钢浇注法的历史

南北朝时期有更先进的浇钢法,用这种方法制作的兵器坚韧锋利。早在汉代,人们就开始使用煤作为燃料,并用它来冶铁。在北宋时期,从煤中冶铁是相当普遍的。从而提高了冶铁炉的温度,加速了冶炼过程,提高了冶铁行业的生产效率。

后来,浇钢法继续发展。宋代将生铁片嵌在成卷的铁条中间,炼钢炉用泥封着烧,效果更佳。明代有所改进,将生铁片覆盖在几块粘合紧密的熟铁片上,使生铁液更均匀地渗入熟铁中。用涂泥草鞋代替泥封盖住炉口,使生铁从空气中获得氧气,更容易熔化,从而提高冶炼效率。明代中期以后,浇钢法进一步发展为苏州钢铁有限公司,用熟铁做原料铁,放在炉内,原料铁板放在炉口。当炉温升至1300℃左右,生铁板开始熔化时,用钳子夹住生铁板,左右移动,不断翻动生铁块,使生铁块均匀地浸透在熔化的生铁中。这样既能产生良好的渗碳,又能产生剧烈的氧化,从而使铁与渣分离,生产出渣少、成分均匀的钢。直到现在,芜湖、湘潭、重庆、威远等地仍有人在使用。可见其影响之深远。17世纪以前,中国的炼钢(不是冶炼铸造)技术长期处于世界领先地位,受到各国的广泛赞誉。公元1世纪,罗马博物学家在其名著《博物学》中说:“铁的种类虽多,但没有一种能与中国的钢相比。”

块状熔炼法

春秋以前,我国古代冶炼技术处于比较原始的阶段,当时使用的冶炼方法称为“块冶法”。当时炼铁用的燃料是木炭,热量少,炉体小,鼓风设备差,所以炉温比较低,达不到铁的熔化温度。因此,生产出来的铁是海绵状的固体块状物,被称为“块状炼铁”。块状炼铁耗时长,质地软,杂质多,锻造后可作为熟铁使用。钢铁冶炼技术进一步发展到“块状渗碳钢”。出土文物表明,中国最迟在战国末期就已经掌握了这种初步的炼钢技术。

在炼铁和熟铁的锻块过程中,人们需要反复加热。铁吸收木炭中的碳,增加碳含量,减少夹杂物变成钢。这种钢结构致密,碳含量均匀,适合制作兵器和刀具。后来又进一步发展到“百炼钢”技术。制作器皿时,人们有意识地增加折锻次数。一块钢往往需要烧、打,反复多次,甚至上百次,故称百炼钢。钢的含碳量更多,组织更细,成分更均匀,因此钢的质量提高,主要用于制作宝刀、宝刀。

“钢煎法”

西汉中后期,中国出现了一种新的炼钢技术“炒钢”,这是在生铁冶炼和铸造技术的基础上发展起来的。基本方法是将生铁加热成半液态和液态,然后加入铁矿粉,同时不断搅拌,利用铁矿粉和空气中的氧气除去生铁中的部分碳,从而降低生铁中的碳含量,并除去炉渣直接获得钢,这就是炒钢技术。

这项技术的发明是炼钢技术的重大突破,使冶炼业能够提供大量廉价优质的熟铁或钢材,以满足生产和战争的需要。炒钢的出现推动了炼钢技术的发展。人们以炒钢为原料,经过反复加热、折叠、锻造,制成质量良好的钢件。但炸钢炼钢技术仍存在一些缺陷,如炸钢工艺复杂,难以掌握;炼钢需要时间和劳动。

钢的灌溉方法

2齐武怀文发展的浇钢法,可能在东汉末年出现了炼钢新工艺“浇钢法”的最初形态。南北朝时,齐武怀文对这种炼钢工艺进行了很大的改进和提高。齐梁南朝的陶弘景最早记载了浇钢的方法。北魏齐时,万怀文就用这种方法制作了非常锋利的“铁刀”。浇钢法是中国古代炼钢技术的一大成就。与百炼法或油炸法相比,具有优势。

(1)生铁作为1的渗碳剂,熔化后温度高,加快了渗碳速度,缩短了冶炼时间,提高了生产率。

(2)熟铁因碳的渗入而变成钢,生铁也可因脱碳而变成钢,增加了钢的产量。

(3)在高温下,液态生铁中的碳、硅、锰与熟铁中的氧化物夹杂反应,去除杂质,净化金属组织,提高金属质量。

(4)浇钢法易于操作和掌握。为了获得不同碳含量的钢,只需将生铁和熟铁按一定比例混合后熔炼即可。