古代鋼鐵冶煉需要多少

A. 中國什麼時期開始煉鋼鐵

北宋時期。

北宋時期我國煉鐵技術進步、產鐵量大增才出現了根本的扭轉。北宋時期鐵的年產量最高時候已經高達800萬斤，這個產量看起來多，換算成現在的單位也不過就是4000噸鐵（我國現在的鋼鐵年產量都是億噸級的）。

但是在古代，全國年產4000噸鐵已經是很了不起的數字了，按照當時鐵鍋的製造重量來計算，這一年下來北宋的鐵產量，如果全拿去製造鐵鍋可以製造100多萬口，有了這樣一個入門級的產鐵量，才能在滿足武器鎧甲、錢幣佛像等用途之外，為民間千萬級的人口的鍋灶服務。

也正是因為鐵鍋在宋代的普及，有力地促進了中華炒菜法在宋代的推廣。

(1)古代鋼鐵冶煉需要多少擴展閱讀：

鐵器，以鐵礦石冶煉加工製成的器物。鐵器的出現使人類歷史產生了劃時代的進步。

目前世界上出土的最古老冶煉鐵器是土耳其（安納托利亞）北部，赫梯先民墓葬中出土的銅柄鐵刃匕首，中國目前發現的最古老冶煉鐵器是甘肅省臨潭縣磨溝寺窪文化墓葬出土的兩塊鐵條。

參考資料來源：網路-鐵器

B. 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。

C. 古代最先進的制鋼技術--灌鋼

世界上，在1740年坩堝制鋼法發明之前，最先進的制鋼技術，是算中國古代創造的「灌鋼」冶煉法。

「灌鋼」，又稱「團鋼」。它是由生鐵和熟鐵合在一起冶煉得到的一種含碳量較高、且質地均勻的優質鋼，(含碳量在0.05%～2.0%的鐵稱為鋼)。這種具有獨創性的灌鋼冶煉方法，至少在南北朝時期就已經發明了。除了那些無名英雄之外，從文獻記載上，我們知道的這種先進技術的最初實踐者，就是北朝東魏、北齊間(公元550年前後)的著名冶金家綦毋懷文。

綦毋懷文是個講究「道術」的人，在北齊的信州做過刺史。他曾煉造出 一種「宿鐵刀」。這「宿鐵」，就是後世所說的「灌鋼」。《北史?藝術列傳》里記錄有他的這一發明創造。書中記載說：

「懷文造宿鐵刀，其法燒生鐵精，以重柔鋌，數宿則成剛(鋼)。以柔鐵為刀脊，浴以五牲之溺，淬以五牲之脂，斬甲過三十札。」

這段話的意思是說：綦毋懷文製造有宿鐵刀。他的方法是，選用品位比較高的鐵礦石，冶煉出優質生鐵，然後把液態生鐵灌注到熟鐵上，這樣幾度熔煉，就成了鋼了。鋼煉成之後，他便以熟鐵作刀背，用鋼作刀鋒，並用動物的尿和油脂來淬火。用這種方法製造的宿鐵刀，能一下子砍斷30多塊疊放在一起的胄甲片。

從這段記載中可以看出，綦毋懷文不僅最早實踐了「灌鋼」冶煉法，還創造了畜尿和油脂兩種淬火介質，這是綦毋懷文在鋼的熱處理技術上的一大創新。在綦毋懷文之前，人們一般都用水作為淬火的介質，而綦毋懷文用牲畜尿和動物油脂作為冷卻劑，一方面擴大了淬火介質的使用范圍;另一方面，也是更重要的，是可以獲得不同的冷卻速度，從而得到不同性能的優質鋼。

灌鋼法是我國古代煉鋼技術上的卓越成就。它的發明和推廣，對於增加鋼的產量，改善虧歲兵器、農具和手差差工工具的質量，都有著重大的意義。因此， 隋唐時期，這種方法受到了冶煉家的垂青;而到宋朝，則流行於全國，並有所創新和完善，成為當時的主要煉鋼方法。在沈括的《夢溪筆談》中，除了記有當時的冶煉方法外，還首次提到「灌鋼」一詞。他說：

