東北大學冶金發(fā)展史

冶金1304第一組主講人：丁偉、陳閩俊、陳友，劉潁賓中華冶金發(fā)展史1、從西周晚期到春秋晚期出土的鐵器的基本特點：一、古代煉鐵技術的發(fā)展（1）數(shù)量和種類較少，器形較為簡單、短小。（2）主要是兵刃器和小生產(chǎn)工具。（3）有鍛件也有鑄件，有塊煉鐵和塊鐵滲碳鋼，也有生鐵。（4）分布地域較窄，在春秋中期之前，基本上都分布在黃河流域的陜西、甘肅、河南西部和北京地區(qū)，春秋中期才擴展到了南方的湖北、湖南和江蘇等地。2、冶鐵術的中心：

3、早期冶鐵技術：

（1）低溫冶煉

（2）高溫冶煉

(1)中原文化區(qū);(2)今新疆一帶；(3)今云南；

塊煉鐵技術：就是在較低溫度（約800℃--1000℃）下，用木炭直接還原的技術，因其出爐產(chǎn)品是一種海綿狀的固體塊，所以叫做塊煉鐵。這種冶煉技術的基本特點：①產(chǎn)品含碳量較低，通常是熟鐵或低碳鋼，比較軟，使用范圍??；②出爐產(chǎn)品是海綿狀的固體快，須用鍛打方式成型；③產(chǎn)品中含有許多大塊的氧化亞鐵-硅酸鹽共晶夾雜，雖經(jīng)反復鍛打，難以除盡。④不能連續(xù)作業(yè)，每煉完一爐，將鐵塊取出后，爐體就要受到破壞，下次冶煉需要重新建造，生產(chǎn)效率低。（1）低溫冶煉—塊煉鐵技術（熟鐵）生鐵技術是在塊煉鐵基礎上發(fā)展起來的，由塊煉鐵到生鐵，最為重要的技術有兩個：(a)爐身必須足夠高、大，使爐料和燃燒出來的鐵有足夠的時間和空間進行傳熱、還原和滲碳，并熔成生鐵；(b)鼓風能力足夠強，使煉爐能獲得足夠的高溫。這種冶煉技術的特點：①產(chǎn)品含碳量高，熔點較低，強度和硬度大；②因其經(jīng)歷液態(tài)，渣鐵分離較容易；而且爐渣具有不同程度的脫硫能力，故產(chǎn)品所含非金屬夾雜少；③出爐產(chǎn)品成液態(tài)，可用澆鑄方式成型，成型生產(chǎn)率較高；④爐體可連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率較高。（2）高溫冶煉—豎爐煉鐵（生鐵）我國煉鐵技術大約發(fā)明于西周晚期，戰(zhàn)國中后期時，鐵器在農(nóng)業(yè)、手工業(yè)中取代了青銅器而占據(jù)主導地位。由西周到春秋，鐵器以鍛制居多；戰(zhàn)國之后鑄制鐵器占據(jù)了主導地位。先秦煉鐵技術的主要成就是建造了較為高大的豎爐，使用了多橐送風，煉出了生鐵?？偨Y二、流傳下來的炒鋼和灌鋼技術近現(xiàn)代我國民間依舊保存著傳統(tǒng)的制鋼工藝，主要是炒煉法和灌鋼法兩種。在西漢中晚期，中國出現(xiàn)新的煉鋼技術“炒鋼”，這是在生鐵冶鑄技術的基礎上發(fā)展起來的一種煉鋼技術。炒鋼技術直到20世紀四五十年代，仍在我國不少地方使用；60年代后逐漸減少；七八十年代，在浙江永嘉大岱、湖南攸縣等少數(shù)地方依然可以看到。

基本方法將生鐵加熱成半液體和液體狀，然后加入鐵礦粉，同時不斷攪拌，利用鐵礦粉和空氣中的氧去掉生鐵中的一部分碳，使生鐵中的碳含量降低，去渣，直接獲得鋼，這就是炒鋼技術。影響

