原来百炼钢和炒钢是这样的|揭秘中国现代炼钢技术 (百炼钢好不好)

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• 揭秘中国现代炼钢技术：原来百炼钢和炒钢是这样的
• 炼钢炼钢技术
• 中国历史上炼钢技术开展
• 炼钢技术在20世纪以后有哪些改良？

揭秘中国现代炼钢技术：原来百炼钢和炒钢是这样的

中国，炼钢技能的绚烂明珠</——早在2500多年前，这个新鲜的国度就以精深的炼钢技术知名于世。

钢与铁，犹如兄弟般严密相连，它们的区别在于那巧妙的碳含量：含碳量超越1.7%的铁称为生铁，0.02%以下的是熟铁，而1.7%至0.02%间的则是咱们熟知的钢。

从块炼铁到百炼钢的变质</，中国现代的炼钢之旅始于木炭燃料的炉火。

块炼铁，出炉的铁块质地柔软，杂质泛滥，须要经过碳火加热吸碳，再经锻打，构成块炼铁渗碳钢。

但是，这种钢的品质并不现实，工艺的精细度与效率都亟待优化。

西汉中期，炼钢工艺的严重打破——百炼钢</横空入世。

经过重复加热折叠锻打，百炼钢的组织变得致密，成分平均，杂质缩小，炼制次数从“五炼”到“百炼”，每多一次性火炼，都代表着品质的飞跃。

三国期间，百炼钢已成为上流兵器的代表，证实了其出色功能。

但是，百炼钢的需求与消费效率之间的矛盾日益凸显。

为处置这一疑问，炒钢技术</应运而生。

以生铁为原料，经过高温熔化并搅拌，借助氧气氧化碳、硅、锰等元素，降低了含碳量，成功了钢的高效消费。

东汉末年的史籍虽未明白提及“炒钢”，但其形容的工艺环节无疑提醒了这一技术的精要。

炒钢的发生，可谓我国炼铁史上的 反派性打破 ，比欧洲同类技术早了惊人的1600多年。这一技术改造不只推进了兵器制造的提高，也对整个冶金工业发生了深远影响。

炼钢炼钢技术

炼钢是一种关键的金属冶炼技术，其关键目标是调整铁水的成分，去除C、S、P等杂质，并添加Si、Mn等元素以优化钢的功能。

炼钢的原料包含含炭高的铁水或生铁，以及废钢铁。

经过一系列工艺，如供氧吹炼、加矿石、脱炭等，将杂质氧化去除，最终构成钢水。

炼钢环节有三种关键炉型：平炉、转炉和电炉。

平炉因能耗高、环境差逐渐被淘汰，转炉敌对炉则是先预热铁水，而后在高温下启动氧化、脱氧等反响，电炉则是在电炉内熔化并提温。

炼钢环节中的安保技术十分关键，例如预防弯头或变径管燃爆意外，须要经过改良设计、管理流速和清算杂质来确保安保。

回火燃爆和汽阻爆炸意外的防范则触及监控氧压，防止操作错误。

废钢和拆炉爆破需审慎处置，以防止爆炸、地震波和碎片飞溅等风险。

此外，炼钢环节中的高平和熔渣灼伤防护，包含审核设施、遵守操作规程和团体防护，以防止灼伤意外。

在起重运输作业中，炼钢厂需确保起吊物安保、防止碰撞和倾翻，以及车辆安保。

炼钢厂房的安保要求包含结构稳固、有足够的承载才干，以及良好的通风和照明。

防爆措施至关关键，需确保冷却系统安保、物料枯燥，以防止高温熔融物遇水引发爆炸。

把炼钢用生铁放到炼钢炉内按必定工艺熔炼，即获取钢。

钢的产品有钢锭、连铸坯和间接铸成各种钢铸件等。

理论所讲的钢，普通是指轧制成各种钢材的钢。

钢属于彩色金属但钢不齐全等于彩色金属。

中国历史上炼钢技术开展

我国现代炼钢技术至迟发明于春秋早期。

由先秦到西汉中早期，关键制钢工艺是块铁渗碳法；由汉代到明清，关键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。

炒钢工艺关键消费普通的可锻铁（包含钢和熟铁），灌钢工艺关键消费含碳较高的刃钢，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引见，这里关键讨论其他五种。

一、炼钢术的发明和块铁渗碳钢之经常使用今在考古开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早期钢剑，剑全长38.4厘米，身长30.6厘米。

经剖析，含碳量约与中碳钢相当，组织平均致密。

长沙铁路东站树立工程文物开掘队：《长沙新发现春秋早期的钢剑和铁器》，《文物》1978年第10期。

可知我国现代制钢术至迟在春秋早期便已发明。

战国中早期后，炼钢术在我国南北许多中央都迅速开展起来，并首先在南边的楚国到达较高水平。

《史记And#8226；；范雎列传》云:秦昭王临朝叹气曰:“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。

