耐火材料-耐火磚的發(fā)展史
戰(zhàn)國今后，因?yàn)橐辫F技能的前進(jìn)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)制度的革新，社會(huì)上關(guān)于鐵器需求量的添加，鐵礦的挖掘，鐵的鍛煉和鑄造成為聯(lián)系國計(jì)民生的重要手工業(yè)，因此，冶鐵業(yè)開端開展起來。在戰(zhàn)國時(shí)代開發(fā)的鐵礦現(xiàn)已不少，戰(zhàn)國時(shí)代的作品《山海經(jīng)·五藏山經(jīng)》所載產(chǎn)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(zhàn)國時(shí)代各國都有冶鐵手工業(yè)，其間韓、楚兩國的冶鐵手工業(yè)最為興旺，出名的冶鐵手工業(yè)地址也最多，其時(shí)的南陽現(xiàn)已成為戰(zhàn)國時(shí)代出名的冶鐵中心。《荀子·議兵篇》記載：“宛鉅鐵(钅也)，慘如蜂蠆。”至秦漢時(shí)期，鐵器和冶鐵技能在廣闊區(qū)域現(xiàn)已得到了廣泛的傳達(dá)和運(yùn)用。從考古中發(fā)現(xiàn)，西漢初年鐵制耕具和東西已替代了銅、骨、石、木器，到西漢中期，跟著冶鐵技能的開展，鍛鐵東西增多，鐵武器也逐步占有了首要地位，直至東漢，首要的武器悉數(shù)為鋼鐵所制，然后完成了武器和出產(chǎn)東西的鐵器化進(jìn)程。?西漢初年，冶鐵業(yè)可聽任商人運(yùn)營。魏國的孔氏原運(yùn)營冶鐵業(yè)，秦滅魏后，被強(qiáng)行遷到南陽，靠冶鐵成為巨富。西漢武帝時(shí)，武帝委任南陽的大冶鐵商孔僅為“大農(nóng)丞，領(lǐng)鹽、鐵事”，管理全國的鹽鐵業(yè)，南陽成為全國建立鐵官的手工業(yè)基地之一。在南陽瓦房莊開掘的漢代冶鐵遺址中，就曾發(fā)現(xiàn)西漢時(shí)期的冶鐵遺物(熔爐基、耐火磚、鼓風(fēng)管、鑄造用的模具及鐵器，包含鐵犁鏵、鐵耬鏵、鐵鍤、錛、斧等)。至東漢，南陽的冶鐵業(yè)在西漢基礎(chǔ)上，冶鐵作坊數(shù)量增多，規(guī)劃空前擴(kuò)展，技能顯著進(jìn)步。建國后在南陽附近發(fā)現(xiàn)的冶鐵遺址就有：南陽市北關(guān)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(zhèn)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(guān)瓦房莊開掘的漢代冶鐵遺址，首要遺址面積達(dá)2800m?2，發(fā)現(xiàn)了很多的冶鐵遺址和遺物，其間熔爐9座，炒鋼爐8座，鍛爐1座。發(fā)現(xiàn)在其時(shí)的出產(chǎn)條件下冶鐵過程中運(yùn)用了熱鼓風(fēng)爐，這是我國前期運(yùn)用的節(jié)省熱能的熔爐。鑄造運(yùn)用的模和范近40種。由文物考古開掘的遺物可見，在其時(shí)南陽現(xiàn)已成為全國的冶鑄中心。
二、 冶鐵技能、工藝的開展
冶鐵技能在秦漢時(shí)期得到進(jìn)一步的開展。高爐煉鐵已成為一種經(jīng)濟(jì)而有用的煉鐵辦法。高爐煉鐵從上邊裝料，下部鼓風(fēng)，構(gòu)成爐料下降和煤氣上升的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。燃料發(fā)生的高溫煤氣穿過料層上升，把熱量傳給爐料，其間所含一氧化碳一起對(duì)氧化鐵起復(fù)原效果。這樣燃料的熱能和化學(xué)能一起得到比較充沛的運(yùn)用，基層的爐料被逐步復(fù)原以致熔化，上層的爐料便從爐頂緩緩下降，燃料被預(yù)熱而能到達(dá)更高的燃燒溫度。這確是一種比較合理的鍛煉辦法，因此具有強(qiáng)大的生命力而長時(shí)刻撒播。其鍛煉水平的開展表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
榜首，高爐煉鐵中的筑爐技能到達(dá)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筑。南陽瓦房莊遺址出土的耐火磚，在不同部位耐火磚所用的資料、厚度、形狀均不相同。有的用直徑0.3～0.5cm的白色石英砂粒并摻有少數(shù)的細(xì)砂。有的用草拌泥、黃粘土及很多的石英砂混合而成，所用石英砂不只有天然的，并且還有通過加工破碎的。這些耐火磚耐火強(qiáng)度到達(dá)1463℃～1469℃之間，這顯然是耐火土中摻入了含有二氧化硅適當(dāng)高的砂石的成果。這種含二氧化硅適當(dāng)高的酸性耐火資料，從我國古代高爐所出大都是酸性爐渣來看，是適宜的。
