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大汉光熹
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第3部分

当时的炼铁方法是:先用碎块矿石和木炭以及助溶剂混合配好,装入坩埚,装炉前,先在炉底铺上一层适当数量的砖瓦碎片,使炉底通风;并留出许多“火口”放进易燃物,以便点火,接着就铺上一层木炭,在木炭上安装成行坩埚;然后在这层坩埚之上再铺上一层木炭,在木炭上再安装成行坩埚,待炉装满,便可以从“火口”点火,并加以鼓风,使坩埚中矿石还原溶化成生铁。第三,鼓风技术的发展。高炉炼铁和冶铁技术的发展,与鼓风技术的改进是分不开的。我国古代炼铁高炉是用皮制的“橐”作为鼓风器的。随着时间的推移以及经验的积累,人们逐步改变了鼓风的方法。在大型的冶炼炉中不止有一个鼓风器,而是增加鼓风器和鼓风管,使得炉中燃料充分燃烧,提高炉子的温度,加速冶炼的进程。在瓦房庄的冶铁遗址中,有大量的鼓风管出土,其中有一部分带有弯头的陶制鼓风管,粗端内径约100mm,细端内径为50mm,长约400mm。由于陶胎鼓风管下测泥层被烧琉,经测定,其烧琉温度当为1250℃~1280℃之间。从此温度及挖掘出的实物可判断,汉代南阳冶铁炉装有热鼓风装置(《南阳汉代冶铁》,中州古籍出版社,1995年12月,第23页。)。这种装置利用炉口余热把风管内冷风变成热风鼓进熔炉,既提高了熔炉温度,又缩短了冶炼时间,提高了铁水质量。就鼓风动力而言,出现了“人排”鼓风动力,畜力鼓风,如“马排”、“牛排”等。东汉建武七年(31),杜诗任南阳太守,创造了用水力鼓风的“水排”,并进行了推广。利用水排鼓风,铸造农具,比用人力鼓风要“用力少,见功多”,并取得良好的效果。现今发掘的桐柏县张畈村的冶铁遗址距矿山较远,而是建在河流旁,很可能就是利用“水排”来鼓风的缘故。水排的发明和应用,不仅提高了鼓风能力,而且大大降低了成本,因而长期被冶铁工业所沿用。像这样以水为动力的鼓风机械,欧州在1100多年后才出现。

鼓风技术的改进,促进了冶铁技术的发展。除了冶铸生铁技术的快速发展之外,还创造了铸铁柔化工艺,出现了灰口铸铁及球墨铸铁。在南阳市北关瓦房庄汉代冶铁遗址出土的铁器中,经分析检验,可以看到汉代的农具主要采用可锻铸铁。在其中检验的12件农具中,有9件是可锻铸铁,2件是铸铁脱碳钢,1件是白口铁。这表明在铸铁中已经采用了柔化技术。从质量上看,当时的铸铁柔化技术已相当稳定。在瓦房庄冶铁遗址的东汉地层中出土的135号铁钁,它的石墨组织虽不是出自铸态,而是在高温退火

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