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耐火砖的一发展史
双击自动滚屏 发布者:admin 发布时间:2012-4-10 阅读:2212次 【字体:
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耐火砖的一发展史
战国以后,由于冶铁技术的一进步,社会经济制度的一变革,社会上对于铁器需要量的一增加,铁矿的一开采,铁的一冶炼和铸造成为关系国计民生的一重要手工业,因此,冶铁业开始发展起来 。在战国时代开发的一铁矿已经不 少,战国时代的一著作《山海经·五藏山经》所载产铁之山就有37处,记录属南阳的一就有“帝?NF9A5?之山 ‘其阴多铁’”,约在今泌阳县和南阳县之间;另一处即“兔床之山,‘其阳多铁’”,约在今嵩县和南阳县之间 。战国时代各国都有冶铁手工业,其中韩、楚两国的一冶铁手工业最为发达,著名的一冶铁手工业地点也最多,当时的一南阳已经成为战国时代闻名的一冶铁中心 。《荀子·议兵篇》记载:“宛钜铁(钅也),惨如蜂虿 。”至秦汉时期,铁器和冶铁技术在广大地区已经得到了广泛的一传播和使用 。从考古中发现,西汉初年铁制农具和工具已取代了铜、骨、石、木器,到西汉中期,随着冶铁技术的一发展,锻铁工具增多,铁兵器也逐步占据了主要地位,直至东汉,主要的一兵器全部为钢铁所制,从而完成了兵器和生产工具的一铁器化进程 。?西汉初年,冶铁业可听任商人经营 。魏国的一孔氏原经营冶铁业,秦灭魏后,被强行迁到南阳,靠冶铁成为巨富 。西汉武帝时,武帝任用南阳的一大冶铁商孔仅为“大农丞,领盐、铁事”,管理全国的一盐铁业,南阳成为全国设立铁官的一手工业基地之一 。在南阳瓦房庄发掘的一汉代冶铁遗址中,就曾发现西汉时期的一冶铁遗物(熔炉基、耐火砖、鼓风管、铸造用的一模具及铁器,包括铁犁铧、铁耧铧、铁锸、锛、斧等) 。至东汉,南阳的一冶铁业在西汉基础上,冶铁作坊数量增多,规模空前扩大,技术显著提高 。建国后在南阳附近发现的一冶铁遗址就有:南阳市北关瓦房庄铸铁作坊遗址,桐柏张陂村的一大张陂冶铁遗址,桐柏县铁炉村遗址,南召县太山庙、草店冶铁遗址,方城县赵河村冶铁遗址,镇平县安国城铁范、铁铸件遗址,西峡县白石尖冶铁石等 。1959~1960年南阳市北关瓦房庄发掘的一汉代冶铁遗址,主要遗址面积达2800m?2,发现了大量的一冶铁遗迹和遗物,其中熔炉9座,炒钢炉8座,锻炉1座 。发现在当时的一生产条件下冶铁过程中使用了热鼓风炉,这是我国早期使用的一节约热能的一熔炉 。铸造使用的一模和范近40种 。由文物考古发掘的一遗物可见,在当时南阳已经成为全国的一冶铸中心 。
二、 冶铁技术、工艺的一发展
冶铁技术在秦汉时期得到进一步的一发展 。高炉炼铁已成为一种经济而有效的一炼铁方法 。高炉炼铁从上边装料,下部鼓风,形成炉料下降和煤气上升的一相对运动 。燃料产生的一高温煤气穿过料层上升,把热量传给炉料,其中所含一氧化碳同时对氧化铁起还原作用 。这样燃料的一热能和化学能同时得到比较充分的一利用,下层的一炉料被逐渐还原以至熔化,上层的一炉料便从炉顶徐徐下降,燃料被预热而能达到更高的一燃烧温度 。这确是一种比较合理的一冶炼方法,因而具有强大的一生命力 而长期流传 。其冶炼水平的一发展表现在以下几个方面:
