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钢铁生产技术史:中国钢铁发展简史

时间:2011-10-12 16:46来源:本站原创 作者:佚名 点击:
  •   旧式炼钢发展史

    尚书禹贡言「华阳黑水惟梁州,……,厥贡璆铁银镂砮磬」由此可知夏禹时不但已用铁,而且已使用铁制农具。殷墟无铁并不能表示殷商时未曾用铁,因为铁器易朽,长期埋在地下,应早已物化于土而无法找寻。

    中国最早提到炼钢术的古书是春秋左氏传,春秋阖闾传言「干将作剑,干将夫妻乃断发剪爪投于炉中,使童女童男三百人鼓橐(风箱)装炭,金铁乃濡遂以成剑。」

    青铜使用较铁为早,管子小匡篇言「美金(青铜)以铸戈戟试诸狗马,恶金(铁)以铸斤斧鉏夷锯欘试诸土木」由此可见当时中国人的心目中,铁是恶金,而青铜是美金。春秋以前已经采用耜铁,并且针刀,锯、铫、斤、斧、锥、凿不仅已用铁制,而且锤锻加工技术已相当高明。当炼铁技术发展到大量制造的阶段时,中国的内战(春秋战国时代)也随着在纪元前221年结束。

    经考古学家不断的发掘与考证,并分析秦汉时代所留下来的各种铁器,吾人得知秦汉时期已有了海绵铁炉、圆形炼铁炉、长方形炼炉、排炉及低温炒钢炉等。从汉代夏候阳算经(公元的120年)上的记载,知道中国当时的炼钢技术,已包含了将铣铁重熔以及去碳(Decarbonization)两个步骤。这种炼钢法是将铁放在坩锅中精炼。若想使钢硬化,就加入炭使它增碳。并且由这本书的叙述,知道铁的铸造技术在这个时期已极为进步,且有了组织良好的大量生产系统。另外山海经提到汉代全国有3,000个以上的铁矿场,且有49个官员分派到各地去监督铁矿的开采。当时的炼钢厂厂主,可说是「富可敌王」。

    另有一种炼钢法称「漕钢法」,此法主要是将含碳量高的铣铁与含碳量低的熟铁(Wrought iron)混在一起熔融,加入助熔剂,以除去炉渣并使成品之含碳量均匀。我国山东省发掘出的汉代石刻中,将当时的炼钢活动描绘得栩栩如生。管子提到汉代用木炭做炼钢的燃料,但另外一些文献则提到使用煤当燃料。由理论上推断,因将铣铁熔融必需高温,而只有燃煤能供给此种高温,并且因发掘出的铁器中含硫,而硫是所含有的成份,故可知中国汉代已使用煤作为炼钢之燃料。

    生铁炒熟铁主要作用是除去铁中的炭和杂质。要除去这些铁质就要加入助熔剂(Flux),将不能化成气体逸出的氧化物成为炉渣浮出。经过炒后的铁,能锤锻,性柔软,难熔化而不易裂。天工开物五金篇言「若造熟铁,则生铁流出时,相连数尺内低不数寸,筑一方塘,短墙抵之,其铁流入塘内,数人执持柳木棍排立墙上,先以污潮泥晒干舂筛细罗如面,一人疾手撤焰,众人柳棍疾搅,即炒成熟铁」(图三-2)后来污潮泥改用铁矿粉。到清初康熙年间,江苏冶工将前法改良,不加铁矿粉亦不用木棍,只将生铁打碎予以加热氧化即成熟铁。此法所用炉为方型,下装炉条备通风,生铁木炭即置于炉条上,炉下以炉风助燃,备用的燃料即置炉边预热,迨鼓风使热至红热后,炉口以石板盖上;并将红铁捶成碎块,再以铁铲不时翻动搅拌,俟炉口所留孔隙冒出火焰变成黄红色后,即表示铁中之硅锰含量已低,停火保温,以钳夹出捶成方块即可。

    古时炼钢,炒成熟铁是第一步,熟铁性软易锤;不过由于铁的锻作温度较高,所以加热时,常须将铁埋到红炭里头,其结果是铁中慢慢渗入了炭份而逐渐变硬,这就是古代「百炼成钢」的由来。至于炼,正如七命赋所说的「乃炼乃铄万辟千灌」。宋人沈括梦溪笔谈言「予使至磁州锻观炼铁,凡铁有钢者,如面中筋,濯尽柔面筋乃见,炼钢亦然,但取精铁锻之百余火,每锻称之,一锻一轻至累锻而斤两不变,则纯钢也。」

    生铁性脆,熟铁性韧,钢的性质硬而且韧,古人虽不知道是含炭的关系,却知道「凡铁分生熟;出炉未炒则生,即炒则熟。生熟相和,炼成则钢」。因为古时设备不够好,炉温太低,熟铁又不容易熔,于是想出生铁淋刃的办法。天工开物锄镈节言「凡治地生物用锄镈之属,熟炔锻成,镕化生铁淋口,入水淬健即成刚劲」。

