在工業上煉鐵怎麼操作

『壹』 土法煉鐵的原理及工藝流程

化學原理

高爐生產是連續進行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續生產幾年到十幾年。生產時，從爐頂（一般爐頂是由料鍾與料斗組成，現代化高爐是鍾閥爐頂和無料鍾爐頂）不斷地裝入鐵礦石、焦炭、熔劑，從高爐下部的風口吹進熱風（1000～1300攝氏度），噴入油、煤或天然氣等燃料。裝入高爐中的鐵礦石，主要是鐵和氧的化合物。

在高溫下，焦炭中和噴吹物中的碳及碳燃燒生成的一氧化碳將鐵礦石中的氧奪取出來，得到鐵，這個過程叫做還原。鐵礦石通過還原反應煉出生鐵，鐵水從出鐵口放出。

鐵礦石中的脈石、焦炭及噴吹物中的灰分與加入爐內的石灰石等熔劑結合生成爐渣，從出鐵口和出渣口分別排出。煤氣從爐頂導出，經除塵後，作為工業用煤氣。現代化高爐還可以利用爐頂的高壓，用導出的部分煤氣發電。

基本流程

高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續生產過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，並使爐喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內形成交替分層結構。

爐前操作

1、利用開口機、泥炮、堵渣機等專用設備和各種工具，按規定的時間分別打開渣、鐵口（現今渣鐵口合二為一），放出渣、鐵，並經渣鐵溝分別流入渣、鐵罐內，渣鐵出完後封堵渣、鐵口，以保證高爐生產的連續進行。

2.完成渣、鐵口和各種爐前專用設備的維護工作。

3、製作和修補撇渣器、出鐵主溝及渣、鐵溝。

4、更換風、渣口等冷卻設備及清理渣鐵運輸線等一系列與出渣出鐵相關的工作。

高爐基本操作制度:

高爐爐況穩定順行：一般是指爐內的爐料下降與煤氣流上升均勻，爐溫穩定充沛，生鐵合格，高產低耗。

操作制度：根據高爐具體條件(如高爐爐型、設備水平、原料條件、生產計劃及品種指標要求)制定的高爐操作準則。

高爐基本操作制度：裝料制度、送風制度、爐缸熱制度和造渣制度。

(1)在工業上煉鐵怎麼操作擴展閱讀

發展過程

我國煉鐵始於春秋時代。那時候的煉鐵方法是塊煉鐵，即在較低的冶煉溫度下，將鐵礦石固態還原獲得海綿鐵，再經鍛打成的鐵塊。冶煉塊煉鐵，一般採用地爐、平地築爐和豎爐3種。

我國在掌握塊煉鐵技術的不久，就煉出了含碳2%以上的液態生鐵，並用以鑄成工具。 戰國初期，我國已掌握了脫碳、熱處理技術方法，發明了韌性鑄鐵。戰國後期，又發明了可重復使用的「鐵范」(用鐵製成的鑄造金屬器物的空腹器)。

西漢時期，出現坩堝煉鐵法。同時，煉鐵豎爐規模進一步擴大。1975年，在鄭州附近古滎鎮發現和發掘出漢代冶鐵遺址，場址面積達12萬m2，發掘出兩座並列的高爐爐基，高爐容積約50m3。西漢時期還發明了「炒鋼法」，即利用生鐵「炒」成熟鐵或鋼的新工藝，產品稱為炒鋼。

同時，還興起「百煉鋼」技術。東漢(公元25～220年)，光武帝時，發明了水力鼓風爐，即「水排」。我國古代水排的發明，大約比歐洲早1100多年。

漢代以後，發明了灌鋼方法。《北齊書·綦母懷文傳》稱為「宿鋼」，後世稱為灌鋼，又稱為團鋼。這是中國古代煉鋼技術的又一重大成就。

據〈中華網路要覽〉記載：中國是最早用煤煉鐵的國家，漢代時已經試用，宋、元時期已普及。到明代(公元1368～1644年)已能用焦炭冶煉生鐵。在公元14～15世紀之際，鐵的產量曾超過2000萬斤，摺合約為1.2萬t。西方最先開始工業革命的英國，約晚兩個世紀，才達到這個水平。

總的來看，中國古代鋼鐵發展的特點與其他各國不同。世界上長期採用固態還原的塊煉鐵和固體滲碳鋼，而中國鑄鐵和生鐵煉鋼一直是主要方法。由於鑄鐵和生鐵煉鋼法的發明與發展，中國的冶金技術在明代中葉以前一直居世界先進水平。

19世紀下半葉清政府發展近代軍事工業，製造槍炮、戰艦，大量輸入西方國家生產的鋼鐵。1867年進口鋼約8250t，1885年約9萬t，1891年增加到170萬擔(約13萬t)。進口鋼逐漸佔領了中國的市場，使傳統的冶鐵業難以維持生產，而國內鋼鐵消耗量又不斷增加。因此近代鋼鐵工業的興起就成為時代的需要。

1871年(清同治十三年)，直隸總督李鴻章、船政大臣沈葆楨請開煤鐵，以濟軍需，上允其請，命於直隸磁州、福建、台灣試辦。1875年，直隸磁州煤鐵礦向英國訂購熔鐵機器，因運道艱遠未能成交。此事表明，當時已開始注重舉辦新式鋼鐵事業。

