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[明朝]资料贴：明代钢铁技的发展和苏钢[第4页] |
| 作者:塔奥格的面容 |
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1461年，陕西总部，保定侯梁瑶奏报 1473年，十一月份巡抚陕西的左副都御史马文升奏报 可以从地方的产铁数量状况，可以得知其他省份的生产规模也不会太低。 到了16世纪的嘉靖朝，全国无铁课数字可征询，很难统计全国的冶铁数量。但从1522年——1534年期间的广东铁课，以1531年最高铁课银数八千二百九十两一钱四分来计算，按照铁税的规定是万斤纳银3分计，则此间，广东年生产生铁的数量是27633333斤，比永乐初年的全国生铁产量还要多915万斤。这仅仅是广东一省的民营生铁产量，我们可以想象，如果算上全国的生铁产量，这个数字是空前庞大的。 数字来源为《嘉靖广东通志》卷30。税率见《嘉靖广州府志》卷7。 而放眼到全世界钢铁生产发展史上，明代的生铁产量，自明初到嘉靖时代不仅仅在中国属于历史发展最高水平，而且也是同期世界第一位。 |
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另外提一嘴 根据世界历史资料记录，在17世纪70年代以前，欧洲各国没有生铁产量的记录，1670年以后，欧洲生铁产量最高的俄罗斯有2400吨。然而我国在永乐初年，仅仅官营的生铁产量就达到了9231吨。而宣德九年，仅仅民营生产的生铁达到了13831吨。到了嘉靖以后，则达到了45000吨。而英国几遍到1720年才达到17000吨，1740年以后达到20000吨。而美国则在1800年，法国到1870年，日本到1874才拥有生铁产量的记载和统计。至于钢的产量，明朝虽然没有明确的全国统计数字，但是地方数字比较明确，从正德四年，遵化冶铁厂产出钢12000斤，而芜湖已有数百人从事生产的数十家钢坊则练出苏钢，广西广东练出合金钢的情况来看，可以想象，明代钢铁的生产数量是非常庞大的，这充分说明，中国从15世纪——17世纪前半叶，钢铁生产量已经超越了17——18世纪前半叶世界各国的钢铁生产，这是欧洲学者普遍承认的。如李约瑟在1956年在自己的著作中指出 资料来源 《中国古代冶金》 《我国冶炼钢铁的历史》 保尔 芒图的《18世纪产业革命》 《大明会典》卷194 |
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说完民营冶铁手工业对钢铁产量的影响再来说说明朝时期，钢铁技术的进步。 先是冶炼炉的进步， 明代冶炼炉的体积是很大的，明代一种大型冶炼炉名称是大鉴炉 正德四年，遵化冶铁厂开大鉴炉十座，第六年又开五座，到了1529年以后，每年开大鉴炉三座。这种高炉是当时最大的高炉。 明朝人朱国桢对于这种高炉的描述为 而清朝人孙承泽的看法是 从这两段描述来看，第一，大鉴炉的高度为4米，炉子全身是石头砌成，并以牛头石为内壁，用简千石作为炉门 用黑沙（铁砂）做原料 除此之外， 宋应星在天工开物里还详细描述 也就是说，这种炉子体积非常大，每炉可装2000多斤铁砂，一个小时可以出铁一炉，按照每矿砂十斤可煎生铁三斤来计算，明代这种炉子一小时可产出600斤生铁，一天炼八小时，则可做到日产4800斤，一年一个炉子可以产出175.2万斤的生铁。 总之，高炉的进步，也大为强化了铁的生产效率。 |
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顶，好帖 |
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明末高炉的体积也不小，以广东罗定县的炼铁炉遗址为例 另外，还有一种白作炉，是用来专门炒铁和钢的 根据大明会典记载。 可见，一座白作炉的产量也非常可观，这种炉子一直用到近代，甚至现代不少地区依然还在应用 根据近代冶金专家郭绍仪的介绍 |
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此外，明朝还有一种小型炉子被成为甑炉。 如图中所示， 这种炉子很像宋朝的行炉，但比宋朝的行炉大一些，这种炉子一直沿用到清朝。 屈大均介绍 值得一提的是，这种炉型还沿用到道光时代 根据当时的人的描述 |
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同样，这种甑炉在近代依旧沿用， 近代冶金专家郭绍仪和刘基盘的介绍 而且甑炉一直到上个世纪50年代，不少地区还用来炼铁。可见明代时期这种小型炉子还算比较先进。 |
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然后是炼钢法的进步 相比以往不同，明朝冶炼技术的特色为——双联法 何为双联法——即把炼铁炉和炒铁炉串联起来，将原本需要花两道工序完成的冶炼，归纳整合成一道工序完成，将两道完全不同的工序结合起来。 宋应星介绍了这种冶炼方式 双联法工序图 同时方以智也描述过这种冶炼方式 这种一步完成的冶炼发在当时是相当进步的，中国冶金专家李德恒认为，明朝的双联法至少有四项特色符合现代科学炼钢的标准 一、为炼铁炉和炒铁炉串联起来，从炼铁炉里流出的铁水直接流入炒铁炉中进行加工，以往是在铸铁铁水流出后，一般是先做成铁锭，然后在送到炒铁炉进行热处理。而双联法则减少了进一步溶解铁锭的工序，而是直接让生铁水在炒铁炉中直接加工，提高了出铁的效率。 二、是进一步强化了冶铁炉操作的半持续性，能够最大程度保证冶铁炉的持续加工。 三、形成了一套中国独特的钢铁生产系统，即从铁矿——生铁——热处理后的可锻铸铁或直接炒成熟铁——生铁和熟铁结合进一步生产成钢。 四、特色的熔制使用，即向生铁撒上泥灰，然后进行搅拌，泥灰此时的作用属于熔剂，通过搅动来实现进一步的氧化处理。 结合列举的是个特点，可见，双联法为明代工匠们的指挥结晶，这种方法将两种时间，空间不连续的两道工序联合起来，从而既能节省工时，还能够有效减少金属原料的损耗。现代的转炉炼钢直接用炼铁高炉的铁水装炉技术，就是基于这种技术的基础上的。 |