此尖利的“铁剑”、“铁矛”，显然由钢制成。

边疆的韩国也制造了许多尖利兵器，《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。

”这些尖利的剑戟，后世学者普通都以为是钢铁所制。

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西北。

、龙泉、太阿（均在西平县境，今为舞阳钢铁厂管辖）等处都发现了现代冶铁陈迹。

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；人们剖析了其中的6枚兵刃器，除1枚为块炼铁外，其他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号墓葬铁器金相调查初步报告》。

《考古》1975年第4期，开掘报告见同刊同期《河北易县燕下都44号墓开掘简报》。

说明过后北边的燕国制钢术亦已开展起来。

人类早期冶炼的钢普通都是在高温恢复冶炼后再经渗碳而成，整个环节约分两步:第一步先由矿石炼取块炼铁，第二步再由块炼铁渗碳成钢。

此渗碳环节中要不时地折叠锻打，以协助碳的分散。

这样获取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。

如若管理切当，也有不经第二步，而一次性恢复冶炼成钢的，这种钢便叫块炼钢或人造钢。

这两种钢的强度和硬度均较块炼铁为高。

其缺陷是:（1）含碳量普通较低。

（2）碳散布往往不够平均。

（3）钢中所含夹杂往往较多。

（4）消费率较低。

在边疆文明区，这种制钢工艺不时沿用到西汉中期，之后因为炒钢的发明和开展而渐被取代。

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，组织亦较之平均致密。

这种钢关键用来制造刀剑等兵刃器，农业和手工业中经常使用甚少。

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，应用鼓风中的氧使生铁脱碳到钢和熟铁的成分范畴。

冶炼环节中要不时地炒动金属。

古谓之“擣刚”，本世纪五十年代以前，习谓之炒铁、炒“熟铁”。

（一）炒钢的发明和开展我国现代炒钢技术约发明于西汉中早期，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陈迹出土的汉代炒钢炉，以及铁生沟出土的铁块、残铁锄、铁臿等14件炒炼产品。

铁生沟炒钢炉系向公开挖出的缶形小坑，内涂耐火泥，长0.37米，宽0.28米，残高0.15米，炉壁已被烧成彩色，内中残存一铁块。

河南省文明局文物上班队：《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陈迹再讨论》，《考古学报》1985年第2期。

我国现代对于炒钢的记录始见于东汉中早期。

《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”指尖利兵器。

“烧冶之”等三句所指即是炒炼及其制器的全环节。

《太平经》系道家著述，基本上坚持了东汉中早期的原貌。

炒钢的发明，迅速地扭转了我国社会可锻铁的经常使用状况。

1952-1953年，洛阳烧沟开掘了225座西汉中期至东汉早期墓葬，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，只要铜刀7枚（仪仗器），矛1枚，无剑。

中国迷信院考古钻研所：《洛阳烧沟汉墓》，迷信出版社1959年版。

1957-1958年，洛阳西郊开掘217座同一期间的汉墓，出土钢铁刀52枚，剑58枚，戟1枚，斧1枚；青铜兵刃器只要刀1枚。

中国迷信院考古钻研所洛阳开掘队：《洛阳西郊汉墓开掘报告》，《考古学报》1963年第2期。

西汉中期以后，除了弩机和镞依然较多地经常使用青铜外，其他兵器刃器已多用钢铁制造，其原料显然是炒钢。

这样，钢铁器物便在农业、手工业、军事三方面齐全取代了青铜和木石的主导位置。

炒钢工艺在我国由汉代不时沿用到明清。

无关记录在唐《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，而后可炼熟而为镬也。

”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消费。

炒钢工艺的好处是:（1）用作原料的生铁易于取得，就扩展了原料起源。

（2）冶炼在半液态下启动，脱碳反映较为迅速，消费率较高。

（3）成分范畴较宽。

据剖析，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开展的讨论》，《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，那么炒钢的发生便是两步冶炼的某点，谢环球冶金史上占有关键位置。

在欧洲，与炒钢相相似的工艺大概在十六、十七世纪才发生，整个中世纪占主导位置的是人造钢法和块铁渗碳法。

因此其可锻铁供应长期间不够充沛，这对社会的提高人造是有影响的。

炒钢法是我国现代可锻铁消费的基本工艺，其关键用途有三:（1）制造普通锻件。

由汉到明清，我国普通锻件，包含消费工具、生存用具和兵刃器中的锻件大概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关键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熄灭同在一个炉膛中启动。

此法发明较早，沿用期间较长，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、山西等地都曾盛行过一种“地炉”，筑炉于低空以下，状如缶形或直筒形，炉口与低空平直。

冶炼时先放木炭（煤炭），后放生铁，生铁需击碎，下面再盖以煤末。

之后再点火、送风、敞开炉口。

生铁凑近熔化时，启开炉口，用铁棍或木棍不时地搅动金属。

随着炒炼之启动，碳分不时降低，金属熔点升高，便粘结成一个海绵状固体块，之后夹出锤击，扫除夹杂，并赋予必定状态，便是炒炼产品。

南边一些省分又盛行过一种“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。

温州地域的炒炉以砖砌成，状如鸡笼，炉底凑近地平面，炒炼室是一个不规定的长方形空间，炉子侧面设一炉口，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；操作法与地炉迥然不同。

