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我國鋼材的發展歷程怎麼寫

發布時間:2023-07-20 08:00:24

Ⅰ 中國的不銹鋼發展歷史

我國不銹鋼標準的建立和發展概況

隨著我國不銹鋼研製和生產技術的發展,我過不銹鋼的技術標准在世紀50年代的初期開始建立和發展起來。1952年我國制定了兩個不銹鋼標准,即重20--50《高合金不銹鋼、耐熱鋼及高電阻合金》和重21--52《不銹及耐酸各種條鋼技術條件》。這兩個標准共列有23個不銹鋼牌號,主要是Cr-Ni不銹鋼。依據這兩個標准,初期,主要是生產18-8型Cr-Ni奧氏體不銹鋼,如1Cr18Ni9Ti。隨後,根據我國化學工業發展的需要,又生產1Cr18Ni12Mo2Ti和1Cr18Ni12Mo3Ti等鋼。但在當時歷史條件下,我國尚未大量生產鎳、鉻金屬,為了節約鎳資源,只得開展研製或引進國外節鎳不銹鋼的經驗的工作,並取得一定成績。為此,1959年對重20--52和21--52兩個標准進行了修訂,合並為YB10--59《不銹耐酸鋼技術條件》。
YB10--59列有36個牌號,主要特點是增加了以Mn或Mn、N作奧氏體形成元素的節Ni和無Ni的鐵素體不銹鋼。該標准一直執行到1975年,十多年中,對我國不銹鋼研製和生產技術的發展,擴大品種、提高質量起到了重要的作用。
進入20世紀60年代直到70年代初期,由於我國化工及國防等工業不斷發展的需要,加上煉鋼技術的進步,一大批新的不銹鋼種,如00Cr18Ni10等超低碳不銹鋼、0Cr17Mn13Mo2N等無Ni的Cr-Mn-N不銹鋼、0Cr17Ni14Cu4Nb等沉澱硬化不銹鋼,以及1Cr25Ni5Ti等奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼等,相繼研製或仿製成功,並陸續投入生產和使用。為了更好的適應生產和實用的要求,鞏固不銹鋼研製和生產技術進步的成果,在頒布YB10-59的基礎上,1964~1965年還制定了七個不銹鋼鋼材標准,包括熱軋厚板、薄板,冷軋薄板、熱軋鋼帶及鋼絲等品種。1970~1971年又制定了四個不銹鋼材標准,包括航空用冷軋薄板、專用和通用無縫鋼管等品種,並修訂了厚板和薄板的標准。1972年又著手對YB10-59進行了修訂。
根據冶金工業部的安排,1972年由冶金工業部標准化研究所和冶金部鋼鐵研究院負責組織,著手對各大鋼類進行鋼種及標準的整頓工作。1973~1974年相繼組建了各大鋼類及標准整頓專業組。不銹及耐熱鋼專業組迅速開展了清理整頓工作。經過兩年的努力統計匯總了冶金廠的不銹鋼品種、產量、質量和技術水平,調研了新鋼種的研製開發情況,走訪用戶,廣泛聽取了使用要求及意見。在完成鋼種清理整頓的基礎上,提出了YB10-59的修訂草案,經廣泛徵求意見,多次開會討論,通過審定,制訂了GB1220-75《不銹耐酸鋼技術條件》。至此,我國共有不銹鋼標准13個,波啊擴65個牌號。
為了貫徹關於採用國際標准和國外現金標准(簡稱「雙采」)的方針政策,1982年,根據冶金工業部的安排,標准化研究所組織有關工廠和鋼鐵研究院就不銹鋼標準的「雙采」問題進行調查研究,徵求意見。通過對美、日、德、原蘇聯等國家及ISO的有關標准分析論證,認為日本JIS的不銹鋼標准體系為主,結合我國實際生產和使用的情況,根據現有的標准和水平,進行補充修改,建立一套新的不銹鋼標准體系,可使我國的不銹鋼標准水平有較大的提高,達到或接近世界先進水平。在這樣一個思想認識的指導下,不銹鋼標准「雙采」工作組在多次召開論證會,反復聽取各方面意見的基礎上,就鋼棒(坯)、鋼板、鋼帶、鋼絲四類產品提出了20個標准草案,1983年對這20個標准草案進行審定,新制定標准12個,包括冷加工鋼棒、鍛件用鋼坯、熱軋等邊角鋼、塗層薄鋼板鋼帶、熱軋鋼帶、彈簧用冷軋鋼帶、冷頂鍛鋼絲、惰性氣體保護焊接用鋼棒鋼絲、外科植入物用鋼棒鋼絲和薄板鋼帶;修訂標准6個,包括熱加工鋼棒(GB1220-1984)、熱軋板、冷軋板、冷軋帶、鋼絲、盤條等。共18個標准,其中國標17個,行標1個。這些標准在採用國外先進標準的基礎上,總結吸納了20世紀80年代我國不銹鋼研製和生產技術取得的成績,初步建立起了接近世界先進水平的我國不銹鋼標准體系。
1985年以後,在我國經濟體制改革深入發展的大好形勢下,我國不銹鋼生產技術不斷取得進展。為了適應生產、使用和進出口貿易的需求,又對上述標准體系進行了調整和補充,陸續制訂了不銹鋼復合板、鋼絲繩、機械結構用焊接管和無縫管、流體輸送用焊接管和無縫管、鍋爐及熱交換器用無縫管以及彩色顯象管用冷軋鋼帶等多個標准,並對GB1220-84及一些原有標准陸續進行了修訂。目前,我國已有不銹鋼產品標准33個,還有不銹鋼專用理化實驗方法國家標准13個,一個品種齊全、結構合理、視屏較為先進的不銹鋼標准體系基本形成。

Ⅱ 河北鋼鐵集團石家莊鋼鐵有限責任公司的發展歷程

1957年12月13日,石家莊鋼鐵廠籌建處成立,標志著石鋼從此誕生。
1958年,堅持「土洋並舉」方針,建設3座15m3和10座55m3小高爐,奠定煉鐵生產基礎。1960年,建成2座5噸空氣側吹轉爐,小型軋鋼建成投產,奠定轉爐煉鋼和軋鋼生產基礎。 1962年6月,貫徹落實國民經濟「調整、鞏固、充實、提高」八字方針,石家莊市委批准石鋼停產保留。
1965年4月,河北省冶金工業廳批准煉鋼和軋鋼兩個車間恢復生產。
1966年1月,5噸電爐建成投產,奠定電爐煉鋼生產基礎。 隨著黨的十一屆三中全會的召開,我國迎來了改革開放的新時期,石鋼積極進行內部改革探索。從1980年起,先後經歷了三輪承包經營,到1993年,實現生鐵35萬噸,鋼36萬噸,鋼材17.5萬噸。
1994年,石家莊鋼鐵廠成立石家莊鋼鐵股份有限公司。1996年,石家莊鋼鐵廠改制組建為石家莊鋼鐵有限責任公司,現代企業制度改革邁出較大步伐。
「九五」之初,石鋼開創國內以轉爐冶煉45號鋼先河,堅持「邊緣發展戰略」,依靠邊緣工藝技術,創造邊緣產品,搶占邊緣市場,開始了普鋼轉優鋼的戰略轉型。2000年,石鋼鋼產量突破100萬噸,實現102萬噸,鋼材產量83萬噸。
「十五」初期,石鋼確定了由「邊緣發展戰略」向「邊緣——精進戰略」的戰略轉移,把企業的發展重心轉變到依靠核心技術,創造特色產品,搶占核心市場的軌道上來,踏上了優轉特、發展汽車專用鋼的新征程。
2004年,石鋼被河北省列為「5+1」改革試點單位,推進主輔分離、輔業改制與主體改制。當年,鋼產量突破200萬噸,實現207萬噸,鋼材178萬噸。
2006年6月,中信泰富集團收購石鋼80%股權,石鋼改制為中外合資企業。
2010年3月,河北省政府國資委決定由河北鋼鐵集團回購石鋼,石鋼成為河北鋼鐵集團全資子公司。
2011年,在集團「十二五」發展戰略指導下,石鋼公司實施差異化的「特鋼精品戰略」,走專業化、精品化、特色化道路,明確了「三步走、三跨越」的中長期發展目標,全力打造國內領先國際一流特鋼強企。

