2014年1月5日星期日

远远落后于世界的古代支那炼铁术

赫梯人4000年前第一次掌握了炼铁术,这种技术缓慢地向世界各地传播,战国时期的古代支那,开始出现了铁器。

西方的炼铁术几千年没有什么变化,一直采用块炼法炼制熟铁,然后作渗碳钢。

但古代的支那人一直没有掌握块炼法冶炼熟铁,也不会渗碳法造钢,支那人走了一条与世界截然不同的路,这条路费时费力,但支那人一直使用到满清末年。这就是融炼生铁,使用高炉,高温1100-1200度,使铁矿石融化成铁水,流出后成为生铁。

古代西方人未必不知道这种办法,但生铁非常脆,在西方人眼里,这是废品。

直到14世纪,由于制造火炮需要大量的金属,青铜和熟铁远远不能满足需要,西方人不得已,才采用生铁铸造火炮,支那人由此而沾沾自喜,支那使用生铁的技术领先西方一千多年,这简直是把无耻当荣耀。

支那古代如果想获得钢或熟铁,必须反复加热生铁再锻打,因为生铁很脆,一般温度下无法锻造,所以必须把生铁加热到接近融化的高温,锻打才成为可能。

这种高温锻打,是为了排除生铁里的碳、硫、磷等各种杂质,费时费力。


这是古代西方以及世界各地都普遍采用的块炼法。

这种炼铁术并非高科技,可古代支那人一直没有掌握。

炒钢

  炒钢因在冶炼过程中要不断地搅拌好像炒菜一样而得名。

  炒钢的原料是生铁,操作要点是把生铁加热到液态或半液态,利用鼓风或撒入精矿粉等方法,令硅、锰、碳氧化,把含碳量降低到钢和熟铁的成分范围。炒钢的产品多是低碳钢和熟铁,但是如果控制得好,也可以得到中碳钢和高碳钢。


历史沿革

  迄今世界上年代最早的炒钢冶金技术,我国在西汉早期就已发明和广泛应用了。徐州狮子山楚王陵考古发现:楚王陵保存着一处完整的西汉楚王武库,库中堆满各式成捆的实战楚汉兵器,兵器虽历时2000多年,依然锋利无比,轻轻一划刃锋力透十余层厚纸。北京科技大学冶金与材料史研究所对武库铁器的研究分析表明:当时的钢铁技术正处于发展时期,淬火工艺、冷锻技术、炒钢制作均已使用。楚王陵的年代下限为公元前154年,这表明我国在西汉早期(公元前2 世纪中叶)已发明并使用了炒钢技术。

  近年在河南巩义市铁生沟、南阳瓦房庄等处都发现过汉代炒钢炉遗址。巩义市遗址断代是西汉中期到新莽,瓦房庄遗址使用时间比较长,由西汉中期到东汉晚期。另外,铁生沟还出土了一些炒炼产品,经分析,有的含碳量是百分之一·二八,有的是百分之○·○四八。文献上关于炒钢的记载最早见于东汉《太平经》卷七十二,书中说:“使工师击治石,求其铁,烧冶之,使成水,乃后使良工万锻之,乃成莫邪耶。”这“水”应指生铁水。“万锻”应指生铁脱碳成钢后的反覆锻打。

  目前所发现的最早的炒钢实物,是1978年在江苏徐州出土的一把东汉建初二年(公元77年)的“五十湅(炼)”长剑,还有1974年在山东苍山出土的东汉永初六年(公元112年)的“三十湅”大刀。经科学鉴定,它们都是以炒钢为原料,经多次反复加热折叠锻打而成的。同时这也说明,东汉前期炒钢技术已得到了较为普遍的应用。

