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- 明代炼铁方法
- 古代为什么不用煤炭炼钢
- 炼铁工艺的发展史
- 古代5大炼铁的方法
- 古代炼铁温度
时至明代,这种灌钢的冶炼技术又有了很大程度的发展。著名科学家宋应星在他所著的《天工开物》一书中,详细地记述了当时的灌钢工艺。他说:
“凡钢铁炼法,用熟铁打成薄片如指头阔,长寸半许,以铁片束包尖紧,生铁安置其上,又用破草履盖其上,泥涂其底下。洪炉鼓鞴(bèi),火力到时,生钢先化,渗淋熟铁之中,两情投合。取出加锤,再炼再锤,不一而足。俗名团钢,亦曰灌钢者是也。”
宋应星这段话的意思是说:炼钢的方法,是先把熟铁打成像手指头那样宽,一寸半左右长的薄片,然后用熟铁片束包扎紧,再将生铁放在扎紧的熟铁片上面。随后,盖上破草鞋(要用沾有泥土的,这样才不致于立即被烧毁),另外,在铁片底下还要涂上泥浆。当这一切都做完之后,把它放进洪炉里,用劲鼓风,达到需要的温度时,生铁便先熔化成铁液,渗淋到下面的熟铁中,两者便互相融合了。这时,就可取出锤打。经过再炼再锤,反复多次,才行。这样锤炼出来的钢,俗称团钢,也叫灌钢。
我们不难发现,明代灌钢的冶炼方法已跟宋代大不相同:人们不再用泥封炉,而改用涂***鞋遮盖;不把生铁片嵌在盘绕的熟铁条中,而把生铁片覆盖在捆紧的熟铁片上。这两种方法的改进是具有很大进步性的。正如杨宽先生在《中国古代冶铁技术发展史》一书中所分析的那样:“他们不用泥封而用涂泥草鞋来遮盖,一方面是使炼钢炉依然能够从空气中得到氧,使生铁在还原气氛下熔化;一方面是使大部分火焰反射人炉内,以提高冶炼温度。他们把熟铁打成薄片后夹紧捆住,无非使生铁的铁液能够准到若干熟铁薄片的夹缝中,增加生铁和熟铁的接触面,使熟铁易于吸收生铁的铁液,能够使碳分均匀地渗入。”
明代,除了宋应星所记述的这一改进的灌钢技术外,还产生了一种新型的灌钢冶炼方法,这就是“苏钢”冶炼法。
“苏钢”是灌钢发展的高级阶段,灌钢的优点在这里得到了最充分的表现。
相传,“苏钢”是由江苏人发明的,所以称为“苏钢”。
它的冶炼方法,明朝的唐顺之,在他所著的《武编?前编?铁》中有简略的记载,他说:“以生铁与熟铁并铸,待其极熟,生铁欲流,则以生铁于熟铁上,擦而入之。”也就是说,把生铁与熟铁放在一块冶炼,等到生铁熔化,铁汁欲流时,则将生铁水擦入熟铁中,灌钢就炼成了
古代为什么不用煤炭炼钢首先,古人没有刻意去研究开采技术。其实在古代,人们对于煤炭和石油的需要不是很大,因为当时只要掌握砖木取火或者保存火种的技能就已经很了不起了。满足基本的生活需要,当然统治者也需要巩固自己的势力,所以没有浪费大量的财力。
其次,古人对于煤炭的概念不熟悉。因为煤炭今天普遍使用,是因为人类已经不能满足以前的生活方式。所以开始探索新能源,然后发现了在地底下的煤炭,才会有开采工具的出现,改变了传统生活方式,提高了人生生活水平技能。
一是那时煤炭还没有大规模使用,不好开采,发现的矿脉也少。
二是煤炭炼铁技术、工艺还没有成型。
炼铁工艺的发展史炼铁工艺是金属冶炼的重要分支之一,用于把铁矿石加热还原后,得到高纯度铁质材料。以下是炼铁工艺的发展史:
1. 古代冶铁技术:最早的铁器出现在距今约5000年前的中东地区,当时的铁器制作技术主要采用炭烤法得到铁籽,并通过锻造和钳工工艺制作。中国铁器的出现可以追溯到西周时期,采用的是青铜器上盛行的铸造工艺,即将熔化的铜或铜锡合金注入砂壳或土壳中铸造而成。
2. 高炉炼铁:公元前5世纪,古代中国的战国时期发明了鼓风炉和耀州窑,是炼铁史上的重大里程碑。到了公元前3世纪,中国的蜀汉王朝的炼铁技术远先于当时世界其他国家,采用有水冲循环系统的高炉技术炼制出高纯度的生铁。在欧洲,高炉技术直到14世纪才流行开来,并在工业革命时期发展得如火如荼。
3. 焦化技术:为了生产高质量的铁质材料,炼铁过程需要高温反应来促进矿石还原。而这些高温反应需要燃料,而燃料的生产对于铁生产的成本和环境影响非常关键。由于木材和炭炉燃料的供应日益短缺,人们开始实施大规模的焦化技术生产更为高效、经济和环保的焦炭,以满足炼铁生产的需要。
4. 现代炼铁工艺:随着工业化和科技进步,现代炼铁工艺已经越来越高效、自动化和环保,比如采用高温炉、氧气增压工艺、磁选、真空退火等许多新技术。同时,通过国际合作和共享经验,各国也努力探索可持续发展的炼铁新工艺,进一步提高铁质材料的质量、减少环境污染,并更好地适应市场和环境变化。
总的来说,随着人类对材料科学和冶金工业的不断深入研究,炼铁工艺已经从原始的手工工艺发展到几百年前的高炉技术,再到今天的高科技自动化工艺,为人类制造物质和创造繁荣的历史进程做出了重要贡献。
古代5大炼铁的方法5大炼铁的方法:
1、春秋时代,炼铁方法是块炼铁,即在较低的冶炼温度下,将铁矿石固态还原获得海绵铁,再经锻打成的铁块。冶炼块炼铁,一般采用地炉、平地筑炉和竖炉3种。
2、战国初期,我国已掌握了脱碳、热处理技术方法,发明了韧性铸铁。战国后期,又发明了可重复使用的“铁范”。
3、西汉时期,出现坩埚炼铁法。同时,炼铁竖炉规模进一步扩大。1975年,在郑州附近古荥镇发现和发掘出汉代冶铁遗址,场址面积达12万平方米,发掘出两座并列的高炉炉基,高炉容积约50立方米。西汉时期还发明了“炒钢法”,即利用生铁“炒”成熟铁或钢的新工艺,产品称为炒钢。同时,还兴起“百炼钢”技术。
5、东汉,光武帝时,发明了水力鼓风炉,即“水排”。
古代炼铁温度技术落后,古代人打铁温度达不到2000度。
古代人即使利用风箱、木炭等冶炼工具,也没有办法让铁的温度达到2000度左右,因为冶炼的技术还是有限的,特别是增加氧气含量。中国的冶铁术略晚于西方,而西方用燃烧木炭的方法才能使铁的温度达到1200度,这几乎是当时能够达到的最高工艺温度。
但是冶炼生铁的技术要求铁是处于液态的,可当时所能达到的1200度工艺温度却不能使纯铁变为液态,因为铁的熔点使1535度。但是古代人们利用聪明才智,在铁中溶入硫、磷、硅、锰等溶料特别是加入碳以后,可以使熔点降至1150度左右,只要选取了适当的器皿和工艺,就可以得到液态生铁。