「世間鍛鐵所謂鋼鐵者，用柔鐵屈盤之，乃以生鐵陷其間，封泥煉之，鍛令相入，謂之團鋼，亦謂之灌鋼。」

這話的意思是說：社會上所說的煉鋼，就是在煉鋼爐中，把熟鐵屈繞成盤，並將生鐵片嵌在盤繞的熟鐵條中間，然後用泥把煉鋼爐密封起來燒煉。待煉成後取出來鍛打。用這種方法煉出來的鋼，就稱為團鋼，也叫灌鋼。

時至明代，這種灌鋼的冶煉技術又有了很大程度的發展。著名科學家宋應星在他所著的《天工開物》一書中，詳細地記述了當時的灌鋼工藝。他說：

「凡鋼鐵煉法，用熟鐵打成薄片如指頭闊，長寸半許，以鐵片束包尖緊，生鐵安置其上，又用破草履蓋其上，泥塗其底下。洪爐鼓鞴(bèi)，火力到時，生鋼先化，滲淋熟鐵之中，兩情投合。取出加錘，再煉再錘，不一而足。俗名團鋼，亦曰灌鋼者是也。」

宋應星這段話的意思是說：煉鋼的方法，是先把熟鐵打成像手指頭那樣寬，一寸半左右長的薄片，然後用熟鐵片束包紮緊，再將生鐵放在扎緊的熟鐵片上面。隨後，蓋上破草鞋(要用沾有泥土的，這樣才不致於立即被燒毀)，另外，在鐵片底下還要塗上泥漿。當這一切都做完之後，把它放進洪爐里，用勁鼓風，達到需要的.溫度時，生鐵便先熔化成鐵液，滲淋到下面的熟鐵中，兩者便互相融合了。這時，就可取出錘打。經過再煉再錘，反復多次，才行。這樣錘煉出來的鋼，俗稱團鋼，也叫灌鋼。

我們不難發現，明代灌鋼的冶煉方法已跟宋代大不相同：人們不再用泥封爐，而改用塗泥的草鞋遮蓋;不把生鐵片嵌在盤繞的熟鐵條中，而把生鐵片覆蓋在捆緊的熟鐵片上。這兩種方法的改進是具有很大進步性的。正如楊寬先生在《中國古代冶鐵技術發展史》一書中所分析的那樣：「他們不用泥封而用塗泥草鞋來遮蓋，一方面是使煉鋼爐依然能夠從空氣中得到氧，使生鐵在還原氣氛下熔化;一方面是使大部分火焰反射人爐內，以提高冶煉溫度。他們把熟鐵打成薄片後夾緊捆住，無非使生鐵的鐵液能夠准到若干熟鐵薄片的夾縫中，增加生鐵和熟鐵的接觸面，使熟鐵易於吸收生鐵的鐵液，能夠使碳分均勻地滲入。」

明代，除了宋應星所記述的這一改進的灌鋼技術外，還產生了一種新型的灌鋼冶煉方法，這就是「蘇鋼」冶煉銷慶睜法。「蘇鋼」是灌鋼發展的高級階段，灌鋼的優點在這里得到了最充分的表現。[-(@_@)-]

相傳，「蘇鋼」是由江蘇人發明的，所以稱為「蘇鋼」。它的冶煉方法，明朝的唐順之，在他所著的《武編?前編?鐵》中有簡略的記載，他說：「以生鐵與熟鐵並鑄，待其極熟，生鐵欲流，則以生鐵於熟鐵上，擦而入之。」也就是說，把生鐵與熟鐵放在一塊冶煉，等到生鐵熔化，鐵汁欲流時，則將生鐵水擦入熟鐵中，灌鋼就煉成了。

「蘇鐵」冶煉法創造出來以後，曾在明末、清代盛行一時，直到近現代，還有冶煉家用這種方法煉鋼，但方法又大大地進了一步。它的具體操作要點是：

煉鋼時，先把沒有經過鍛打的熟鐵(料鐵)放到爐內，鼓風加熱。兩分鍾後，用火鉗鉗住生鐵的一端斜放在爐口內，繼續鼓風，使爐內溫度不斷升高。當爐溫升到1300℃左右的時候，斜擱在爐口內的生鐵的一端開始熔化， 開始不斷地滴鐵水，這時，煉鋼工人便用大鐵鉗鉗住生鐵在爐外的一端，左右移動，使鐵水均勻地淋到熟鐵上。同時，不停地翻動熟鐵，使熟鐵各部分都能均勻地吸收鐵水。淋完兩次後，便把熟鐵夾到鐵砧上鍛打。去除雜質，就得到了需要的鋼坯，俗稱「鋼團」。