Ⅲ 鋼結構的發展歷程

中國雖然早期在鐵結構方面有卓越的成就,但長期停留於鐵制建築物的水平。直到19世紀末,我國才開始採用現代化鋼結構。新中國成立後,鋼結構的應用有了很大的發展,不論在數量上或質量上都遠遠超過了過去。輕鋼結構的樓面由冷彎薄壁型鋼架或組合梁、樓面OSB結構板,支撐、連接件等組成。所用的材料是定向刨花板,水泥纖維板,以及膠合板。在這些輕質樓面上每平方米可承受316~365公斤的荷載。
鋼結構建築的多少,標志著一個國家或一個地區的經濟實力和經濟發達程度。進入2000年以後,我國國民經濟顯著增長,國力明顯增強,鋼產量成為世界大國,在建築中提出了要「積極、合理地用鋼」,從此甩掉了「限制用鋼」的束縛,鋼結構建築在經濟發達地區逐漸增多。特別是2008年前後,在奧運會的推動下,出現了鋼結構建築熱潮,強勁的市場需求,推動鋼結構建築迅猛發展,建成了一大批鋼結構場館、機場、車站和高層建築,其中,有的鋼結構建築在製作安裝技術方面具有世界一流水平,如奧運會國家體育場等建築。
奧運會後,鋼結構建築得到普及和持續發展,鋼結構廣泛應用到建築、鐵路、橋梁和住宅等方面,各種規模的鋼結構企業數以萬計,世界先進的鋼結構加工設備基本齊全,如多頭多維鑽床、鋼管多維相貫線切割機、波紋板自動焊接機床等。並且現在數百家鋼結構企業的加工製作水平具有世界先進水平,如鋼結構製作特級和一級企業。近幾年,鋼產量每年多達6億多噸,鋼材品種完全能滿足建築需要。鋼結構設計規范、鋼結構材料標准、鋼結構工程施工質量驗收規范、以及各種專業規范和企業工法基本齊全。
鋼結構下遊行業對鋼結構行業的發展具有較大的牽引和驅動作用,它們的需求變化直接決定了行業未來的發展狀況。
1.鋼結構的上遊行業為鋼鐵等原材料供應行業
鋼鐵行業是鋼結構產業發展的物質基礎,鋼鐵行業的技術進步為鋼結構的應用創造了有利條件。國內鋼鐵行業的一些大企業已經開始了建築結構用鋼的品種和技術的研發,相繼開發了高強鋼和耐火、耐候、耐海水、抗層狀撕裂、抗低溫用鋼,以及H 型鋼、高性能彩塗鋼板、冷彎型鋼等,為鋼結構產業的發展奠定了良好的應用基礎。
2、上下游對本行業的影響
鋼結構的上游主要是鋼鐵行業,鋼材產品價格波動直接影響本行業的采購成本。從整體上看,上遊行業基本屬於競爭性行業,生產用於鋼結構的各類鋼板、鋼管、型鋼等鋼材,其中H 型鋼和中厚板是鋼結構建築中最為常用的產品。產業洞察研究數據2011 年粗鋼產量達6.96 億噸,產量相對飽和,鋼結構生產所需的原材料能獲得穩定的供應。
下遊行業對鋼結構行業的發展具有較大的牽引和驅動作用,它們的需求變化直接決定了行業未來的發展狀況。鋼結構以其強度高、自重輕、抗震性能好、工業化程度高、施工周期短、可塑性強、節能環保等綜合優勢,在工業廠房、市政基礎設施建設、文教體育建設、電力、橋梁、海洋石油工程、航空航天等行業得到了廣泛的應用,市場空間逐步擴大。另外,一旦住宅鋼結構市場取得突破,逐步取代傳統建築形態進入住宅建設領域,鋼結構行業將引來爆發性的增長。