    古代炼铁多用鼓风炉最初因为鼓风工具不良,所以炼铁的发展并不是一帆风顺,直到周初风箱发明后,炼铁工业才兴盛澎湃并刺激炼钢的大量生产。铁炉的构造如天工开物言「凡铁炉用盐做造,和泥砌成。其炉多傍山穴为之,或用巨木匡围塑造盐泥,穷月之功不容造次,盐泥有罅尽前功。凡铁炉一载土二千余斤,或用硬木柴或用煤炭或用木炭,南北各从其便。扇炉风箱用四、六人带拽。土化成铁后,从炉腰孔流出。炉孔先用泥塞,每旦昼六时一时出铁一陀。既出即叉泥塞,鼓风再熔。」这种铁炉炉身只五六尺高,鼓风少,炉过低,只能出产白口铁,效率低产量少,极不经济。逊清一代几全用此型炉,俗名对吹炉,即风口与出铁口对称的设置。至光绪十六年,有识之士改用耐火材料砌制炉身,并逐渐加高炉身至20余尺。

      新式钢铁工业发展简史

    逊清光绪二年,督抚张之洞坚决提倡设立铁政局。光绪十六年(公元一八九○年)成立汉冶萍煤铁公司,创办汉阳钢铁厂,光绪二十一年汉阳厂百吨炼铁炉开始出铁,为我国新法大规模炼铁开始。光绪廿八年增建250吨炼铁炉两座,并建30吨平炉7座及轧钢设备,完成冶炼轧制一贯作业程序。所需原料,铁矿砂取自湖北大冶,煤则取自江西萍乡;民国八年又在大冶添建炼铁炉两座增产,到民国十三年欧战停止,钢铁销路不好,汉阳厂先停,民国十四年底大冶厂亦相继停工,惟铁矿仍继续开采,所得矿砂售予日本。逊清宣统三年,本溪湖煤矿改组为本溪湖煤铁公司,以庙儿沟铁矿为煤铁原料,民国三年第一座150吨炼铁炉建成,同年底开始出铁,民国六年又建第二座,后又建小型炼铁炉8座,也因欧战停止而停工。

    抗战前(民国二十六年以前)龙烟公司之北平石景山铁厂曾建造炼铁炉,但迄未开工。我政府拟设于湖南湘潭之中央钢铁厂,因抗战发生,建厂工作遂告停顿。此外山西之西北实业公司所属之钢铁厂正准备开工时,亦因抗战而告终止。我国新式炼铁厂开工生产者,仅汉口谌家矶之六河沟炼铁厂,及山西阳泉之保晋铁厂两处,前者有一百吨炼铁炉一座,后者设有二十五吨炉一座,年产生铁量约两万余吨。炼钢方面计有上海浦东之和兴钢铁厂,高昌庙之上海炼钢厂,太原之育才钢铁厂,以及其他兵工厂与机器厂附设供铸造用之炼钢工厂总计年产钢量仅四万余吨。

    抗战的东北方面之钢铁事业如本溪湖钢铁公司(民国四年建设),及鞍山之昭和制铁所(民国五年建设),悉由日人垄断国人无法运用;惟所占之比重甚高,以民国三十二年之情形为例,东北地区钢铁产量与全国总产量之比例计生铁为百分之八十八,粗钢为百分之九十五,钢才为百分之九十五。由于日人经营东北钢铁工业以配合其国内工业为主,故此时东北之钢铁单位,其炼铁能量高于炼钢,而炼钢之能量又高于轧钢,形成各部份生产能力不相配合之情况。

    抗战期间(民国二十六年至三十六年),我国为巩固后方工业,将沿海及长江下游之钢铁工厂,尽量迁移后方继续生产,同时扶植新型钢铁厂之设立。设于四川巴县之大渡口钢铁厂,即系拆迁汉阳钢铁厂,大冶铁厂,六河沟炼铁厂及上海炼钢厂等之冶炼及轧钢设备合组而成,为我后方各省规模最大之钢铁单位。此外由经济部资源委员会除在四川境内另设资渝钢铁厂,威远铁厂,电化冶炼厂及资蜀钢铁厂外,并与云南省政府及兵工署合组云南钢铁厂(设于云南省安宁县)。由民资询办者有中国兴业公司,渝鑫钢铁厂,中国制钢公司等。

    抗战胜利至民国三十七年止,为大陆钢铁工业最暗淡时期。大后方之钢铁厂如公营之云南钢铁厂,资渝钢铁厂,威远铁厂及私营之中国兴业公司均暂行停办,继续开工的亦缩小范围。而派员至光复地区接收钢铁单位时,则横遭阻碍,如鞍山钢铁公司及本溪湖煤铁公司的主要设备均遭苏俄拆迁,残存设备亦遭共党破坏。华北地区的钢铁单位如华北钢铁公司所属之石景山、天津、唐山等厂虽经修复局部开工,因时局动荡,业务范围亦受限制。在此期间我国曾聘请美国麦基工程顾问公司派员来华作实地勘测,规划于湖北大冶、安徽马鞍山及华北石景山等处分别筹建一贯作业钢厂,但此项重工业计划未能实施。

    自民国三十八年迄今,大陆钢铁工业的实际生产情形则难窥全貌。

    台湾最早建立的高炉为民国32年台湾炼铁之70吨高炉。目前台湾正在兴建两座60吨之小高炉,并筹建一贯作业大钢铁厂。台湾现在约有炼钢电炉60座,轧钢机200台。 (责任编辑:zgltw)
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