1886年，貴州巡撫潘蔚創辦青廠，先用土爐，後從英國訂購煉鐵、煉鋼設備，1888年安裝完畢。終因清廷腐敗，缺乏資金、煤和鐵礦石，加上不善管理，無人精通技術，而於1893年停辦。這是興辦近代鋼鐵廠的一次嘗試。

『貳』 煉鐵高爐的工藝流程是什麼

煉鐵高爐的工藝流程：

高爐冶煉是一個連續的生產過程，全過程在爐料自上而下，煤氣自下而上的相互接觸過程中完成。爐料按一定批料從爐頂裝入爐內，從風口鼓入由熱風爐加熱到1000－1300°C熱風，爐料中焦炭在風口前燃燒，產生高溫和還原性氣體，在爐內上升過程中加熱緩慢下降的爐料，並還原鐵礦石中的氧化物為金屬鐵。

礦石升至一定溫度後軟化，熔融滴落，礦山中未被還原的物質形成熔渣，實現渣鐵分離。渣鐵聚集於爐缸內，發生諸多反應，最後調整成分和溫度達到終點，定期從爐內排放爐渣和鐵水。上升的煤氣流將能量傳給爐料而使溫度降低，最終形成高爐煤氣從爐頂導出管排出，進入除塵系統。

(2)在工業上煉鐵怎麼操作擴展閱讀：

生鐵的冶煉雖原理相同，但由於方法不同、冶煉設備不同，所以工藝流程也不同。下面分別簡單予以介紹。

高爐生產是連續進行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續生產幾年到十幾年。生產時，從爐頂（一般爐頂是由料種與料斗組成，現代化高爐是鍾閥爐頂和無料鍾爐頂）不斷地裝入鐵礦石、焦炭、熔劑，從高爐下部的風口吹進熱風（1000～1300攝氏度），噴入油、煤或天然氣等燃料。

裝入高爐中的鐵礦石，主要是鐵和氧的化合物。在高溫下，焦炭中和噴吹物中的碳及碳燃燒生成的一氧化碳將鐵礦石中的氧奪取出來，得到鐵，這個過程叫做還原。鐵礦石通過還原反應煉出生鐵，鐵水從出鐵口放出。

鐵礦石中的脈石、焦炭及噴吹物中的灰分與加入爐內的石灰石等熔劑結合生成爐渣，從出鐵口和出渣口分別排出。煤氣從爐頂導出，經除塵後，作為工業用煤氣。現代化高爐還可以利用爐頂的高壓，用導出的部分煤氣發電。

生鐵是高爐產品（指高爐冶煉生鐵），而高爐的產品不只是生鐵，還有錳鐵等，屬於鐵合金產品。錳鐵高爐不參加煉鐵高爐各種指標的計算。高爐煉鐵過程中還產生副產品水渣、礦渣棉和高爐煤氣等。

鐵焦技術通過使用價格低廉的非黏結煤或微黏結煤用作生產原燃料進行煤礦的生產，將其與鐵礦粉混合，製成塊狀，用連續式爐進行加熱干餾得到含三成鐵、七成焦的鐵焦。再經過專業設備加工，最後經過冶煉就能得到與原始技術一樣的煉鐵成果。

這一技術使用較高含量的鐵焦代替原始含量，經過實驗表明會節省大量的焦與主焦煤，也通過這一試驗說明鐵焦具有提高反應速率的作用，證明了在高爐煉鐵中鐵焦含量至少可以達到 30%。這項技術正在日本的各個工廠進行實際生產，而且取得了一定的成果。但是現階段技術還未完全成型，還需要大量實驗進行完善。

高爐除塵灰指的是爐前出鐵時產生的粉塵和爐頂主皮帶料頭部放料的過程中產生的粉塵經過一定比例的混合製成的，但由於這兩種粉塵的顆粒極為細小，很不利於收集，但通過設想就可得知如果將其收回並完美利用，就是最好的節能方式之一 。

這樣不僅可以使煤粉的燃燒效果得到提高，還能回收一部分浪費的鐵元素，通過合理控制其添加量就能有效的提升產量，並且對本來的廢料進行回收，充分的進行了材料的利用，不僅有助於提高產量，還節省了一部分資金。

『叄』 工業煉鐵的反應原理是什麼

碳在高溫下反應生成二氧化碳和一些一氧化碳，二氧化碳又在高溫下被碳還原成一氧化碳，一氧化碳還原氧化鐵，然後就是鐵了。3C+2Fe2O3=4Fe+3CO2↑高溫。鐵礦石冶煉成鐵是一個復雜的過程。

煉鋼利用轉爐內的氧化性環境將鐵水中過量的碳氧化成一氧化碳和二氧化碳，達到鋼水要求的碳含量。

當然在煉鋼廠房內一般來說還要有轉爐之前的鐵水脫硫預處理，轉爐出鋼後的鋼水精煉（LF或LF+RH或LF+VD，VOD等），完成精煉後用行車調運至連鑄機的大包回轉台，進行連鑄澆鑄的工序環節，為後續的軋鋼廠提供鋼坯原料。

(3)在工業上煉鐵怎麼操作擴展閱讀：

煉鋼的熔化期主要是對平爐和電爐煉鋼而言。電弧爐煉鋼從通電開始到爐料全部熔清為止、平爐煉鋼從兌完鐵水到爐料全部化完為止都稱熔化期。熔化期的任務是盡快將爐料熔化及升溫，並造好熔化期的爐渣。