以上我們介紹了「灌鋼」的不同操作工藝，這些先進的科學技術成果，都是我國古代勞動人民的智慧結晶。正是由於他們的發明創造，使我國古代的煉鋼技術自立於世界之林，為我們中華民族爭得了榮譽。

D. 中國古代冶煉史

中國是世界上最早生產鋼的國家之一。考古工作者曾經在湖南長沙楊家山春秋晚期的墓葬中發掘出一把銅格「鐵劍」，通過金相檢驗，結果證明是鋼制的。這是迄今為止我們見到的中國最早的鋼制實物。它說明從春秋晚期起中國就有煉鋼生產了，煉鋼生產在中國已有2500多年的歷史。

春秋戰國時期，楚國製造的兵器聞名天下。《史記·禮書》和《苟子·議兵篇》中都談到楚國的宛（今河南省南陽）出產的兵器刃鋒象蜂刺三樣厲害，這肯定是鋼制的。因為鐵制的刀劍過於柔軟，不可能達到象蜂刺一樣的銳利程度。當時西方古羅馬士兵使用的刀劍是熟鐵的，在戰場上交鋒時一刺便彎，再刺之前非要放在地上用腳踩直不可。公元1世紀時歐洲人普利尼曾經說過：「雖然鐵的種類多而又多，但是沒有一種能和中國的鋼比美。」可是春秋戰國時期，中國人究竟是採取什麼方法進行煉鋼生產的呢？人們在文獻資料中還沒有找到記載，而考古工作者在對河北易縣燕下都出土的部分鋼兵器進行科學檢驗的時候卻揭示出中國最古老的煉鋼法。

我們知道，生鐵、熟鐵和鋼的主要區別在於含碳量上，含碳量超過2％的鐵，叫生鐵；含碳量低於0.05％的鐵，叫熟鐵；含碳量在0．05％－2％當中的鐵，稱為鋼。中國古代最早的煉鋼工藝流程是：先採用木炭作燃料，在爐中將鐵礦石冶煉成呈海綿狀的固體塊，待爐子冷後取出，叫塊煉鐵。塊煉鐵含碳量低，質地軟，雜質多，是人類早期煉得的熟鐵。再用塊煉鐵作原料，在碳火中加熱吸碳，提高含碳量，然後經過鍛打，除掉雜質又滲進碳，從而得到鋼。這種鋼，叫塊煉鐵滲碳鋼。河北易縣燕下都出土的鋼兵器，都是用塊煉鐵滲碳鋼製造的。

用塊煉鐵透碳鋼製造的刀，雖然比較鋒利，但仍然達不到能夠「斬金斷玉，削鐵如泥」的程度。因為這種鋼的質量還不夠好，煉這種鋼碳滲進的多少，分布的是否均勻，雜質除掉的程度，都非常難掌握，而且生產效率極低。為了提高鋼的質量，中國古代工匠從西漢中期起發明了「百煉鋼」的新工藝。

所謂「百煉鋼」，就是將塊煉鐵反復加熱折疊鍛打，使鋼的組織緻密、成份均勻，雜質減少，從而提高鋼的質量。用百煉鋼製成的刀劍質量很高。1974年，山東省臨沂地區蒼山漢墓中，出土了一把東漢永初六年（公元112年）製造的鋼刀，全長111．5厘米，刀背有錯金銘文：「永初六年五月丙午造卅湅大刀吉羊宜子孫」。「湅」，即是煉的意思。這是迄今為止發掘出的最早的百煉鋼類型的產品。科學檢驗表明，這把鋼刀含碳量比較均勻，刃部經過淬水，所含雜質與現代熟鐵相似。百煉鋼的品種繁多，見於記載的有：「五煉」、「九煉」、「卅煉」、「五十煉」、「七十二煉」及「百煉」。煉字前面這些具體數字的特定含義，研究者一般認為是指加熱的次數，即煉了多少火。北宋著名科學家沈括在《夢溪筆談》里敘述磁州百煉鋼的過程，就是連續燒鍛百餘次，至斤兩不減為止。曹操曾命有司造「百辟刀」五把，在《內誡令》中稱它們為「百煉利器」。孫權有三口寶刀，其中一口名「百煉」。蒲元為劉備造的寶刀，上刻「七十二煉」。由此可見，在三國時期，百煉鋼已經相當普遍了。 百煉鋼的需要越來越大，由於它的原料塊煉鐵的生產效率很低，冶煉出來以後必須經過「冷化」，才能得到，所以，百煉鋼的發展受到限制。為了突破這種限制，中國古代工匠又發明了一種新的生鐵煉鋼技術——炒鋼。