這項技術的發(fā)明是煉鋼技術的重大突破，使冶煉業(yè)能向社會提供大量廉價、優(yōu)質(zhì)的熟鐵或鋼，滿足生產(chǎn)和戰(zhàn)爭的需要。炒鋼的出現(xiàn)促進百煉鋼技術的發(fā)展，人們以炒鋼為原料，經(jīng)過反復加熱、折疊、鍛打成質(zhì)量很好的鋼件。缺陷

：炒鋼和百煉鋼技術還存在一定缺陷，如炒鋼工藝復雜，不容易掌握；百煉鋼費工費時。2.1炒鋼技術2.1炒鋼技術依冶煉設備不同，我國的炒鋼技術約包括三種類型：一、單穴式，即金屬炒煉室與燃燒室公用一個空間；二、雙穴式，或叫倒煙爐、反射爐式，金屬熔煉室與燃燒室各居一個空間；三、串聯(lián)式，金屬炒煉池與生鐵煉爐串聯(lián)作業(yè)，無燃燒室。第一種是炒鋼工藝的基本方法，沿用時間最長，使用范圍最廣，其始于漢，近現(xiàn)代仍在廣泛使用；第二種約發(fā)明于清初或稍后，近現(xiàn)代亦有采用；第三種唯見于宋應星《天工開物》。2.1.1單穴式炒煉爐（1）地穴式1.爐子筑在地面以下，主要見于山西河南等北方地區(qū)，習謂之“地爐”。多年來，爐子的基本結構和操作方法沒有大的變化。2.爐口兼做進料口、鼓風口和炒煉操作口。燃料是木炭和煤屑。3.近代炒鐵鏟平的含碳量一般不太高，美國學者丁格蘭在《中國鐵礦志》中引用過一件河南炒鐵的成分，為：

碳0.34%、硅0.37%、磷0.16%、硫0.045%，與中碳鋼相當。2.1.1單穴式炒煉爐（1）地穴式操作要點：冶煉時，爐底先放入木炭，后方生鐵，上面再覆蓋以煤末。生鐵須打成碎塊。先在火炮爐中將生鐵燒紅，后入水淬脆，在施重力打擊。裝料后即點火、送風，并封閉爐口。將生鐵接近半融化狀態(tài)，啟開爐口，用戶鐵棍或木棍不斷地炒動金屬。炒到一定程度后，金屬粘著成一個海綿狀固體塊，便用鉗子將之夾出置于砧上錘擊，以排除夾雜、均勻成分。鍛打成一定形狀，便是炒煉產(chǎn)品。2.1.1單穴式炒煉爐（2）臺基式主要見于南方諸省，南方較為潮濕，爐子多砌于地面的臺基上。但各地操作又有一些差異。以湖南攸縣為例：當?shù)馗郀t直到1980年5月還在生產(chǎn)?！こ礌t亦筑于臺基上，臺基呈方形(1.8米*1.8米)?！t膛橫截面近似于方形，由耐火磚砌成，內(nèi)壁涂耐火土，外層涂黃泥，高約1米余?！ろ?、底皆近鍋狀，爐底與地面平齊。爐膛上頂置一方塊，以安風嘴。2.1.1單穴式炒煉爐（2）臺基式炒煉產(chǎn)品習謂之“毛鐵”，又叫“攸餅鐵”?！懊F”即粗鐵之意?！柏炶F”一名的由來，是其毛鐵皆鍛成尺寸約3厘米*3厘米*15厘米的鐵條，每條約1公斤，每25根捆為一餅，其狀有如舊日榨過油的豆枯餅，故名。操作要點:1.先將生鐵擊成小塊，并在另一專用爐中預熱，之后再放入炒爐，鼓風加熱。2.生鐵塊開始融化時便用鐵棍急速炒煉。3.炒好后再用稍細的鐵棍將它扒出，用鐵夾夾至砧上錘擊。先用碓（dui）式鍛錘輕鍛一次，再用45公斤的空氣鍛錘鍛打成形。2小時炒一爐，每爐250公斤，每天炒1噸。每120公斤生鐵炒得100公斤毛鐵，金屬收得率為83%。2.1.2雙穴式煉鋼這種煉爐其實就是倒焰爐、反射爐，在四川、云南，湖南等地都曾長期沿用。四川綦（qi)江和威遠都有一種燃燒室在上，熔煉室在下的甑(zeng)式反射爐。（1）綦江甑式反射爐