Ⅳ 中國歷史上煉鋼技術發展

我國古代煉鋼技術至遲發明於春秋晚期。由先秦到西漢中晚期,主要制鋼工藝是塊鐵滲碳法;由漢代到明清,主要又是炒鋼法和灌鋼法,其次還有百煉鋼法和炒鐵滲碳法,漢魏南北朝時還有「鑄鐵脫碳鋼」,漢代還有坩堝煉鋼法。炒鋼工藝主要生產一般的可鍛鐵(包括鋼和熟鐵),灌鋼工藝主要生產含碳較高的刃鋼,百煉鋼是對普通炒鋼的再加工。「鑄鐵脫碳鋼」和炒鐵滲碳鋼工藝將在第五章介紹,這里主要討論其他五種。
一、煉鋼術的發明和塊鐵滲碳鋼之使用
今在考古發掘中所見我國最早的鋼制器物是1976年長沙楊家山出土的春秋晚期鋼劍,劍全長38.4厘米,身長30.6厘米。經分析,含碳量約與中碳鋼相當,組織均勻緻密。長沙鐵路東站建設工程文物發掘隊:《長沙新發現春秋晚期的鋼劍和鐵器》,《文物》1978年第10期。可知我國古代制鋼術至遲在春秋晚期便已發明。戰國中晚期後,煉鋼術在我國南北許多地方都迅速發展起來,並首先在南方的楚國達到較高水平。《史記And#8226;;范雎列傳》雲:秦昭王臨朝嘆息曰:「吾聞楚之鐵劍利而倡優拙。」《荀子And#8226;;議兵》亦雲:「宛鉅鐵釶,慘如蠭蠆。」「宛」治所在今南陽。「鉅」即鋼,「釶」即矛。《荀子And#8226;;議兵》楊倞注。此鋒利的「鐵劍」、「鐵矛」,顯然由鋼製成。中原的韓國也製作了許多鋒利兵器,《戰國策And#8226;;韓策一》說:「韓卒之劍戟,皆出於冥山、棠溪、墨陽、合伯(膊)、鄧師、宛馮、龍淵、太阿。皆陸斷馬牛,水擊鵠雁,當敵即斬。」這些鋒利的劍戟,後世學者一般都認為是鋼鐵所制。其中的冥山(今信縣境)、棠溪(西平縣境)、合伯(西平縣境)、馮池(滎陽縣境)《史記And#8226;;蘇秦列傳》引「徐廣曰:滎陽有馮池」。索隱:「宛人於馮池鑄劍故號宛馮」,「鄧國有工鑄劍,因名鄧師。」鄧國在今河南漯河市東南。、龍泉、太阿(均在西平縣境,今為舞陽鋼鐵廠管轄)等處都發現了古代冶鐵遺址。董文安:《韓國十大寶劍產地初考》,全國金屬學史學術討論會論文,1989年,舞陽。墨陽在今河南淅川縣。1965年,河北易縣燕下都第44號墓出土鋼鐵劍15枚、矛19枚、戟12枚等;人們分析了其中的6枚兵刃器,除1枚為塊煉鐵外,其餘5枚皆由鋼製成。北京鋼鐵學院壓力加工專業:《易縣燕下都44號墓葬鐵器金相考察初步報告》。《考古》1975年第4期,發掘報告見同刊同期《河北易縣燕下都44號墓發掘簡報》。說明當時北方的燕國制鋼術亦已發展起來。
人類早期冶煉的鋼一般都是在低溫還原冶煉後再經滲碳而成,整個過程約分兩步:第一步先由礦石煉取塊煉鐵,第二步再由塊煉鐵滲碳成鋼。此滲碳過程中要不斷地折疊鍛打,以幫助碳的擴散。這樣得到的鋼便叫塊鐵滲碳鋼。燕下都鋼劍等兵器就是由這種鋼製成的。如若控製得當,也有不經第二步,而一次還原冶煉成鋼的,這種鋼便叫塊煉鋼或自然鋼。這兩種鋼的強度和硬度均較塊煉鐵為高。其缺點是:(1)含碳量一般較低。(2)碳分布往往不夠均勻。(3)鋼中所含夾雜往往較多。(4)生產率較低。在中原文化區,這種制鋼工藝一直沿用到西漢中期,之後由於炒鋼的發明和發展而漸被取代。滿城漢墓出土的劉勝佩劍和錯金書刀等皆由塊鐵滲碳鋼製成,其夾雜已較燕下都鋼劍為少,組織亦較之均勻緻密。這種鋼主要用來製作刀劍等兵刃器,農業和手工業中使用甚少。
二、炒鋼及其工藝操作
炒鋼工藝是一種半液態冶煉。它以生鐵為原料,把生鐵加熱到液態半液態後,利用鼓風中的氧使生鐵脫碳到鋼和熟鐵的成分范圍。冶煉過程中要不斷地炒動金屬。古謂之「擣剛」,本世紀五十年代以前,習謂之炒鐵、炒「熟鐵」。
(一)炒鋼的發明和發展
我國古代炒鋼技術約發明於西漢中晚期,今見較早的遺物有:鞏縣鐵生溝、南陽瓦房庄、新安孤燈村等冶鑄鐵遺址出土的漢代炒鋼爐,以及鐵生溝出土的鐵塊、殘鐵鋤、鐵臿等14件炒煉產品。鐵生溝炒鋼爐系向地下挖出的缶形小坑,內塗耐火泥,長0.37米,寬0.28米,殘高0.15米,爐壁已被燒成黑色,內中殘存一鐵塊。河南省文化局文物工作隊:《鞏縣鐵生溝》,文物出版社1962年版,趙青雲等:《鞏縣鐵生溝漢代冶鑄遺址再探討》,《考古學報》1985年第2期。我國古代關於炒鋼的記載始見於東漢中晚期。《太平經》卷七十二雲:「今軍師兵,不祥之器也……有急乃後使工師擊治石,求其中鐵,燒冶之,使成水,乃後使良工萬鍛之,乃成莫邪耶?」此「莫邪」指鋒利兵器。「燒冶之」等三句所指即是炒煉及其制器的全過程。《太平經》系道家著作,基本上保持了東漢中晚期的原貌。
炒鋼的發明,迅速地改變了我國社會可鍛鐵的使用情況。1952-1953年,洛陽燒溝發掘了225座西漢中期至東漢晚期墓葬,出土鋼鐵刀116枚、劍33枚、矛5枚、斧4枚;而在青銅兵器刃器中,只有銅刀7枚(儀仗器),矛1枚,無劍。中國科學院考古研究所:《洛陽燒溝漢墓》,科學出版社1959年版。1957-1958年,洛陽西郊發掘217座同一時期的漢墓,出土鋼鐵刀52枚,劍58枚,戟1枚,斧1枚;青銅兵刃器只有刀1枚。中國科學院考古研究所洛陽發掘隊:《洛陽西郊漢墓發掘報告》,《考古學報》1963年第2期。西漢中期以後,除了弩機和鏃仍然較多地使用青銅外,其他兵器刃器已多用鋼鐵製作,其原料顯然是炒鋼。這樣,鋼鐵器物便在農業、手工業、軍事三方面完全取代了青銅和木石的主導地位。
炒鋼工藝在我國由漢代一直沿用到明清。有關記載在唐《夏侯陽算經》、宋蘇頌《圖經本草》、明唐順之《武編前編》、趙常吉《神器譜》、朱國楨《涌幢小品》、清屈大均《廣東新語》等書中都可看到。《廣東新語》卷一五「貨語And#8226;;鐵」條說:「其炒鐵則以生鐵團之入爐,火燒透紅乃出而置砧上,一人鉗之,二三人錘之,旁十餘童子扇之,童子必唱歌不輟,然後可煉熟而為鑊也。」1920年出版的耿步蟾《山西礦務志略》卷五說:「將煉出之生鐵加煤末燒之,使化為鐵汁,冷後復置於炒鐵爐內炒之,即成熟鐵。」二十世紀八十年代,湖南攸縣等地仍用此法生產。
炒鋼工藝的優點是:(1)用作原料的生鐵易於獲得,就擴大了原料來源。(2)冶煉在半液態下進行,脫碳反映較為迅速,生產率較高。(3)成分范圍較寬。據分析,鐵生溝所出一件炒鋼料含碳1.288%、硅0.231%、錳0.017%、磷0.024%、硫0.022%,與過共析高碳鋼相當;另一件成分為:碳0.048%、硅2.35%、錳微量、磷0.154%、硫0.012%,與今之熟鐵相當。李眾:《中國封建社會前期鋼鐵冶煉技術發展的探討》,《考古學報》1975年第2期。今世學者常把先煉生鐵,後再由生鐵煉鋼的工藝叫兩步冶煉,那麼炒鋼的出現便是兩步冶煉的某點,在世界冶金史上佔有重要地位。在歐洲,與炒鋼相類似的工藝大約在十六、十七世紀才出現,整個中世紀佔主導地位的是自然鋼法和塊鐵滲碳法。因此其可鍛鐵供應長時期不夠充分,這對社會的進步自然是有影響的。
炒鋼法是我國古代可鍛鐵生產的基本工藝,其主要用途有三:(1)製作一般鍛件。由漢到明清,我國一般鍛件,包括生產工具、生活用具和兵刃器中的鍛件大約都是炒鋼及其再加工的產品製成的。(2)用作百煉鋼的原料。(3)用作灌鋼的原料。
(二)炒鋼的工藝操作
我國炒鋼主要有三種不同的工藝類型:
(1)單室式炒煉。基本特點是金屬熔煉與燃料燃燒同在一個爐膛中進行。此法發明較早,沿用時間較長,前述鞏縣鐵生溝、南陽瓦房庄、新安孤燈村漢代炒煉法皆屬此類。本世紀五十年代,河南、山西等地都曾流行過一種「地爐」,築爐於地面以下,狀如缶形或直筒形,爐口與地面平直。冶煉時先放木炭(煤炭),後放生鐵,生鐵需擊碎,上面再蓋以煤末。之後再點火、送風、封閉爐口。生鐵接近熔化時,啟開爐口,用鐵棍或木棍不斷地攪動金屬。隨著炒煉之進行,碳分不斷降低,金屬熔點升高,便粘結成一個海綿狀固體塊,之後夾出錘擊,排除夾雜,並賦予一定形狀,便是炒煉產品。南方一些省分又流行過一種「台爐」,築爐於專門的爐台上,並有一個較大的加熱兼炒煉空間。溫州地區的炒爐以磚砌成,狀如雞籠,爐底接近地平面,炒煉室是一個不規則的長方形空間,爐子正面設一爐口,在此進料、操作、出鋼,並由此逸出廢氣;鼓風從爐底進入,並正對爐底正中;操作法與地爐大同小異。湖南攸縣也有類似的爐子溫州炒煉工藝系1977年調查,攸縣炒鋼系1980年調查,當年皆在生產。單室式炒煉的優點是設備簡單,缺點是因金屬與燃料直接接觸,所含有害夾雜往往較多。
(2)雙室式炒煉,或叫反射爐(倒焰爐)炒煉。基本特點是燃料燃燒與金屬熔煉各佔一個獨立的空間。燃料燃燒產生的高溫火焰流越過火牆(火道)進入熔煉室,並加熱金屬,之後從爐門或專門設置的煙囪排出。因其金屬不與燃料直接接觸,就減少了有害雜質磷、硫進入其中的可能性。這種煉鋼法的發明時間待考。1935年出版的《中國實業志(湖南省)》第七編說:「湘省邵陽、武岡、新寧、湘潭縣之土法煉鋼,由來已久。邵陽原名寶慶,所產之鋼,稱曰『寶慶大條鋼』。邵陽附近之武岡、新寧出品,均集中於邵陽,業中人亦以『寶慶大條鋼』名之。前清初葉,寶慶大條鋼,極負盛名,而產之多,首推邵陽南鄉。」因寶慶大條鋼系倒焰爐所煉,由這段記載看,反射爐發明年代應在清代初葉以前。今在考古發掘中所見最早的倒焰窯是南京眼香廟發現的明洪武初年所建一排六座琉璃窯。南京博物院:《明代南京聚寶山琉璃窯》,《文物》1960年第2期。1958年,這種倒焰爐煉鋼在我國南北許多地方都使用過。河南魯山的爐子較為簡單,兩室左右相近,皆築於地面以下,鼓風從燃燒室下部進入,後從炒煉室頂部進入炒煉室。西安的爐子又另是一個樣,炒煉室築於地面以下,燃燒室築於地面以上,兩室上下疊加,燃燒室底部正對炒煉室中心,風從燃燒室上部鼓入,再經由燃燒室底部火口直射到炒煉室中。燃燒室頂口用蓋板封閉。科技衛生出版社編:《土法低溫煉鋼》第六編《最簡單的反射爐煉鋼》,1958年版。
(3)串聯式炒煉。有關記載唯見於明代宋應星《天工開物》卷一四「鐵」條:「若造熟鐵,則生鐵流出時,相連數尺內,低下數寸,築一方塘,短牆抵之。其鐵流入塘內,數人執持柳木棍排立牆上。先以污潮泥曬干。舂篩細羅如面,一人疾手撒And#63083;;,眾人柳棍疾攪,即時炒成熟鐵。其柳棍每炒一次燒折二三寸,再用則又更之。炒過稍冷之時,或有就塘內斬劃成方塊者,或有提出揮椎打圓後貨者。若瀏陽諸冶,不知出此也。」(圖2-3)此「污潮泥」很可能是造渣熔劑。這里談到了串聯式炒煉的全過程。此法的優點是生鐵出爐後直接流入方塘炒煉,省去了生鐵再加熱的工序,從而節省了工時,降低了成本。
需要特別注意的是古代「熟鐵」一詞,宋應星在上述引文中曾兩次提及,在其他古代文獻中也經常看到,其含義與現代熟鐵是不同的。古人沒有含碳量的概念,區別生鐵、鋼、熟鐵的主要依據是它的使用性能,硬且脆者為「生」,可鍛者為「熟」,其性剛強者為鋼。因炒煉過程是在半液態下進行的,渣鐵分離較難,產品所含夾雜往往較多,即使含碳量較高,但其性不剛,也只能稱作「熟鐵」。元人偽撰《格物粗談》卷下「偶記」條雲:「地溲油又如泥,色黃金,氣腥烈,柔鐵燒赤投之二三次,剛可切玉。」此「柔鐵」即「熟鐵」。蘇恭《唐本草》雲:「柔鐵也,即熟鐵。」這是以材料性能來區分鋼和「熟鐵」的。蘇頌《圖經本草》雲:「初煉去礦,用以鑄瀉器物者為生鐵,再三銷拍,可以作鍱者為鑐鐵,亦謂之熟鐵。」蘇恭《唐本草》、蘇頌《圖經本草》皆引自《本草綱目》卷八「金石And#8226;;鐵」。這是以材料性能和冶煉工藝來區分鋼、鐵的。《天工開物》卷十四「鐵」條:「凡鐵分生熟,出爐未炒為生,既炒則熟。」這里單以冶煉工藝作為區分鋼、鐵的標准。有學者視古代「熟鐵」與現代熟鐵等同,把《天工開物》卷十四所載炒煉「熟鐵」的工

