带有弯头的陶制鼓风管，粗端内径约100mm，细端内径为50mm，长约400mm。

因为陶胎鼓风管下测泥层被烧琉，经测定，其烧琉温度当为1250℃～1280℃之间。

从此温度及开掘出的实物可判别，汉代南阳冶铁炉装有热鼓风装置(《南阳汉代冶铁》，中州古籍出版社，1995年12月，第23页。

）。

这种装置应用炉口余热把风管内冷风变成热风鼓进熔炉，既提高了熔炉温度，又缩短了冶炼期间，提高了铁水品质。

就鼓风能源而言，发生了“人排”鼓风能源，畜力鼓风，如“马排”、“牛排”等。

东汉建武七年(31)，杜诗任南阳太守，发明了用水力鼓风的“水排”，并启动了推行。

应用水排鼓风，铸造农具，比用人力鼓风要“使劲少，见功多”，并取得良好的成果。

现今开掘的桐柏县张畈村的冶铁遗址距矿山较远，而是建在河流旁，很或者就是应用“水排”来鼓风的缘故。

水排的发明和运行，不只提高了鼓风才干，而且大大降低了老本，因此常年被冶铁工业所沿用。

像这样以水为能源的鼓风机械，欧州在1100多年后才发生。

鼓风技术的改良，促成了冶铁技术的开展。

除了冶铸生铁技术的极速开展之外，还发明了铸铁柔化工艺，发生了灰口铸铁及球墨铸铁。

在南阳市北关瓦房庄汉代冶铁遗址出土的铁器中，经剖析测验，可以看到汉代的农具关键驳回可锻铸铁。

在其中测验的12件农具中，有9件是可锻铸铁，2件是铸铁脱碳钢，1件是白口铁。

这标明在铸铁中曾经驳回了柔化技术。

从品质上看，过后的铸铁柔化技术已相当稳固。

在瓦房庄冶铁遗址的东汉地层中出土的135号铁钁，它的石墨组织虽不是出自铸态，而是在高温退火时构成的，但形态规定接近球状，边缘也很润滑，从而提高了工件的机械功能。

三、 炒钢、铸铁脱碳钢及铸造技术为了顺应社会对钢铁制品的须要，到西汉前期已发明了“炒钢”技术。

这种技术把生铁加热到熔化或基本熔化的形态下加以炒炼，使铁脱碳成钢或熟铁。

在南阳市方城县赵河村汉代冶铁遗址中也曾发现与巩县铁生沟汉代冶铁遗址中相反的炉型6座。

这种炒铁炉容积小，呈缶形，温度可以集中；挖上天下成为地炉，散热少，无利于温度升高；炉下部作“缶底”状，是为了便于装料搅拌。

此外，在南阳市北关瓦房庄冶铁遗址中也发现几座炒钢炉，形制和构筑方法迥然不同，炉底还有铁块。

从这个遗址开掘内容看，南阳瓦房庄的冶铁作坊中，不只铸造铁器，而且还用生铁炒钢或熟铁，以此锻制工具和其余构件。

在此遗址中还出土有凿、钁等，当是该作坊自制的凿、钁等。

经过考古资料证实，到东汉期间，炒钢技术已很遍及。

南阳东郊曾出土一件东汉铁刀，形制较不凡，相似炊事用刀，刀身有一道平行于刃部的锻接痕迹，刀宽112厘米，长约17厘米，刀背厚约05厘米，保留较完整，是用炒钢锻制而成(河南省博物馆等：《河南汉代冶铁技术初探》，《考古学报》1978年第1期。

)。

西汉前期曾经发明了简便的炒钢炉，将生铁炒炼成熟铁或钢的技术开展，标记着炼钢技术开展到了一个新的阶段，使得钢材的产量大大提高，这关于过后消费工具的改良，钢制品的推行均具备关键的意义。

现代炼钢以含碳量低的块炼铁或熟铁为原料，驳回渗碳的方法炼制成钢(如今依然经常使用此法)，一种即以含碳量高的生铁为原料，在固体形态下脱碳制钢。

战国时代曾经驳回了柔化解决工艺，将生铁启动脱碳退火，获取了脱碳不齐全的铸铁脱碳钢件(李众：《中国封建社会前期钢铁冶炼技术开展的讨论》，《考古学报》，1975年第2期。

)，至汉代依然经常使用这一工艺。

如，南阳瓦房庄冶铁遗址所出土的铁斧，核心是白口组织，表层是钢的成份。

相似这样的铁器在其余遗址里也有发现。

它们都是用白口铁坯件，在氧化气氛下退火，使外层脱碳，由表及里依次成为纯铁素体、亚共析、共析组织，因为脱碳不齐全，外部依然是铁，实践上是一种由钢和铁组成的复合资料。