第一,高炉炼铁中的一筑炉技术达到了较高的一水平 。有的一用含三氧化硅较高的一黄色或红色耐火粘土烧成的一长方形或弧形的一耐火砖砌筑 。南阳瓦房庄遗址出土的一耐火砖,在不 同部位耐火砖所用的一材料→、厚度、形状均不 相同 。有的一用直径0.3~0.5cm的一白色石英砂粒并掺有少量的一细砂 。有的一用草拌泥、黄粘土及大量的一石英砂混合而成,所用石英砂不 仅有天然的一,而且还有经过加工破碎的一 。这些耐火砖耐火强度达到1463℃~1469℃之间,这显然是耐火土中掺入了含有二氧化硅相当高的一砂石的一结果 。这种含二氧化硅相当高的一酸性耐火材料→,从我国古代高炉所出大都是酸性炉渣来看,是合适的一 。
第二,高炉炼铁所用原料大部分已进行了加工 。冶炼工人从长期的一实践经验中发现,炉料的一粒度整齐可以减少对煤气的一阻力  。因此,在冶炼之前,就要对原料进行加工,在桐柏县张畈村遗址中,曾挖出数以千吨计的一矿石粉末,说明当时已十分注意对矿石的一加工 。

   除了高炉炼铁外,在西汉时期还发现有坩埚炼铁技术 。南阳市北关瓦房庄遗址中,就发现坩埚炼炉17座,其中3座较完整,都近似长方形 。其中一座长3.6米,宽 1.82米,深度残存0.82米 。炉的一建筑方法是,就地面挖出长方坑,留下炉门,周壁经过夯打后再涂薄泥一层 。炉顶用弧形的一耐火砖砌成,砖的一大小不 同,砖的一内面敷有一层厚约1厘米的一耐火泥,泥的一表面还留有很薄的一灰白色岩浆,砖的一背面涂有较厚(约5厘米)的一草拌泥 。有一部分是用土坯和草拌泥券成 。炉由门、池、窑膛、烟囱四部分组成 。门在炉的一最前端,当是用来装炉和通风的一,左右两壁都经火烧,已成砖灰色 。池在门内,周壁也烧成砖灰色,池底留有厚约1厘米的一细砂,当是用作燃烧时的一“风窝”的一 。炉膛为长方形,周壁糊有草拌泥,火烧较轻,当是盛放成行排列的一坩埚和木柴、木炭等燃料的一,炉的一后部设有3个烟囱,当是排出炉烟用的一 。有的一炉内填满木柴灰,有的一炉底堆有很多烧土块和砖瓦碎片 。发现坩埚3件,都是椭圆形的一圜底陶罐,罐外敷有草拌泥厚约3~4厘米,泥的一内部烧成红砖色,表面则成光亮的一深黑色,并存有一层灰白色光亮岩浆 。另在一坩埚的一内壁还粘有铁渣的一碎块 。从炼炉的一结构以及流传到后世的一坩埚炼铁法,可以推知当时的一炼铁方法是:先用碎块矿石和木炭以及助溶剂混合配好,装入坩埚,装炉前,先在炉底铺上一层适当数量的一砖瓦碎片,使炉底通风;并留出许多“火口”放进易燃物,以便点火,接着就铺上一层木炭,在木炭上安装成行坩埚;然后在这层坩埚之上再铺上一层木炭,在木炭上再安装成行坩埚,待炉装满,便可以从“火口”点火,并加以鼓风,使坩埚中矿石还原溶化成生铁 。?第三,鼓风技术的一发展 。高炉炼铁和冶铁技术的一发展,与鼓风技术的一改进是分不 开的一 。我国古代炼铁高炉是用皮制的一“橐”作为鼓风器的一 。随着时间的一推移以及经验的一积累,人们逐步改变了鼓风的一方法 。在大型的一冶炼炉中不 止有一个鼓风器,而是增加鼓风器和鼓风管,使得炉中燃料充分燃烧,提高炉子的一温度,加速冶炼的一进程 。