“全部用褒砂石著稱，分上下兩部，上部為圓形石甑；以兩石圈合成，內(nèi)徑一尺八寸，高四尺二寸；

頂部有一大孔，為進柴口；左側有一孔，以通風箱。

下部為一石鍋，底部鋪耐火砂泥，開煉時鐵板即裝于此，

左側有一高九寸寬八寸之爐門為作業(yè)處，

頂部有一小孔與上部相通，為火焰之入口。”可見這是一種上部為加熱室，下部為熔煉室的立式反應爐。（2）威遠甑式反射爐

“分上矴下矴兩部。上矴高一尺二寸，下矴高九寸；中間直徑較大，上下直徑較?。ㄔ荷峡谒拇?，下口二寸四分），內(nèi)中置一直徑約三寸之圓筒形砂石。其下為石鍋，直徑一尺四寸，深一尺一寸?！?.1.2雙穴式煉鋼甑(zeng)式反射爐操作要點:

先將木材至于石甑中，發(fā)火、鼓風，使火成倒焰吹入石鍋燒熱。然后將碎鉎板及砂鐵加于石鍋中。不斷鼓風，火焰猛射，貨色由紅變白。鍋內(nèi)鉎板開始熔化，及開始不斷炒煉。這樣一種火在上，水在下的未濟爐，一種倒焰爐，其結構形態(tài)和歐洲的反射爐是不同的，系我國自身首創(chuàng)無疑。2.2傳統(tǒng)的灌鋼技術灌鋼法又叫團鋼法，或生熟法，是中國早期煉鋼技術一項最突出的成就。17世紀以前，世界各國一般都是采取熟鐵低溫冶煉的辦法，鋼鐵不能熔化，鐵和渣不易分離，碳不能迅速滲入。經(jīng)過“塊煉法”--“百煉鋼”--“炒鋼法”的發(fā)展歷程，中國發(fā)明了灌鋼法，成功解決這一難題，為世界冶煉技術的發(fā)展做出劃時代貢獻。三、流傳下來的幾種表面處理技術

一、表面滲碳技術二、鍍金技術三、烏銅技術

流傳至今的金屬表面處理技術依然較多，今主要介紹表面滲碳、鍍金和烏銅技術三種。

它們的發(fā)展歷程各不相同，前二者都發(fā)明較早，沿用時間較長，使用地域也較寬。表面滲碳在20世紀50年代還可以看到，鍍金技術至今在南北許多地方仍在廣為流傳，烏銅技術這發(fā)明較晚，主要見于云南一帶。

流傳下來的幾種表面處理技術

20世紀50年代時，我國河南、湖北、江蘇、天津等民間仍流傳一種俗稱為“燜鋼”的罐式滲碳法，這大約是一種兼具表面滲碳、滲碳制鋼兩項性能的工藝操作。其滲碳“罐”有鐵罐和砂罐等種，加熱爐多為土坯筑成的方爐。滲透劑主要是木炭粉，但具體配料各地又有些許差別。如：(1)河南魯山一種配方是：每燜100鐵，配木炭粉10斤、牛骨粉6斤、火硝粉4斤。

(2)河南林縣一種配方是：每燜100鐵，配木炭粉20斤、黃血鹽12至14兩、紅汞1兩6錢、黃碘1錢。上述配料中，多數(shù)配有催滲劑，也有只用滲透劑而不用催滲劑的。一、表面滲碳技術

鍍金技術發(fā)明于先秦時期，漢謂之“金涂”、“黃金塗”；六朝時期又謂之“度金”、“鍍金”。《宣爐博論》說：“宣爐有流金一種......流口耳之間，名覆祥云?！?/p>