第二，高爐煉鐵所用質(zhì)料大部分已進(jìn)行了加工。鍛煉工人從長時(shí)刻的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，爐料的粒度規(guī)整能夠削減對(duì)煤氣的阻力。因此，在鍛煉之前，就要對(duì)質(zhì)料進(jìn)行加工，在桐柏縣張畈村遺址中，曾挖出數(shù)以千噸計(jì)的礦石粉末，說明其時(shí)已十分注意對(duì)礦石的加工。
除了高爐煉鐵外，在西漢時(shí)期還發(fā)現(xiàn)有坩堝煉鐵技能。南陽市北關(guān)瓦房莊遺址中，就發(fā)現(xiàn)坩堝煉爐17座，其間3座較無缺，都近似長方形。其間一座長3.6米，寬 1.82米，深度殘存0.82米。爐的修建辦法是，就地面挖出長方坑，留下爐門，周壁通過夯打后再涂薄泥一層。爐頂用弧形的耐火磚砌成，磚的巨細(xì)不同，磚的內(nèi)面敷有一層厚約1厘米的耐火泥，泥的外表還留有很薄的灰白色巖漿，磚的反面涂有較厚(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(dāng)是用來裝爐和通風(fēng)的，左右兩壁都經(jīng)火燒，已成磚灰色。池在門內(nèi)，周壁也燒成磚灰色，池底留有厚約1厘米的細(xì)砂，當(dāng)是用作燃燒時(shí)的“風(fēng)窩”的。爐膛為長方形，周壁糊有草拌泥，火燒較輕，當(dāng)是盛放成行擺放的坩堝和木柴、木炭等燃料的，爐的后部設(shè)有3個(gè)煙囪，當(dāng)是排出爐煙用的。有的爐內(nèi)填滿木柴灰，有的爐底堆有很多燒土塊和磚瓦碎片。發(fā)現(xiàn)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(nèi)部燒成紅磚色，外表則成亮光的深黑色，并存有一層灰白色亮光巖漿。另在一坩堝的內(nèi)壁還粘有鐵渣的碎塊。從煉爐的結(jié)構(gòu)以及撒播到后世的坩堝煉鐵法，能夠推知其時(shí)的煉鐵辦法是：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(dāng)數(shù)量的磚瓦碎片，使?fàn)t底通風(fēng);并留出許多“火口”放進(jìn)易燃物，以便燃燒，接著就鋪上一層木炭，在木炭上裝置成行坩堝;然后在這層坩堝之上再鋪上一層木炭，在木炭上再裝置成行坩堝，待爐裝滿，便能夠從“火口”燃燒，并加以鼓風(fēng)，使坩堝中礦石復(fù)原溶化成生鐵。?第三，鼓風(fēng)技能的開展。高爐煉鐵和冶鐵技能的開展，與鼓風(fēng)技能的改善是分不開的。我國古代煉鐵高爐是用皮制的“橐”作為鼓風(fēng)器的。跟著時(shí)刻的推移以及經(jīng)驗(yàn)的堆集，人們逐步改變了鼓風(fēng)的辦法。在大型的鍛煉爐中不止有一個(gè)鼓風(fēng)器，而是添加鼓風(fēng)器和鼓風(fēng)管，使得爐中燃料充沛燃燒，進(jìn)步爐子的溫度，加速鍛煉的進(jìn)程。
在瓦房莊的冶鐵遺址中，有很多的鼓風(fēng)管出土，其間有一部分帶有彎頭的陶制鼓風(fēng)管，粗端內(nèi)徑約 100mm，細(xì)端內(nèi)徑為50mm，長約400mm。因?yàn)樘仗ス娘L(fēng)管下測(cè)泥層被燒琉，經(jīng)測(cè)定，其燒琉溫度當(dāng)為1250℃～1280℃之間。從此溫度及挖掘出的什物可判別，漢代南陽冶鐵爐裝有熱鼓風(fēng)裝置(《南陽漢代冶鐵》，中州古籍出版社，1995年12月，第23頁。)。這種裝置運(yùn)用爐口余熱把風(fēng)管內(nèi)涼風(fēng)變成熱風(fēng)鼓進(jìn)熔爐，既進(jìn)步了熔爐溫度，又縮短了鍛煉時(shí)刻，進(jìn)步了鐵水質(zhì)量。就鼓風(fēng)動(dòng)力而言，呈現(xiàn)了“人排”鼓風(fēng)動(dòng)力，畜力鼓風(fēng)，如“馬排”、“牛排”等。東漢建武七年(31)，杜詩任南陽太守，發(fā)明了用水力鼓風(fēng)的“水排”，并進(jìn)行了推行。運(yùn)用水排鼓風(fēng)，鑄造耕具，比用人力鼓風(fēng)要“用力少，見功多”，并取得杰出的效果。如今開掘的桐柏縣張畈村的冶鐵遺址距礦山較遠(yuǎn)，而是建在河流旁，很可能就是運(yùn)用“水排”來鼓風(fēng)的原因。水排的發(fā)明和運(yùn)用，不只進(jìn)步了鼓風(fēng)才能，并且大大降低了本錢，因此長時(shí)刻被冶鐵工業(yè)所沿襲。像這樣以水為動(dòng)力的鼓風(fēng)機(jī)械，歐州在1100多年后才呈現(xiàn)。?