Ⅳ 鋼材期貨在中國的發展史是什麼

我國鋼材期貨交易的歷史情況
線材期貨上市交易情況
1.1993年—1994年線材期貨合約的上市背景及交易情況 20世紀80年代後期建立的鋼材現貨批發市場,改變了生產計劃由國家規定、產品由國家分配的傳統格局,在一定程度上提高了鋼材生產企業面向市場、適應市場的能力,也為建立統一、高效、通暢的鋼材流通體系打下了基礎。但當時普遍出現的「三角債」以及由現貨市場本身的缺陷如信息不暢、交易缺少公開性所帶來的問題,困繞著鋼材生產和經營企業,制約了鋼材市場的進一步發展。因此,人們急需找到一條履約率高、質量有保障、能產生權威價格的有效途徑,線材期貨品種正是順應市場經濟發展的需要,在鋼材流通體制改革的進程中應運而生。1993 年3 月,蘇州商品交易所率先推出了φ6.5mm線材期貨交易。之後,天津聯合期貨交易所、沈陽商品交易所、重慶商品交易所、上海建築材料交易所和北京商品交易所也相繼推出該品種的期貨合約。 1993—1994年,我國的經濟正處於特定的起步發展階段,一方面,由於線材是基本建設中不可缺少的產品,市場需求面廣量大,線材期貨交易一推出,馬上得到鋼廠、物資流通企業和使用廠家的積極響應,另一方面,由於當時的銀行資金相對寬松,因而催化了新上市的線材期貨品種的交易規模迅速擴大。這期間全國線材期貨交易累計成交總量達到4.52多億噸,成交金額計1.32多萬億元,交割總量251多萬噸,成為當時全國成交量最大的商品期貨品。 由於當時國內期貨市場發育不成熟,各項法規制度建設滯後,使交易量大、流通性強的期貨大品種缺乏良好的運作環境,線材期貨交易後期出現了過分投機的違規現象。1994年3月,國務院根據宏觀調控的需要暫停了線材期貨交易。 第一階段(1993年3月至6月),由於國民經濟的快速發展,國內鋼材需求迅猛增長,線材現貨價格由1700元/噸一路攀升,至93年上半年,突破4000元/噸。作為現貨市場價格的預期,線材期貨價在93年初,高位運行於4000元/噸左右,與當時的現貨價保持同步。 第二階段(1993年7月至11月),受國家緊縮政策的影響,鋼材市場需求減少,而國內鋼材產量和國外進口繼續增加,線材現貨價格迅猛下跌,由最高時的4200元/噸降至2620元/噸,跌幅達37.62%。線材期貨價提前於現貨價急速下跌,如三個月的期貨由最高4270元/噸跌至2347元/噸,跌幅達45.04%。 第三階段(1993年12月至94年1月),國民經濟快速增長的過程中形成的泡沫,給市場帶來通貨膨脹的趨勢,在這種趨勢的拉動下,加之銀根松動的配合,現貨價格出現短期回升,而期貨價格在交易者的推波助瀾下,先於現貨價迅速反彈,最高價位3840元/噸,超過了當時的現貨價。 第四階段(1994年2月後),國家採取了抑制通貨膨脹的調控措施,社會需求不旺,加之鋼材庫存過大、進口過多,期貨價格一路回落。
線材期貨交易的經驗總結
線材期貨品種是具有中國特色的好品種。1993年,中國的期貨交易所在沒有任何國際參照物的情況下,首創線材期貨品種並成功上市,這在世界期貨交易史上具有突破性的意義。 1.線材期貨交易中的價格發現功能 線材期貨上市交易後,由於參與者眾多、成交量大、流通性強,所以價格的預期性較為真實、可靠。分析蘇州商品交易所線材期貨價格與現貨價格對比走勢圖可以看到:1993年6月份以前,受供需影響,期價在4000元/噸左右高位運行,與當時的現貨價格保持同步;6月份以後,國家宏觀調控措施逐步到位,在交易者合理預期下,期價先於現貨價下調至2340元/噸;當年年底,由於大規模基建項目上馬,引發交易者對遠期價格看好,期價又呈遠期升水態勢;而到1994年年初,面對國家宏觀調控政策加緊實現,期價又掉頭向下,此後,再未高過國家計委規定的指導價。整個過程中,在一般月份沒有出現期價遠遠偏離現貨價的情況,而到交割月份期價又基本與現貨價接軌。另外,與開設期貨交易前的現貨價格波動比較,1993年,現貨市場上,φ6.5線材最高價4400元/噸,最低價1600元/噸,而期貨價最高4270元/噸,最低2340元/噸,減少波動870元/噸。期價起到了削峰填谷的調整作用。由此可見,在近兩年的期貨交易中,線材的期貨價格走勢是貼近實際,比較理性的,基本上真實反映了我國政治、經濟因素對期貨市場的影響。 2.線材期貨交易為企業提供了迴避風險的渠道 正因為成交活躍及期貨價格走勢相對合理,使得鋼材市場的各類主體可以利用期貨市場來迴避現貨價格風險。在線材期貨交易中,曾涌現了一些成功的套期保值案例。如蘇州商品交易所線材上市之初,只有蘇州、南京兩家地方鋼鐵企業參加,隨著套保功能的發揮,一年後發展到華東地區生產線材的大中型鋼廠相繼入市,其他地區的主要鋼廠也都以不同形式參與了線材的套期保值交易。在期貨價格的兩波大跌勢中,一些鋼廠在高價位時按生產計劃在遠期合約上拋售,既實現了銷售,又確保了貸款及時回籠,免受了"三角債"之苦,還避免了現貨價大跌帶來的重大損失。 3、線材期貨交易為鋼材流通創造了規范的交易環境 線材期貨交易以公開競價、計算機撮合成交為手段,改革傳統落後的交易方式,規范了交易行為,為鋼材流通創造了一個公開、公平、公正的交易環境,保證了交易的透明度。
線材期貨交易的教訓
1.線材期貨交易的價格發現功能有所體現,但套期保值功能尚不成熟 在線材期貨交易中,首鋼、鞍鋼、唐鋼、包鋼等一些國有大中型鋼廠曾以不同形式參與了套期保值交易。但是,由於當時的市場發育不成熟,對套期保值尚沒有一套健全的管理辦法,不少市場參與者對套期保值缺乏正確的認識和運用,在交易過程中,遇到行情波動,便一改初衷,參與投機,從而誤失套保良機,造成損失。 2.線材期貨交易後期,風險管理存在問題,造成投機過度 線材期貨上市交易期間,由於當時國內期貨市場尚處於試點階段,市場管理者、交易者尚未成熟,表現在:第一,期貨合約設計不盡合理;第二,交割倉庫布局不夠合理,如蘇州商品交易所的線材交割倉庫集中在華東地區,使投機者操縱市場有機可乘。沒有建立品牌交割制度,交割量不宜控制,交割質量缺乏保證,容易產生糾紛;第三,各項法規制度建設滯後,整個市場缺乏嚴格的風險管理規范和抵抗風險的能力;第四,交易者缺少科學、合理的投資意識,一些管理部門對期貨市場存在一些不正確的看法。綜上種種原因造成線材期貨交易在後期一度投機過度,使廠家、商家造成損失,給社會帶來負面影響。 3、國家根據宏觀調控的需要暫停線材期貨交易是必要的 由於線材上市交易期間,當時國內期貨市場發展不成熟、期貨合約的設計不嚴密、管理不規范等原因,造成了線材交易一度投機過度,給社會帶來不良影響,1994年3月國務院依國家宏觀調控的需要而暫停了該品種的期貨交易是完全必要的。