普通功率電弧爐煉鋼的氧化期，通常指爐料溶清、取樣分析到扒完氧化渣這一工藝階段。也有認為是從吹氧或加礦脫碳開始的。氧化期的主要任務是氧化鋼液中的碳、磷；

去除氣體及夾雜物；使鋼液均勻加熱升溫。脫碳是氧化期的一項重要操作工藝。為了保證鋼的純凈度，要求脫碳量大於0.2％左右。隨著爐外精煉技術的發展，電弧爐的氧化精煉大多移到鋼包或精煉爐中進行。

『肆』 工業煉鐵的原理是什麼

其原理是將鐵礦石在特定的環境中，用還原劑將鐵礦石中的鐵氧化物還原成生鐵。生鐵除了少部分用於鑄造外，絕大部分是作為煉鋼原料。工業煉鐵工藝主要有高爐法，直接還原法，熔融還原法，等離子法。

鐵礦石冶煉成鐵是一個復雜的過程。把鐵礦石、焦炭和石灰石一起加入高爐，在高溫下，利用爐內反應生成的一氧化碳把鐵從鐵礦石里還原出來。

鐵礦石的含鐵量叫作品位，在冶煉前要經過選礦，除去其它雜質，提高鐵礦石的品位，然後經破碎、磨粉、燒結，才可以送入高爐冶煉。焦炭的作用是提供熱量並產生還原劑一氧化碳。

用還原劑將鐵礦石中的鐵氧化物還原成生鐵。鐵氧化物（Fe2O3、Fe3O4、FeO）+還原劑（C、CO、H2）鐵（Fe）。

煉鐵的方法

有高爐法（主要方法），直接還原法（非高爐煉鐵法），熔融還原法，等離子法。

其反應式為：

Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2(高溫)(還原反應）

Fe3O4+4CO==3Fe+4CO2(高溫)（還原反應）

爐渣的形成：

CaCO3=CaO+CO2(條件：高溫）

CaO+SiO2=CaSiO3(條件：高溫）

『伍』 煉鐵工藝流程

[導讀]:高爐煉鐵生產是冶金(鋼鐵)工業最主要的環節。高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續生產過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，並使爐喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內形成交替分層結構。礦石料在下降過程中逐步被還原、熔化成鐵和渣，聚集在爐缸中，定期從鐵口、渣口放出。 高爐生產是連續進行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續生產幾年到十幾年。本專題將詳細介紹高爐煉鐵生產的工藝流程，主要工藝設備的工作原理以及控制要求等信息。由於時間的倉促和編輯水平有限，專題中難免出現遺漏或錯誤的地方，歡迎大家補充指正。

高爐冶煉目的：將礦石中的鐵元素提取出來，生產出來的主要產品為鐵水。付產品有：水渣、礦渣棉和高爐煤氣等。

高爐冶煉原理簡介：

高爐生產是連續進行的。一代高爐（從開爐到大修停爐為一代）能連續生產幾年到十幾年。生產時，從爐頂（一般爐頂是由料種與料斗組成，現代化高爐是鍾閥爐頂和無料鍾爐頂）不斷地裝入鐵礦石、焦炭、熔劑，從高爐下部的風口吹進熱風（1000～1300攝氏度），噴入油、煤或天然氣等燃料。裝入高爐中的鐵礦石，主要是鐵和氧的化合物。在高溫下，焦炭中和噴吹物中的碳及碳燃燒生成的一氧化碳將鐵礦石中的氧奪取出來，得到鐵，這個過程叫做還原。鐵礦石通過還原反應煉出生鐵，鐵水從出鐵口放出。鐵礦石中的脈石、焦炭及噴吹物中的灰分與加入爐內的石灰石等熔劑結合生成爐渣，從出鐵口和出渣口分別排出。煤氣從爐頂導出，經除塵後，作為工業用煤氣。現代化高爐還可以利用爐頂的高壓，用導出的部分煤氣發電。

高爐冶煉工藝流程簡圖：

[高爐工藝]高爐冶煉過程:

高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續生產過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，並使爐喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內形成交替分層結構。礦石料在下降過程中逐步被還原、熔化成鐵和渣，聚集在爐缸中，定期從鐵口、渣口放出。

高爐冶煉工藝--爐前操作:

一、爐前操作的任務
1、利用開口機、泥炮、堵渣機等專用設備和各種工具，按規定的時間分別打開渣、鐵口，放出渣、鐵，並經渣鐵溝分別流人渣、鐵罐內，渣鐵出完後封堵渣、鐵口，以保證高爐生產的連續進行。
2.完成渣、鐵口和各種爐前專用設備的維護工作。
3、製作和修補撇渣器、出鐵主溝及渣、鐵溝。
4、更換風、渣口等冷卻設備及清理渣鐵運輸線等一系列與出渣出鐵相關的工作。

高爐冶煉工藝--高爐基本操作 :

高爐基本操作制度:
高爐爐況穩定順行：一般是指爐內的爐料下降與煤氣流上升均勻，爐溫穩定充沛，生鐵合格，高產低耗。
操作制度：根據高爐具體條件(如高爐爐型、設備水平、原料條件、生產計劃及品種指標要求)制定的高爐操作準則。
高爐基本操作制度：裝料制度、送風制度、爐缸熱制度和造渣制度。

