中国历史上炼钢技术的发展
首先，炼钢的发明和碳块铁渗碳钢的使用
今天我国考古发掘发现的最早的钢制器物是1976长沙杨家山出土的春秋晚期钢剑，全长38.4厘米，长30.6厘米。经分析，碳含量与中碳钢大致相当，组织均匀致密。长沙火车东站建设工程文物发掘队:长沙新发现的春秋晚期钢剑和铁器，文物编号1978，第10号。可见，中国古代的炼钢技术最晚是在春秋末期发明的。战国中后期以后，中国南北很多地方炼钢发展很快，最早在南方的楚国达到较高水平。《史记》和# 8226；；；《范雎传》说:王林超叹曰:“久闻楚铁剑有益，崇尚优越感。”荀子和# 8226；；；兵家之议也曰:“万举铁锨如蟑螂之惨也。”“万”的统治就在今天的南阳。“巨”是钢的意思，“凿”是矛的意思。荀子和# 8226；；；”杨旭对着士兵们注了一句。这把锋利的“铁剑”和“铁矛”显然是钢铁制成的。韩国在中原也制造了许多锋利的武器，《战国策》和# 8226；；；韩策义说:“汉卒的刀枪戟都来自名山、汤溪、杨沫、河伯(伯)、、丰丸、龙源、台亚。陆地上牛马皆断，水打雁。杀敌之时，必斩之。”这些锋利的戟一般被后来的学者认为是钢制的。其中名山(今信县)、汤溪(西平县)、河伯(西平县)、凤池(荥阳县)《史记》及# 8226；；; "《苏秦列传》引《光绪说:荥阳有凤池》。索隐:“万人铸剑于凤池，故名”，“邓国公铸剑，故名”。“邓国在河南省漯河市的东南方。在龙泉和泰安(均在西平县，现属舞阳钢铁厂管辖)发现了古代冶铁遗址。董文安:朝鲜十大剑起源初探，全国冶金史研讨会论文，舞阳，1989。杨沫在今天的河南淅川县。1965年，河北易县下夏都44号墓出土钢剑15把，矛19把，戟12把。对其中的6个进行了分析。除了1，其他五个都是钢制的。北京钢铁学院压力加工专业:易县燕下渡44号墓铁器金相调查初报。考古，4号，1975。发掘报告见同一期《河北省易县燕下渡44号墓发掘简报》。说明当时北方燕国的炼钢技术也有所发展。
人类早期冶炼的钢，一般都是低温还原冶炼后渗碳。整个过程分为两步:第一步是从矿石中冶炼出铁，第二步是从铁中渗碳出钢。在这个渗碳过程中，需要不断的折叠和锻造来帮助碳的扩散。这样得到的钢被称为块状铁渗碳钢。燕下渡的钢剑等兵器都是用这种钢材制成的。如果控制得当，有些钢在没有第二步的情况下被一次性还原冶炼，这就是所谓的块炼钢或天然钢。这两种钢的强度和硬度都高于块状炼铁。它的缺点是(1)碳含量普遍较低。(2)碳分布往往不均匀。(3)钢中往往含有较多的夹杂物。(4)生产率低。在中原文化区，这种炼钢工艺一直使用到西汉中期，后来逐渐被炸钢的发明和发展所取代。满城汉墓出土的刘胜剑和错金书刀都是铁渗碳钢材质，夹杂物少，结构比燕下渡的钢剑更均匀致密。这种钢主要用于制造剑和其他武器，很少用于农业和手工业。
二、炒钢及其工艺操作
钢炒工艺是半液态熔炼。它以生铁为原料，加热至液态和半液态，用鼓风中的氧气脱碳至钢和熟铁的成分范围。在冶炼过程中，金属要不断搅拌。古时候叫“道刚”。在本世纪50年代以前，习惯称之为“煎铁煎”熟铁。
(一)炸钢的发明和发展
中国古代的炸钢技术发明于西汉中后期。今天最早的遗物有:珙县铁生沟、南阳瓦房庄、新安邓谷村等冶铁遗址出土的汉代炸钢炉，铁生沟出土的铁块、残铁锄、铁锅等炸制品14件。铁生沟钢炒炉是地下挖的一个小坑，表面涂有耐火泥，长0.37 m，宽0.28 m，残高0.15 m，炉壁已被烧黑，内部残留一块铁块。河南省文化局文物队:珙县铁生沟，文物出版社，1962版，等:珙县铁生沟汉代冶铸遗址再探讨，考古学报，第2期，1985。在中国古代，炒钢的记载始于东汉中后期。《太平经》卷七十二曰:“今军事家、兵士亦不祥之器...如果他们很着急，他们会让工程师敲击石头，要求在石头里有铁，烧了它，把它变成水。然后他们会让好工人锻造它，它将成为莫邪。”这个“莫邪”指的是锋利的武器。“烧熔”等三句话，指的是油炸和制作装置的全过程。道教著作《太平经》在东汉中后期基本保持了原貌。