在清代，塗金、鍍金、鎏金等名都是并行使用的。

近代民間有謂之“火鍍金”，今世使用較廣的名稱是“鍍金”和“鎏金”，此工藝主要用在建筑物和工藝品的裝飾上。二、鍍金技術（一）鍍金前的準備1、對需要鍍金的器物表面進行去污和活化處理，即用酸、堿（往昔只用山楂、酸梅、皂角等一些有機的酸堿洗刷）泡洗，以去除各種不潔之物和原有的表面氧化層。2、煞金，即制作金汞劑，古又謂之“滅金”。先將黃金料捶打成薄片，細剪成絲，將用與煞金的罐子置于爐上加熱至發(fā)紅（約400℃）時，將金絲傾入，隨即將水銀傾入，速攪，使之成為膏狀。此金與汞之配比常為3:7或2:8，習有“七煞”、“八煞”之說。

3、做抹金棍，即鍍金的抹子，系特制的扁頭銅棍。長約15厘米，徑約1厘米，一端打扁，并略翹起。棍表面須磨光，扁端須用酸梅汁洗過，并伸入水銀中反復涂抹，令其沾滿水銀后晾干，待用。金泥不易被他物粘連，唯此金棍除外。（二）抹金

即用抹金棍將金汞劑涂抹到器物表面上。（三）開金

即將涂過金泥的器物放入炭爐中烘烤，趕汞，使黃金的本色顯露出來，爐溫估計為300℃~500℃。（四）刷洗開金后的器物須先用弱酸清洗，后用鋼刷沾皂角水刷洗，以出去一些夾雜和氧化物。（五）砑光即用瑪瑙砑子或鋼刷在鍍金表面上，依一定的順序反復按壓，以壓平細小黃金顆粒，擠填因水銀溢出而形成的細小孔隙。

烏銅，習又稱之為“黑銅”，是一種表面呈現(xiàn)烏黑色的銅質(zhì)工藝品，始產(chǎn)于云南石屏縣，其中的“烏銅走銀”，便是一種烏銅鑲嵌銀絲的工藝。民國《新纂云南通志》卷一四二在工業(yè)考中說：“甲于全國烏銅器制于石屏，，如墨盒、花瓶等，鏨刻花紋或篆隸、正、草書于上，以銀屑鋪鏨刻花紋上，熔之磨平，用手汗浸漬之，即成烏銅走銀器，形式古雅，遠近購者珍之?！比?、烏銅技術鋼鐵電子商務劉潁賓近幾年的發(fā)展情況2000年——國內(nèi)一些鋼鐵網(wǎng)站開始嘗試新的運營模式，鋼鐵電子商務應運而生；2008年——金融危機的沖擊下，電商的發(fā)展出現(xiàn)了低谷；2012年開始——鋼鐵電商的發(fā)展又開始興起，被視為鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的突破口；目前全國超過200家的鋼鐵電商平臺分食1億噸左右的通用型鋼材市場，相對現(xiàn)有電商平臺覆蓋的4億噸的通用型鋼材市場，還有很大的發(fā)展空間。目前鋼鐵線上交易量占到了全部交易量的10%左右。1：促進企業(yè)由生產(chǎn)商向服務商轉(zhuǎn)變，滿足用戶的個性化服務;比如寶鋼在汽車用鋼方面！2:與客戶直接對接，快捷、安全，傳統(tǒng)交易一筆生意需要多方詢價、議價和簽訂合同，需要半天以上時間，而通過電商整個交易縮短到幾分鐘，同時還降低了中間成本，提高了效用和效率;3：實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的共贏發(fā)展，優(yōu)化資源配置，以及提升鋼鐵行業(yè)的集中度;

鋼鐵電商的優(yōu)勢何在呢？鋼鐵電商存在的主要問題1、平臺大數(shù)據(jù)的構建不足。無法應對電商短時間內(nèi)爆發(fā)式的增長;2、電商平臺還未創(chuàng)造出超越傳統(tǒng)銷售渠道所能帶來的價值;3、同質(zhì)化嚴重、模式雷同、可替代性較強。鋼鐵電商的發(fā)展方向一：要靠大數(shù)據(jù)說話。

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