高爐冶煉主要工藝設備簡介：

[高爐設備]高爐 ：

橫斷面為圓形的煉鐵豎爐。用鋼板作爐殼，殼內砌耐火磚內襯。高爐本體自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹 、爐缸5部分。由於高爐煉鐵技 術經濟指標良好，工藝 簡單 ，生產量大，勞動生產效率高，能耗低等優點，故這種方法生產的鐵佔世界鐵總產量的絕大部分。高爐生產時從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑（石灰石），從位於爐子下部沿爐周的風口吹入經預熱的空氣。在高溫下焦炭（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料）中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中未還原的雜質和石灰石等熔劑結合生成爐渣，從渣口排出。產生的煤氣從爐頂排出，經除塵後，作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。高爐冶煉的主要產品是生鐵 ，還有副產高爐渣和高爐煤氣。

[高爐設備]高爐熱風爐介紹 :

熱風爐是為高爐加熱鼓風的設備，是現代高爐不可缺少的重要組成部分。提高風溫可以通過提高煤氣熱值、優化熱風爐及送風管道結構、預熱煤氣和助燃空氣、改善熱風爐操作等技術措施來實現。理論研究和生產實踐表明，採用優化的熱風爐結構、提高熱風爐熱效率、延長熱風爐壽命是提高風溫的有效途徑。

[高爐設備]鐵水罐車:

鐵水罐車用於運送鐵水，實現鐵水在脫硫跨與加料跨之間的轉移或放置在混鐵爐下，用於高爐或混鐵爐等出鐵。

『陸』 工業煉鐵的步驟是什麼

工業煉鐵一般以高爐煉鐵為主

高爐煉鐵流程圖

『柒』 工業煉鐵的原理化學方程式

工業煉鐵的化學方程式是：Fe?O?+3CO==2Fe+3CO?(高溫)(還原反應）。<br>原理：一氧化碳和氧化鐵在高溫的條件下生成鐵和二氧化碳。在高溫下，用還原劑將鐵礦石還原得到生鐵的生產過程。煉鐵的主要原料是鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣。鐵礦石有赤鐵礦和磁鐵礦等。鐵礦石的含鐵量叫做品位，在冶煉前要經過選礦，除去其它雜質，提高鐵礦石的品位，然後經破碎、磨粉、燒結，才可以送入高爐冶煉。焦炭的作用是提供熱量並產生還原劑一氧化碳。石灰石是用於造渣除脈石，使冶煉生成的鐵與雜質分開。煉鐵的主要設備是高爐。冶煉時，鐵礦石、焦炭、和石灰石從爐頂進料口由上而下加入，同時將熱空氣從進風口由下而上鼓入爐內，在高溫下，反應物充分接觸反應得到鐵。高爐煉鐵是指把鐵礦石和焦炭，一氧化碳，氫氣等燃料及熔劑（從理論上說把金屬活動性比鐵強的金屬和礦石混合後高溫也可煉出鐵來）裝入高爐中冶煉，去掉雜質而得到金屬鐵（生鐵）。<br>

『捌』 工業上怎樣治煉鋼鐵

工業生產的鐵根據含碳量分為生鐵（含碳量2％以上）和鋼（含碳量低於2％）。基本生產過程是在煉鐵爐內把鐵礦石煉成生鐵，再以生鐵為原料，用不同方法煉成鋼，再鑄成鋼錠或連鑄坯。

鋼冶煉 煉鋼主要是以高爐煉成的生鐵和直接還原煉鐵法煉成的海綿鐵以及廢鋼為原料，用不同的方法煉成鋼。主要的煉鋼方法有轉爐煉鋼法、平爐煉鋼法、電弧爐煉鋼法3 類（見鋼，轉爐，平爐，電弧爐）。以上3種煉鋼工藝可滿足一般用戶對鋼質量的要求。為了滿足更高質量、更多品種的高級鋼，便出現了多種鋼水爐外處理（又稱 爐外精煉）的方法。如吹氬處理、真空脫氣、爐外脫硫等，對轉爐、平爐、電弧爐煉出的鋼水進行附加處理之後，都可以生產高級的鋼種。對某些特殊用途，要求特 高質量的鋼，用爐外處理仍達不到要求，則要用特殊煉鋼法煉制。如電渣重熔，是把轉爐、平爐、電弧爐等冶煉的鋼，鑄造或鍛壓成為電極，通過熔渣電阻熱進行二 次重熔的精煉工藝；真空冶金，即在低於1個大氣壓直至超高真空條件下進行的冶金過程，包括金屬及合金的冶煉、提純、精煉、成型和處理。

鋼液在煉鋼爐中冶煉完成之後，必須經盛鋼桶（鋼包）注入鑄模，凝固成一定形狀的鋼錠或鋼坯才能進行再加工。鋼錠澆鑄可分為上鑄法和下鑄法。上鑄鋼錠一般內 部結構較好，夾雜物較少，操作費用低；下鑄鋼錠表面質量良好，但因通過中注管和湯道，使鋼中夾雜物增多。近年來，在鑄錠方面出現了連續鑄鋼、壓力澆鑄和真 空澆鑄等新技術