炒鋼，就是把生鐵加熱到熔化或基本熔化之後，在熔爐中加以攪拌，借空氣中的氧把生鐵中所含的碳化掉，從而得到鋼。這種煉鋼新工藝，可以在東漢末年的史籍中找到間接的描述。《太平經》卷七十二中記載：「使工師擊冶石，求其鐵燒冶之，使成水，乃後使良工萬鍛之，乃成莫邪（古代的利劍）耶。」這段話雖然沒有明確提出炒鋼二字，卻把炒鋼工藝包含進去了。因為把鐵礦煉成液體，當然只能是生鐵水，而在「乃後萬鍛」之前一定要炒成鋼或熟鐵才行（實際上熟鐵就是含碳極低的炒鋼），否則生鐵是不能鍛的，更甭說「萬鍛」了。這是一個從鐵礦石煉成生鐵水，再炒出鋼，最後鍛造成優質兵器的全過程。炒鋼的發明，是煉鋼史上的一次技術革命。在歐洲，炒鋼始於18世紀的英國，比中國要晚1600多年。

在三國時期，炒鋼還是一種新技術，大多數的冶鐵匠還沒有掌握它。從《諸葛亮別傳》關於蒲元在斜谷口為諸葛亮鑄刀，「鎔金造器，特異常法，的記載中，我們可以判斷：蒲元這次鑄刀使用的一定是炒鋼技術。另外，要想鍛制出能夠「斬金斷玉，削鐵如泥」的「神刀」，最後一道工序淬火也至關重要。所謂「淬火」』，就是先把打好的鋼刀放在爐火上燒紅，然後立刻放入冷水中適當蘸浸，讓它驟然冷卻。這樣反復幾次，鋼刀就會變得堅韌而富有彈性了。淬火工序看起來容易，但操作起來極難掌握得恰到好處，燒熱的火候、冷卻的程度、水質的優劣，都有很大關系。淬火淬得不夠，則刀鋒不硬，容易卷刃；淬火淬過頭，刀鋒會變脆，容易折斷；淬火淬得合適，非有極其豐富的經驗不可。據《諸葛亮別傳》上講，蒲元對淬火用的水質很有研究。他認為「蜀江爽烈」，適宜於淬刀，而「漢水鈍弱」，不能用來淬力，涪水也不可用。他在斜谷口為諸葛亮造刀，專門派士兵到成都去取江水。由於山路崎嶇，坎坷難行，所取的江水打翻了一大半，士兵們就摻入了一些活水。水運到以後，當即就被蒲元識破了，「於是咸其驚服，稱為神妙。」在1700年前，蒲元就發現了水質的優劣會影響淬火的效果，這實在是了不起的成就。而在歐洲，到近代才開始研究這個問題。