鼓風(fēng)技能的改善，促進(jìn)了冶鐵技能的開展。除了冶鑄生鐵技能的快速開展之外，還發(fā)明了鑄鐵柔化工藝，呈現(xiàn)了灰口鑄鐵及球墨鑄鐵。在南陽市北關(guān)瓦房莊漢代冶鐵遺址出土的鐵器中，經(jīng)剖析查驗(yàn)，能夠看到漢代的耕具首要選用可鍛鑄鐵。在其間查驗(yàn)的12件耕具中，有9件是可鍛鑄鐵，2件是鑄鐵脫碳鋼，1件是白口鐵。這表明在鑄鐵中現(xiàn)已選用了柔化技能。從質(zhì)量上看，其時(shí)的鑄鐵柔化技能已適當(dāng)安穩(wěn)。在瓦房莊冶鐵遺址的東漢地層中出土的135號(hào)鐵钁，它的石墨安排雖不是出自鑄態(tài)，而是在高溫退火時(shí)構(gòu)成的，但形狀規(guī)矩挨近球狀，邊際也很潤滑，然后進(jìn)步了工件的機(jī)械功能。
炒鋼、鑄鐵脫碳鋼及鑄造技能
為了習(xí)慣社會(huì)對(duì)鋼鐵制品的需求，到西漢后期已發(fā)明了“炒鋼”技能。這種技能把生鐵加熱到熔化或根本熔化的狀態(tài)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(fā)現(xiàn)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，溫度能夠會(huì)集;挖入地下成為地爐，散熱少，有利于溫度升高;爐下部作“缶底”狀，是為了便于裝料拌和。此外，在南陽市北關(guān)瓦房莊冶鐵遺址中也發(fā)現(xiàn)幾座炒鋼爐，形制和構(gòu)筑辦法迥然不同，爐底還有鐵塊。從這個(gè)遺址開掘內(nèi)容看，南陽瓦房莊的冶鐵作坊中，不只鑄造鐵器，并且還用生鐵炒鋼或熟鐵，以此鍛制東西和其他構(gòu)件。在此遺址中還出土有鑿、钁等，當(dāng)是該作坊克己的鑿、钁等。通過考古資料證明，到東漢時(shí)期，炒鋼技能已很遍及。南陽東郊曾出土一件東漢鐵刀，形制較特別，相似炊事用刀，刀身有一道平行于刃部的鍛接痕跡，刀寬11?2厘米，長約17厘米，刀背厚約0?5厘米，保存較無缺，是用炒鋼鍛制而成(河南省博物館等：《河南漢代冶鐵技能初探》，《考古學(xué)報(bào)》1978年第1期。)。?
西漢后期現(xiàn)已發(fā)明了簡(jiǎn)便的炒鋼爐，將生鐵炒煉老練鐵或鋼的技能開展，標(biāo)志著煉鋼技能開展到了一個(gè)新的階段，使得鋼材的產(chǎn)值大大進(jìn)步，這關(guān)于其時(shí)出產(chǎn)東西的改善，鋼制品的推行均具有重要的含義。 ?