『玖』 鋼鐵生產工藝流程

鋼鐵生產工藝主要包括煉鐵、煉鋼、軋鋼等流程，簡要解釋如下：

(1)煉鐵:就是把燒結礦和塊礦中的鐵還原出來的過程。焦炭、燒結礦、塊礦連同少量的石灰石、一起送入高爐中冶煬成液態生鐵(鐵水),然後送往煉鋼廠作為煉鋼的原料。

(2)爍鋼:是把原料(鐵水和廢鋼等)里過多的碳及硫、磷等雜質去掉並加入這量的合金成分。

(3)連鑄:將鋼水經中間罐迕續注入用水冷卻的結品器里,凝成坯殼後,從結晶器以穩定的速度拉出,再經噴水冷卻,待全部凝固後,切成指定長度的連鑄坯。

(4)軋鋼:連鑄出來的鋼錠和連鑄坯以熱軋方式在不同的軋鋼機軋製成各類鋼。

『拾』 煉鐵的方法

一、 生產工具的鐵器化與冶鐵業的發展

戰國以後，由於冶鐵技術的進步，社會經濟制度的變革，社會上對於鐵器需要量的增加，鐵礦的開采，鐵的冶煉和鑄造成為關系國計民生的重要手工業，因此，冶鐵業開始發展起來。在戰國時代開發的鐵礦已經不少，戰國時代的著作《山海經·五藏山經》所載產鐵之山就有37處，記錄屬南陽的就有「帝�NF9A5�之山 『其陰多鐵』」，約在今河南省泌陽縣和南陽縣之間；另一處即「兔床之山，『其陽多鐵』」，約在今嵩縣和南陽縣之間。戰國時代各國都有冶鐵手工業，其中韓、楚兩國的冶鐵手工業最為發達，著名的冶鐵手工業地點也最多，當時的南陽已經成為戰國時代聞名的冶鐵中心。《荀子·議兵篇》記載：「宛鉅鐵（釒也），慘如蜂蠆。」至秦漢時期，鐵器和冶鐵技術在廣大地區已經得到了廣泛的傳播和使用。從考古中發現，西漢初年鐵制農具和工具已取代了銅、骨、石、木器，到西漢中期，隨著冶鐵技術的發展，鍛鐵工具增多，鐵兵器也逐步占據了主要地位，直至東漢，主要的兵器全部為鋼鐵所制，從而完成了兵器和生產工具的鐵器化進程。�西漢初年，冶鐵業可聽任商人經營。魏國的孔氏原經營冶鐵業，秦滅魏後，被強行遷到南陽，靠冶鐵成為巨富。西漢武帝時，武帝任用南陽的大冶鐵商孔僅為「大農丞，領鹽、鐵事」，管理全國的鹽鐵業，南陽成為全國設立鐵官的手工業基地之一。在南陽瓦房庄發掘的漢代冶鐵遺址中，就曾發現西漢時期的冶鐵遺物(熔爐基、耐火磚、鼓風管、鑄造用的模具及鐵器，包括鐵犁鏵、鐵耬鏵、鐵鍤、錛、斧等)。至東漢，南陽的冶鐵業在西漢基礎上，冶鐵作坊數量增多，規模空前擴大，技術顯著提高。建國後在南陽附近發現的冶鐵遺址就有：南陽市北關瓦房庄鑄鐵作坊遺址，桐柏張陂村的大張陂冶鐵遺址，桐柏縣鐵爐村遺址，南召縣太山廟、草店冶鐵遺址，方城縣趙河村冶鐵遺址，鎮平縣安國城鐵范、鐵鑄件遺址，西峽縣白石尖冶鐵石等。1959～1960年南陽市北關瓦房庄發掘的漢代冶鐵遺址，主要遺址面積達2800m�2，發現了大量的冶鐵遺跡和遺物，其中熔爐9座，炒鋼爐8座，鍛爐1座。發現在當時的生產條件下冶鐵過程中使用了熱鼓風爐，這是我國早期使用的節約熱能的熔爐。鑄造使用的模和范近40種。由文物考古發掘的遺物可見，在當時南陽已經成為全國的冶鑄中心。

二、 冶鐵技術、工藝的發展

冶鐵技術在秦漢時期得到進一步的發展。高爐煉鐵已成為一種經濟而有效的煉鐵方法。高爐煉鐵從上邊裝料，下部鼓風，形成爐料下降和煤氣上升的相對運動。燃料產生的高溫煤氣穿過料層上升，把熱量傳給爐料，其中所含一氧化碳同時對氧化鐵起還原作用。這樣燃料的熱能和化學能同時得到比較充分的利用，下層的爐料被逐漸還原以至熔化，上層的爐料便從爐頂徐徐下降，燃料被預熱而能達到更高的燃燒溫度。這確是一種比較合理的冶煉方法，因而具有強大的生命力而長期流傳。其冶煉水平的發展表現在以下幾個方面：

�第一，高爐煉鐵中的築爐技術達到了較高的水平。有的用含三氧化硅較高的黃色或紅色耐火粘土燒成的長方形或弧形的耐火磚砌築。南陽瓦房庄遺址出土的耐火磚，在不同部位耐火磚所用的材料、厚度、形狀均不相同。有的用直徑0.3～0.5cm的白色石英砂粒並摻有少量的細砂。有的用草拌泥、黃粘土及大量的石英砂混合而成，所用石英砂不僅有天然的，而且還有經過加工破碎的。這些耐火磚耐火強度達到1463℃～1469℃之間，這顯然是耐火土中摻入了含有二氧化硅相當高的砂石的結果。這種含二氧化硅相當高的酸性耐火材料，從我國古代高爐所出大都是酸性爐渣來看，是合適的。

�第二，高爐煉鐵所用原料大部分已進行了加工。冶煉工人從長期的實踐經驗中發現，爐料的粒度整齊可以減少對煤氣的阻力。因此，在冶煉之前，就要對原料進行加工，在桐柏縣張畈村遺址中，曾挖出數以千噸計的礦石粉末，說明當時已十分注意對礦石的加工。