Ⅵ 鋼鐵發展的歷史

鐵是古代就已知的金屬之一。鐵礦石是地殼主要組成成分之一,鐵在自然界中分布極為廣泛,但人類發現和利用鐵卻比黃金和銅要遲。首先是由於天然的單質狀態的鐵在地球上非常稀少,而且它容易氧化生銹,加上它的熔點(1812K)又比銅(1356K)高得多,就使得它比銅難於熔煉。人類最早發現的鐵是從天空落下來的隕石,隕石中含鐵的百分比很高,是鐵和鎳、鈷等金屬的混合物,在融化鐵礦石的方法尚未問世,人類不可能大量獲得生鐵的時候,鐵一直被視為一種帶有神秘性的最珍貴的金屬。

中國是發現和掌握煉鐵技術最早的國家。1973年在中國河北省出土了一件商代鐵刃青銅鉞,經科學鑒定,證明該鐵刃是用隕鐵鍛成的,表明中國認識鐵的歷史已經超過3300年:已經熟悉了鐵的鍛造性能、識別了鐵與青銅在性質上的差別,掌握了把鐵鑄在銅兵器的刃部以加強銅的堅韌性的特殊工藝。隨著青銅熔煉技術的成熟,逐漸為鐵的冶煉技術的發展創造了條件。以往的出土資料證明,中國最早人工冶煉的鐵是在春秋戰國之交的時期出現的。江蘇六合縣春秋墓出土的鐵條、鐵丸和河南洛陽戰國早期灰坑出土的鐵錛,均能確定是迄今為止中國最早的生鐵工具。2004年6月,文物專家們對新發現的西藏堆龍德慶縣嘎沖村遺址進行調查勘探時,首次在這個距今約為3000年至3400年的遺址中發現了藏族先民早期冶煉的鐵塊,標志著這一時期的藏族先民便已從青銅器時代逐步邁入鐵器時代。經實地勘探,考古專家不僅在遺址地層斷面周圍發現了金屬冶煉時使用的陶制器具,殘鐵塊、鐵渣子、獸骨、木炭、灰燼、房屋遺址等遺物,同時還發現了各種原始陶片、打制石器,是西藏首次發現的金石器並用時代文化遺址。此前在西藏曲貢遺址出土的銅器,標志著藏族先民大約在距今4000年前後便跨入了青銅器時代,而嘎沖遺址發現的鐵塊,盡管可能是早期不太成熟的冶金技術產物,但卻是由青銅時代進入鐵器時代的重要物證。這一重要考古發現表明,中國進入鐵器時代的時間可能不晚於以往公認的世界上最早進入鐵器時代的赫梯王國(大約在公元前1400年左右)。

生鐵冶煉技術的出現對封建社會的作用與蒸汽機對資本主義社會的作用可以媲美。

鐵的發現和大規模使用,是人類發展史上的一個光輝里程碑,它把人類從石器時代、銅器時代帶到了鐵器時代,推動了人類文明的發展。至今鐵仍然是現代化學工業的基礎,人類進步所必不可少的金屬材料。

在人類發明煉鐵之後不久,就學會了煉鋼。由於鋼較之最初的生鐵有更好的物理、化學、機械性能,所以很快就得到大量的應用。但是由於技術條件的限制,人們對鋼的應用一直受到鋼的產量的限制,直到十八世紀工業革命之後,鋼的應用才得到了突飛猛進的發展。

Ⅶ 我所知道的中鋼發展史作文

鋼鐵推動著人類文明進步之輪。時至今日,鋼鐵材料已無處不在。未來,鋼鐵仍將作為最重要的基礎材料之一,影響著我們的生活。中國的鋼鐵技術從無到有,經歷了一個漫長的過程。上溯到夏商時代至今的上千年裡,中國鋼鐵技術在淬煉中不斷創新,現在就請跟著我一起來了解鋼鐵的歷史吧。

一、中國鋼鐵發展歷程

夏商

夏商時代是我國已知用鐵的最早時間。不過那時候的鐵並不是人工製成,而是來自天空落下的隕星,被稱為隕鐵。

春秋

春秋初期我國已經掌握了人工冶鐵技術,出土於甘肅靈台的秦國銅柄鐵劍是最好的證明,它也是我國最早的人工冶鐵製品。

鐵冶煉技術在春秋晚期問世,這次技術上的飛躍,領先歐洲國家一千九百多年。

戰國

中國在春秋戰國之交時,正式進入鐵器時代,標志著新一代社會生產力的形成。此時鐵器逐漸取代銅器成為主要生產工具,華夏諸國的生產力也隨之大大提高。

戰國早期就已出現白口鐵柔化術,而歐洲的鑄鐵柔化術是在十七世紀下期才出現,可見當時中國冶鐵技術已經領先全球。

秦朝

冶鐵技術在秦朝進一步發展,其中高爐煉鐵已成為一種經濟而有效的煉鐵方法。

高爐煉鐵,這是一種比較合理的冶鐵方法,因而具有強大的生命力而長期流傳。

漢朝

西漢早期興起了「百煉鋼」技術和鑄鐵脫碳鋼。到了中期又相繼出現了炒鋼技術,這是繼生鐵治鑄之後,中國古代鋼鐵技術史上又一重大事件。此外,球磨鑄鐵也在漢代被發明。

百煉鋼:它的特點是增加了反復加熱鍛打的次數,大大提高了鋼的質量。西晉劉琨寫下「何意百煉鋼,化為繞指柔」這一膾炙人口的詩句後,百煉成鋼、千錘百煉成語由此而來。

西漢中後期,高水平的冶鐵技術帶動軍事裝備質量的大幅提高,漢將陳湯有雲「夫胡兵五當漢兵一,何者?兵刃朴鈍」。譯為一個裝備精良的漢兵可以戰勝五個胡兵。

公元三十一年,東漢後期南陽太守杜詩創造了「水排」。利用「水排」鼓風生產鋼鐵,比人力,畜力鼓風「用力少,見工多」。

三國

三國時期的百煉鋼技術得到進一步。曹操令工匠為他專鑄五把百煉寶刀,經三年完成,自留兩把,其它傳給三子;劉備讓名匠浦元造五千把寶刀,上刻「七十二煉」。

在三國,上好的鎧甲都用「百煉鋼法」鍛造。據說諸葛亮還監造過一種名叫「筒袖鎧」的鐵甲,選料精良,製作考究。

南北朝

進入南北朝,我國出現了新的煉鋼技術「灌鋼」。北齊信州刺史綦毋懷文依此法煉造的宿鐵刀,一下可砍斷三十餘塊疊在一起的甲胄鐵片!在近代煉鋼法發明前,「灌鋼法」應算是古代最先進的技術。