另一种状况是脱碳比拟齐全，已所有肃清白口组织，但内层析出局部石墨。

如南阳瓦房庄出土的一件铁凿，从外形看是铸件，外表金相剖析是钢的组织，很容易误以为是钢铸件。

在汉代过后的技术条件下，没有高于1500℃的高平和相应的耐火资料，是无法能发生液态铸钢的。

南阳瓦房庄出土的另一件铁凿，经测验，基体为过共析钢，内层残留石墨，证实它是经脱碳而成的钢质工具。

另外，在南阳瓦房庄冶铁遗址中还有成形的薄铁板出土，这些铁板实践是经过脱碳热解决的已成为含碳较低的钢板，可以锻打成器，实践上是发明了一种新的制钢工艺。

这样就扩展了生铁的经常使用范畴，参与了优质钢材的起源，关于钢铁消费有严重的作用。

铸铁的热解决技术在汉代有很大的开展，并臻于成熟。

在南阳瓦房庄冶铁遗址中所开掘的9件农具，经测验8件为黑心韧性铸铁，品质良好，有一些与现代黑心韧性铸铁已无大的差异。

还有一局部白心韧性铸铁，白心韧性铸铁可制造耐冲击、功能良好的手工工具，黑心韧性铸铁可制造耐磨的农具。

在铸制的铁器中有一局部铁锸、铁耧铧、铁钁即为白心韧性铸铁。

从发现的汉代冶铁遗址来看，过后的作坊有以炼铁为主而兼铸铁器的，也有专门铸造铁器的。

而最后的铁铸件，是由炼铁炉的铁水间接浇铸。

在汉代，发生了专门的化铁炉，这关于提高熔铁的品质，取得优质铸件，有很大的好处。

从南阳瓦房庄遗址看，化铁炉的结构和筑炉资料与炼铁炉有清楚的区别，说明过后的炼铁与化铁的分工已很明白。

南阳瓦房庄冶铁遗址出土化铁炉7座，它的构筑方法是：在平坦的低空上，铺筑直径约2.6m、厚50mm的草拌泥，烧成橙黄色，作为炉基。

炉底是空心的，由全体基底、束腰式支柱、周壁与炉缸底部组成。

基底约厚45mm，用羼有少量大颗粒砂的耐火粘土铺成，砂的粒度在10mm左右。

周壁和支柱的筑炉资料与基底稍有不同。

羼有少量小颗粒砂。

周壁厚40～50mm，支柱直径70～120mm，高70cm，依据遗址所出土的长方形耐火砖的尺寸来预算，支柱或者有15个左右，基上砌筑炉缸底部。

炉体全用弧形耐火砖建造，从砖的内外表不同的熔融水平看，炉体可分为3个区域：炉口及其下三、四层砖(砖长36cm，宽17cm，厚6～9cm不等)，炉衬略现熔融，有许多龟裂纹道，温度最低，为预热区。

炉体中部的三、四层砖，炉衬均有烧琉，说明温度较高，应是恢复区。

再往下三、四层砖，炉衬普遍烧琉，甚至所有流下，显露砖体，这里温度最高，当是接近风口的氧化区。

依照耐火砖的高度及上述炉壁烧琉状况来推算，化铁炉的炉体高度约为3～4m。

化铁炉的炉壁分3层，弧形耐火砖是特制的成形砖块，内服草拌泥，厚约15～50mm，内搪炉衬，厚约40mm。

依据出土时较完整的14块耐火砖的弧度来看，化铁炉最小外径为1.16m，内径为0.92m，最大外径为2.3m，内径为2.14m，其平均内径有1.5m左右。

经鉴定，耐火砖均有砂粒和粘土配制，从石英砂的颗粒组成看，有浑圆状的和棱角状的白石英和大批长石，说明除自然砂外，已经常使用了人工破碎的砂粒。

石英颗粒有裂纹发生，玻璃相中析出针状莫来石晶体，有流动结构，均说明过后化铁炉能够到达相当高的温度。

从遗址中出土的少量鼓风管的状况推测，化铁时有或者已试用换热式热风装置，有一种陶质鼓风管，内服厚约45mm的草拌泥，高层泥料表层烧熔下滴，接近拐角处的泥料熔融顺角流下，据测定温度，烧琉温度当在1250℃～1280℃之间。

风管的这种烧琉形态，有一种解释以为，它或者是架设在炉顶上，作为预热管道经常使用的。

此外，在出土的少量碎铁块和熔渣中，有不少梯形铁板和铧、锸、锛、钁、锄、斧等铁器残片(厚度约40～70mm)。

这些遗物或者是化铁炉所用原料，方形的铁砧和铁锤，既是锻造工具，又是用来破碎原料的工具。

少量的木炭渣标明所用燃料为木炭，炉中残留木炭凝块，有的与外表微熔的铁块凝结在一同，某些器形尚能识别。

由这种现象推测或者是分层装料的结果。

从出土的炉衬看，断面清楚分红三层，至少曾经过两次停炉和补炉，补炉的资料与耐火砖所用资料相反。

依据出土的遗物推测，关于这样大的熔炉，当是半延续操作的，每过必定期间，出一次性铁水，浇注一批铸范。

当熔炼过久或铸范已毕需适时停炉。

这说明汉代工匠已很好地把握了熔炉的操作程序。

汉代铸造技术，在战国时代铸造铁器和铜器的技术上又有所开展。

这时铸造所用的范有泥范、陶范和铁范，特意是铁范的经常使用，使铸造铁器的品质及效率均有不同水平的提高。

从南阳瓦房庄开掘出的各种模及范来看，其工艺环节大抵如下：制模工人就地选取黄粘土，羼入35%左右的细砂，加水调泥，制成模版，而后精工巧雕地挖模面，依照严厉的尺寸要求，塑制不同模面上的各个部位的形体。