炸钢的发明迅速改变了可锻铸铁在我们社会中的使用。1952-1953年，洛阳邵沟发掘西汉中期至东汉晚期墓葬225座，出土钢刀116把，剑33把，矛5把，斧4把。青铜兵器刃中，只有7把青铜刀(礼仪兵器)，1矛，没有剑。中国科学院考古研究所:邵沟汉墓，科学出版社，1959。1957-1958，217洛阳西郊同时期汉墓发掘，出土钢刀52把，剑58把，戟1，斧1。青铜兵器只有1刀。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，第2期，1963。西汉中期以后，除弩和箭头仍广泛使用青铜外，其他兵器刃多为钢制，其原料明显为炸钢。这样，钢铁物件完全取代了青铜和木石在农业、手工业和军事上的主导地位。
从汉代到明清，中国一直使用钢炒技术。唐代《夏侯阳算经》、宋代苏颂《图说本草》、明代《吴编钱编》、赵昌济《神器谱》、朱国桢《冲庄小品》、清代屈大均《广东新语》中均有相关记载。《广东新语》第15卷《品语与# 8226》；；；《铁》篇说:“铁是用生铁球炸的，火红了就放在铁砧上。一个人捏，两三个人锤，十多个男生扇。男生会唱个不停，然后就可以被煮成woks了。" 1920出版的《耿山西采矿笔记》卷五说:"将炼好的生铁加入煤粉中烧成铁汁，冷却后放入炸铁炉中，即为熟铁。“上世纪80年代，湖南省攸县等地还在使用这种方法。
钢炒工艺的优点是:(1)原料生铁易得，扩大了原料来源。(2)熔炼在半液态下进行，脱碳反应更快，生产率更高。(3)成分范围广。据分析，一块来自铁生沟的炒钢含碳1.288%，硅0.231%，锰0.017%，磷0.024%，硫0.022%，相当于过共析钢高碳钢。另一种成分是:碳0.048%，硅2.35%，微量锰，磷0.154%，硫0.012%，相当于现在的熟铁。李忠:《中国封建社会早期钢铁冶炼技术发展探讨》，《考古学报》第2期，1975。目前的学者往往把先炼生铁再用生铁炼钢的过程称为两步冶炼，所以炸钢的出现是两步冶炼的某一点，在世界冶金史上占有重要地位。在欧洲，类似钢煎的工艺只出现在16、17世纪，自然钢法和块铁渗碳法统治了整个中世纪。所以可锻铸铁的供应长期不充足，自然对社会进步有影响。
炒钢法是我国古代生产可锻铸铁的基本工艺，主要用途有:(1)制作一般锻件。从汉代到明清，中国的一般锻件，包括生产工具、家用电器和兵器中的锻件，都是用炸钢及其再加工品制成的。(2)用作炼钢的原料。(3)用作浇注钢材的原料。
(2)炒钢的工艺操作
中国的炒钢工艺主要有三种:
(1)单室油炸。基本特点是金属熔化和燃料燃烧在同一个炉内进行。这个方法发明的比较早，也用了很久。前面提到的珙县铁生沟、瓦房庄、邓谷村的汉代煎法都属于这一类。上世纪50年代，河南、山西流行一种“地炉”，建在地面以下，像水桶或直筒，炉口与地面呈直线。冶炼时先放木炭(煤)，再放铁。生铁需要碾碎，用煤粉覆盖。然后点火，吹气，关闭炉口。当生铁接近熔化时，打开炉口，用铁棒或木棍不断搅动金属。随着油炸的进行，含碳量不断降低，金属熔点升高，然后粘结成海绵状的固体块，再锤打除去杂质，使其具有一定的形状，这就是油炸品。在南方一些省份，曾经流行过一种“灶”，这种灶建在特制的灶上，加热和煎炸的空间很大。温州地区的炸炉是砖砌的，看起来像鸡笼，底部接近地平面。炒房是一个不规则的长方形空间，炉前有一个炉口，在这里进料、操作、出料，废气逸出。鼓风从熔炉的底部进入，并且正好在底部的中心；操作方法与地炉相似。湖南攸县也有一台类似的炉子，1977被温州炒技部门查处，1980被攸县炒钢部门查处，当年都在生产。单室油炸的优点是设备简单，缺点是因为金属和燃料直接接触，往往会有很多有害的夹杂物。