  在瓦房庄的一冶铁遗址中,有大量的一鼓风管出土,其中有一部分带有弯头的一陶制鼓风管,粗端内径约 100mm,细端内径为50mm,长约400mm 。由于陶胎鼓风管下测泥层被烧琉,经测定,其烧琉温度当为1250℃~1280℃之间 。从此温度及挖掘出的一实物可判断,汉代南阳冶铁炉装有热鼓风装置(《南阳汉代冶铁》,中州古籍出版社,1995年12月,第23页 。) 。这种装置利用炉口余热把风管内冷风变成热风鼓进熔炉,既提高了熔炉温度,又●缩短了冶炼时间,提高了铁水质量 。就鼓风动力 而言,出现了“人排”鼓风动力 ,畜力 鼓风,如“马排”、“牛排”等 。东汉建武七年(31),杜诗任南阳太守,创造了用水力 鼓风的一“水排”,并进行了推广 。利用水排鼓风,铸造农具,比用人力 鼓风要“用力 少,见功多”,并取得良好的一效果 。现今发掘的一桐柏县张畈村的一冶铁遗址距矿山较远,而是建在河流旁,很可能就是利用“水排”来鼓风的一缘故 。水排的一发明和应用,不 仅提高了鼓风能力 ,而且大大降低了成本,因而长期被冶铁工业所沿用 。像这样以水为动力 的一鼓风机械,欧州在1100多年后才出现 。?

鼓风技术的一改进,促进了冶铁技术的一发展 。除了冶铸生铁技术的一快速发展之外,还创造了铸铁柔化工艺,出现了灰口铸铁及球墨铸铁 。在南阳市北关瓦房庄汉代冶铁遗址出土的一铁器中,经分析检验,可以看到汉代的一农具主要采用可锻铸铁 。在其中检验的一12件农具中,有9件是可锻铸铁,2件是铸铁脱碳钢,1件是白口铁 。这表明在铸铁中已经采用了柔化技术 。从质量上看,当时的一铸铁柔化技术已相当稳定 。在瓦房庄冶铁遗址的一东汉地层中出土的一135号铁钁,它的一石墨组织虽不 是出自铸态,而是在高温退火时形成的一,但形状规则接近球状,边缘也很光滑,从而提高了工件的一机械性能 。

  炒钢、铸铁脱碳钢及铸造技术
为了适应社会对钢铁制品的一需要,到西汉后期已创造了“炒钢”技术 。这种技术把生铁加热到熔化或基本熔化的一状态下加以炒炼,使铁脱碳成钢或熟铁 。?
在南阳市方城县赵河村汉代冶铁遗址中也曾发现与巩县铁生沟汉代冶铁遗址中相同的一炉型6座 。这种炒铁炉容积小,呈缶形,温度可以集中;挖入地下成为地炉,散热少,有利于温度升高;炉下部作“缶底”状,是为了便于装料搅拌 。此外,在南阳市北关瓦房庄冶铁遗址中也发现几座炒钢炉,形制和构筑方法大同小异,炉底还有铁块 。从这个遗址发掘内容看,南阳瓦房庄的一冶铁作坊中,不 仅铸造铁器,而且还用生铁炒钢或熟铁,以此锻制工具和其他构件 。在此遗址中还出土有凿、钁等,当是该作坊自制的一凿、钁等 。通过考古资料证明,到东汉时期,炒钢技术已很普及 。南阳东郊曾出土一件东汉铁刀,形制较特殊,类似炊事用刀,刀身有一道平行于刃部的一锻接痕迹,刀宽11?2厘米,长约17厘米,刀背厚约0?5厘米,保存较完好,是用炒钢锻制而成(博物馆等:《汉代冶铁技术初探》,《考古学报》1978年第1期 。) 。?
