我国冶炼钢铁的历史 [复制链接]

第7版()
专栏：

我国冶炼钢铁的历史
周世德
在世界冶金史上，中国的钢铁冶炼技术，成就最早，而且极其出色。近几年来，我国考古工作者，已发现的最早的铁器，是公元前五世纪的，但数量不多；同时又发现了公元前三、四世纪的铁器，不仅数量较多，而且已经有了相当的技术水平。从世界冶铁技术发展的历史来看，这种水平决不是刚发明冶铁时就能达到的。因此，可以推断，中国冶铁术的发明，可能在西周时代，或西周和东周之间。
到战国时代，冶铁术就更有了长足的发展。1950年河南辉县发掘魏国墓葬，发现铁制生产工具十几种九十多件，铁制兵器八十件；1953年在热河发现战国时代铁范六种八十六件。从历史文献上也可看到，战国时代各国富豪很多是冶铁致富的。那时的铁器不仅种类多，而且制造业的规模也相当大，并发明了生铁炒炼熟铁和炼钢的技术，出现了长达一百四十公分的铁剑。到了汉代，炒炼熟铁的技术更加提高，铁兵器的应用更加普遍，铁工具也有用熟铁锻制的；特别是手工业工具，几乎全用熟铁锻制了。据文献记载，战国时代，铁山三十四处，分布在秦晋豫鄂四省。西汉初年，盐铁国有，设铁官四十九处，分布在秦、晋、冀、鲁、豫、苏、川等省。到东汉时，西北、西南、东北各省，冶炼事业也略有发展。唐代以后，南方产铁渐多。到宋、元、明三代，南方与北方铁产量的比数为三与一之比，或六与一之比。汉代盐铁国有，冶炼工人在十万以上。晋时全国三十九冶五千三百五十户。梁时修筑浮山堰曾用东西两冶场所存铁器几千万斤沉在堰旁。可见，当时铁的生产量已经不低。隋代冶监分为大中小三等，数量当然不会太少。到了唐代，每年产铁一千多万斤，那时有铁冶坑数七十六。宋代年产铁三千万斤以上，铁冶坑数也只有七十七。可见生产率也已经相当提高了。到了元代，铁产量减少到两千多万斤。明代又从年产三千万斤发展到年产九千万斤以上。
清初禁矿，但经过人民斗争，统治者也不得不开禁，这时炼铁厂的规模也更加大了。每炉每天产生铁一千五百斤到三千五百斤，最多时每炉每天产生铁六千斤。近一百多年以来，由于帝国主义的侵略，使我国钢铁工业停滞不前。解放前，在1932年前后，反动政府每年售给日本铁砂五六十万吨，我国自用的铁砂不过二三十万吨。当时大冶汉阳，上海浦东，河南新乡，河北石景山各铁厂经常停工，那时，我国铁厂正常开工的仅扬子、阳泉二厂，年产不足四万吨，每年进口各种钢材六十余万吨尚不足用。一般劳动人民所用的生产工具和生活用具，几乎全靠各地土法冶炼的、年产二十万吨左右的土铁维持。这就是我国历代钢铁生产发展的概况。
我们祖先发明冶炼钢铁的技术，不仅是世界上最早的，也是最先进的。我们先从鼓风设备和燃料谈起。公元31年，杜诗创造了水排。水排就是水力鼓风机用来鼓风炼铁。公元215年，韩暨把水排推广到整个魏国（三国时代），而且规模较大，利用了较大的河流。公元424年前，我们的祖先又创造了人工水塘，造成人为的水流落差，用来鼓风炼铁。这些都是中国人独立创造的技术，在世界冶金史上写下了光辉的一页。欧洲水力鼓风炉，是在十一、二世纪之间才发明的，欧洲各国的普遍使用，要迟到十四世纪。而我国则是在一世纪发明的，三世纪普遍推广使用，比欧洲各国要早一千一百年左右。