模面制妥后，涂上涂料凉干，这是首先的必要的制模工序。

在浇铸之前，先合模，糊加固泥，再将铸模送入窑中烘烤，到必定温度之后停烘出窑，乘热浇铸铁汁，在浇注时将浇口、冒口注满铁汁，以顺应模腔收缩的须要。

待铁汁在模腔中凝结到必定水平之后，关上加固泥，脱去泥模，再打掉浇口铁，即可取得铁质的铸范。

而后把铸出的铁上范、铁下范启动合范，再将铁范芯拔出范腔中，并用某种铁工具将铁范捆扎夹固，免得浇注时铁汁的热涨作用而开裂。

合范后，也或者入窑烘烤，乘热浇注铁汁，待铁汁凝结到必定水平之后，关上铁范，并打掉浇口、冒口铁，便取得产品。

铸造技术方法的开展还表如今叠铸技术方面。

叠铸技术就是把许多范片或范块层层叠合起来，用一致的直浇道，一次性浇铸出多个铸件。

这种方法在战国时曾经发明（梓 溪：《谈几种古器物的范》，《文物参考资料》1957年8期。

)，它关键实用于小型铸件的少量消费。

到汉代叠铸技术又有了进一步开展，如河南温县开掘的一处汉代烘范窑，出土有500多套叠铸范，有16种铸件，36种规格，一套范有4～14层不等，每层有1～6个铸件，最多的一次性可铸84件，这样就大大提高了消费效率。

南阳瓦房庄冶铁遗址出土有几件叠堆微熔遗物和三至五个“V”字形铁犁铧套叠遗物等，充沛证实南阳是最早驳回双重叠铸技术的冶铁大郡。

铸范的设计也相当迷信，范腔之间的泥层很薄，为使范面紧凑尽或者缩小吃泥量，有些范的直浇口制成扁圆形，合范用的榫卯定位结构也按此准则予以安顿。

范的外形与范腔相吻合，不少铸范削去角部，使边厚尽或者分歧，岂但可以缩小范的体积和用泥量，而且使散热愈加平均，提高铸件品质。

范芯的制造，除自带泥芯外，形态便捷的用泥条捺入芯座内。

复杂的，如车（车口）泥芯，用泥质对开式芯盒制成。

南阳瓦房庄发现的东汉期间多堆式叠铸（车口）范，范块驳回对开式垂直分型面，两堆铸范共用一个直浇道，使金失实收率更高，浇注期间更少，说明叠铸技术有了进一步的开展。

中国从夏商周至今的冶铁技术

公元前６世纪前后，中国就发明了生铁冶炼技术。

尤其是在春秋战国期间，块炼铁和生铁冶炼两种工艺，简直是同时发生，这两种方法在我国历史上曾常年平行开展，在不同状况下施展各自的作用。

在战国早期，我国发明了白口铁柔化术。

即经过常年间加热，将白口铁中的碳化铁合成为铁和石墨，消弭大块的渗碳体，这对提高铁的柔性起了良好作用，战国中期以后，铁器已取代铜器成为关键的消费工具。

西汉,在块炼渗碳的基础上兴起了“百炼钢”技术。

它的特点是参与了重复加热锻打的次数,这样既可加工成型，又使夹杂物缩小、细化敌对均化，大大提高了钢的品质。

“百炼成钢……千锤百炼”等成语由此而来。

西汉中期，又发生了炒钢，行将生铁炒到成为半液体半固体形态，并启动搅拌，应用铁矿物或空气中的氧启动脱碳，借以到达须要的含碳量，再重复热锻，打成钢制品。

炒钢的发明，也冲破了先前生铁不能转为熟铁的界限，使原先同心同德的两个工艺系统得以沟通，成为一致的钢铁冶炼技术体系。

这是继生铁冶铸之后，中国现代钢铁技术史上又一严重事情。

在汉代，钢铁业的开展经过多方面展现。

如炉型有了扩展，用石灰石作熔剂，风口也从一个开展到了多个，鼓风设施从以前的人力鼓风，畜力鼓风到发明了水力鼓风的“水排”。

从唐代到明代，是现代钢铁技术片面开展和定型的期间。

唐宋期间成功了农具从铸制改为锻制这一具备严重意义的历史性转变。

明代中叶到清末，生铁年产量达数十万吨。

在18世纪中叶工业反派之前，中国冶铁工业的消费规模和技术水平与过后的英法等国相比并不逊色。

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唐东铁是什么

唐东铁指的是唐朝期间的一种钢铁消费技术，也被称为唐钢。

唐东铁是中国现代钢铁冶炼技术的代表之一，其特点是以生铁和铁铸炼制而成，具备较高的品质和硬度。

唐东铁的消费技术在唐朝到达了较高的水平，为中国现代钢铁制造业的开展做出了关键奉献。