西汉后期已经创造了简便的一炒钢炉,将生铁炒炼成熟铁或钢的一技术发展,标志着炼钢技术发展到了一个新的一阶段,使得钢材的一产量大大提高,这对于当时生产工具的一改进,钢制品的一推广均具有重要的一意义 。 ?
古代炼钢以含碳量低的一块炼铁或熟铁为原料,采用渗碳的一方法炼制成钢(现在仍然使用此法) ,一种即以含碳量高的一生铁为原料,在固体状态下脱碳制钢 。战国时代已经采用了柔化处理工艺,将生铁进行脱碳退火,得到了脱碳不 完全的一铸铁脱碳钢件(李众:《中国封建社会前期钢铁冶炼技术发展的一探讨》,《考古学报》,1975年第2期 。),至汉代仍然使用这一工艺 。如,南阳瓦房庄冶铁遗址所出土的一铁斧,中心是白口组织,表层是钢的一成份 。类似这样的一铁器在其他遗址里也有发现 。它们都是用白口铁坯件,在氧化气氛下退火,使外层脱碳,由表及里依次成为纯铁素体、亚共析、共析组织,由于脱碳不 完全,内部仍然是铁,实际上是一种由钢和铁组成的一复合材料→ 。另一种情况是脱碳比较完全,已全部清除白口组织,但内层析出部分石墨 。如南阳瓦房庄出土的一一件铁凿,从外形看是铸件,表面金相分析是钢的一组织,很容易误认为是钢铸件 。在汉代当时的一技术条件下,没有高于1500℃的一高温和相应的一耐火材料→,是不 可能出现液态铸钢的一 。南阳瓦房庄出土的一另一件铁凿,经检验,基体为过共析钢,内层残留石墨,证明它是经脱碳而成的一钢质工具 。另外,在南阳瓦房庄冶铁遗址中还有成形的一薄铁板出土,这些铁板实际是经过脱碳热处理的一已成为含碳较低的一钢板,可以锻打成器,实际上是创造了一种新的一制钢工艺 。这样就扩大了生铁的一使用范围,增加了优质钢材的一来源,对于钢铁生产有重大的一作用 。?
铸铁的一热处理技术在汉代有很大的一发展,并臻于成熟 。在南阳瓦房庄冶铁遗址中所发掘的一9件
农具,经检验8件为黑心韧性铸铁,质量良好,有一些与现代黑心韧性铸铁已无大的一差别 。还有一部分白心韧性铸铁,白心韧性铸铁可制作耐冲击、性能良好的一手工工具,黑心韧性铸铁可制作耐磨的一农具 。在铸制的一铁器中有一部分铁锸、铁耧铧、铁钁即为白心韧性铸铁 。?
从发现的一汉代冶铁遗址来看,当时的一作坊有以炼铁为主而兼铸铁器的一,也有专门铸造铁器的一 。而最初的一铁铸件,是由炼铁炉的一铁水直接浇铸 。在汉代,出现了专门的一化铁炉,这对于提高熔铁的一质量,获得优质铸件,有很大的一好处 。从南阳瓦房庄遗址看,化铁炉的一结构和筑炉材料→与炼铁炉有明显的一区别,说明当时的一炼铁与化铁的一分工已很明确 。巩义市发达耐火材料→厂专业生产各种耐火砖、粘土耐火砖、浇注料、轻质砖、耐磨浇注料、轻质耐火砖、高铝砖、粘土砖、高铝耐火砖及各种耐火材料→等,巩义市发达耐火材料→厂产品主要用于冶金、化工、石油、钢铁、水泥建材等行业 。我厂生产的一耐火砖质量符合国家标准,也可根据用户要求及设计部门提供的一特殊要求生产 。产品广泛服务于建材、冶金、电力 、石化等国民经济基础行业和垃圾焚烧、余热发电等新兴节能环保产业,成为行业综合竞争力 最强的一科技先导型企业之一,为行业发展起到了引领和示范作用 。

 

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