唐宋

在唐宋時期,我國實現了「鑄制改鍛制」的歷史性轉變。官營和民營冶金業均在唐代出現了前所未有的興旺。長江、珠江流域或閩、浙等地冶鐵業的迅速成長,使全國冶鐵生產的面貌發生了巨大變化。

北宋

我國是世界上最早用煤冶鐵的國家。在北宋時期,煤已經作為燃料被普遍使用。相比於木炭,煤可以克服木炭溫度不能升得太高的缺點,並且用煤作燃料可大大提高鐵產量。

北宋時期還發明了可移動的煉爐——行爐。鐵爐和風箱都放置在一個架子上,可抬著行走。風箱上有一木扇,木扇有拉桿是通過推拉木扇給熔鐵爐鼓風以熔鐵汁。

明代

明代初期對已有的「灌鋼法」進一步優化,出現了「生鐵淋口法」,爾後再有蘇州冶鐵工匠提升為「蘇鋼法」。

明代中期的人們不僅懂得了煉焦,還用焦炭進行了冶煉。用焦炭代替煤作燃料,就可以避免煤的缺點,我國使用焦炭煉鐵,至少起於明代。

近代

近代,我國傳統鋼鐵技術發展開始緩慢,而此時的西方發生了劃時代的巨變,在工業革命的影響下,其工業、科技、軍事突飛猛進。

洋務派發起的「借法自強」洋務運動使我國近代新法冶金事業逐步發展起來。

1885年興辦貴州青溪鐵廠是我國早期鋼鐵工業建設的一次嘗試。

1890年張之洞在武昌設立鐵政局,成立漢冶萍煤鐵公司,創辦近代中國第一家大型鋼鐵聯合企業「漢陽鋼鐵廠」。4年後漢陽鋼廠1號高爐投產,日產鐵100噸,標志著中國近代鋼鐵工業的全面起步。

現代

現代的中國鋼鐵,出現了百家爭鳴的局面,建國後新型工廠的成立,為祖國騰飛打下堅實的基礎。經過幾代人的努力,中國鋼鐵產量已佔全球產量的一半以上。中國鋼鐵人正在把中國帶入鋼鐵強國時代!

二、鋼鐵企業未來發展趨勢

1、規模更大、排放更低、聯系更緊密

2019年9月,中國寶武與馬鋼重組簽約,讓中國寶武距離產能一億噸的目標更近一步。3年前,中國寶武由原寶鋼武鋼實施聯合重組成立。2019年11月11日,河北敬業集團與英國鋼鐵公司達成一項收購協議,原則上同意以7000萬英鎊收購英國鋼鐵公司。

由此可預見未來幾年,鋼鐵行業將可能出現大搬遷、大重組、大調整、大提升的「四大趨勢」,即:跨省市縣產能轉移和退城搬遷;鋼企兼並重組范圍會更大,可能形成若干個生產規模更大的鋼鐵集團,集中度進一步提高;企業發展方向和產能、產品結構和品種將出現大變化;大高爐、大轉爐等大型化生產設備升級將陸續開始。

生態環境部、發改委等部門聯合發布《關於推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》,推動現有鋼鐵企業超低排放改造,到2020年底前,重點區域鋼鐵企業超低排放改造取得明顯進展,力爭60%左右產能完成改造,有序推進其他地區鋼鐵企業超低排放改造工作;到2025年底前,重點區域鋼鐵企業超低排放改造基本完成,全國力爭80%以上產能完成改造。

「萬物互聯」的未來,要凈化鋼鐵發展環境,積極推進理念升級,服務升級,管理升級,硬體升級,在產業鏈、供應鏈的建設與發展方面,與上下游企業形成優勢互補的新型合作關系,依靠行業標准化建設和信用體系建設的動力與活力,鼓勵、支持和規范行業發展,建立一個科學、健康、綠色的發展環境和產業鏈鏈條,建立良好的鋼鐵生態圈。

Ⅷ 中國鋼鐵冶煉業及世界鋼鐵冶煉業發展歷史

一、 生產工具的鐵器化與冶鐵業的發展

戰國以後,由於冶鐵技術的進步,社會經濟制度的變革,社會上對於鐵器需要量的增加,鐵礦的開采,鐵的冶煉和鑄造成為關系國計民生的重要手工業,因此,冶鐵業開始發展起來。在戰國時代開發的鐵礦已經不少,戰國時代的著作《山海經·五藏山經》所載產鐵之山就有37處,記錄屬南陽的就有「帝X之山『其陰多鐵』」,約在今河南省泌陽縣和南陽縣之間;另一處即「兔床之山,『其陽多鐵』」,約在今嵩縣和南陽縣之間。戰國時代各國都有冶鐵手工業,其中韓、楚兩國的冶鐵手工業最為發達,著名的冶鐵手工業地點也最多,當時的南陽已經成為戰國時代聞名的冶鐵中心。《荀子·議兵篇》記載:「宛鉅鐵(釒也),慘如蜂蠆。」至秦漢時期,鐵器和冶鐵技術在廣大地區已經得到了廣泛的傳播和使用。從考古中發現,西漢初年鐵制農具和工具已取代了銅、骨、石、木器,到西漢中期,隨著冶鐵技術的發展,鍛鐵工具增多,鐵兵器也逐步占據了主要地位,直至東漢,主要的兵器全部為鋼鐵所制,從而完成了兵器和生產工具的鐵器化進程。

西漢初年,冶鐵業可聽任商人經營。魏國的孔氏原經營冶鐵業,秦滅魏後,被強行遷到南陽,靠冶鐵成為巨富。西漢武帝時,武帝任用南陽的大冶鐵商孔僅為「大農丞,領鹽、鐵事」,管理全國的鹽鐵業,南陽成為全國設立鐵官的手工業基地之一。在南陽瓦房庄發掘的漢代冶鐵遺址中,就曾發現西漢時期的冶鐵遺物(熔爐基、耐火磚、鼓風管、鑄造用的模具及鐵器,包括鐵犁鏵、鐵耬鏵、鐵鍤、錛、斧等)。至東漢,南陽的冶鐵業在西漢基礎上,冶鐵作坊數量增多,規模空前擴大,技術顯著提高。建國後在南陽附近發現的冶鐵遺址就有:南陽市北關瓦房庄鑄鐵作坊遺址,桐柏張陂村的大張陂冶鐵遺址,桐柏縣鐵爐村遺址,南召縣太山廟、草店冶鐵遺址,方城縣趙河村冶鐵遺址,鎮平縣安國城鐵范、鐵鑄件遺址,西峽縣白石尖冶鐵石等。1959~1960年南陽市北關瓦房庄發掘的漢代冶鐵遺址,主要遺址面積達2800平米,發現了大量的冶鐵遺跡和遺物,其中熔爐9座,炒鋼爐8座,鍛爐1座。發現在當時的生產條件下冶鐵過程中使用了熱鼓風爐,這是我國早期使用的節約熱能的熔爐。鑄造使用的模和范近40種。由文物考古發掘的遺物可見,在當時南陽已經成為全國的冶鑄中心。

二、 冶鐵技術、工藝的發展

冶鐵技術在秦漢時期得到進一步的發展。高爐煉鐵已成為一種經濟而有效的煉鐵方法。高爐煉鐵從上邊裝料,下部鼓風,形成爐料下降和煤氣上升的相對運動。燃料產生的高溫煤氣穿過料層上升,把熱量傳給爐料,其中所含一氧化碳同時對氧化鐵起還原作用。這樣燃料的熱能和化學能同時得到比較充分的利用,下層的爐料被逐漸還原以至熔化,上層的爐料便從爐頂徐徐下降,燃料被預熱而能達到更高的燃燒溫度。這確是一種比較合理的冶煉方法,因而具有強大的生命力而長期流傳。其冶煉水平的發展表現在以下幾個方面:

第一,高爐煉鐵中的築爐技術達到了較高的水平。有的用含三氧化硅較高的黃色或紅色耐火粘土燒成的長方形或弧形的耐火磚砌築。南陽瓦房庄遺址出土的耐火磚,在不同部位耐火磚所用的材料、厚度、形狀均不相同。有的用直徑0.3~0.5cm的白色石英砂粒並摻有少量的細砂。有的用草拌泥、黃粘土及大量的石英砂混合而成,所用石英砂不僅有天然的,而且還有經過加工破碎的。這些耐火磚耐火強度達到1463℃~1469℃之間,這顯然是耐火土中摻入了含有二氧化硅相當高的砂石的結果。這種含二氧化硅相當高的酸性耐火材料,從我國古代高爐所出大都是酸性爐渣來看,是合適的。