古代煉鋼以含碳量低的塊煉鐵或熟鐵為質(zhì)料，選用滲碳的辦法煉制成鋼(現(xiàn)在依然運(yùn)用此法) ，一種即以含碳量高的生鐵為質(zhì)料，在固體狀態(tài)下脫碳制鋼。戰(zhàn)國時(shí)代現(xiàn)已選用了柔化處理工藝，將生鐵進(jìn)行脫碳退火，得到了脫碳不完全的鑄鐵脫碳鋼件(李眾：《我國封建社會(huì)前期鋼鐵鍛煉技能開展的討論》，《考古學(xué)報(bào)》，1975年第2期。)，至漢代依然運(yùn)用這一工藝。如，南陽瓦房莊冶鐵遺址所出土的鐵斧，中心是白口安排，表層是鋼的成份。相似這樣的鐵器在其他遺址里也有發(fā)現(xiàn)。它們都是用白口鐵坯件，在氧化氣氛下退火，使外層脫碳，由外至內(nèi)依次成為純鐵素體、亞共析、共析安排，因?yàn)槊撎疾煌耆?，?nèi)部依然是鐵，實(shí)踐上是一種由鋼和鐵組成的復(fù)合資料。另一種狀況是脫碳比較完全，已悉數(shù)鏟除白口安排，但內(nèi)層分出部分石墨。如南陽瓦房莊出土的一件鐵鑿，從外形看是鑄件，外表金相剖析是鋼的安排，很簡(jiǎn)單誤認(rèn)為是鋼鑄件。在漢代其時(shí)的技能條件下，沒有高于1500℃的高溫文相應(yīng)的耐火資料，是不可能呈現(xiàn)液態(tài)鑄鋼的。南陽瓦房莊出土的另一件鐵鑿，經(jīng)查驗(yàn)，基體為過共析鋼，內(nèi)層殘留石墨，證明它是經(jīng)脫碳而成的鋼質(zhì)東西。別的，在南陽瓦房莊冶鐵遺址中還有成形的薄鐵板出土，這些鐵板實(shí)踐是通過脫碳熱處理的已成為含碳較低的鋼板，能夠鍛打成器，實(shí)踐上是發(fā)明了一種新的制鋼工藝。這樣就擴(kuò)展了生鐵的運(yùn)用范圍，添加了優(yōu)質(zhì)鋼材的來歷，關(guān)于鋼鐵出產(chǎn)有嚴(yán)重的效果。?
鑄鐵的熱處理技能在漢代有很大的開展，并臻于老練。在南陽瓦房莊冶鐵遺址中所開掘的9件
耕具，經(jīng)查驗(yàn)8件為黑心耐性鑄鐵，質(zhì)量杰出，有一些與現(xiàn)代黑心耐性鑄鐵已無大的不同。還有一部分白心耐性鑄鐵，白心耐性鑄鐵可制造耐沖擊、功能杰出的手工東西，黑心耐性鑄鐵可制造耐磨的耕具。在鑄制的鐵器中有一部分鐵鍤、鐵耬鏵、鐵钁即為白心耐性鑄鐵。?
從發(fā)現(xiàn)的漢代冶鐵遺址來看，其時(shí)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，呈現(xiàn)了專門的化鐵爐，這關(guān)于進(jìn)步熔鐵的質(zhì)量，取得優(yōu)質(zhì)鑄件，有很大的優(yōu)點(diǎn)。從南陽瓦房莊遺址看，化鐵爐的結(jié)構(gòu)和筑爐資料與煉鐵爐有明顯的差異，說明其時(shí)的煉鐵與化鐵的分工已很清晰。鞏義市興旺耐火資料廠專業(yè)出產(chǎn)各種耐火磚、粘土耐火磚、澆注料、輕質(zhì)磚、耐磨澆注料、輕質(zhì)耐火磚、高鋁磚、粘土磚、高鋁耐火磚及各種耐火資料等，鞏義市興旺耐火資料廠產(chǎn)品首要用于冶金、化工、石油、鋼鐵、水泥建材等職業(yè)。我廠出產(chǎn)的耐火磚質(zhì)量契合國家標(biāo)準(zhǔn)，也可根據(jù)用戶要求及設(shè)計(jì)部門供給的特別要求出產(chǎn)。產(chǎn)品廣泛服務(wù)于建材、冶金、電力、石化等國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)職業(yè)和廢物燃燒、余熱發(fā)電等新式節(jié)能環(huán)保工業(yè)，成為職業(yè)歸納競(jìng)爭(zhēng)力最強(qiáng)的科技先導(dǎo)型企業(yè)之一，為職業(yè)開展起到了引領(lǐng)和示范效果。
微信洽談