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注意：岁采，岁输，岁课都是指政府每年在这方面的收入，其中包括官营冶铁的全部产量。 |
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帮顶 |
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紧接着是冶炼燃料的变化 燃料，是人类历史发展中不可或缺的东西，远古时代懂得钻木取火后，告别了茹毛饮血的时代。竹木原料是人类最早接触的燃料，经历了石器时代，青铜时代和钢铁时代。 木炭原料可以追溯到新石器时代，当时的人们已经掌握了用木炭烧制陶器的技术，而陶器的普及，中国很早普及了熟食和开水引用。后来木炭也参与了冶炼金属，既当燃料，也充当还原剂，而从冶炼青铜需要的温度来看，过去烧制陶器需要1050°C左右，与青铜的熔点相近，而中国炼铜一般是加锡，这就就可降低熔点，降到950°C，早期的木炭燃料完全符合要求。 而周朝晚期，早期的冶铁也会使用木炭燃料，不过最初，冶铁规模较小，因此，在森林地带较多的地区，木炭发挥了一定的优势，而早期冶铁技术则是最原始的固态加工还原的块炼铁。即燃烧时，产生的一氧化碳从氧化铁中夺走氧元素，以二氧化碳的形式排除，把矿石还原成金属铁，而早期由于炉温不够，在低温加工形成的成品则是——海绵铁（块炼铁的别称，中国又称之为“恶金”）这种成品杂质较多，需要反复捶打排除杂质，最终得到的是十分软的熟铁，加工非常费时，原料损耗大，生产效率极低，质量是不如同期的铜锡合金，很难用于社会生产用品生产。（兵器要求和工具要求的铁是完全不同的，兵器需要坚韧兼硬度，而农具和工具用铁需要耐磨性，如生铁耐磨性很高，而熟铁韧性好，但是硬度不高，故而早期熟铁并不能满足社会生产需求） 后来，到了春秋战国时期，生铁冶炼开始，并现普及，燃料和还原剂依旧是木炭，铸铁的生产出城了铁质农具的广泛普及，从而开垦地的效率更高，农业生产也进一步提高，促成社会的变革，而中国古代的铁器，根据金相学分析，几乎都是铁碳二元合金。到了战国时代，甚至有些地区已经能够生产钢了。 不过木炭冶铁的缺陷也非常明显，首先消耗量极大，因为制造的温度有限，故而必须加大使用量才能够达到温度要求，因此，古代炼一吨的生铁，就得需要消耗4——5吨的木炭，在汉朝以后，钢铁生产量不断增高，对木材的消耗也越来越多，导致一些森林无法支撑炼钢的消耗需求，因此，古代人们需要寻求新的冶炼燃料。 |
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于是，煤炭成为炼钢燃料开始了，煤炭的发现和利用何时开始已经很难考证，但是战国时期的一些记载来看，各地对焦煤的叫法都不一样： 比如山海经的记载： 而后来的汉朝以及魏晋南北朝对煤炭的叫法也不一样。 入汉代的《汉书 地理志》中，把煤称作“燃石”张衡在《东京赋》中又称黑丹。到了南北朝时期，煤炭开始被称为石炭。或者叫画眉石和黑石脂。到了宋朝，南方地区开始把煤炭称为煤。到了明代，当时的人把煤分为三种，1，明煤 2，碎煤，3，末煤。天工开物中又称乌金石。可见中国很早就开始使用煤来作燃料了。 至于中国何时开始用煤炼铁，依据目前的资料很难说明具体时间，不过在河南地区的汉代冶铁遗址中，发现了不少残留的煤块。不仅有白块煤（无烟煤）还有加工过的煤饼。而挖掘出来的煤块，其可燃基都达到了百分之七十以上。可以证明，汉代是用煤炼铁的。除此之外，还有其他的旁证证明汉代——魏晋时期用煤炼铁的历史 到了唐宋时期，由于生活和生产都大量用煤炭，同时为了避免北煤南运，从而节省成本，当时对南方的煤矿开采和寻找都十分重视 值得一提的是，中国煤炭开采和使用的记录比欧洲要早很多，而马可波罗来到中国后，对中国在14世纪使用煤的情况都很惊讶。而他的《马可波罗游记》也在欧洲引起不小的轰动。要知道，欧洲到了16世纪才开始有煤炭使用的记录。 而煤的优点是，产生热量很高，拥有满足冶铁的需求，可以降低燃料的消耗，同时相比木炭，煤更便宜，降低了燃料的成本问题。 但也有缺陷，如原煤受热后容易爆裂成碎末，使用时拥有堵塞炉膛，导致通风不畅，同时，煤中，灰的成分很多，需要更多的熔剂。 到了16世纪以后，中国发明了焦煤炼钢 物理小识中也介绍了这种方式 而欧洲直到18世纪才开始使用焦煤炼钢。 而法国则到了19世纪提出的分类法，和宋应星的分类法提出大抵相同。 而根据外国的记载，德国最初使用焦煤炼钢的时间在1771年。美国大约在1840年以后，而日本则在1878年开始使用焦煤炼钢。 |
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很想知道炼的钢都用到哪去？ |
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好帖啊，顶上去 |
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