优点

  炒钢的优点是成分可适当控制,生产率比较高,质量也比较好。在现代,人们常把由矿石直接制钢的工艺叫一步冶炼或直接冶炼,而把先由矿石冶炼成生铁、然后再由生铁炼钢的工艺叫两步冶炼或间接冶炼。炒钢的生产过程也分两步:先炼生铁,后炼钢。因而在某种意义上说,炒钢的出现便是两步炼钢的开始,是具有划时代意义的重大事件。它进一步促进了我国古代铁器的广泛使用和社会生产力的发展。

  十八世纪中叶,英国发明了炒钢法,在产业革命中起了很大的作用。马克思怀着极大的热情给予了很高的评价,说不管怎样赞许也不会夸大了这一革新的重要意义。
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支那学者真是无耻到极点。根本不存在的炒钢法,说的有鼻子有眼!

看看英国18世纪发明的普德林法,这才是世界上第一种生熟炼,能把劣质的生铁脱碳成熟铁。

普德林炉的几个特点:

1,用水力或蒸汽鼓风机进行强力鼓风,而且鼓进炉子里的是几百度的热风。
天工开物里,生铁水流到池塘里再搅拌,根本没有足够的氧气进行脱碳。

2;焦炭作燃料,焦炭的燃烧值比木炭高得多,燃烧更持久,炉温也更高,但是焦炭含有硫磷等杂质,这也是炼铁是最头疼的问题,所以普德林采用了反射炉。

3:普德林法采用了反射炉,焦炭和生铁水完全不接触,尽可能地避免了交谈中的硫磷杂质融入铁水里。

4:用铁棍长时间地搅拌,这才能使生铁水能够和氧气充分接触,进行脱碳。

普德林炉的炉温可以达到1400度,这样的温度下,生铁水变得很稀薄,持续搅拌到最后,成为熟铁时,变成非常粘稠的胶状物,这是因为熟铁的熔点远远高过生铁(1100-1200度),超过1400度。

具备了以上所有的特点,普德林法才真正具有实用性。

天工开物里的生熟炼,不过是用柳木棍子搅拌几下生铁水,根本无法脱碳,得到的依然还是生铁!

支那古代的炼铁炉全是单室,没有反射炉,没有焦炭,没有强力的鼓风机(水力或蒸汽鼓风),没有1400度的高温,如何能够进行生铁脱碳?

有一点点常识的人的都能看出来这种所谓的炒钢法完全是扯淡!


宋应星《天工开物》卷一四“铁”条:

“若造熟铁,则生铁流出时,相连数尺内,低下数寸,筑一方塘,短墙抵之。其铁流入塘内,数人执持柳木棍排立墙上。先以污潮泥晒干。舂筛细罗如面,一人疾手撒,众人柳棍疾搅,即时炒成熟铁。其柳棍每炒一次烧折二三寸,再用则又更之。炒过稍冷之时,或有就塘内斩划成方块者,或有提出挥椎打圆后货者。若浏阳诸冶,不知出此也。”
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这里所说的的"熟铁"很明显还是生铁,生铁水流到炉外,接触到空气,进行冷却中,用柳木棍子搅拌几下,即时就变成了熟铁,很明显这里的"熟铁"不是现在的熟铁.

可支那人就非要把它们混为一谈,认准这就是炒钢法,支那人最先发明了用柳木棍子把生铁炒成熟铁或钢!

炒钢的原料是生铁,操作要点是把生铁加热到液态或半液态,利用鼓风或撒入精矿粉等方法,令硅、锰、碳氧化,把含碳量降低到钢和熟铁的成分范围。炒钢的产品多是低碳钢和熟铁,但是如果控制得好,也可以得到中碳钢和高碳钢。
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1856年,英国人贝塞麦发明了转炉炼钢法,把生铁水加热到1400度,停止加热,只向炉内吹入氧气,这时铁水中碳氧化释放大量的热,使炉温继续升高到1600度,不断的搅拌铁水并进行强力鼓风,使碳、硫、磷、硅等杂质和氧气反应。

支那古代根本没有强力鼓风设备,也没有办法使炉温达到1400度高温,而且在这种高温下还要进行搅拌。

没有这些必要条件,生铁水根本无法脱碳成熟铁或钢!




