其次，多管鼓风。“墨子”上记载：一个炉用四个鼓风器。东汉的石浮雕“冶铁图”上，一个炉有四个以上的送风管。春秋时吴国造宝剑“干将”、“莫邪”，用男女童三百人鼓风装炭。这些都说明了我们祖先很早就发明了多管鼓风。在欧洲，十七世纪以前，鼓风炉的送风管只有一个，一般炉子都是用二个风囊合用一根送风管把空气压送进去。到十八世纪，鼓风炉上的送风管才由二个陆续增加到八个，十六个。可以说，使用多管鼓风的冶炼技术，我们比欧洲国家早了将近二千年。
谈到炼铁燃料，石炭也是我国首先应用的。魏晋时代，我国冶铁所用的燃料已开始应用石炭。到了宋代，在公元十一世纪前后，我国冶铁业已广泛地应用石炭作为燃料。欧洲各国，要迟到十六世纪才用石炭冶铁。十三世纪时，意大利人马哥波罗来到中国，看到用石炭作燃料，非常惊奇。马哥波罗和伊本拔秃塔都曾记述了：“中国有一种黑石头可以作燃料，火力大，价格还便宜，”当这些外国人发现我们用石炭作燃料炼铁时，我们祖先用石炭作燃料已将近一千年了。
我们祖先在钢铁冶炼技术方面创造性的成就，在中外古今的著作中都可看到，公元一世纪时普利尼曾写道：“虽然铁的种类多了又多，但没有一种能和从中国来的钢比美的。”后来德约翰在他的“史前钢铁使用”一书中写道：“中国人在纪元以前已经知道把生铁和熟铁放在一起炼出钢来，正是后世平炉炼钢方法的先声。”
在我国古籍里，还记载着我们祖先在炼钢技术方面的创造发明。南北朝时代，梁陶宏景说，钢是把生铁和熟铁混杂起来冶炼的。北齐綦母怀文曾造宿铁刀。宿铁就是灌钢，它是把生铁熔化灌注到熟铁原料中而成钢。到了宋代，这种灌钢已在全中国流行。这种炼钢技术进一步发展，就产生了后来的“苏钢”。据说，苏钢是江苏的工人创造的。近代西南各省小型钢厂，还有采用这种冶炼方法的。周志宏先生曾经作了详细的调查和深刻的分析，认为：“这种炼钢方法和世界工业先进国家早期的炼钢方法不同。他们过去所有熟铁渗炭钢等方法，我们都有；可是我们这种炼钢方法，在国外还没有类似的发现，显然是一种创造性的发明。”灌钢的发明，最初见于记载的如从南北朝时代算起，距今已一千五百年左右。欧洲炼钢术的发明距今只二百多年，我们比欧洲国家早了一千二百多年。
我国古代钢的制成品刀剑，最有名的要算春秋时代“干将”“莫邪”了，其他如“湛卢”、“巨阙”、“鱼肠”、“龙渊”、“太阿”、“工布”等等，都是历史上有名的宝剑。从战国到魏晋南北朝，出了不少有名的刀剑冶炼家，他们常常以发悬挂稻芒一束来验刀剑是否锋利。晋时刘?的剑能断十三根“芒”而发不断；梁时黄文庆的剑能断十五根“芒”；北齐綦母怀文的宿铁刀能斩甲过三十札；曹魏几次制造百辟刀；西蜀蒲元造刀三千口称为神刀。这种宝刀宝剑一般都有龟裂纹（如“干将”）或水波纹（如“莫邪”），和东亚国家日本以及中南亚国家波斯、印度等国的镔铁刀，都和布拉特钢是一种类型。这种宝刀宝剑不仅在中国脍炙人口，而且欧洲各国都一直把它认为宝贝。但欧洲人长期没有发现它的秘密，造不出这样的刀剑，只是用酸类在寻常刀剑上侵蚀出花纹来冒充，直到1837年，俄罗斯杰出工程师安诺索夫才发现了这个科学秘密，给了它很高的评价。
