鼓風裝置
鼓風設施的使用和改進,對於冶鐵技術的發展至關緊要。常言道,有風就有鐵,在冶鐵技術的壹定發展階段上,當煉爐構築、爐料整備、熔煉工藝等條件都已具備,鼓風裝置的變革便成為推動冶鐵生產進壹步發展的關鍵。
歐洲早期冶鐵曾采用自然通風,為利用上升氣流,將熔爐建在小坡或崗頂,其作用類似後來的煙道,有時則於爐的下部開挖風道以加強風流。
鼓風裝置由人力驅動(人排,或稱步冶)發展到使用畜力和水力驅動(馬排,水排,或稱水冶),是漢代冶鐵技術的重大創新。
《後漢書·杜詩傳》記河內郡汲縣人杜詩於建武七年(公元31年)調任南陽太守,“善於經略,省愛民役,造作水排,鑄為農器,用力少,見功多,百姓便之,又修冶陂池,廣拓土田,郡內比室殷足”。這是有關水力冶鐵鼓風裝置的最早文獻記載。
葉照涵:《漢代石刻冶鐵鼓風爐圖》,載《文物》,1959年,第1期。
王振鐸:《漢代冶鐵鼓風機的復原圖》,載《文物》,1959年,第1期。
炒鐵技術早在西漢中期稍後約公元之初便有中國發明,比歐洲要早1700多年,這是由中國鋼鐵技術的獨特發展所決定的。……這樣,就產生了壹個飛躍,即從成形鑄鐵件脫碳熱處理的範疇轉變為生鐵炒煉成熟鐵的全新技術。
鑄鋼術
炒鐵
最早被確認的炒鐵爐,是鞏縣鐵生溝冶鑄遺址的煉爐。以上鞏縣鐵生溝遺址的年代為西漢中晚期至東漢初,南陽瓦房莊炒鐵爐屬東漢時期。看來,在漢代冶鐵生產規模急劇擴大和對匈奴作戰迫切需求大量鋼質器具的推動下,這壹技術在西漢後期業已發明。由於它操作簡便,生產率高,原料易得,因而具有很大的優越性,能向社會提供大量優質、廉價的鋼料。這樣在炒鐵技術出現後,到了東漢,鐵兵便全部代替了銅兵,大型鍛鐵農具如長30厘米的鐝和鐮也較前增多。優質的鋼工具的充分供應,使石刻藝術迅速發展了起來。
李京華、陳長山:《南陽漢代冶鐵》,中州古籍出版社,1995年版,第48頁。
華覺明:《中國古代鋼鐵冶煉技術》,載《金屬學報》,1976年,第2期。
百煉鋼
百煉鋼是中國古代冶鐵匠師的傑出創造。自從西晉劉琨寫下“何意百煉鋼,化為繞指柔”這壹膾炙人口的著名詩句之後,“千錘百煉”、“百煉成鋼”便成了人們的習語。百煉精鋼也理所當然地視作是鋼中之最。
百煉鋼的生產有壹個發展過程。西漢前期的滲碳鋼因增加了鍛打次數,質量明顯提高,可說是百煉鋼的前身。西漢後期發明炒鐵術後,制鋼改以炒鐵為原料,折疊的層次和鍛打的火次也逐漸增多。羅振玉《貞松堂吉金圖》卷下著錄有三件四川廣漢郡工官所做的卅湅刀,其中以件的銘文為:“永元十六年廣漢郡工官卅湅,……史成,長荊,守丞,熹主”
這樣看來,公元1世紀前後的東漢中期出現卅湅、五十湅的鋼刀、鋼劍道東漢末年和三國時期的七十二湅、百湅刀劍,以及日本所出的八十練、百練鋼刀,所稱湅數是逐步增加的。