� 除了高爐煉鐵外，在西漢時期還發現有坩堝煉鐵技術。南陽市北關瓦房庄遺址中，就發現坩堝煉爐17座，其中3座較完整，都近似長方形。其中一座長3.6米，寬1.82米，深度殘存0.82米。爐的建築方法是，就地面挖出長方坑，留下爐門，周壁經過夯打後再塗薄泥一層。爐頂用弧形的耐火磚砌成，磚的大小不同，磚的內面敷有一層厚約1厘米的耐火泥，泥的表面還留有很薄的灰白色岩漿，磚的背面塗有較厚(約5厘米)的草拌泥。有一部分是用土坯和草拌泥券成。爐由門、池、窯膛、煙囪四部分組成。門在爐的最前端，當是用來裝爐和通風的，左右兩壁都經火燒，已成磚灰色。池在門內，周壁也燒成磚灰色，池底留有厚約1厘米的細砂，當是用作燃燒時的「風窩」的。爐膛為長方形，周壁糊有草拌泥，火燒較輕，當是盛放成行排列的坩堝和木柴、木炭等燃料的，爐的後部設有3個煙囪，當是排出爐煙用的。有的爐內填滿木柴灰，有的爐底堆有很多燒土塊和磚瓦碎片。發現坩堝3件，都是橢圓形的圜底陶罐，罐外敷有草拌泥厚約3～4厘米，泥的內部燒成紅磚色，表面則成光亮的深黑色，並存有一層灰白色光亮岩漿。另在一坩堝的內壁還粘有鐵渣的碎塊。從煉爐的結構以及流傳到後世的坩堝煉鐵法，可以推知當時的煉鐵方法是：先用碎塊礦石和木炭以及助溶劑混合配好，裝入坩堝，裝爐前，先在爐底鋪上一層適當數量的磚瓦碎片，使爐底通風；並留出許多「火口」放進易燃物，以便點火，接著就鋪上一層木炭，在木炭上安裝成行坩堝；然後在這層坩堝之上再鋪上一層木炭，在木炭上再安裝成行坩堝，待爐裝滿，便可以從「火口」點火，並加以鼓風，使坩堝中礦石還原溶化成生鐵。�第三，鼓風技術的發展。高爐煉鐵和冶鐵技術的發展，與鼓風技術的改進是分不開的。我國古代煉鐵高爐是用皮製的「橐」作為鼓風器的。隨著時間的推移以及經驗的積累，人們逐步改變了鼓風的方法。在大型的冶煉爐中不止有一個鼓風器，而是增加鼓風器和鼓風管，使得爐中燃料充分燃燒，提高爐子的溫度，加速冶煉的進程。在瓦房庄的冶鐵遺址中，有大量的鼓風管出土，其中有一部分帶有彎頭的陶制鼓風管，粗端內徑約 100mm，細端內徑為50mm，長約400mm。由於陶胎鼓風管下測泥層被燒琉，經測定，其燒琉溫度當為1250℃～1280℃之間。從此溫度及挖掘出的實物可判斷，漢代南陽冶鐵爐裝有熱鼓風裝置(《南陽漢代冶鐵》，中州古籍出版社，1995年12月，第23頁。）。這種裝置利用爐口余熱把風管內冷風變成熱風鼓進熔爐，既提高了熔爐溫度，又縮短了冶煉時間，提高了鐵水質量。就鼓風動力而言，出現了「人排」鼓風動力，畜力鼓風，如「馬排」、「牛排」等。東漢建武七年(31)，杜詩任南陽太守，創造了用水力鼓風的「水排」，並進行了推廣。利用水排鼓風，鑄造農具，比用人力鼓風要「用力少，見功多」，並取得良好的效果。現今發掘的桐柏縣張畈村的冶鐵遺址距礦山較遠，而是建在河流旁，很可能就是利用「水排」來鼓風的緣故。水排的發明和應用，不僅提高了鼓風能力，而且大大降低了成本，因而長期被冶鐵工業所沿用。像這樣以水為動力的鼓風機械，歐州在1100多年後才出現。�

鼓風技術的改進，促進了冶鐵技術的發展。除了冶鑄生鐵技術的快速發展之外，還創造了鑄鐵柔化工藝，出現了灰口鑄鐵及球墨鑄鐵。在南陽市北關瓦房庄漢代冶鐵遺址出土的鐵器中，經分析檢驗，可以看到漢代的農具主要採用可鍛鑄鐵。在其中檢驗的12件農具中，有9件是可鍛鑄鐵，2件是鑄鐵脫碳鋼，1件是白口鐵。這表明在鑄鐵中已經採用了柔化技術。從質量上看，當時的鑄鐵柔化技術已相當穩定。在瓦房庄冶鐵遺址的東漢地層中出土的135號鐵钁，它的石墨組織雖不是出自鑄態，而是在高溫退火時形成的，但形狀規則接近球狀，邊緣也很光滑，從而提高了工件的機械性能。