(2)双室油炸，或反射炉(倒焰炉)油炸。基本特征是燃料燃烧和金属熔化各占一个独立的空间。燃料燃烧产生的高温火焰流越过火墙(火道)进入熔炼室，加热金属，然后从炉门或专门设置的烟囱排出。由于其金属不与燃油直接接触，降低了有害杂质磷和硫进入其中的可能性。这种炼钢方法的发明时间还有待考证。1935出版的《中国工业志(湖南省)》第七版说:“湖南省邵阳、武冈、新宁、湘潭四县的土法炼钢，历史悠久。邵阳，原名宝卿，出产钢材，称为‘宝卿大棒材钢’。邵阳附近的武冈、新宁产品都集中在邵阳，业内人士也冠以‘宝卿大棒材’的名号。清初宝卿地条钢很有名，首推邵阳南乡。”据记载，反射炉是在清初以前发明的，因为宝卿地条钢是用倒焰炉冶炼的。今天考古发掘中见到的最早的倒焰窑是在南京眼香庙发现的一排明洪武初年建造的六座玻璃窑。南京博物馆:南京明代聚宝山琉璃窑，文物，2号，1960。1958这种倒焰炉炼钢在我国南北很多地方都有使用。河南鲁山的炉子比较简陋，两个房间差不多，都建在地下。冲击波从燃烧室的下部进入，然后从油炸室的顶部进入油炸室。Xi安的炉子是另一种。炸室建在地下，燃烧室建在地上。这两个室上下叠放。燃烧室的底部与油炸室的中心相对。风从燃烧室的上部吹进来，然后通过燃烧室底部的燃烧器直接进入油炸室。燃烧室的顶部用盖板封闭。科技卫生出版社:土法低温炼钢，第六部分，最简单的反射炉炼钢，1958版。
(3)连环炸。相关记载只能在明代宋《天工开物》第十四条“铁”中找到:“若以熟铁，生铁流出时，接于数尺之内，降数寸，筑方池以短墙抵消之。其铁流入池中，数人持柳枝立于壁上。首先用脏泥擦干。筛细如面，一人散而# 63083；；；，柳枝一搅，铁马上炸。它的柳棍每次煎都烫两三寸，再用就更厉害了。炒的有点凉的时候，有人把池塘切成方块，或者有人提出了甩背脊绕货的想法。如果浏阳全是冶金，这个我就不知道了。”(图2-3)这种“浑潮泥”很可能是一种造渣熔剂。这里我们讲了连环炸的全过程。这种方法的优点是生铁出炉后直接流入方池煎炸，省去了生铁再加热的过程，从而节省工时，降低成本。
特别要注意的是古代的“锻铁”一词，宋在上述引文中两次提到，在其他古代文献中也经常见到。其含义与现代熟铁不同。古人没有碳含量的概念。区分生铁、钢、熟铁的主要依据是其性能。硬脆的是“生”，可锻的是“熟”，结实的是钢。由于油炸过程是在半液态下进行的，渣铁难以分离，产品往往含有较多的夹杂物。即使含碳量高，也不坚硬，只能称之为“熟铁”。元人伪造了一本叫《说事糙》的书，写道云:“地中之油如泥，色如金，气味凶，软铁烧红二三次，刚够切玉。”这个“软铁”就是“熟铁”。苏公《唐本草》云:“软铁也，即熟铁。”这是钢与“熟铁”在材料特性上的区别。苏颂《本草图说》说:“初炼去矿，用以铸泻器皿者，为生铁，复销可为生铁，亦称熟铁。”苏公的《唐本草》和苏颂的《图解本草》均引自《本草纲目》卷八《进士及# 8226；；；铁”。这是根据材料性质和冶炼工艺来区分钢和铁的。《天工开物》第十四条“铁”:“凡铁生而熟，煎而熟。”在这里，仅用冶炼过程作为区分钢和铁的标准。有学者将古代的“熟铁”等同于现代的熟铁，并将炒“熟铁”的工作视为《天工吴凯》卷十四所载。