第二,高爐煉鐵所用原料大部分已進行了加工。冶煉工人從長期的實踐經驗中發現,爐料的粒度整齊可以減少對煤氣的阻力。因此,在冶煉之前,就要對原料進行加工,在桐柏縣張畈村遺址中,曾挖出數以千噸計的礦石粉末,說明當時已十分注意對礦石的加工。

除了高爐煉鐵外,在西漢時期還發現有坩堝煉鐵技術。南陽市北關瓦房庄遺址中,就發現坩堝煉爐17座,其中3座較完整,都近似長方形。其中一座長3.6米,寬1.82米,深度殘存0.82米。爐的建築方法是,就地面挖出長方坑,留下爐門,周壁經過夯打後再塗薄泥一層。爐頂用弧形的耐火磚砌成,磚的大小不同,磚的內面敷有一層厚約1厘米的耐火泥,泥的表面還留有很薄的灰白色岩漿,磚的背面塗有較厚(約5厘米)的草拌泥。有一部分是用土坯和草拌泥券成。爐由門、池、窯膛、煙囪四部分組成。門在爐的最前端,當是用來裝爐和通風的,左右兩壁都經火燒,已成磚灰色。池在門內,周壁也燒成磚灰色,池底留有厚約1厘米的細砂,當是用作燃燒時的「風窩」的。爐膛為長方形,周壁糊有草拌泥,火燒較輕,當是盛放成行排列的坩堝和木柴、木炭等燃料的,爐的後部設有3個煙囪,當是排出爐煙用的。有的爐內填滿木柴灰,有的爐底堆有很多燒土塊和磚瓦碎片。發現坩堝3件,都是橢圓形的圜底陶罐,罐外敷有草拌泥厚約3~4厘米,泥的內部燒成紅磚色,表面則成光亮的深黑色,並存有一層灰白色光亮岩漿。另在一坩堝的內壁還粘有鐵渣的碎塊。從煉爐的結構以及流傳到後世的坩堝煉鐵法,可以推知當時的煉鐵方法是:先用碎塊礦石和木炭以及助溶劑混合配好,裝入坩堝,裝爐前,先在爐底鋪上一層適當數量的磚瓦碎片,使爐底通風;並留出許多「火口」放進易燃物,以便點火,接著就鋪上一層木炭,在木炭上安裝成行坩堝;然後在這層坩堝之上再鋪上一層木炭,在木炭上再安裝成行坩堝,待爐裝滿,便可以從「火口」點火,並加以鼓風,使坩堝中礦石還原溶化成生鐵。

第三,鼓風技術的發展。高爐煉鐵和冶鐵技術的發展,與鼓風技術的改進是分不開的。我國古代煉鐵高爐是用皮製的「橐」作為鼓風器的。隨著時間的推移以及經驗的積累,人們逐步改變了鼓風的方法。在大型的冶煉爐中不止有一個鼓風器,而是增加鼓風器和鼓風管,使得爐中燃料充分燃燒,提高爐子的溫度,加速冶煉的進程。在瓦房庄的冶鐵遺址中,有大量的鼓風管出土,其中有一部分帶有彎頭的陶制鼓風管,粗端內徑約100mm,細端內徑為50mm,長約400mm。由於陶胎鼓風管下測泥層被燒琉,經測定,其燒琉溫度當為1250℃~1280℃之間。從此溫度及挖掘出的實物可判斷,漢代南陽冶鐵爐裝有熱鼓風裝置(《南陽漢代冶鐵》,中州古籍出版社,1995年12月,第23頁。)。這種裝置利用爐口余熱把風管內冷風變成熱風鼓進熔爐,既提高了熔爐溫度,又縮短了冶煉時間,提高了鐵水質量。就鼓風動力而言,出現了「人排」鼓風動力,畜力鼓風,如「馬排」、「牛排」等。東漢建武七年(31),杜詩任南陽太守,創造了用水力鼓風的「水排」,並進行了推廣。利用水排鼓風,鑄造農具,比用人力鼓風要「用力少,見功多」,並取得良好的效果。現今發掘的桐柏縣張畈村的冶鐵遺址距礦山較遠,而是建在河流旁,很可能就是利用「水排」來鼓風的緣故。水排的發明和應用,不僅提高了鼓風能力,而且大大降低了成本,因而長期被冶鐵工業所沿用。像這樣以水為動力的鼓風機械,歐州在1100多年後才出現。

鼓風技術的改進,促進了冶鐵技術的發展。除了冶鑄生鐵技術的快速發展之外,還創造了鑄鐵柔化工藝,出現了灰口鑄鐵及球墨鑄鐵。在南陽市北關瓦房庄漢代冶鐵遺址出土的鐵器中,經分析檢驗,可以看到漢代的農具主要採用可鍛鑄鐵。在其中檢驗的12件農具中,有9件是可鍛鑄鐵,2件是鑄鐵脫碳鋼,1件是白口鐵。這表明在鑄鐵中已經採用了柔化技術。從質量上看,當時的鑄鐵柔化技術已相當穩定。在瓦房庄冶鐵遺址的東漢地層中出土的135號鐵钁,它的石墨組織雖不是出自鑄態,而是在高溫退火時形成的,但形狀規則接近球狀,邊緣也很光滑,從而提高了工件的機械性能。

三、 炒鋼、鑄鐵脫碳鋼及鑄造技術

為了適應社會對鋼鐵製品的需要,到西漢後期已創造了「炒鋼」技術。這種技術把生鐵加熱到熔化或基本熔化的狀態下加以炒煉,使鐵脫碳成鋼或熟鐵。

在南陽市方城縣趙河村漢代冶鐵遺址中也曾發現與鞏縣鐵生溝漢代冶鐵遺址中相同的爐型6座。這種炒鐵爐容積小,呈缶形,溫度可以集中;挖入地下成為地爐,散熱少,有利於溫度升高;爐下部作「缶底」狀,是為了便於裝料攪拌。此外,在南陽市北關瓦房庄冶鐵遺址中也發現幾座炒鋼爐,形制和構築方法大同小異,爐底還有鐵塊。從這個遺址發掘內容看,南陽瓦房庄的冶鐵作坊中,不僅鑄造鐵器,而且還用生鐵炒鋼或熟鐵,以此鍛制工具和其他構件。在此遺址中還出土有鑿、钁等,當是該作坊自製的鑿、钁等。通過考古資料證明,到東漢時期,炒鋼技術已很普及。南陽東郊曾出土一件東漢鐵刀,形制較特殊,類似炊事用刀,刀身有一道平行於刃部的鍛接痕跡,刀寬112厘米,長約17厘米,刀背厚約05厘米,保存較完好,是用炒鋼鍛制而成(河南省博物館等:《河南漢代冶鐵技術初探》,《考古學報》1978年第1期。)。

西漢後期已經創造了簡便的炒鋼爐,將生鐵炒煉成熟鐵或鋼的技術發展,標志著煉鋼技術發展到了一個新的階段,使得鋼材的產量大大提高,這對於當時生產工具的改進,鋼製品的推廣均具有重要的意義。

古代煉鋼以含碳量低的塊煉鐵或熟鐵為原料,採用滲碳的方法煉製成鋼(現在仍然使用此法),一種即以含碳量高的生鐵為原料,在固體狀態下脫碳制鋼。戰國時代已經採用了柔化處理工藝,將生鐵進行脫碳退火,得到了脫碳不完全的鑄鐵脫碳鋼件(李眾:《中國封建社會前期鋼鐵冶煉技術發展的探討》,《考古學報》,1975年第2期。),至漢代仍然使用這一工藝。如,南陽瓦房庄冶鐵遺址所出土的鐵斧,中心是白口組織,表層是鋼的成份。類似這樣的鐵器在其他遺址里也有發現。它們都是用白口鐵坯件,在氧化氣氛下退火,使外層脫碳,由表及裡依次成為純鐵素體、亞共析、共析組織,由於脫碳不完全,內部仍然是鐵,實際上是一種由鋼和鐵組成的復合材料。另一種情況是脫碳比較完全,已全部清除白口組織,但內層析出部分石墨。如南陽瓦房庄出土的一件鐵鑿,從外形看是鑄件,表面金相分析是鋼的組織,很容易誤認為是鋼鑄件。在漢代當時的技術條件下,沒有高於1500℃的高溫和相應的耐火材料,是不可能出現液態鑄鋼的。南陽瓦房庄出土的另一件鐵鑿,經檢驗,基體為過共析鋼,內層殘留石墨,證明它是經脫碳而成的鋼質工具。另外,在南陽瓦房庄冶鐵遺址中還有成形的薄鐵板出土,這些鐵板實際是經過脫碳熱處理的已成為含碳較低的鋼板,可以鍛打成器,實際上是創造了一種新的制鋼工藝。這樣就擴大了生鐵的使用范圍,增加了優質鋼材的來源,對於鋼鐵生產有重大的作用。