1885年贝塞麦炼钢转炉

生铁的熔点是1100-1200度。支那古人的炉温勉强能把生铁融化成铁水。

熟铁的熔点超过1400度,铁的纯度越高,熔点也越高,纯铁的熔点是1535度。

1200度炉温下的生铁水,如果真的开始脱碳,很快就会变得粘稠,最后成为固体。

所以在1400度以上的炉温实现之前,所谓的生铁水脱碳根本不可能!




6 条评论:

  1. 支那无耻的百科条目:

    东汉晚期著作《太平经》卷七十二《不用大言无效诀》第110页说: 今军师兵,不详之器也,君子本不当有也,……不贵用之也。但备不然,有急乃后使工师去治石,求其中铁,烧冶之使成水,乃后使良工万锻之,乃成莫邪.从这里,可知在汉时期普遍的炼钢技术是:先寻求铁矿石,冶炼成生铁水,即所谓烧冶之使成水 ,然后炒炼成钢,再反复锻打,制成莫邪一类的钢剑,即所谓万锻之,乃成莫邪.王充在《论衡·率性篇》中曾说,世上价值千金的宝剑,如棠溪、鱼肠、龙泉、太阿之类,原本是矿山中普通的铁,冶工把它们锻炼成锋利的剑,岂是锻炼的原料有什么不同,而是由于锻炼到家。如果用价值一金的剑, 更熟锻炼,足其火,齐其■(xiān,音先,锋利) ,也就和价值千金的剑相同了。这样出于天然的 铁石 ,经过锻炼就 变易故质 ,产生了质的变化。从这段话,我们可以知道:在汉代用一般的铁经过反复炒熟锻炼也能成为钢。所说 更熟锻炼 ,就是反复炒熟和锻炼。由于东汉炼钢技术的进步,铁工具多用钢刃,《考工记·本人》郑玄注: 首六寸,谓今刚关头斧。 贾公彦疏:汉时斧近刃,皆以刚铁为之。 到三国时,用钢制作兵器就更加广泛了。

    东汉时已有熟铁的专门名称。许慎《说文解字》说: 鍒(róu,音柔),铁之耎(ruǎn,音软,柔弱)也 , 鍒 就是柔软的熟铁的专门名称,这正是对刚铁而言。这时以刚柔的性质,分别用来称呼钢和熟铁,该是和当时炒钢技术的推广、钢和熟铁的生产增加有关。
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    烧冶之使成水,乃后使良工万锻之,乃成莫邪.

    这句话说的很清楚,先把铁矿石融化成生铁水,然后反复加热锻打生铁去除杂质,最后得到钢!

    任何铁矿石,只要下足功夫,反反复复地加热锻打,都会得到好钢。

    所以古人说,好铁是打出来的,就是这个道理!


    古代的熟铁并非现在的熟铁,古人说的“柔铁”才是真正的熟铁,这种熟铁是把生铁锻打到极致,几乎脱掉所有的杂质才能获得。

    何意百炼刚,化作绕指柔

    古人也知道这个现象。

    梦溪笔谈--辩证二:

    世间锻铁所谓钢铁者,用柔铁屈盘之,乃以生铁陷其间,泥封炼之,锻令相入,谓
    之“团钢”,亦谓之“灌钢”。此乃伪钢耳,暂假生铁以为坚,二三炼则生铁自熟,仍
    是柔铁。然而天下莫以为非者,盖未识真钢耳。余出使,至磁州锻坊,观炼铁,方识真
    钢。凡铁之有钢者,如面中有筋,濯尽柔面,则面筋乃见。炼钢亦然,但取精铁,锻之
    百余火,每锻称之,一锻一轻,至累锻而斤两不减,则纯钢也,虽百炼不耗矣。此乃铁
    之精纯者,其色清明,磨莹之,则黯黯然青且黑,与常铁迥异。亦有炼之至尽而全无钢
    者,皆系地之所产。
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    这里的百炼钢就是低碳钢,省生铁里的杂质经过长时间锻打,几乎去除。
    如果再打下去,得到的就是一块柔铁(熟铁),全无刚性。