綜上所述，蒲元的「神刀」是運用當時先進的炒鋼冶煉技術，綜合豐富的淬火經驗煉成的。

提煉出一套好的管理開發經驗和技術成果
伴隨著品種鋼的開發，工藝技術的升級改造，第三煉鋼廠在不斷總結經驗的基礎上，逐步形成了一整套適應品種鋼開發、生產、崗位操作全過程的管理經驗。過去該廠生產、技術，設備各守一攤，各強調各的要求，造成管理過程的脫節。隨著品種鋼的開發、冶煉，他們圍繞多出鋼、多出好鋼這個中心，在每次制定品種鋼方案時，將目標管理引入管理機制，確定了由技術科牽頭，生產組織、車間及相關設備保證人員協同作戰，專題研究部署，方案一經確定，各部門必須嚴格執行。新的管理模式，使技術、生產、設備、車間直至操作崗位，形成了一個有機的整體，保證了品種開發全過程的順暢。並在此基礎上，第三煉鋼廠把目標化管理引入品種鋼開發機制中。過去，在生產中廠里只是訂出各工序干什麼？怎麼干？操作人員只管本工序，不考慮給下道工序創造條件，最終的結果是反映在產品上。實行目標管理後，不僅是訂出各工序干什麼？怎麼干？同時還提出各工序到達下道工序的目標要求，細化到每個工序點、每個班和每個澆次，作為考核本工序的依據。為解決轉爐出鋼帶渣量的問題，他們以LF爐到站檢測為依據；為實現鑄機低溫快注的要求，把鑄機中間包溫度作為考核LF爐出站溫度的考核依據，以此類推，環環相扣。崗位工人上崗後，對自己崗位今天要完成的任務一目瞭然，使上下工序之間的銜接更加緊湊。實行目標管理後，把過去的結果控制變成了過程式控制制，提高了全廠的管理和操作水平。
多煉鋼，多煉好鋼，離不開技術攻關，該廠在品種鋼開發中摸索總結出了一批好的技術成果，為品種鋼的開發、生產提供了堅實的保證。他們根據主體裝備、產品現狀、用戶需求等特點進行分析，對限制性環節開展攻關。低碳鋼冶煉最大的難題是爐襯侵蝕快，連澆爐數低，他們在技術上採取對轉爐渣系進行調整，開發出低碳鋼專用稠渣劑，從而減少鋼水對爐襯的侵蝕。技術人員還通過改進中包材質，調整鑄機塞棒、浸入式套管和水口「三大件」的材質配方，對結晶器和一次冷卻工藝進行調整等技術攻關，使連澆爐數從最初的不到8爐，提高到14爐。針對轉爐下渣多、鋼包自開率低，高碳鋼鑄坯縮孔嚴重等問題，廠里組織專門攻關小組，對轉爐擋渣鋼包自開率、鑄機低溫澆鑄進行專題攻關，取得了明顯的效果，目前，轉爐擋渣成功率、大包自開率都保持在95％以上；高碳鋼中包鋼水過熱度控制在35℃以下。針對4號鑄機產品供不應求的矛盾，該廠對其從生產組織上，千方百計壓縮輔助時間；在生產工藝上推廣新型中間包包襯耐材，使烘烤時間由原來的2．5小時，減少到1．5小時，連澆爐最高達到24爐／次，月產量增加0．8萬噸左右。
鋼水出爐溫度在1600℃以上，鋼坯溫度也有600℃

E. 我國古代是如何煉鐵的

古代世界冶煉生鐵的技術最早發現於中亞，但是由於煉鐵爐過小，鼓風力弱，只能煉出海綿狀的塊煉鐵。從春秋晚期開始，中國在煉鐵技術上就開始獨領風騷，豎式煉鐵爐成了生鐵冶煉的主要設備。特別是到了漢代，國家專營的冶鐵作坊技藝精進，使生鐵得以大量生產。

高爐的鼓風設備叫「橐」（音tuó），是一隻皮製的鼓風機。這種橐，在漢代又作了進一步的改進，由皮革製作的風囊和木架構成，有入風口和排風口，把幾個橐連在一起的稱為排橐或排，它可以增大進風量，增強燃燒的火力，把爐溫迅速提高到煉鐵所需要的1200多度。最早，橐用人力畜力帶動。據史書記載，當時的煉鐵，需要上百匹馬拉動大型排橐鼓風，加上裝運礦石的成百上千的工人，真是人強馬壯。但是，無論人力還是畜力鼓風機都不能滿足日益發展的煉鐵的需要，煉鐵業呼喚更有力的鼓風機的出現，於是功率更強大的水力鼓風機——水排應運而生了。宋代的王禎在《農書》中詳細記載了水排的結構和工作原理，並繪圖說明。水排是在湍急的水流之濱豎立起的巨大的木輪，靠水流的沖擊力帶動木輪轉動，再由傳動機構帶動橐排的轉動，從而將強大的風吹入高爐。古代水力鼓風機所包括的動力機構、傳動機構和工作機構三部分已經達到相當完備的程度，製作技術和尺寸大小和中國高爐的規模相適應，舉世無匹。