鑄鐵的熱處理技術在漢代有很大的發展,並臻於成熟。在南陽瓦房庄冶鐵遺址中所發掘的9件農具,經檢驗8件為黑心韌性鑄鐵,質量良好,有一些與現代黑心韌性鑄鐵已無大的差別。還有一部分白心韌性鑄鐵,白心韌性鑄鐵可製作耐沖擊、性能良好的手工工具,黑心韌性鑄鐵可製作耐磨的農具。在鑄制的鐵器中有一部分鐵鍤、鐵耬鏵、鐵钁即為白心韌性鑄鐵。

從發現的漢代冶鐵遺址來看,當時的作坊有以煉鐵為主而兼鑄鐵器的,也有專門鑄造鐵器的。而最初的鐵鑄件,是由煉鐵爐的鐵水直接澆鑄。在漢代,出現了專門的化鐵爐,這對於提高熔鐵的質量,獲得優質鑄件,有很大的好處。從南陽瓦房庄遺址看,化鐵爐的結構和築爐材料與煉鐵爐有明顯的區別,說明當時的煉鐵與化鐵的分工已很明確。

南陽瓦房庄冶鐵遺址出土化鐵爐7座,它的構築方法是:在平整的地面上,鋪築直徑約2.6m、厚50mm的草拌泥,燒成橙黃色,作為爐基。爐底是空心的,由整體基底、束腰式支柱、周壁與爐缸底部組成。基底約厚45mm,用羼有大量大顆粒砂的耐火粘土鋪成,砂的粒度在10mm左右。周壁和支柱的築爐材料與基底稍有不同。羼有大量小顆粒砂。周壁厚40~50mm,支柱直徑70~120mm,高70cm,根據遺址所出土的長方形耐火磚的尺寸來估算,支柱可能有15個左右,基上砌築爐缸底部。

爐體全用弧形耐火磚建造,從磚的內表面不同的熔融程度看,爐體可分為3個區域:爐口及其下三、四層磚(磚長36cm,寬17cm,厚6~9cm不等),爐襯略現熔融,有許多龜裂紋道,溫度最低,為預熱區。爐體中部的三、四層磚,爐襯均有燒琉,說明溫度較高,應是還原區。再往下三、四層磚,爐襯普遍燒琉,甚至全部流下,露出磚體,這里溫度最高,當是靠近風口的氧化區。依照耐火磚的高度及上述爐壁燒琉情況來推算,化鐵爐的爐體高度約為3~4m。

化鐵爐的爐壁分3層,弧形耐火磚是特製的成形磚塊,外敷草拌泥,厚約15~50mm,內搪爐襯,厚約40mm。根據出土時較完整的14塊耐火磚的弧度來看,化鐵爐最小外徑為1.16m,內徑為0.92m,最大外徑為2.3m,內徑為2.14m,其平均內徑有1.5m左右。經鑒定,耐火磚均有砂粒和粘土配製,從石英砂的顆粒組成看,有渾圓狀的和稜角狀的白石英和少量長石,說明除天然砂外,已使用了人工破碎的砂粒。石英顆粒有裂紋出現,玻璃相中析出針狀莫來石晶體,有流動結構,均說明當時化鐵爐能夠達到相當高的溫度。

從遺址中出土的大量鼓風管的情況推測,化鐵時有可能已試用換熱式熱風裝置,有一種陶質鼓風管,外敷厚約45mm的草拌泥,下層泥料表層燒熔下滴,靠近拐角處的泥料熔融順角流下,據測定溫度,燒琉溫度當在1250℃~1280℃之間。風管的這種燒琉狀態,有一種解釋認為,它可能是架設在爐頂上,作為預熱管道使用的。

此外,在出土的大量碎鐵塊和熔渣中,有不少梯形鐵板和鏵、鍤、錛、钁、鋤、斧等鐵器殘片(厚度約40~70mm)。這些遺物可能是化鐵爐所用原料,方形的鐵砧和鐵錘,既是鍛造工具,又是用來破碎原料的工具。大量的木炭渣表明所用燃料為木炭,爐中殘留木炭凝塊,有的與表面微熔的鐵塊凝結在一起,某些器形尚能辨認。由這種現象推測可能是分層裝料的結果。從出土的爐襯看,斷面明顯分成三層,至少已經過兩次停爐和補爐,補爐的材料與耐火磚所用材料相同。根據出土的遺物推測,對於這樣大的熔爐,當是半連續操作的,每過一定時間,出一次鐵水,澆注一批鑄范。當熔煉過久或鑄范已畢需適時停爐。這說明漢代工匠已很好地掌握了熔爐的操作程序。漢代鑄造技術,在戰國時代鑄造鐵器和銅器的技術上又有所發展。這時鑄造所用的范有泥范、陶范和鐵范,特別是鐵范的使用,使鑄造鐵器的質量及效率均有不同程度的提高。從南陽瓦房庄發掘出的各種模及范來看,其工藝過程大致如下:制模工人就地選取黃粘土,羼入35%左右的細砂,加水調泥,製成模版,然後精工細雕地挖模面,按照嚴格的尺寸要求,塑制不同模面上的各個部位的形體。模面制妥後,塗上塗料涼干,這是首先的必要的制模工序。在澆鑄之前,先合模,糊加固泥,再將鑄模送入窯中烘烤,到一定溫度之後停烘出窯,乘熱澆鑄鐵汁,在澆注時將澆口、冒口注滿鐵汁,以適應模腔收縮的需要。待鐵汁在模腔中凝固到一定程度之後,打開加固泥,脫去泥模,再打掉澆口鐵,即可獲得鐵質的鑄范。然後把鑄出的鐵上范、鐵下范進行合范,再將鐵范芯插入范腔中,並用某種鐵工具將鐵范捆紮夾固,以免澆注時鐵汁的熱漲作用而開裂。合范後,也可能入窯烘烤,乘熱澆注鐵汁,待鐵汁凝固到一定程度之後,打開鐵范,並打掉澆口、冒口鐵,便獲得產品。

鑄造技術方法的發展還表現在疊鑄技術方面。疊鑄技術就是把許多范片或范塊層層疊合起來,用統一的直澆道,一次澆鑄出多個鑄件。這種方法在戰國時已經發明(梓 溪:《談幾種古器物的范》,《文物參考資料》1957年8期。),它主要適用於小型鑄件的大量生產。到漢代疊鑄技術又有了進一步發展,如河南溫縣發掘的一處漢代烘范窯,出土有500多套疊鑄范,有16種鑄件,36種規格,一套范有4~14層不等,每層有1~6個鑄件,最多的一次可鑄84件,這樣就大大提高了生產效率。南陽瓦房庄冶鐵遺址出土有幾件疊堆微熔遺物和三至五個「V」字形鐵犁鏵套疊遺物等,充分證明南陽是最早採用雙堆疊鑄技術的冶鐵大郡。

鑄范的設計也相當科學,范腔之間的泥層很薄,為使范面緊湊盡可能減少吃泥量,有些范的直澆口製成扁圓形,合范用的榫卯定位結構也按此原則予以布置。范的外形與范腔相吻合,不少鑄范削去角部,使邊厚盡可能一致,不但可以減少范的體積和用泥量,而且使散熱更加均勻,提高鑄件質量。

范芯的製造,除自帶泥芯外,形狀簡單的用泥條捺入芯座內。復雜的,如車(車口)泥芯,用泥質對開式芯盒製成。南陽瓦房庄發現的東漢時期多堆式疊鑄(車口)范,范塊採用對開式垂直分型面,兩堆鑄范共用一個直澆道,使金屬實收率更高,澆注時間更少,說明疊鑄技術有了進一步的發展。

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