關於沖天爐

豎式圓筒形熔鍊鑄鐵的鑄造裝置，因爐頂開口向上而得名。主要用於鑄鐵件生產，也用以配合轉爐鍊鋼，有時還用來化銅。古代生產鑄鐵，鐵水直接來自鍊鐵爐。10世紀前後，中國宋代已有因移動方便而稱為行爐的化鐵爐。17～18世紀，歐洲出現一種用於補鍋的小型化鐵爐。1794年，英國的J。威爾金森製出近似現代的沖天爐。20世紀後，沖天爐的結構和熔鍊工藝均有了很大的發展。沖天爐爐身下部坐在底座上，上部側面開有加料口，底部安有帶鉸鏈的門供熔化結束後清爐用。離爐底350～700毫米處有1～2排空氣進口，稱為風口，沿爐身圓周均勻分佈。風口下部是爐缸，開有出鐵口和出渣口。從加料口以下至風口為金屬爐料的預熱帶和熔化帶。圓筒形爐身外殼用鋼板製成，其內壁用耐火材料砌成爐襯。有時在熔化帶周圍不用爐襯，而在爐殼外面設環形水管向爐殼噴淋冷卻水。還有的沖天爐在爐身外部設定積蓄鐵水的固定式前爐，前爐與沖天爐底部的爐缸相連，從前爐中出鐵水和排渣。沖天爐在工作時，爐內同時進行著底焦的燃燒、熱量的傳遞和冶金反應3個重要過程。根據物理、化學反應的不同，沖天爐以燃燒區為核心，自上而下分為預熱帶、熔化帶、還原帶、氧化帶和爐缸5個區域。由於爐氣、焦炭和爐渣的作用，熔化後的金屬成分也發生一定的變化。在鑄鐵的五大元素中，碳和硫一般會增加，矽和錳一般會燒損，磷變化不大。

關於鍊鐵

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，鐵礦的開採，鐵的冶煉和鑄造成為關係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，西漢初年鐵製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，鐵兵器也逐步佔據了主要地位，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程序。　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，靠冶鐵成為鉅富。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。在南陽瓦房莊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：南陽市北關瓦房莊鑄鐵作坊遺址，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，鎮平縣安國城鐵範、鐵鑄件遺址，西峽縣白石尖冶鐵石等。1959～1960年南陽市北關瓦房莊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蹟和遺物，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。鑄造使用的模和範近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。高爐鍊鐵已成為一種經濟而有效的鍊鐵方法。高爐鍊鐵從上邊裝料，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：