热处理和机械加工。机械加工的一种是热作。南北朝时，竹林七贤中的稽康、向秀好锻。宋时沈括，对于锻钢就有了仔细的观察和记录，同时他对冷作（冷锻）也有明确的认识。明代宋应星叙述了造针的方法。早在三百年前，我们的祖先已聪明地利用生铁作镆发明冷拉了。关于淬火，从战国以来淬法也是由冷却方法的差别求得不同的硬度。但主要的方面不在于水的温度的差异，而在于所用的流质不同。他们注意到水的成份，知道了某几种水能用，某几种水不能用。龙泉剑就是用龙泉水淬火而得名。曹魏百辟剑用清漳水淬火；蒲元造刀认为汉江水涪江水都不能用，一定要成都的水才行；北齐綦母怀文用油淬（五牲之脂）也用尿淬（五牲之溺）。淬火技术到了明代，又有了进一步的发展，他们在水中淬了几次以后，涂上虎骨朴硝酱烧红再淬，或用羊角乳发末调敷。这都说明了这时人们对于热处理已经有了深刻的研究。在明代造针的过程中包括了两种热处理的步骤，一种是用松木、火矢、豆豉作渗炭剂的表层增炭处理，另一种是“水火徤法”。此外，在热处理方面，中国人最重要的贡献是“生铁淋口法”。这种方法是中国人独创独到的热处理技术。李恒德先生认为：用柔铁加以渗炭处理在欧洲固然久已使用，但欧洲人用的渗炭剂都是固体的，而中国人却利用了熔化的生铁作渗炭剂，可以省却千百倍的时间。作法是，原来的制作品不需要熔化，却用熔化的生铁淋在上面来加高表层的炭份和硬度。这个办法既利用了炼钢的原理，又保持热处理的操作，比起现代的许多热处理都要轻易。这些技术，在今天也是值得我们冶金工作者研究和利用的。
谈到铸铁，我们的祖先在二千年前已经发明了铸铁术。而欧洲铸铁术的发明距今只九百年。我们比欧洲各国要早一千多年。英国有名的学者李约瑟先生认为，欧洲铸铁术是在十一十二世纪之间由中国传入的。我国铸铁术到汉、唐两代，特别是到了宋代，已经有了很高的发展。李曾伯在荆州每月能铸铁炮二千只。到了明代，能铸万斤的铁钟。铸时一次熔铁十吨到二十吨，铸件的重量在五吨或十吨以上。而且当时中国人早已掌握了今日欧美人所谓“蜡铸法”。这种方法在今天也还是一种高度的技巧。
在钢铁的生产程序上，李恒德先生曾分析了明代宋应星所记的炼铁方法。他认为有几个特色不容忽视。第一是炼铁炉和炒铁炉的串联使用，从炼铁炉流出的铁水直接流进炒铁炉炒成熟铁。这方式不见于十七世纪的欧洲。这个方法的使用，减少了一步再熔化的过程，是现代冶金技术上一个重要的特色。在某种程度上讲，中国人早已掌握了这一种经济的生产技术。第二是炼铁炉操作的半连续性，出铁后用泥堵了出铁口，鼓风再炼，不像欧洲早期要等炉冷后才能把铁取出来。第三，把铁矿炼成生铁，再由生铁炼成熟铁，然后由生铁熟铁合炼成钢，这正是今日推行在全世界的钢铁生产系统。
如上所述，在钢铁冶炼技术方面，我国在很多方面比欧洲国家发明得早，而且很有独创独到的地方。有许多冶炼钢铁的高度技巧，几千年前，或几百年前就为我们的祖先所掌握了。只是近百年来，由于外国帝国主义的侵略，和本国反动政府的残酷统治，我国在冶炼钢铁方面，才落后于世界先进的国家。解放以来，由于共产党的正确领导和全国人民忘我劳动，我国冶炼钢铁的事业才飞跃地向前发展。在解放几年的时间里，我们做了前人几十年几百年甚至几千年没有做到的事情。目前，我国正在以钢为纲，开展着一个规模壮阔的全民炼钢运动，可以预期，几年以后，我们在钢铁事业上，将很快赶上世界水平，站在工业先进国的行列里。