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  2. 最早的炒铁法是英国工业革命时发明的普德林法,可以把生铁炼成熟铁,如果控制的好,也可以得到熟铁,中国号称西汉时(公元前2世纪)就已经发明了炒钢法,比欧洲人早了一千余年,老调重弹,弹了又弹,所谓证据,找了几条。

    1: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》系道家著作,基本上保持了东汉中晚期的原貌。

    2: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。

    3: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。


    完全是胡扯淡。尤其第二条,一个显然是炒钢,什么证据都没拿出来,就下了结论。


    而太平经里的记载,不过是一般的把生铁锻打除杂的过程。

    所谓普德林法炼铁,使用的是反射炉,焦炭和生铁块(pig iron)不直接接触,通过空气和炉壁传热,这种传热效率不如单室炉,但可以避免焦炭里的杂质(主要是硫磷等有害物质)进入铁水。

    然后使用蒸汽机鼓风,使炉温达到1400度左右,这个温度下,生铁化为稀薄的铁水,使用铁棍不断的搅拌,铁水中的碳、硫、磷等杂质不断和控制中的氧反应,生成气体逸出。

    显然,如果要做到生熟炼,必须使炉温达到1400度以上,但中国古代的炉温,只能达到1200度,这个温度下,生铁刚刚融化,一旦脱杂,熔点立刻升高,熟铁的熔点是1495度左右,所以,1200度的炉温里,根本无法搅拌。


    实际上,中国古代声称的熟铁根本不是现在意义上的熟铁,这种所谓的生熟炼,根本练不出熟铁,也同样炼不出钢。

    古代的熟铁其实只是一种性能略微改善的铸铁。

    中国古代的冶金方式就是把矿石丢进炉子里,然后把炉温加到1200度,得到一锅生铁水,这种生铁性能极差,全世界都不爱用,单单中国人拿它来凑合。

    为了改善生铁的性能,中国古人发明了使用热处理的方式来改善生铁性能的方式,这就是所谓的生熟炼,进一步被中国人吹嘘成炒钢法,领先世界一千七百多年。

    这种炒钢,在书中记载得很清楚,把生铁块放到炉子里,反复翻炒,可以得到所谓的熟铁。


    古代真正的熟铁,它的名字是柔铁。

    明代宋应星《天工开物》卷一四“铁”条:“若造熟铁,则生铁流出时,相连数尺内,低下数寸,筑一方塘,短墙抵之。其铁流入塘内,数人执持柳木棍排立墙上。先以污潮泥晒干。舂筛细罗如面,一人疾手撒,众人柳棍疾搅,即时炒成熟铁。其柳棍每炒一次烧折二三寸,再用则又更之。炒过稍冷之时,或有就塘内斩划成方块者,或有提出挥椎打圆后货者。若浏阳诸冶,不知出此也。”
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    看看天工开物里的描述,很明显,这种柳木棍搅拌得到的只能是生铁,绝不可能搅拌两下就变成现在的熟铁。


    这种经过一定处理的生铁,古人称之为熟铁而已。


    中国古代的炼铁方式和西方不同之处在于,先把铁矿石炼成生铁水,如果想得到钢或熟铁,只能使用加热锻打的方式,千锤百炼,把生铁中的杂质排除,得到钢或熟铁,而西方人使用的是固体还原法,在1000度以下炉温,把铁矿石炼成铁锭,然后锻打除杂后得到熟铁,再把熟铁渗碳得到渗碳钢。