鑄鐵柔化術是中國古代鋼鐵業的另一重大發明。鑄鐵煉制出來之後，因為性脆、缺乏韌性而不適合鍛造優良的鐵器。而適合鍛造鐵器的鑄鐵，因熱處理的溫度和方法的不同，分作白心可鍛鑄鐵和黑心可鍛鑄鐵兩種。白心可鍛鑄鐵具有比較高的硬度和強度，黑心可鍛鑄鐵具有較好的耐沖擊性。這種技術的關鍵是將普通鑄鐵長時間高溫加熱，使其中的化合碳發生變化，當碳的含量介於鑄鐵和鋼之間，其性質也隨之變化，具有較強的延展性並保持了一定的硬度。這種技術叫鑄鐵柔化術。

炒鐵是古代中國鋼鐵冶煉的重大發明，是一種簡便有效的煉鐵術。方法是把含碳量過高的可鍛鑄鐵加熱到半流體狀態，再和鐵礦石粉混和起來不斷「翻炒」，讓鑄鐵中所含碳元素不斷滲出、氧化，從而得到中碳鋼或低碳鋼。如果繼續炒下去，就得到含碳更低的熟鐵。這種方法始於西漢，東漢的《太平經》中就明確記載了炒鐵技術。

兩晉南北朝時，新的灌鋼技術興起了。這種方法是先將生鐵炒成熟鐵，然後同生鐵一起加熱，由於生鐵的熔點低，易於熔化，待生鐵熔化後，它便「灌」入熟鐵中，使熟鐵增碳而得到鋼。這樣，只要配好生熟鐵用量的比例，就能比較准確地控制鋼中含碳水平，再經過反復鍛打，就可以得到質地均勻的鋼材。這種方法比較容易掌握，工效提高較大，因此南北朝以後成為主要煉鋼方法。灌鋼技術在南北朝時已相當流行，這種方法是在炒鋼的實踐過程中逐步發展起來的。

F. 古代是怎麼進行冶煉的

先秦到西漢中晚期，主要的制鋼工藝是塊鐵滲碳法，此法首先由礦石煉得塊煉鐵，其次再由塊煉鐵滲碳煉製成鋼。當然也有不經第二步一次還原煉製成鋼的，此鋼也叫塊煉鋼或自然鋼。當時，煉鋼技術首先在南方的楚國達到較高水平，就連秦昭王都稱贊「楚之鐵劍利」。

為了獲得更加鋒利和堅韌的武器，工匠們又發明了「百煉鋼」。「百煉鋼」，是將塊煉鐵反復加熱折疊鍛打，讓鋼體成分更均勻，雜質更少，從而提高鋼鐵器物的質量。1974年山東省臨沂地區蒼山漢墓出土的一把東漢永初六年（公元112年）的鋼刀，是迄今為止發掘出最早的百煉鋼。

我國古代炒鋼技術約發明於西漢中晚期，一直沿用到明清。此法乃是一種半液態的冶煉方法，需先將生鐵加熱到半液態後，利用鼓風中的氧使生鐵脫碳為鋼和熟鐵成分范圍。因為在其過程中需要不斷炒動金屬，因此被成為「炒鋼」。

(6)古代鋼鐵冶煉需要多少擴展閱讀

我國古代煉鋼技術最早發明於春秋晚期。目前發現最早的鋼制器物是長沙楊家山出土的春秋晚期鋼劍，而這已經證明了我國的煉鋼歷史至少有2500年！

中國古代最初是使用自然銅，商代早期已能用火法煉制銅錫合金的青銅。冶煉青銅的過程較復雜，大概是先把選好的礦石加入熔劑，再放在煉爐內，燃木炭熔煉，等火候成熟，取精煉銅液，棄去煉渣，即得初銅。初銅仍比較粗，需再經提煉才能獲得純凈的紅銅。紅銅加錫、鉛熔成合金，即是青銅。

G. 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

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