三、 炒鋼、鑄鐵脫碳鋼及鑄造技術

為了適應社會對鋼鐵製品的需要，到西漢後期已創造了「炒鋼」技術。這種技術把生鐵加熱到熔化或基本熔化的狀態下加以炒煉，使鐵脫碳成鋼或熟鐵。�

在南陽市方城縣趙河村漢代冶鐵遺址中也曾發現與鞏縣鐵生溝漢代冶鐵遺址中相同的爐型6座。這種炒鐵爐容積小，呈缶形，溫度可以集中；挖入地下成為地爐，散熱少，有利於溫度升高；爐下部作「缶底」狀，是為了便於裝料攪拌。此外，在南陽市北關瓦房庄冶鐵遺址中也發現幾座炒鋼爐，形制和構築方法大同小異，爐底還有鐵塊。從這個遺址發掘內容看，南陽瓦房庄的冶鐵作坊中，不僅鑄造鐵器，而且還用生鐵炒鋼或熟鐵，以此鍛制工具和其他構件。在此遺址中還出土有鑿、钁等，當是該作坊自製的鑿、钁等。通過考古資料證明，到東漢時期，炒鋼技術已很普及。南陽東郊曾出土一件東漢鐵刀，形制較特殊，類似炊事用刀，刀身有一道平行於刃部的鍛接痕跡，刀寬11�2厘米，長約17厘米，刀背厚約0�5厘米，保存較完好，是用炒鋼鍛制而成(河南省博物館等：《河南漢代冶鐵技術初探》，《考古學報》1978年第1期。)。�

西漢後期已經創造了簡便的炒鋼爐，將生鐵炒煉成熟鐵或鋼的技術發展，標志著煉鋼技術
發展到了一個新的階段，使得鋼材的產量大大提高，這對於當時生產工具的改進，鋼製品的
推廣均具有重要的意義。
�
古代煉鋼以含碳量低的塊煉鐵或熟鐵為原料，採用滲碳的方法煉製成鋼(現在仍然使用此法)
，一種即以含碳量高的生鐵為原料，在固體狀態下脫碳制鋼。戰國時代已經採用了柔化處理工藝，將生鐵進行脫碳退火，得到了脫碳不完全的鑄鐵脫碳鋼件(李眾：《中國封建社會前期鋼鐵冶煉技術發展的探討》，《考古學報》，1975年第2期。)，至漢代仍然使用這一工藝。如，南陽瓦房庄冶鐵遺址所出土的鐵斧，中心是白口組織，表層是鋼的成份。類似這樣的鐵器在其他遺址里也有發現。它們都是用白口鐵坯件，在氧化氣氛下退火，使外層脫碳，由表及裡依次成為純鐵素體、亞共析、共析組織，由於脫碳不完全，內部仍然是鐵，實際上是一種由鋼和鐵組成的復合材料。另一種情況是脫碳比較完全，已全部清除白口組織，但內層析出部分石墨。如南陽瓦房庄出土的一件鐵鑿，從外形看是鑄件，表面金相分析是鋼的組織，很容易誤認為是鋼鑄件。在漢代當時的技術條件下，沒有高於1500℃的高溫和相應的耐火材料，是不可能出現液態鑄鋼的。南陽瓦房庄出土的另一件鐵鑿，經檢驗，基體為過共析鋼，內層殘留石墨，證明它是經脫碳而成的鋼質工具。另外，在南陽瓦房庄冶鐵遺址中還有成形的薄鐵板出土，這些鐵板實際是經過脫碳熱處理的已成為含碳較低的鋼板，可以鍛打成器，實際上是創造了一種新的制鋼工藝。這樣就擴大了生鐵的使用范圍，增加了優質鋼材的來源，對於鋼鐵生產有重大的作用。�

鑄鐵的熱處理技術在漢代有很大的發展，並臻於成熟。在南陽瓦房庄冶鐵遺址中所發掘的9件
農具，經檢驗8件為黑心韌性鑄鐵，質量良好，有一些與現代黑心韌性鑄鐵已無大的差別。還有一部分白心韌性鑄鐵，白心韌性鑄鐵可製作耐沖擊、性能良好的手工工具，黑心韌性鑄鐵可製作耐磨的農具。在鑄制的鐵器中有一部分鐵鍤、鐵耬鏵、鐵钁即為白心韌性鑄鐵。�

從發現的漢代冶鐵遺址來看，當時的作坊有以煉鐵為主而兼鑄鐵器的，也有專門鑄造鐵器的
。而最初的鐵鑄件，是由煉鐵爐的鐵水直接澆鑄。在漢代，出現了專門的化鐵爐，這對於提高熔鐵的質量，獲得優質鑄件，有很大的好處。從南陽瓦房庄遺址看，化鐵爐的結構和築爐材料與煉鐵爐有明顯的區別，說明當時的煉鐵與化鐵的分工已很明確。�

南陽瓦房庄冶鐵遺址出土化鐵爐7座，它的構築方法是：在平整的地面上，鋪築直徑約2.6m、厚50mm的草拌泥，燒成橙黃色，作為爐基。爐底是空心的，由整體基底、束腰式支柱、周壁與
爐缸底部組成。基底約厚45mm，用羼有大量大顆粒砂的耐火粘土鋪成，砂的粒度在10mm左右。周壁和支柱的築爐材料與基底稍有不同。羼有大量小顆粒砂。周壁厚40～50mm，支柱直徑70～120mm，高70cm，根據遺址所出土的長方形耐火磚的尺寸來估算，支柱可能有15個左右，基上砌築爐缸底部。�

爐體全用弧形耐火磚建造，從磚的內表面不同的熔融程度看，爐體可分為3個區域：爐口及其下三、四層磚(磚長36cm，寬17cm，厚6～9cm不等)，爐襯略現熔融，有許多龜裂紋道，溫度最低，為預熱區。爐體中部的三、四層磚，爐襯均有燒琉，說明溫度較高，應是還原區。再往下三、四層磚，爐襯普遍燒琉，甚至全部流下，露出磚體，這里溫度最高，當是靠近風口的氧化區。依照耐火磚的高度及上述爐壁燒琉情況來推算，化鐵爐的爐體高度約為3～4m。