湖南攸县也有相似的炉子温州炒炼工艺系1977年调查，攸县炒钢系1980年调查，当年皆在消费。

单室式炒炼的好处是设施便捷，缺陷是因金属与燃料间接接触，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。

基本特点是燃料熄灭与金属熔炼各占一个独立的空间。

燃料熄灭发生的高温火焰流越过分墙（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。

因其金属不与燃料间接接触，就缩小了有害杂质磷、硫进入其中的或者性。

这种炼钢法的发明期间待考。

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’。

邵阳左近之武冈、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，由这段记录看，反射炉发明年代应在清代初叶以前。

今在考古开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中央都经常使用过。

河南鲁山的炉子较为便捷，两室左右相近，皆筑于低空以下，鼓风从熄灭室下部进入，后从炒炼室顶部进入炒炼室。

西安的炉子又另是一个样，炒炼室筑于低空以下，熄灭室筑于低空以上，两室高低叠加，熄灭室底部正对炒炼室核心，风从熄灭室上部鼓入，再经由熄灭室底部火口直射到炒炼室中。

熄灭室顶口用盖板敞开。

科技卫生出版社编：《土法高温炼钢》第六编《最便捷的反射炉炼钢》，1958年版。

（3）串联式炒炼。

无关记录唯见于明代宋应星《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#；；，众人柳棍疾搅，即时炒成熟铁。

其柳棍每炒一次性烧折二三寸，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”很或者是造渣熔剂。

这里谈到了串联式炒炼的全环节。

此法的好处是生铁出炉后间接流入方塘炒炼，省去了生铁再加热的工序，从而节俭了工时，降低了老本。

须要特意留意的是现代“熟铁”一词，宋应星在上述引文中曾两次提及，在其他现代文献中也经常看到，其含意与现代熟铁是不同的。

后人没有含碳量的概念，区别生铁、钢、熟铁的关键依据是它的经常使用功能，硬且脆者为“生”，可锻者为“熟”，其性坚强人为钢。

因炒炼环节是在半液态下启动的，渣铁分别较难，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。

”这是以资料功能来辨别钢和“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”。

这是以资料功能和冶炼工艺来辨别钢、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辨别钢、铁的规范。

有学者视现代“熟铁”与现代熟铁同等，把《天工开物》卷十四所载炒炼“熟铁”的工

炼钢技术在20世纪以后有哪些改良？

20世纪上半叶，炼铁技术虽仍以19世纪发明的高炉冶炼为主，炼钢技术也仍以19世纪发明的平炉冶炼为主，转炉炼钢和电炉炼特种钢为铺，但在炼炉技术、原料处置和轧制技术上都不时有改良。

1930年前后，冶金学家开局钻研间接经常使用氧气的炼钢法，论证了用高浓度的氧替代空气助燃，可以提高炼钢效率。

本世纪40年代，氧气斜吹转炉炼钢法、卧式转炉双管吹氧法、纯氧顶吹转炉炼钢法等相继发生，其中以纯氧顶吹转炉炼钢法的好处最为显著，它与过后通用的平炉相比，投资缩小约一半，效率提高达数倍，老本低、品质高，因此迅速获取了推行。

电弧炉炼钢法和感应炉炼钢法在电力比拟短缺的国度，如美、意等国陆续被用于炼制特种钢的消费中。

40年代发生的延续铸钢法是炼钢技术的一个严重提高，它可以省掉钢锭模和初轧机，使消费率成倍提高，投资和老本显著降低。

炼钢技术的开展还标明在各种特种钢和合金钢的不时问世上。

不同的特种钢和合金钢可以顺应不同的不凡须要。

20世纪初发明了渗碳法，不久又开展了应用渗碳技术渗氮。

20年代末至30年代又把镍、铬等加到普通的碳钢中，制成了一系列坚韧的镍钢和铬钢。

一种关键的合金钢——锰钢的炼制技术也有了新的提高。

1882年，英国人S·R·哈德菲尔德第一个研制出的锰钢，含锰约为12～13％。

20世纪初则研制成含锰达80％的高锰钢，坚韧性极高，可用于舰艇和武器的装甲。

哈德菲尔德于1900年又研制出有很高磁导率的硅钢，是制造电机电器的好资料。

1912年，英国人H·布里尔利制出了含必定比例的镍、铬，有良好抗侵蚀功能的不锈钢。

1912年，美国消费了含镍达71～80％的透磁钢。

1923年，德国研制成功高硬度的氮化钢。

第二次环球大战中，把镍铬合金经氮化处置和热处置后获取了质硬、耐磨的新合金。

40年代发生了能耐800℃高温的镍铬合金。

此外，添加不同比例的硅、钼、铌、铝、钛等元素，各有特种功能的多种合金钢在这一期间也相继降生。

这些合金资料的发生，促成了机器、电气、化工、交通运输、军事工业的开展。

起初发生的金属资料如钛等只管在强度上超越了钢，但因为其数量极为有限，故还远远达不到取代钢的位置。

钢以其宏大的数量，种类的单一不时称雄金属资料环球。

据专家预测，至少在今后50年内还没有任何金属资料取代其霸主位置。