第四零一章 大商炼铁进行时

/>     炒铁是古代中国钢铁冶炼的重大发明，是一种简便有效的炼铁术，没想到已经被积极性爆表的大商科技人才给提前上千年弄来大商了。

    这种方法是把含碳量过高的可锻铸铁加热到半流体状态，再和铁矿石粉混和起来不断“翻炒”，让铸铁中所含碳元素不断渗出、氧化，从而得到中碳钢或低碳钢。

    如果继续炒下去，就得到含碳更低的熟铁。这种方法始于西汉，东汉的《太平经》中就明确记载了炒铁技术。

    最值得惊讶的是汉代以后发明的灌钢方法，也被李陵的幸运光环照耀吸引下，穿越时空来到了李陵面前。这种方法，在《北齐书·綦母怀文传》称为“宿钢”，后世称为灌钢，又称为团钢，这是中国古代炼钢技术的又一重大成就。

    灌钢工艺是我国古代刃钢生产的主要方法，它以生铁和“熟铁”为原料，将它们加热到生铁熔点以上，合炼而成钢。

    其中生铁是指由矿石冶炼得到的液态铸铁，含碳量和杂质很高，性脆易碎；熟铁是指将生铁经过“炒”或“蒸”等工艺而脱碳后的铁，柔软可锻，虽然碳量降下来了，但氧化夹杂等并未减少，故需要经过反复加热锻打，以去除夹杂物，同时渗碳而增强刚硬性，成为钢。

    其中过程是将高碳含量的生铁液浇灌到红热的低碳含量的熟铁（现代钢铁技术中所谓的低碳钢或纯铁）中，相互熔融混合，直接获得刚硬的钢（现代钢铁技术中所谓的高碳钢）。

    总之，灌钢是中国古代冶金技术的一项杰出创造，它利用生铁含碳量较高、“熟铁”含氧化夹杂较多的特点，用“熟铁”中的氧来氧化生铁中的硅、锰、碳，造成激烈的“沸腾”，而达到去除夹杂的目的。虽操作简单，效果却十分明显，这是人类古代制钢工艺中所获得的最高成就。

    相信在不久的将来，大商的炼铁工艺将继续光芒万丈，就拿灌钢来说，工艺类型将百花齐放，相互争辉，比如两晋南北朝时的新的灌钢技术，很有可能将在大商兴起。

    这种方法是：先将生铁炒成熟铁，然后同生铁一起加热，由于生铁的熔点低，易于熔化，待生铁熔化后，它便“灌”入熟铁中，使熟铁增碳而得到钢。

    这样，只要配好生熟铁用量的比例，就能比较准确地控制钢中含碳水平，再经过反复锻打，就可以得到质地均匀的钢材。这种方法比较容易掌握，工效提高较大，因此南北朝以后成为主要炼钢方法。灌钢技术在南北朝时已相当流行，这种方法是在炒钢的实践过程中逐步发展起来的。

    又比如大宋以后的常见的灌钢工艺，也必将到来：

    第一种，生铁陷入法。

    沈括《梦溪笔谈》卷三云：“世间锻铁所谓钢铁者，用柔铁屈盘之，乃以生铁陷其间，封泥炼之。锻令相入，谓之团钢，亦谓之灌钢。”此“柔铁”即古代“熟铁”。此“封泥”的作用有三：⑴使铁料各部分均匀受热，让生铁缓慢熔化。⑵防止生铁熔化后的流失，使之更好地与柔铁作用。⑶防止和减少碳在炉气中的烧损。

    第二种，生铁覆盖法。

    宋应星《天工开物》卷一四云：“凡钢铁炼法，用熟铁打成薄片，如指头阔，长寸半许，以铁片束包尖（夹）紧，生铁安置其土（上）。又用破草履盖其上（原注：粘带泥土者，故不速化），泥涂其底下。洪炉鼓鞴，火力到时，生钢先化，渗淋熟铁之中，两情投合。取出加锤，再炼再锤，不一而足。俗名团钢，亦曰灌钢者是也。”

    此操作比生铁陷入法又有了一些进步：⑴生铁置于“熟铁”上，熔化后向下渗淋，就增加了生、“熟”铁接触反应的机会，减少了生铁流失的机率。⑵不需封泥，而是上盖破草履，下涂泥，简化了操作。⑶“熟铁”为薄片状，增加了反应面，提高了生产率。

    第三种，生铁浇淋法。

    约始创于明代中期，清时在安徽芜湖，湖南湘潭等地都较兴盛，因传为江苏工匠始创，又名之为“苏钢”。

    明代唐顺之《武编前编》卷五“铁”条说：“熟钢无出处，以生铁合熟铁炼成，或以熟铁片夹广铁，锅涂泥入火而团之，或以生铁与‘熟铁’并铸，待其极熟，生铁欲流，则以生铁于‘熟铁’上，擦而入之。”此“熟钢”即灌钢，这里谈到两种操作，前者与沈括所云相类似，后者即是苏钢工艺。

    陈春华《嘉庆芜湖县志》卷一也有苏钢的记载：“居于廛治钢业者数十家，每日须工作不啻数百人。初锻‘熟铁’于炉，徐以生镤下之，名曰餧铁，餧饱则镤不入也。于时渣滓尽去，锤而条之，乃成钢。”《光绪湘潭县志》卷十一、1935年出版的《中国实业志（湖南）》第七篇都说到湘潭苏钢是乾隆年间从芜湖传去的。可知芜湖苏钢应在清代早中期便较发达。

    与前二法相比，苏钢操作的优点是：⑴其“熟铁”仅仅是初锻过的，组织较为疏松，便增大了生、“熟”铁接触反应面，所含氧化夹杂亦较多，可提高碳氧反应的强度，增强去渣能力。并且，部分氧化亚铁可被还原，就提高了金属收得率。

    ⑵生铁不是直接覆盖于“熟铁”之上，亦非夹于“熟铁”间，从“以生铁于‘熟铁’上，擦而入之”、“徐以生镤下之”两句来看，生铁、“熟”铁是保持一定距离的，便可有控制地进行灌淋。

    据周志宏先生1938年调查，周志宏：《中国早期钢铁冶炼技术上创造性的成就》，《科学通报》1956年2月。重庆北碚苏钢亦采用类似的操作，无需封泥、涂泥，以及覆盖破草履，亦简化了工序。

    总的来看，由于铸铁和生铁炼钢法的发明与发展，大商的冶金技术在将遥遥居世界先进水平。其中碳以石墨形式存在的铸铁，根据石墨状态的不同，大体上分为三种，即：石墨是片状的为灰口铸铁；石墨呈团絮状的为可锻铸铁；石墨呈球状的为球墨铸铁。