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大汉帝国和中国古代冶钢技术 (第2/9页)

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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“捣刚”,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》系道家着作,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•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起点,在世界冶金史上zhan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

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