� 化鐵爐的爐壁分3層，弧形耐火磚是特製的成形磚塊，外敷草拌泥，厚約15～50mm，內搪爐襯，厚約40mm。根據出土時較完整的14塊耐火磚的弧度來看，化鐵爐最小外徑為1.16m，內徑為0.92m，最大外徑為2.3m，內徑為2.14m，其平均內徑有1.5m左右。經鑒定，耐火磚均有砂粒和粘土配製，從石英砂的顆粒組成看，有渾圓狀的和稜角狀的白石英和少量長石，說明除天然砂外，已使用了人工破碎的砂粒。石英顆粒有裂紋出現，玻璃相中析出針狀莫來石晶體，有流動結構，均說明當時化鐵爐能夠達到相當高的溫度。�從遺址中出土的大量鼓風管的情況推測，化鐵時有可能已試用換熱式熱風裝置，有一種陶質鼓風管，外敷厚約45mm的草拌泥，下層泥料表層燒熔下滴，靠近拐角處的泥料熔融順角流下，據測定溫度，燒琉溫度當在1250℃～1280℃之間。風管的這種燒琉狀態，有一種解釋認為，它可能是架設在爐頂上，作為預熱管道使用的。�

此外，在出土的大量碎鐵塊和熔渣中，有不少梯形鐵板和鏵、鍤、錛、钁、鋤、斧等鐵器殘片(厚度約40～70mm)。這些遺物可能是化鐵爐所用原料，方形的鐵砧和鐵錘，既是鍛造工具，又是用來破碎原料的工具。大量的木炭渣表明所用燃料為木炭，爐中殘留木炭凝塊，有的與表面微熔的鐵塊凝結在一起，某些器形尚能辨認。由這種現象推測可能是分層裝料的結果。從出土的爐襯看，斷面明顯分成三層，至少已經過兩次停爐和補爐，補爐的材料與耐火磚所用材料相同。根據出土的遺物推測，對於這樣大的熔爐，當是半連續操作的，每過一定時間，出一次鐵水，澆注一批鑄范。當熔煉過久或鑄范已畢需適時停爐。這說明漢代工匠已很好地掌握了熔爐的操作程序。漢代鑄造技術，在戰國時代鑄造鐵器和銅器的技術上又有所發展。這時鑄造所用的范有泥范、陶范和鐵范，特別是鐵范的使用，使鑄造鐵器的質量及效率均有不同程度的提高。從南陽瓦房庄發掘出的各種模及范來看，其工藝過程大致如下：制模工人就地選取黃粘土，羼入35%左右的細砂，加水調泥，製成模版，然後精工細雕地挖模面，按照嚴格的尺寸要求，塑制不同模面上的各個部位的形體。模面制妥後，塗上塗料涼干，這是首先的必要的制模工序。在澆鑄之前，先合模，糊加固泥，再將鑄模送入窯中烘烤，到一定溫度之後停烘出窯，乘熱澆鑄鐵汁，在澆注時將澆口、冒口注滿鐵汁，以適應模腔收縮的需要。待鐵汁在模腔中凝固到一定程度之後，打開加固泥，脫去泥模，再打掉澆口鐵，即可獲得鐵質的鑄范。然後把鑄出的鐵上范、鐵下范進行合范，再將鐵范芯插入范腔中，並用某種鐵工具將鐵范捆紮夾固，以免澆注時鐵汁的熱漲作用而開裂。合范後，也可能入窯烘烤，乘熱澆注鐵汁，待鐵汁凝固到一定程度之後，打開鐵范，並打掉澆口、冒口鐵，便獲得產品。�鑄造技術方法的發展還表現在疊鑄技術方面。疊鑄技術就是把許多范片或范塊層層疊合起來，用統一的直澆道，一次澆鑄出多個鑄件。這種方法在戰國時已經發明（梓溪：《談幾種古器物的范》，《文物參考資料》1957年8期。)，它主要適用於小型鑄件的大量生產。到漢代疊鑄技術又有了進一步發展，如河南溫縣發掘的一處漢代烘范窯，出土有500多套疊鑄范，有16種鑄件，36種規格，一套范有4～14層不等，每層有1～6個鑄件，最多的一次可鑄84件，這樣就大大提高了生產效率。南陽瓦房庄冶鐵遺址出土有幾件疊堆微熔遺物和三至五個「V」字形鐵犁鏵套疊遺物等，充分證明南陽是最早採用雙堆疊鑄技術的冶鐵大郡。�鑄范的設計也相當科學，范腔之間的泥層很薄，為使范面緊湊盡可能減少吃泥量，有些范的直澆口製成扁圓形，合范用的榫卯定位結構也按此原則予以布置。范的外形與范腔相吻合，不少鑄范削去角部，使邊厚盡可能一致，不但可以減少范的體積和用泥量，而且使散熱更加均勻，提高鑄件質量。�范芯的製造，除自帶泥芯外，形狀簡單的用泥條捺入芯座內。復雜的，如車（車口）泥芯，用泥質對開式芯盒製成。南陽瓦房庄發現的東漢時期多堆式疊鑄（車口）范，范塊採用對開式垂直分型面，兩堆鑄范共用一個直澆道，使金屬實收率更高，澆注時間更少，說明疊鑄技術有了進一步的發展。