    由于西方铁矿石来源丰富,品质好,所以熟铁和渗碳钢产量很高,一般的士兵都能用上钢制武器,连农夫的农具也是。

    这在中国是不可想象的。

    据《北史》卷九十,《列传第七十七 艺术上》记载:“怀文造宿铁刀,其法,烧生铁精以重柔铤,数宿则成钢。以柔铁为刀背,浴以五牲之溺,淬以五牲之脂,斩甲过三十札也。”
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    先把生铁锻成熟铁,然后渗碳做成钢,熟铁作芯,钢包铁,很简单的一种焊接工艺,古代西方人早就在大量使用,但在中国古代这就成了神兵利器。

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  3. (明)唐顺之《武编》说: “熟钢无出处,以生铁合熟铁炼成,或以熟铁片夹广铁锅,涂泥入火而团之,或以生铁与熟铁并铸,待其极熟,生铁欲流,则以生铁置熟铁上,擦而入之。”
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    生熟铁混合加温,温度高到生铁快要流动,把生熟铁一起锻打,一边使碳分布均匀,一边也有排除杂质的作用。

    擦而入之,这里的“擦”当是锻打的意思。

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  4. 佛山的铁器铸造业,天启年间就已分为炒铁、铸锅、铁钉、铁线、制针等行业。铁钉用量最广;铁线有大缆、二缆、上绣、中绣、花丝等型号;铁针是用冷作拉丝方法,制作精细。但是,它们的生产关系如何,明代全无资料可寻。我们的讨论,只能以炒铁、铸锅二业为限。佛山的炒铁业,是将生铁烧炼退火打制成可锻铸铁(即熟铁),供铸造、锻制铁器之用。因而又称熟铁业,或小炉,以别于冶炼生铁的大炉。目前所见史料,还只有屈大均的《广东新语》所记。

      “诸所铸器,率以佛山为良。……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,然后可炼熟而为经(锅)也。”“计炒铁之肆有数十,人有数千。一肆数十砧,一砧有十余人,是为小炉。炉有大小,以铁有生熟也。故夫治生铁者,大炉之事也;治熟铁者,小炉之事也。”【80】

      这种小炉,各地都有,原是小商品生产。而在佛山,则规模甚大。“一肆数十砧”,可能有点夸大,即以“十数砧”计,也要用1150人左右。他们的劳动条件如何,并无记载。不过,他们有分工,有师父,有徒工,这我们许多人都见过。这样一个作坊,炉、砧和各种工具也不少,看来是可以肯定为资本主义的工场手工业了。佛山的铁锅,朋末即已出名,所谓“佛山之冶遍天下”,实际是指铁锅。铸锅的情况,据屈大均描述:

      “佛山俗善鼓铸,其为铁大者日糖围、深七、深六、牛一、牛二,小者日牛三、牛四、牛五。以五为连,曰五口;三为连,曰三口。无耳者曰牛魁,四清古。时凡铸有耳者,不得铸无耳者;铸无耳者,不得铸有耳者;兼铸之必讼。……故凡佛山之镬贵,坚如石湾之镬贱,脆也。鬻之江楚,人能辨之。以其薄而光滑,消炼既精,工法又熟也。”【81】

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  5. 清广东政府规定:“铁商煽铁出铁斤、付官告运,由州县将运司转奉总督印发旗票,照告运数目填明发给,运至佛山铸锅,炒成熟铁售卖。如无旗票即属私铁,若于告运之外盘有多斤,亦属私铁,向皆比照私盐论罪”
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    这里的熟铁依然是可锻铸铁,不是现在意义上的熟铁。

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  6. 实际上锻打彻底可以把生铁打成真正的熟铁,但清朝时的广东铁匠绝不会使用这种办法。

    道理在于:脱碳一半就可以得到钢,钢质量比熟铁更好,价格也更高,锻打成本也更低。

    所以清朝广东记载的这种熟铁毫无疑问是一种可锻铸铁,而不是真正的熟铁。

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