汉代冶铁技术

这一时期冶铁技术的进步，表现在采冶程序和工艺的完善化，以及炼炉、鼓风技术、耐火材料、熔剂等方面的改进。属于西汉中、末期的河南巩县铁生沟冶铁遗址，从开矿、冶炼到制出，整套成品都有机地结合在一起。冶铁作坊临近原料产地，矿石经砸击、筛选得到大小均匀的矿块，再交付使用。已发现各式冶铁炉18座，炼炉1座，还有配料池、铸造坑、淬火坑、藏铁坑等，形成选矿、配料、入炉、熔炼、出铁等生产流程。铁生沟遗址炼炉的形状因用途不同而异，计有六类： 块炼铁炼炉(3座)；并列成排的排炉(5座)。各炉的烟囱互相贯通，抽气力大，使炉内火力旺盛，温度增高；长方形炼炉(2座)；庞大的圆形炉(6座)。炉身直径在1.3至1.8米之间)；低温炒钢炉(1座)。郑州古荥镇还发现有更大的椭圆形炼炉2座。炉底面积8.4平方米，容积约40至50立方米。炉前有带积瘤的炉底积铁，重约20吨以上的有三块。炼炉的容积扩大，促进着鼓风技术的发展，山东滕县宏道院出土的东汉画像石中，有一方是描述冶铁过程的，上有鼓风的图像，鼓风大皮囊上排列有四根吊杆，右方下部是个风管。铁生沟、古荥镇、河南南阳瓦房庄和鹤壁市的冶铁遗址，都有鼓风风管出土，其中古荥镇和瓦房庄出土的弯头朝下的陶胎风管下侧泥层已经烧硫，经实验测定，泥层烧硫温度为1250至1280℃。鼓风的动力已从人力、畜力发展到利用水力鼓风，“水排”的创造，“用力少，见功多，百姓便之”(《后汉书·杜诗传》，杜诗时任南阳太守)。铁生沟遗址的各类炼炉使用不同的耐火材料于炼炉的不同部位。有一种半地穴式炼炉，上部用耐火砖垒砌，炉壁抹以耐火拌草泥，炉底垫有耐火土。创造了用耐火粘土、石英石和绿色岩石配制耐火砖的方法。铁生沟遗址还发现有石灰石，化验的炉渣中含有41.99%的氧化钙和3.22%的氧化镁，证明当时冶铁已使用碱性熔剂。西汉中期，已能炼制比白口铁为优的灰口铁。河北满城1号汉墓出土的铁锭，经化验是含低硅、中磷、低硫元素的灰口铁；出土的轴承则为灰口铸铁，具有载力大、润滑、耐磨等特点。对满城2号汉墓出土的西汉中期的生铁锭、铁生沟出土的熟铁块和河南渑池出土的汉魏时的若干铁器的化验结果表明，其含硫量都很低，多数在0.07%以下，少数在0.11%至0.33%之间，用现今国内外炼铁的标准衡量，也是合格的优质铁。