古代怎样得到炼铁的高温

古代怎样得到炼铁的高温

第一，能够制造1200℃以上的高温炼铁炉，从而可以进行钢铁高温下的精炼，这是关键。
第二，发明了向高温炼铁炉输送充足空气的装置——风箱，从而实现了高温下的冶炼。而且在炼钢方面，能够连续地供给足够空气（即始终维持高温冶炼）的高性能风箱，早在纪元前就开始出现了，而且不久又出现用水力（古代称为水排）和动物力量（称为马排）取代人力的鼓风装置，极大的提高了高温炼铁炉的供氧能力。
第三，中国早从古代就不使用木炭，而是把热量高的煤炭作为炼铁的燃料。到了北宋时代，已经普遍使用煤炭来炼铁了。利用优质煤炭炼铁的优点，就是能够很容易地得到理想高温冶炼效果。用优质煤炭作炼铁燃料，还有能够减少生产工序等其他方面的优点。此外，如果用优质木炭来作燃料，当然就需要广大的山林伐木来烧炭，费时费力这就大大限制了炼铁厂的选地条件。而使用优质煤炭作燃料，就没有这个限制了。

考古工作者曾经在湖南长沙杨家山春秋晚期的墓葬中发掘出一把铜格“铁剑”，通过金相检验，结果证明是钢制的。这是迄今为止我们见到的中国最早的钢制实物。它说明从春秋晚期起中国就有炼钢生产了，炼钢生产在中国已有2500多年的历史。可是春秋战国时期，中国人究竟是采取什么方法进行炼钢生产的呢？人们在文献资料中还没有找到记载，而考古工作者在对河北易县燕下都出土的部分钢兵器进行科学检验的时候却揭示出中国最古老的炼钢法。
生铁、熟铁和钢的主要区别在于含碳量上，含碳量超过2％的铁，叫生铁；含碳量低于0.05％的铁，叫熟铁；含碳量在0．05％－2％当中的铁，称为钢。中国古代最早的炼钢工艺流程是：先采用木炭作燃料，在炉中将铁矿石冶炼成呈海绵状的固体块，待炉子冷后取出，叫块炼铁。块炼铁含碳量低，质地软，杂质多，是人类早期炼得的熟铁。再用块炼铁作原料，在碳火中加热吸碳，提高含碳量，然后经过锻打，除掉杂质又渗进碳，从而得到钢。这种钢，叫块炼铁渗碳钢。河北易县燕下都出土的钢兵器，都是用块炼铁渗碳钢制造的。
用块炼铁透碳钢制造的刀，虽然比较锋利，但仍然达不到能够“斩金断玉，削铁如泥”的程度。因为这种钢的质量还不够好，炼这种钢碳渗进的多少，分布的是否均匀，杂质除掉的程度，都非常难掌握，而且生产效率极低。为了提高钢的质量，中国古代工匠从西汉中期起发明了“百炼钢”的新工艺。就是将块炼铁反复加热折叠锻打，使钢的组织致密、成份均匀，杂质减少，从而提高钢的质量。用百炼钢制成的刀剑质量很高。百炼钢的品种繁多，见于记载的有：“五炼”、“九炼”、“卅炼”、“五十炼”、“七十二炼”及“百炼”。炼字前面这些具体数字的特定含义，研究者一般认为是指加热的次数，即炼了多少火。北宋著名科学家沈括在《梦溪笔谈》里叙述磁州百炼钢的过程，就是连续烧锻百余次，至斤两不减为止。蒲元为刘备造的宝刀，上刻“七十二炼”。由此可见，在三国时期，百炼钢已经相当普遍了。 百炼钢的需要越来越大，由于它的原料块炼铁的生产效率很低，冶炼出来以后必须经过“冷化”，才能得到，所以，百炼钢的发展受到限制。为了突破这种限制，中国古代工匠又发明了一种新的生铁炼钢技术——炒钢。